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2024 , Vol. 39 >Issue 11: 2601 - 2618

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20241107

Regular Articles

The influence of cultivated land "improving quality and expanding capacity" on grain production in China

  • LIU Li , 1 ,
  • SUN Wei-lin 1 ,
  • WANG Guo-gang , 1 ,
  • LI Yu-yi 2
Expand
  • 1. Institute of Agricultural Economics and Development, CAAS, Beijing 100081, China
  • 2. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, CAAS, Beijing 100081, China

Received date: 2024-01-08

  Revised date: 2024-06-11

  Online published: 2024-11-15

Fold

Abstract

Cultivated land protection not only improves agricultural production capacity in quality, but also expands production space in quantity. The grain production capacity released by "improving quality and expanding capacity" of cultivated land is of great significance to ensuring food security. A partial equilibrium model is used to simulate the effects of high-standard farmland construction, black soil protection and comprehensive utilization of saline-alkali soil on grain production. The results show that, by 2030, (1) high-standard farmland construction will increase grain yield by 4%, reduce carbon emissions by 3.8%, and the production-increasing effect of upgrading is greater than that of new construction. (2) Black soil protection will significantly increase corn and soybean yields. If 50% of black soil protection areas adopt the corn and soybean rotation technology model, soybean yields will increase by 1.9%-5.8%. (3) The comprehensive utilization of saline-alkali soil will further release the potential for increasing grain production, and the effect of investment in upgrading saline-alkali soil is greater than that of new high-standard farmland, but it will still face multiple challenges such as water resource constraints and difficulty in development and utilization. In the future, we should attach great importance to the protection of the quantity and quality of cultivated land, pay attention to the comprehensive utilization of saline-alkali soil, and promote the improvement and expansion of cultivated land resources, so as to consolidate the foundation of food security.

Key words： "improving quality and expanding capacity"; high-standard farmland construction; black soil protection; comprehensive utilization of saline-alkali soil; food security

Cite this article

LIU Li , SUN Wei-lin , WANG Guo-gang , LI Yu-yi . The influence of cultivated land "improving quality and expanding capacity" on grain production in China[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2024 , 39(11) : 2601 -2618 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20241107

2023年12月中央农村工作会议提出“要守住耕地这个命根子，坚决整治乱占、破坏耕地违法行为，加大高标准农田建设投入和管护力度，确保耕地数量有保障、质量有提升”。2024年3月国务院常务会议指出“全面实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动，扎实推进藏粮于地、藏粮于技”。“藏粮于地”战略的本质是深入挖掘耕地资源的综合生产能力，向耕地要产能，保障国家粮食安全[1]。耕地作为最重要的农业生产要素，是保障国家粮食安全的重要基石，事关社会稳定和国家长治久安，同时也是实施“藏粮于技”战略的基础和载体。要端稳中国人自己的饭碗，守住“谷物基本自给、口粮绝对安全”的国家粮食安全战略底线，不仅要全力提升耕地质量，提高耕地综合生产能力（“提质”），还要充分挖掘盐碱地综合利用潜力，稳步拓展粮食生产空间（“扩容”）。
长期以来，中国的粮食安全问题一直备受关注，粮食安全的根本在耕地安全[2,3]。得益于优质土地释放的巨大生产潜能，中国用世界上9%的耕地，生产了世界上25%的粮食，养活了世界上约21%的人口[4]。2023年中国粮食总产量达到1.39万亿斤，连续九年稳定在1.3万亿斤以上，中国碗盛满中国粮的底气和信心更加坚定。但是，在丰硕成绩的背后，耕地的可持续发展面临巨大挑战。中国人均耕地面积较少，耕地质量总体不高，高投入、高产出的集约化种植模式，不合理的灌溉方式，以及化肥、农药、地膜等化学投入品过量使用，致使耕地土壤板结、养分流失、土壤酸（碱）化，部分地区耕地退化等问题逐步显现，耕地长期处于超负荷状态[5⇓-7]。而且在全球气候变化的大背景下，极端气候事件频发，进一步加剧了耕地退化进程，直接影响耕地产能的稳定性。
中国一直高度重视耕地保护与利用工作。历年中央一号文件均将耕地保护摆在极其重要的位置，对耕地保护的要求越来越严格，形成了兼顾耕地数量、质量和生态的“三位一体”综合利用治理体系[8,9]。2022年6月，在第三十五次会议上，第十三届全国人大常委会审议并正式通过了旨在保护黑土地的《中华人民共和国黑土地保护法》，从国家层面立法加大对“耕地中的大熊猫”——黑土地的保护力度，陆续启动高标准农田建设、黑土地保护、盐碱地开发利用等重点工程。习近平总书记在2022年中央农村工作会议上强调“要实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”“要抓住耕地和种子两个要害”。那么，通过一系列的耕地保护政策，中国耕地还能释放多大的粮食产能?对中国粮食安全产生怎样的影响?
目前学术界针对耕地保护和粮食安全展开了系列讨论，普遍认为粮食安全的根本在于耕地安全，依靠国际市场和降低消费不能从根本上解决中国的粮食安全问题，耕地数量和质量是保障国内粮食有效供给的先决条件，是其他生产要素发挥作用的根本保障[10,11]。耕地保护主要涉及耕地数量和质量保护，从数量和质量两个维度又衍生出耕地保护补偿、耕地质量评价、基本农田划定、高标准农田建设等[12⇓⇓⇓⇓-17]。国内外学者从不同视角对耕地保护效果进行评价，肯定了耕地保护在粮食安全中的重要作用[18,19]。但是也有学者指出中国耕地保护尤其是耕地质量和生态保护的效果没有达到预期[20]，还有学者从保障粮食安全出发倒推中国耕地数量保护的底线规模[21,22]。
现阶段国内外学者主要从耕地数量或质量的某个角度或政策出发，评估已实施的耕地保护政策对粮食安全的影响，较少事前预测评估现有一系列聚焦数量和质量的“提质扩容”耕地保护政策对未来中国粮食生产、贸易的影响。因此，本文运用中国农业产业模型（China Agricultural Sector Model，CASM），模拟分析高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用三大耕地保护工程对中国粮食安全的影响，评估“耕地”这一要害在新一轮千亿斤粮食产能提升行动中的作用，以期为中国耕地保护和粮食安全提升提供参考和借鉴。

1 理论分析

从耕地保护来看，耕地作为粮食生产最基础、最基本、最核心的生产要素，是科技、良种、化肥、劳动等其他要素投入发生作用的基础，耕地数量和质量成为中国粮食安全最基本最核心的约束因素[23,24]。耕地数量管控和质量管理通过改变粮食生产面积和单产水平提升耕地综合产能，推动粮食生产水平提高，实现真正的“藏粮于地”（图1）。有效供给作为粮食安全的最基本要求，除国际市场外，播种面积和单位面积产量是制约中国粮食有效供给的两个重要因素[11,25]。一方面，耕地占补平衡、永久基本农田建设等耕地数量管控政策为充分挖掘耕地的生产功能提供基础，保障了一定的粮食播种面积，盐碱荒地开发利用还在一定程度上稳步拓展了粮食生产空间，进而为稳定粮食产量、保障粮食数量安全提供载体支撑，保证粮食生产“有地可种”。另一方面，高标准农田建设、黑土地保护、盐碱障碍耕地改造提升等耕地质量提升政策提高了耕地调节气候、涵养水源、循环养分、净化环境等的能力，改善作物生长环境，提高耕地的粮食生产潜力，直接作用于粮食单产水平，使耕地的生产功能产生倍增效应，最终对粮食总产量产生影响，保证粮食生产“有种可收”[11,26]。
图1 耕地数量和质量对粮食安全影响的理论分析框架

Fig. 1 Theoretical framework for analyzing the influence of cultivated land quantity and quality on food security

根据生产理论，假设生产过程中只使用土地和劳动两种要素投入，那么当耕地面积增加（“扩容”）或耕地质量提升（“提质”）时，粮食等产量曲线向外移动，如图2a所示，由QA1移至QA2或QA3。假设经济社会只生产粮食和非粮食两种产品，在既定的资源和技术水平条件下，两种产品的等产量线的切线连线达到了生产的帕累托最优状态，在最优配置下每种产品的最大产出水平构成了生产可能性曲线M0N0，如图2b和图2c所示。当粮食的等产量线由QA1向外移至QA2时，两种产品的产量组合从生产可能性曲线M0N0上的D点移至E点，粮食产品X的产出增加，其他非粮食产品Y的产出减少，此时，生产粮食产品的机会成本也会增加。耕地数量和质量的变化除了通过粮食等产量线影响生产可能性曲线上产量组合点的移动外，还能直接影响生产可能曲线的移动。当耕地面积增加时（“扩容”），用于生产粮食和非粮产品的耕地总量增加，如图2c所示，生产可能性曲线由初始的M0N0平移至M1N1，此时全社会总产出增加，粮食的总产量也相应增加；当耕地质量提升（“提质”）引起单产水平提高或者增加的耕地面积（“扩容”）严格用于粮食生产，则如图2d所示，生产可能性曲线由初始的M0N0移至M0N2，粮食X的产量增加，总供给曲线向右移动。
图2 耕地数量和质量变化对粮食等产量线和生产可能性曲线的影响

Fig. 2 A curve for the effect of cultivated land quantity and quality change on the isoquant and production possibility of grain

2 中国耕地“提质扩容”保护政策的发展及演变

1978年改革开放以来，中国耕地保护政策经历了从最初只关注耕地数量稳定到重视耕地数量保护和质量提升两方面，再到现阶段同时关注耕地数量、质量和生态三个方面的发展历程（图3），出台了基本农田保护制度、土地用途管制制度、耕地占补平衡制度等一系列世界上最严格的耕地保护制度[27]。
图3 1978年改革开放以来中国耕地“提质扩容”保护政策发展历程

注：1978—2020年耕地面积数据来自FAO数据库（https://www.fao.org/faostat/en/#home），2021—2022年数据缺失。

Fig. 3 Development history of cultivated land "improving quality and expanding capacity" protection policy in China since reform and opening up in 1978

第一阶段，1978年改革开放初期，中国农村经济飞速发展，乡镇企业建设、农村建房等乱占耕地现象频出，耕地保护工作开始受到关注，但是耕地保护与经济发展之间的矛盾也逐渐显现，这一时期《中华人民共和国土地管理法》《中华人民共和国基本农田保护条例》等法律条例陆续出台，建立了基本农田保护制度，提出耕地总量动态平衡要求，耕地保护进入规范化管理轨道。第二阶段，21世纪初中国进入高速发展阶段，建设用地面积持续扩大，对耕地面积进行了挤占，耕地保护和经济发展矛盾不断激化，这一时期提出18亿亩耕地红线，实施耕地占补平衡、土地用途管制和基本农田保护等政策，将耕地保护纳入政绩考核，制定耕地分等定级技术规程，首次对全国耕地质量进行了评定，耕地质量问题得到重视。第三阶段，党的“十八大”以来在生态文明发展战略下，耕地保护的内涵进一步丰富，耕地质量建设和管护成为耕地保护政策的新使命，这一时期提出将耕地产能作为占补平衡的核心要点，强化永久基本农田的质量保护，制定了黑土地保护、高标准农田建设等规划，耕地保护利用更加立体全面。在整个政策演变过程中，耕地质量越来越受到重视，并启动一系列耕地保护重点工程，如高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用等。

2.1 高标准农田建设政策

高标准农田建设最早可追溯到2004年的“高标准基本农田”。2010年，党的“十七届五中全会”确立了“大规模建设旱涝保收高标准农田”的战略目标，随后的中央农村工作会议具体规划了“力争到2020年新建8亿亩高标准农田”的任务部署。2012年《高标准基本农田建设标准》发布，制定了高标准农田建设的验收和评价标准。2013年发布《全国高标准农田建设总体规划》，提出“到2020年建成集中连片、旱涝保收的高标准农田8亿亩，其中，‘十二五’期间建成4亿亩”，明确了中国高标准农田建设的短期和长期目标，高标准农田建设成为国家战略部署。2014年《高标准农田建设通则》（CB/T 30600—2014）正式实施，进一步对高标准农田的标准进行了明确界定，此后高标准农田建设加速推进。2016年中央一号文件进一步提出“到2020年确保建成8亿亩、力争建成10亿亩集中连片、旱涝保收、稳产高产、生态友好的高标准农田”，2017年，《全国土地规划纲要（2016—2030年）》中提出“到2030年建成高标准农田12亿亩”，2019年《关于切实加强高标准农田建设提升国家粮食安全保障能力的意见》提出“到2022年，建成10亿亩高标准农田”。截至2022年底全国已累计建成10亿亩高标准农田，顺利完成建设目标，稳定保障1万亿斤以上粮食产能。
2021年中央一号文件提出实施新一轮高标准农田建设规划，同年《全国高标准农田建设规划（2021—2030年）》发布，提出“2023—2030年年均新增建设2500万亩，同时年均改造提升3500万亩高标准农田”，而且指出“新增建设高标准农田亩均预计可提高粮食综合产能100 kg左右、改造提升高标准农田亩均预计可提高粮食综合产能80 kg左右”“建成后的高标准农田，亩均粮食产能增加10%~20%”。此外，根据调查，高标准农田项目区比非项目区节肥达到13% ① 。

2.2 黑土地保护政策

黑土被认为是世界上最肥沃的土壤，黑土的有机质含量可达普通土壤的10倍，被誉为“耕地中的大熊猫”。中国的黑土面积大约103万km2，是世界上第三大黑土分布区，主要分布在东北平原，东北黑土区的粮食产量和调出量分别占全国总量的1/4和1/3，是中国粮食生产的“压舱石”和“稳定器”。但是，由于过度垦殖、重用轻养、大水大肥及农化用品的过量施用导致黑土区健康长期透支[28]，而且由于黑土的稀缺性，还存在盗挖、滥挖黑土、非法出售黑土等行为，进一步加剧了黑土地流失，严重威胁国家粮食安全[29]。
为保护黑土地，中国多部门联合出台了一系列的政策措施。2017年，包含中华人民共和国农业农村部在内的六部门共同颁布了《东北黑土地保护规划纲要（2017—2030年）》，明确提出到2030年实施黑土地保护面积2.5亿亩的任务。2020年，中华人民共和国农业农村部和中华人民共和国财政部印发了《东北黑土地保护性耕作行动计划（2020—2025年）》，指出到2025年在东北适宜区域实施以秸秆覆盖还田、免（少）耕播种为主要内容的保护性耕作1.4亿亩。2021年，《国家黑土地保护工程实施方案（2021—2025年）》明确“十四五”期间开展保护利用黑土耕地1亿亩的目标任务。2022年，《中华人民共和国黑土地保护法》审议通过，是中国首次对黑土地进行立法保护。为破解黑土地保护与利用的关键技术难题，各大科研机构开展核心技术攻关和示范，取得良好成效。2021年3月，中国科学院发起了以保护黑土地为核心目标的“黑土粮仓”科技攻关行动，携手黑龙江、吉林、辽宁三省以及内蒙古自治区，共同推进科技难题的破解与关键技术的示范推广，成功设立了7个万亩级别的示范区，并总结出了22项主要推广技术，在7个示范区内作物普遍增产5%~15% ② 。

2.3 盐碱地综合利用政策

全球范围内，土壤盐碱化被视为对干旱和半干旱地区农业生产、粮食稳定安全供给和可持续发展构成重大威胁的关键因素之一。全球盐碱化土地面积约为10亿hm2，占世界农用地的20%左右，遍及全球30多个国家，而且近1/3的灌溉农田正在遭受不同程度的盐碱化影响，每年盐碱地面积增加100万~200万hm2 ③ ，预计2050年50%以上的可耕地面临严重盐碱化威胁[30,31]。据最新测算，中国有可利用的各类盐碱地资源规模约为5亿亩，包括2亿亩的盐碱化耕地和近3亿亩的盐碱荒地，盐碱荒地中有近1/10具备转化为耕地的潜力 ④ 。盐碱地作为重要的后备耕地资源，对其综合利用对中国耕地资源“提质扩容”、促进乡村振兴和国家粮食安全具有重要战略意义。
2021年10月，在对黄河三角洲农业高新技术产业示范区进行考察时，习近平总书记强调，“18亿亩耕地红线要守住，5亿亩盐碱地也要充分开发利用”；2023年5月，习近平总书记考察河北时再次强调“开展盐碱地综合利用，是一个战略问题，必须摆上重要位置”。2023年，中央一号文件着重指出“持续推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变，做好盐碱地等耕地后备资源综合开发利用试点”“稳步开发利用盐碱地种植大豆”。2024年中央一号文件提出“分区分类开展盐碱耕地治理改良，‘以种适地’同‘以地适种’相结合，支持盐碱地综合利用试点”。中国盐碱地面积广阔，经过几代科学家的努力，根据不同区域类型的盐碱地，中国探索出针对性的技术模式，积累了大量的技术储备和实践经验。
随着中国开发利用盐碱地的思路由“治理”转向“适应”，耐盐碱作物品种培育成为中国盐碱地开发利用的重点工作之一，其中以耐盐碱水稻和耐盐碱大豆的培育成效最为显著。在淡水资源充足的条件下，种植水稻是改良盐碱地最经济有效的措施[30,32]。2022年3月国家耐盐碱水稻技术创新中心成立，提出到2030年培育出适应不同生态类型盐碱地的水稻新品种10~15个，累计推广面积1亿亩，平均亩产达300 kg以上，这也是2020年袁隆平院士团队启动“十百千工程”盐碱地改造整治的最终目标。2021年，耐盐碱水稻全国种植平均亩产已经达到450 kg，有些地区和品种创造了600~800 kg/亩的高产记录。以“科豆35”和“齐黄34”为代表的耐盐碱大豆的亩产水平也达到300 kg左右，2022年中华人民共和国农业农村部表示，到2025年计划再开发利用500万~1000万亩盐碱未利用地发展大豆生产 ⑤ 。当前国内外实践中大多通过物理、化学、生物等手段开展盐碱地改良，一般而言，重度盐碱地改良带来的增产效果比中轻度盐碱地改良的增产效果明显，从整体来看改良后的盐碱地农作物产量能够增加10%~30%[33,34]。

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

本文运用中国农业产业模型（China Agricultural Sector Model，CASM），该模型由中国农业科学院农业经济与发展研究所与国际食物政策研究所共同构建，模拟分析不同耕地保护政策对中国粮食产量、贸易及自给率水平的影响。该模型是基于局部均衡理论构建的模拟中国农产品市场运行机制的政策模拟分析工具，涵盖农作物、畜产品、加工品共33种产品，通过生产、消费、贸易、价格等模块将不同农产品连接。供给模块根据不同作物品种特点设置不同的方程形式，其中农作物产量由种植面积和单产水平决定，畜产品产量由屠宰量和胴体重决定；需求模块由国内需求和出口需求组成，根据农产品的多种用途，国内需求进一步细分为食用、加工、种用、饲用、损耗等，不同类型的需求受到的影响因素不同。该模型涵盖了36组方程组，包含566个独立方程，涉及23类变量集，并细分了566个内生变量以及若干数量的外生变量。CASM适用于模拟预测农产品供需形势、外部政策变动和外界冲击对中国农产品市场的影响等[35]，目前被广泛应用于大麦进口关税政策冲击、国际粮价波动冲击及玉米大豆带状复合种植政策变动等对中国农产品市场的影响[36⇓-38]。
限于篇幅，重点介绍供给模块的方程，其他模块方程可参考《中国农业产业发展报告2023》[39]，供给模块包括农作物种植面积、单产和产量三部分，具体方程形式为：
（1）农作物种植面积
l n A C C , T = α C , T a + ∑ C P e C , C P A P l n P X C P , T
式中： A C为农作物种植面积（千hm2）； P X为生产者价格（元/t）； e C , C P A P为种植面积价格弹性， C表示农作物， T表示时间，且 e C , C P A P ≠ 0；α、CP分别表示常数项、农产品。
（2）农作物单产
Y C C , T = α C , T Y + e C Y P l n P X C , T
式中： Y C为农作物单产（kg/hm2）； e C Y P为单产价格弹性，且 e C Y P ≠ 0。
（3）农作物产量
Q X C , T = Y C C , T × A C C , T
Q X C O I L , T = ∑ C O I L S D P ( Q D P C O I L S D P , T × I O O I L S D C O I L , C O I L S D P , T )
Q X S U G , T = ∑ S U G C R P ( I O S U G S U G C R P × Q D P S U G C R P , T )
l n Q X C V , T = α C V S M + ∑ C P e C V , C P S P l n P X C V , T + e x C V l n C O S C V , T
Q X M E , T = ∑ C L ( I O L C L , M E , T × Q D P C L , T )
式中： Q X C , T为作物产量（t）； Q X C O I L , T为植物油和饼粕产量（t）； Q D P C O I L S D P , T为油料作物的加工需求（t）； I O O I L S D C O I L , C O I L S D P , T为饼粕（榨油）率（%）； Q X S U G , T为糖产量（t）； Q D P S U G C R P , T为糖的加工需求（t）； I O S U G S U G C R P为固定比例（1.56）； Q X C V , T为除牛肉和猪肉外的畜产品产量（t）； e C V , C P S P为供给价格弹性； e x C V为投入品弹性； C O S C V , T为饲料成本（元/t），而且 e C V , C P S P ≠ 0， e x C V ≠ 0； Q X M E , T为牛肉或猪肉产量（t）； I O L C L , M E , T为胴体重（kg/头）； Q D P C L , T为出栏量（万头）；COILSDP、SUGCRP分别表示油料产品、糖料作物；CL表示商品猪和商品牛。
CASM模型刻画了农产品供需之间的相互关系，体现了国内市场和国际市场的联动性，此外，还纳入了不同农产品间存在的替代效应与互补效应，以全面反映市场关系的复杂性，为本文模拟分析不同耕地保护政策对水稻、小麦、玉米、大豆的国内产量、进出口量及自给率水平的综合影响提供了重要工具。具体而言高标准农田、黑土地保护、盐碱障碍耕地改造主要通过耕地质量提升对粮食单产水平产生冲击，盐碱荒地开垦利用主要通过开发后备耕地资源增加耕地数量，进而对粮食种植面积产生冲击。

3.2 数据来源

基于CASM，结合高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用相关政策文件中的规划目标来设定粮食作物单产水平、播种面积的变化率等参数，模拟耕地“提质扩容”对中国粮食安全的影响。CASM的数据基础是各农产品品种的基期供求平衡表，其中，33个农产品品种涉及的生产与贸易数据，主要来源于国家统计局及海关总署的官方统计；而国内外价格数据及需求信息，则采纳了各相关行业的统计资料，并结合模型开发团队专家的分析与判断。以水稻、小麦、玉米和大豆为例，基于CASM模拟得到的2023年预测结果和2023年实际统计数据的偏差绝对值分别为0.94%、0.84%、3.90%和2.30%，表明CASM的模拟结果可信度相对较高，受限于篇幅，各品种的基期供需平衡表和预测结果见《中国农业产业发展报告2023》[39]。

3.3 模拟方案及关键参数

为探讨耕地“提质扩容”对中国粮食安全的影响，选取高标准农田建设、黑土地保护、盐碱地综合利用三大政策，模拟分析未来政策继续实施对中国粮食国内产量、进出口及自给率水平的影响。共设计一个基准情景和三种模拟情景，根据耕地资源保护目标的不同，每种模拟情景下设高中低三种方案，详见表1。
表1 耕地“提质扩容”保护政策模拟情景设置

Table 1 Simulation scenario setting of cultivated land "improving quality and expanding capacity" protection policy

名称 具体内容 水稻 小麦 玉米 大豆
高标准农田建设情景 面积 每年新建2500万亩，改造提升3500万亩
单产 高（新建：+20%；
改造提升：+15%）
中（新建：+15%；
改造提升：+12%）
低（新建：+10%；
改造提升：+8%）		 高（新建：+20%；
改造提升：+15%）
中（新建：+15%；
改造提升：+12%）
低（新建：+10%；
改造提升：+8%）		 高（新建：+20%；
改造提升：+15%）
中（新建：+15%；
改造提升：+12%）
低（新建：+10%；
改造提升：+8%）		 高（新建：+20%；
改造提升：+15%）
中（新建：+15%；
改造提升：+12%）
低（新建：+10%；
改造提升：+8%）
化肥利用效率 高：+15%
中：+13%
低：+10%		 高：+15%
中：+13%
低：+10%		 高：+15%
中：+13%
低：+10%		 高：+15%
中：+13%
低：+10%
黑土地保护情景 面积 到2030年新增1.7亿亩保护性耕作面积
单产 高：+15%
中：+10%
低：+5%		 — 高：+15%
中：+10%
低：+5%		 高：+15%
中：+10%
低：+5%
化肥利用效率 高：+15%
中：+13%
低：+10%		 — 高：+15%
中：+13%
低：+10%		 高：+15%
中：+13%
低：+10%
盐碱地综合利用情景 面积 到2030年改造提升1亿亩盐碱耕地种植耐盐碱水稻、开发利用2000万亩盐碱荒地种植耐盐碱大豆
单产 高：+20%
中：+15%
低：+10%		 — — 高：亩产100 kg
中：亩产90 kg
低：亩产80 kg

注：根据政策文件资料整理所得。

（1）基准情景作为参照对比，模拟耕地政策和外部环境不发生变化的情况下，基于人口和劳动力变化等因素预测未来农业产业发展变化。
（2）高标准农田建设情景。根据《全国高标准农田建设规划（2021—2030年）》的创建任务，2024—2030年间，预计每年将新增建设高标准农田2500万亩，并同步进行3500万亩高标准农田的改造与升级，进一步根据《“十四五”全国种植业发展规划》种植结构安排，将新建和改造提升的高标准农田全部用于种植水稻、小麦、玉米和大豆，新建目标是单产提高10%~20%，化肥利用效率提高10%~15%，改造提升目标增产8%~15%。
（3）黑土地保护情景。根据《东北黑土地保护规划纲要（2017—2030年）》和《东北黑土地保护性耕作行动计划（2020—2025年）》要求，到2030年新增1.7亿亩保护性耕作面积，目标是单产提高5%~15%，化肥利用效率提高10%~15%。
（4）盐碱地综合利用情景。根据最新测算的盐碱地面积、袁隆平院士海水稻团队1亿亩盐碱地改造整治目标和中华人民共和国农业农村部对耐盐碱大豆种植的部署，到2030年改造提升1亿亩盐碱耕地种植耐盐碱水稻，2000万亩盐碱荒地种植耐盐碱大豆，考虑到现有品种平均单产、测产以及未来技术的不确定性，盐碱耕地改良后单产分别提高10%~20%，盐碱荒地的耐盐碱大豆亩产达到80~100 kg。
需要说明的是，本文模拟参数的设置是基于三大工程各自政策文件中的规划目标进行分别设置，但是在耕地保护政策措施的具体实践中，高标准农田建设、黑土地保护以及盐碱地综合利用之间会存在一定的重合，因此本文模拟得到的结果不能简单加总，即需要独立看待高标准农田建设、黑土地保护以及盐碱地综合利用的政策效果。
CASM的参数主要通过文献校准和参数估计来获取，其中较为重要的是农产品的供给弹性、需求弹性和收入弹性。针对国内各类粮食作物的弹性系数，现有文献进行了专项分析。然而，由于样本范围、研究区间以及数据筛选标准的不同，各研究所得出的弹性系数值呈现出一定的差异性[36]。本文综合现有相关文献的研究结果，结合CASM对参数的一致性理论约束要求对文献结果进行校准，最终采用表2中的弹性参数。
表2 CASM的主要参数设定

Table 2 The main parameter setting of CASM

弹性 粮食品种 水稻 小麦 玉米 大豆
供给弹性 水稻 0.200 -0.010 -0.100 0.000
小麦 -0.010 0.300 -0.050 0.000
玉米 -0.100 -0.050 0.380 -0.100
大豆 0.000 0.000 -0.100 0.250
需求弹性 水稻 -0.209 0.100 0.050 0.010
小麦 0.100 -0.179 0.05 0.010
玉米 0.050 0.050 -0.264 0.030
大豆 0.010 0.010 0.030 -0.205
收入弹性 — -0.050 -0.050 0.010 0.010

4 结果分析

在分析模拟结果之前，首先对模型的稳健性进行检验。借鉴现有研究的做法[38,40]，通过对模型中的供给弹性、需求弹性和收入弹性等相关参数的敏感性检验来验证模型的稳健性。具体来说，通过设置模型所有参数增加或减少1%、5%和10%来模拟模型主要内生变量的变化偏差。表3中的结果显示，在参数敏感性测试中，主要内生变量的最大偏差小于5%，意味着模型结果总体比较稳健。
表3 CASM的基准情景的参数敏感性检验（2030年）

Table 3 Parameter sensitivity test of the base scenario of CASM (%)

参数变动 水稻产量偏差 小麦产量偏差 玉米产量偏差 大豆产量偏差 水稻需求偏差 小麦需求偏差 玉米需求偏差 大豆需求偏差
所有参数增加1% 0.001 0.002 0.015 0.026 0.015 0.018 0.017 0.012
所有参数增加5% 1.053 1.072 1.104 1.202 1.152 1.191 1.163 1.092
所有参数增加10% 1.266 1.395 1.421 1.531 1.492 1.553 1.536 1.335
所有参数减小1% -0.001 -0.016 -0.009 -0.043 -0.008 -0.122 -0.116 -0.098
所有参数减小5% -1.122 -1.235 -1.526 -1.658 -1.432 -1.598 -1.722 -1.347
所有参数减小10% -1.857 -1.986 -2.052 -2.159 -2.321 -2.263 -2.568 -1.798

4.1 高标准农田建设对中国粮食生产的影响

新建和改造提升高标准农田能够显著提升粮食综合生产能力，进一步夯实中国粮食安全根基。《全国高标准农田建设规划（2021—2030年）》明确指出“对建成的高标准农田实行严格保护，全面上图入库，强化用途管控，遏制‘非农化’、防止‘非粮化’”。据此，依照《“十四五”全国种植业发展规划》中的粮食产业发展目标和结构安排，模型模拟结果显示，从长期来看，到2030年新建和改造提升高标准农田情景下粮食产量比基准情景将提高4%左右。从绝对量来看，与基准情景相比，到2030年高标准农田建设情景下粮食总计将增产2674.9万t，水稻、小麦、玉米和大豆将分别增产868.3万t、563.2万t、1118万t和125.4万t，玉米增产量最多，大豆增产量最少。从政策总体增产潜力来看，与基准情景相比，2023—2030年将累计增产11870.4万t，约占2022年粮食总产量的17.3%（图4a）。此外，从高标准农田建设本身来看，改造提升高标准农田带来的粮食增产量占总增产量的比例达53%，超过新建高标准农田的增产量占比（图4a、图4b）。
图4 高标准农田建设情景下粮食产量、自给率和碳排放的变化情况

注：数据来源于CASM，下同。

Fig. 4 Changes of grain yield, self-sufficiency rate and carbon emissions under high-standard farmland construction scenario

新建和改造提升高标准农田为保障口粮绝对安全、降低玉米对外依存度提供有力支撑。按照“十四五”粮食种植结构，如图4c模型模拟结果显示，高标准农田建设情景下到2030年水稻和小麦两大口粮进口量将分别比基准情景减少378.5万t和476.7万t，分别占2022年进口量的61.1%和47.9%，相应地自给率分别提高1.8%和3.3%，完全有能力有信心保障口粮绝对安全；玉米和大豆两大饲料粮进口量将分别比基准情景减少1358.2万t和119.7万t，分别占2022年进口量的65.9%和1.3%，自给率分别提高4.4%和1.1%，玉米的对外依存度显著降低，但大豆进口量依然处于高位，需要高度重视。
高标准农田建设在增加粮食产量的同时还能显著减少种植业碳排放。如图4d模型模拟结果显示，与基准情景相比，预计2030年通过提高化肥利用效率，高标准农田能够减少1181.5万t的种植业碳排放量，减少率达到3.8%左右，按一棵树每年吸收储存18 kg二氧化碳计算，相当于种植约6.6亿棵树。
考虑到高标准农田建设的不确定性影响，在此基础上进一步模拟了高方案和低方案，具体设置见表1。与中方案相比，到2030年，高方案和低方案下粮食产量增长率（与基准情景相比）上下浮动1.2%~1.4%，自给率变化上下浮动1%，种植业碳排放量减少0.9%~1.3%。

4.2 黑土地保护对中国粮食生产的影响

黑土地保护进一步夯实“中华大粮仓”基础。依照“十四五”种植结构，通过模型模拟发现，与基准情景相比，到2030年黑土地保护情景能够使水稻增产83.8万~245.8万t，产量提高0.4%~1.2%，玉米、大豆两大饲料粮分别增产216.6万~677.1万t、32.4万~99.7万t，产量分别提高0.8%~2.4%、1.1%~3.3%。如果在黑土地保护区实行玉米秸秆还田—大豆轮作技术模式，扩大大豆种植面积，且该技术模式覆盖50%的玉米种植区，通过模型模拟发现，与基准情景相比，到2030年黑土地保护情景能够使玉米增产165.8万~499.8万t，大豆增产58.1万~177.1万t，产量分别提高0.6%~1.8%和1.9%~5.8%，大豆增产量达到甚至超过高标准农田建设情景（图5a、图5b）。
图5 黑土地保护情景下粮食产量、自给率和碳排放的变化情况

Fig. 5 Changes of grain yield, self-sufficiency rate and carbon emissions under black soil protection scenario

黑土地保护区玉米秸秆还田、大豆轮作技术模式进一步缓解大豆战略安全的压力。玉米—大豆轮作不但能扩大大豆种植，保障国家粮食安全，而且还可以提高玉米秸秆还田效率，增加土壤有机质，培肥土壤，提高土壤质量。如果在一半玉米种植区实行玉米—大豆轮作技术模式，如图5c模型模拟结果显示，预计2030年大豆自给率比基准情景提高0.5%~1.4%，进口量最高减少169万t，达到或接近在全国范围内推行的高标准农田建设的效果。但是大豆的增产也挤占了玉米的产量，玉米自给率仅提高0.5%~1.8%。
黑土地保护能够显著减少种植业碳排放。黑土地保护性耕作能够显著提升土壤有机质含量，增强土壤肥力，提高土壤养分利用效率，提升化肥等投入品的利用效率，使用量相应减少。如图5d模型模拟结果显示，与基准情景相比，按照“十四五”种植结构，预计2030年通过提高化肥使用效率，新增1.7亿亩保护性耕作面积可减少种植业碳排放当量173.4万~364.1万t，按照玉米—大豆轮作种植模式，可减少种植业碳排放当量192.4万~428.3万t，大于“十四五”种植结构下的碳排放减少量。

4.3 盐碱地综合利用对中国粮食生产的影响

盐碱地综合利用进一步释放粮食增产潜力，为保障大豆安全提供新的选择。作为中国重要的潜在耕地资源，盐碱障碍耕地的改造整治可以大幅提高作物单产，盐碱荒地的开发利用可以冲破耕地“红线”，扩大播种面积。如图6a和图6b的模型模拟结果显示，以中方案为例，与基准情景相比，到2030年，盐碱地综合利用可以使水稻和大豆分别增产575.4万t和67.2万t，产量分别提高2.8%和2.2%。水稻和大豆自给率分别提高1.8%和0.5%，从政策的整体增产潜力来看，与基准情景相比，2023—2030年水稻和大豆产量累计分别增加2576.2万t和269.1万t，约占2022年产量的12.4%和13.3%（图6a）。
图6 盐碱地综合利用对粮食产量和自给率影响的模拟结果

Fig. 6 Effects of comprehensive treatment of saline-alkali soil on grain yield and self-sufficiency rate

考虑到盐碱地综合利用的不确定性，进一步模拟了高方案和低方案，具体设置见表1。模拟结果显示，与中方案相比，到2030年，高方案和低方案下水稻和大豆产量增长率（与基准情景相比，下同）分别上下浮动1%和0.5%，自给率变化上下浮动0.2%和0.5%。
盐碱地改造整治的投资效应大于新建高标准农田项目。为加快推进高标准农田建设，中华人民共和国财政部、中华人民共和国农业农村部联合印发《农田建设补助资金管理办法》，各省依此制定本区域高标准农田建设补贴标准，从实践来看，大部分省（自治区、直辖市）补贴标准在2000~3000元/亩，按照每亩2500元的标准进行测算，以新建高标准农田种植水稻为例，每万元投资能够增产0.9万~1.7万t的水稻。从生产应用来看，耐盐碱水稻主要生长在中轻度盐碱地上，通常在配套建设农田水利设施基础上，轻度和中度盐碱地改良成本分别为每亩每年800~1500元和1500~2000元 ⑥ ，以投资最大的2000元/亩测算，改造提升盐碱地种植耐盐碱水稻每万元投资能够增产1.1万~2.1万t。综上，在不考虑货币时间价值的前提下，盐碱地改造提升的投资效益大于新建高标准农田项目（表4）。
表4 新建高标准农田和盐碱地改造提升水稻增产与投入产出情况

Table 4 Effects of new high-standard farmland construction and improvement of saline-alkali soil on rice yield and input-output

模拟情景 项目 高方案 中方案 低方案
新建高标准农田 总投资/亿元 1415.1 1415.1 1415.1
累计增产/万t 2423.5 1814.2 1207.2
每万元成本能增产/t 1.7 1.3 0.9
盐碱地改造提升 总投资/亿元 1600.0 1600.0 1600.0
累计增产/万t 3418.4 2576.2 1738.2
每万元成本能增产/t 2.1 1.6 1.1
但是，中国盐碱地的治理和利用仍面临一定挑战：一是可开垦的盐碱地数量有限。盐碱荒地开垦为耕地的重要条件是要有充足的淡水资源和良好的灌溉退水条件，而中国约70%盐碱地分布在西北干旱区，可供开垦的数量极为有限。二是盐碱障碍耕地改造利用难度依然很大。现有盐碱地改造利用技术基本建立在高水肥投入的基础上，难以持续维持较高的耕地生产力，而且重度盐碱地改造利用难度大、进程慢、成本高，轻中度盐碱地改造利用的长效性差、次生盐渍化反复，需要长期的投入和可持续的调控与管理。三是盐碱地治理利用操作过程复杂、机械化作业率低、投入成本高，农业生产主体采用的积极性不高。四是盐碱地治理利用的政策支持有待进一步完善。目前中国盐碱地综合治理集中在示范工程建设、技术研发与模式集成等，缺乏系统性政策支持，与产业政策、土地政策等衔接也不够紧密，而且也缺乏对农业生产主体、金融主体和其他社会投资主体的激励机制，影响主体参与盐碱地综合利用的积极性。

5 结论与政策建议

耕地作为“藏粮于地”战略的根基和基石，全方位保护耕地数量和提升耕地质量是实现“千亿斤粮食”产能建设目标的必然选择，对于保障中国粮食安全具有重大意义。本文一方面从理论层面分析了耕地数量和质量变化对粮食生产的影响，另一方面在梳理中国耕地保护政策发展历程基础上，应用CASM模拟分析了高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用对中国粮食产量、进口量、自给率及碳排放的影响。研究结果显示：
（1）高标准农田建设不仅能显著提升粮食综合生产能力，而且还具有显著的碳减排效应。按照“十四五”种植结构目标，与基准情景相比，到2030年新建和改造提升高标准农田能够使粮食产量提高4%左右、玉米进口量减少1358.2万t、自给率提高4.4%。值得注意的是，改造提升高标准农田的增产能力大于新建高标准农田的增产能力。此外，通过提高化肥利用效率，能够减少3.8%的种植业碳排放。
（2）黑土地保护地区实施玉米秸秆还田、大豆轮作技术模式能够显著增加大豆产量，缓解大豆战略安全。按照“十四五”种植结构目标，与基准情景相比，到2030年黑土地保护能够使水稻、玉米和大豆产量分别提高0.4%~1.2%、0.8%~2.4%和1.1%~3.3%，如果50%的黑土地保护区实行玉米—大豆轮作技术模式，大豆产量提高1.9%~5.8%，自给率提高0.5%~1.4%，达到甚至超过高标准农田建设的增产效果。此外，通过提高化肥使用效率，黑土地保护区的玉米—大豆轮作种植模式还能够减少192.4万~428.3万t的种植业碳排放当量，大于“十四五”种植结构下的碳排放减少量。
（3）盐碱地综合利用为进一步挖掘中国粮食生产潜力提供新的选择。与基准情景相比，到2030年，盐碱地综合利用能够使水稻和大豆产量分别提高2.8%和2.2%，自给率分别提高1.8%和0.5%，而且改造提升盐碱地种植耐盐碱水稻每万元投资能够增产1.1万~2.1万t，大于新建高标准农田种植水稻的每亩增产0.9万~1.7万t。但是盐碱地开发利用还面临可开垦利用资源有限、改造利用难度大、政策体系不完善等诸多挑战。
基于以上研究结论，在新发展阶段，建议进一步推进高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用，全方位提高耕地质量，提升粮食生产能力，因地制宜地挖掘盐碱地后备耕地资源潜力，拓展粮食生产空间。具体来讲：
（1）因地制宜地推进高标准农田建设，重视现有高标准农田的改造提升。模拟结果显示：高标准农田建设不仅具有显著的增产效益，而且还可以有效减少碳排放，因此需要进一步因地制宜推进高标准农田建设，农田工程设计和建设要充分考虑农民意愿，不能脱离实际的农业生产需求和地理气候环境，严格规范高标准农田建设的验收程序和标准，同时要完善后续长效管控机制。定期和不定期推进高标准农田问题排查，加强现有高标准农田的改造提升，严格高标准农田的动态监管监测，严禁高标准农田撂荒。
（2）扎实推进黑土地保护，推广玉米—大豆轮作技术模式。模拟结果显示黑土地保护区实行玉米—大豆轮作技术模式能够显著提升大豆产量。因此，在大豆主产区的黑土地保护区，应加强玉米秸秆还田—大豆轮作技术模式的跟踪指导和培训，提高技术应用能力，扩大大豆种植面积，提高土壤质量，为中国大豆战略安全保驾护航。
（3）有序开发和分类改造盐碱地，充分挖掘盐碱地综合利用潜力。模拟结果显示，盐碱地综合利用能显著提升水稻和大豆产量，而且改造提升盐碱地的投资增产效益大于新建高标准农田建设。因此，在新发展阶段，要兼顾开发利用和生态治理，将符合条件的盐碱地适度有序开发为耕地，增加耕地面积；推动“治理”盐碱地向“适应”盐碱地转变，加强耐盐碱作物品种的培育，分类改造盐碱地；构建政企产学研资相互融合、协同推进的盐碱地综合利用支撑体系，推动盐碱地综合利用试点建设，全方位挖掘盐碱地综合利用潜力。
（4）推进良田、良种、良法、良制、良机五种农艺农机农技融合发展。高标准农田建设、黑土地保护和盐碱地综合利用都是良田良种良法良制良机融合发展的系统工程，耕地数量的增加和质量的提升均离不开良法和良制，良种良法良制良机作用的发挥离不开良田的支撑，良田为基，良种播下，良机跟上，良技用上，良制配上，中国的粮食安全才能更加稳固。

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