中国水稻收获环节的损失有多高?——基于5省6地的实验调查

受资源禀赋的约束,减少粮食产后损失日益成为增加粮食供给、保障粮食安全的重要措施之一。论文采取实地测量的方法,在全国5省6地开展田间实验和调查访谈,考察了水稻收获环节的损失情况。结果显示:各实验地块水稻收获环节的损失率为1.18%～6.55%。其中,水稻联合收获的损失率显著高于分段收获,先进机型收获的损失率低于普通机型,田地湿度、倒伏程度与水稻收获环节的损失率正相关。结合水稻优势区域的分布推算,全国水稻收获环节的损失率为3.02%。减损的情景模拟表明,当全国水稻收获环节的损失率下降到2.76%(根据农业部《水稻机械化生产技术指导意见》测算),可节约稻谷54万t,可供439万人消费1 a,相当于节约耕地7.84万hm~2,化肥2.61万t(折纯)。     

不同收获方式对粮食损失的影响——基于全国3251个农户粮食收获的实地调研

使用全国3251个农户的数据,通过两步法,比较不同收获方式和社会化服务（购买农机服务）对小麦、水稻、玉米三种主要粮食作物收获环节损失的影响。结果表明：相较于全人工收获方式,全程机械化收获总体上提高了收获环节损失。分品种而言,增加了水稻损失,但降低了小麦损失;半机械化收获显著降低了玉米的收获损失。深入研究发现：购买农机服务能够显著减少小麦的收获损失,稳健性检验反映结论仍然保持一致。基于此,对于小麦要进一步推动全程机械化,对于水稻和玉米,要研发适合农户规模的小型农机和专业农机,短期内进一步推进分段机械化。     

灌溉水压力、供给弹性与粮食生产结构——基于变系数Nerlove模型

灌溉水稀缺性会限制粮食生产,也会同时诱致农业技术进步提高粮食供给弹性。基于2002-2017年27个省份面板数据,采用变系数Nerlove模型,通过探究灌溉水压力、价格变动及其交互作用对不同粮食作物产量的影响,分析灌溉水压力对粮食生产结构的综合作用。结果表明:（1）灌溉水压力对粮食生产结构的直接作用是提高玉米产量比例,降低其他粮食作物产量比例,降幅从大到小依次为水稻、薯类、豆类和小麦。（2）灌溉水压力对粮食生产结构的间接作用是使小麦、豆类和薯类的供给弹性更小,使水稻和玉米的供给弹性更大,有利于水稻和玉米产量占比的增加。（3）2002-2017年灌溉水压力不断增加,对粮食生产结构的综合作用是促进了玉米产量比例大幅增加、豆类和薯类产量比例显著下降;地区上,北方粮食主产区玉米和水稻产量比例显著增加,使水资源相对稀缺的北方地区粮食生产更耗水,该结论与“灌溉效率悖论”一致。     

中国粮食自给率研究——粮食、谷物和口粮自给率分析

由于统计口径与计算方法的不同,粮食自给率的计算结果往往差异较大,得出的中国粮食安全的结论也大相径庭,从而引起国内各界的广泛争议。为了准确分析当前中国的粮食安全情势,避免误判对相关决策造成误导,有必要对粮食的统计口径和自给率计算方法进行分析研究。本文选用三种粮食自给率计算方法—定额统计法、流向统计法和消费统计法,测算中国2000-2016年的粮食、谷物和口粮自给率,并对结果进行对比分析。结果显示：（1）定额统计法计算结果容易造成失真,流向统计法与消费统计法计算结果较为准确;（2）谷物和口粮自给率更能反映中国实际的粮食供需情况;（3）中国谷物自给率在98%以上,口粮自给率高于100%。然而,随着工业化和城市化进程的加快,城市发展对土地的需求越来越大,这会造成耕地被侵占、粮食需求激增等严重问题,口粮生产仍然不能放松,建议未来调整农业结构,稳定小麦、稻米生产。     

土地利用变化对区域水—能源—粮食系统耦合协调度的影响——以京津冀城市群为研究对象

将土地因素引入水—能源—粮食系统,运用耦合协调模型对京津冀城市群2005— 2018年水—能源—粮食—土地系统的时空变化特征进行研究。结果表明：（1）从空间尺度上来看,京津冀城市群建设用地由中心向四周扩散;从京津冀城市群土地利用格局来看,耕地和建设用地面积分别呈现较为明显的下降和增长趋势。（2）将土地纳入水—能源—粮食系统降低了京津冀城市群大多数城市水—能源—粮食系统间的耦合度和耦合协调度。（3）土地与水—能源—粮食子系统组成的两要素系统的协调水平会进行叠加或抵消进而影响水—能源—粮食—土地系统耦合协调度。本文的研究启示在于：京津冀城市群在考虑水、能源、粮食协调发展的同时,应考虑土地对水—能源—粮食系统整体及内部子系统的影响,根据城市自身资源优势合理配置资源、优化产业布局以实现可持续发展。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

退耕还林还草工程对生态系统碳储存服务的影响——以黄土高原丘陵沟壑区子长县为例

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现：（1）子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm²耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;（2）退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10⁶ t增长至2017年42.34×10⁶ t,增加量集中在工程实施主要阶段（2000—2008年）;（3）未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到：43.78×10⁶ t、44.10×10⁶ t、44.32×10⁶ t和44.54×10⁶ t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。     

资源承载力监测——以西藏“一江两河”地区为例

对自然资源的无序开发和对生态系统的破坏制约了我国的可持续发展。资源承载力是描述地区发展受自然资源限制的重要工具,也是衡量区域可持续发展的重要依据。基于西藏“一江两河”地区县级统计数据,定量计算水、土和生态等资源承载力,并根据定量评价结果构建资源承载力监测体系并应用于“一江两河”地区。研究结果表明:（1）“一江两河”地区人粮关系趋于紧张,部分地区人口—粮食—土地矛盾突出,76.5%的县土地资源承载力下降,83.3%的县土地资源承载指数增长;“一江两河”地区各县（市、区）水资源承载力远大于实际人口,承载指数均小于0.05,但77.8%的县水资源承载力下降,县域承载指数均增长;各县生态承载力增长,承载指数下降,部分县处于生态赤字状态。（2）“一江两河”地区资源承载力的主要制约因素由生态承载力转变为土地资源承载力。2000—2015年,在“一江两河”地区资源承载力处于临界超载或超载的县中,对资源承载状态影响最大的资源承载力由生态承载力逐步转变为土地资源承载力。（3）“一江两河”地区资源承载力等级逐渐提升,可能带来的危害或负面影响程度降低。2000—2015年,资源承载力为三级（中度负载）及以下等级的县由15个（83.3%）降至3个（16.7%）。资源承载力长效监测机制的建立有助于明晰资源开发利用现状,科学利用区域自然资源,促进地区生态保护和可持续发展。     

基于地块尺度的黑河中游地区农业结构变化及其驱动因素分析——以张掖市为例

黑河中游是我国西北干旱区重要的粮食基地,研究其农业结构变化及其驱动因素对农户种植决策及推动当地农业发展具有一定参考意义。论文以位于黑河中游地区的张掖市为例,基于统计年鉴和农户问卷调查数据,从地块尺度分析了研究区2001—2014年期间农业结构变化,并在定性分析的基础上,从地块与农户两个层面,运用二元Logistic模型及投入-产出法定量分析农业结构变化驱动因素。结果表明：1）研究区作物种植类型趋于多样化。2001年,研究区主要种植作物为小麦、玉米、大麦及“小麦和玉米套作”,其种植地块数占所调查总地块数的81%,2014年种植作物种类增多,且蔬菜、马铃薯、油菜等经济作物种植数量较2001年有所上升。2）由种植小麦为主（占总地块数的31%）转变为种植制种玉米为主（占总地块数的38.7%）;套作转单作。2001年,共有58个套作种植地块,占调查总地块数的22%,其中“小麦和玉米套作”最多,有47个地块;而在2014年,作物套作地块数锐减为2个,“小麦和玉米套作”全部转换为其他单作,其中51%转为制种玉米;水稻种植消失,主要转为普通玉米。3）地块层面上,种植地区的海拔、灌溉定额、河源来水量对农业结构变化影响非常显著（显著水平达到1%）,地下水对农业结构变化影响较为显著（显著水平达到5%）。4）农户层面上,农户作为理性经济人,“收益”是影响其种植行为的最关键因素,其次是政策因素（在5%的水平上显著）,务农劳动力与劳均耕地面积也有一定的驱动作用。     

西藏土地资源承载力的现实与未来——基于膳食营养当量分析

土地承载力是人地关系的基础表征,开展土地承载力评价可以为实施农业空间治理、制定农业发展政策等提供参考。以西藏自治区为例,基于人体每日所需热量、蛋白质和脂肪评价土地的现实承载力及其变化。评价结果表明：（1）西藏自治区土地承载指数从2004-2016年一直维持在80.66%~89.84%之间,处于平衡有余状态。（2）未来西藏自治区土地承载指数将会持续保持在87.5%之上,呈现先升后降的变化态势,在2032年达到峰值,届时土地承载指数将会超过92.56%;此后将会持续下降,在2050年将低于90%。以土地承载力评价为基础,根据未来食物消费需求变化和西藏自治区的自然条件,提出不增加农牧业开发强度,保持农牧业生产空间规模稳定,并逐步优化调整农牧业发展结构,适度降低粮食种植面积,在适宜地区扩大蔬菜、瓜果种植,以及发展草牧业经济等建议。     

青铜峡灌区水稻田化肥氮去向研究

青铜峡灌区是我国古老的特大型灌区和粮食主产区之一,灌区农田氮肥的过量施用已经导致化肥氮向水体流失.用15N示踪微区试验方法研究了青铜峡引黄灌区习惯灌溉量条件下水稻田化肥氮素去向.结果表明,施氮量为当地习惯施氮300kg.hm-2时,水稻吸收的化肥氮在籽粒中最多,氮肥的当季利用率为45.93%,吸收的土壤氮约占52.63%;作物中的回收率为27.90%,在0～90cm土壤中的残留率为23.31%,作物-土壤体系中的回收率为51.21%,氮肥的损失率为48.79%;氮肥除了被当季作物吸收和部分以矿质氮残留在土壤中外,灌区19×104hm2的水稻田化肥氮年流失量为2.78×104t,生产1000kg水稻(净籽粒),排放纯氮20.17kg;在0～90cm土壤层中均有化肥氮残留,残留化肥氮主要富集在表层0～30cm,在60～90cm检测到化肥氮,说明青铜峡引黄灌区在习惯灌溉量条件下,水稻田当季的化肥氮淋溶到90cm以下,成为浅层地下水的潜在污染源.     

国际粮食贸易背景下的市场整合与虚拟资源流动——以中国巴基斯坦大米市场为例

贸易自由化和区域经济一体化不仅会通过比较优势整合市场、提升效率,还会带来农产品贸易中虚拟资源的流动。以中国—巴基斯坦大米贸易为研究对象,使用两国大米贸易数据,首先检验中巴粮食市场整合程度,其次分析中巴大米贸易带来的虚拟水和虚拟土地的流动。结果表明：（1）中巴之间大米市场已经高度整合,且价格存在长期均衡,但巴基斯坦大米价格比中国波动大,其对中国大米的价格弹性为1.097;“一带一路”倡议带来了巴方大米价格7.8%的下降,增加了穷人的福利。（2）贸易带来了虚拟水土资源的流动。中国累计从巴基斯坦净进口大米354万t,相当于净进口国内52万hm²、巴基斯坦96.4万hm²耕地,以及国内34.4亿t、巴基斯坦101.7亿t水资源。中国应加大技术支持和扩散的力度,具有促进粮食安全,节约全球资源的意义。     

基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

全球价值链视角下中国农产品贸易隐含氮、磷、钾研究

基于GTAP数据库提供的多区域投入产出表,采用全球价值链方法测算中国农产品贸易中隐含的化肥转移,并按照农产品最终消费的地理位置将其分解为四部分。研究发现：（1）中国农产品进口为国内节约640万t化肥（占我国化肥用量的13%）,同时引起全球化肥用量节约285万t,为缓解全球资源和环境压力做出贡献;（2）中国农产品贸易深度参与全球价值链,进口农产品中隐含的化肥有12%会再次出口到全球,意味着农产品贸易背后隐含的资源到达中国后会再次出口,形成多次跨境转移。建议在全球价值链视角下更为客观地估算农产品贸易隐含的化肥及其他资源环境问题,倡导共同承担贸易引致的资源环境问题。     

中国粮食主产区耕地撂荒程度及其对粮食产量的影响

耕地撂荒严重地影响着我国的粮食安全。以我国粮食主产区为研究区域,在识别撂荒地分布的基础上,测度了撂荒地空间分布格局,并建立耕地撂荒中介效应模型,探究了耕地撂荒对区域粮食产量的影响机制。结果表明：（1）中国粮食主产区耕地撂荒规模为405.53万hm²,撂荒率约为5.85%;空间上撂荒地规模分布呈“T”字形空间格局,黑龙江东北部、吉林西北部以及内蒙古南部地区为撂荒地主要集聚区。（2）耕地撂荒对于粮食主产区粮食产量具有显著负向影响,2017年我国粮食主产区因耕地撂荒损失的农田生产潜力达到1339.15万t,损失的粮食产量高达2265.6万t,损失比例达4.69%;内蒙古自治区成为粮食产出损失量和损失比例最大的地区。（3）粮食播种面积、农田生产潜力和农业技术投入均发挥了部分中介作用,系数分别为-0.194、-0.025和0.006。（4）应遵从城乡融合以及农业农村发展态势,强化粮食主产区农业生产现代要素投入与政策扶植,构建粮食生产—耕地休耕空间转换弹性机制,保障我国粮食安全。     

2013~2019年臭氧污染导致的江苏稻麦产量损失评估

基于2013~2019年江苏省115个监测站点的逐时臭氧观测数据和97个县级行政区的农作物年产量,利用AOT40的暴露响应关系,结合空间分析等方法,评估了臭氧污染导致的冬小麦和水稻两种农作物的产量损失.结果表明,2013~2019年,冬小麦和水稻的AOT40分别为（2.76~17.05）×10^-6h和（0.15~31.69）×10^-6,分别在2018年和2016年达到峰值.苏南地区水稻生长期的AOT40高值分布较多,苏北地区近3年两种农作物生长期的AOT40都有明显增势.2013~2019年,冬小麦年相对产量损失为17.7%~31.0%,年绝对产量损失达（1.94~3.75）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和徐州,损失最低的是南京和无锡.2013~2019年,水稻年相对产量损失为8.6%~15.6%,绝对产量损失为（3.03~6.04）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和淮安,损失最低的是无锡和常州.江苏省每年由于臭氧污染导致的农作物产量损失约相当于5000多万人一年的粮食消费量,臭氧污染对粮食生产安全造成了较为严重的威胁,应当采取有效的政策和措施控制臭氧污染,保证粮食生产稳定.     

中国化肥资源供需矛盾及调控策略

鉴于中国化肥供需形势不清给产业调控带来不确定性影响,论文分析了化肥资源供需矛盾,并提出了相关调控策略。结果表明,中国化肥供需总量已经接近平衡,氮磷钾化肥的自给率分别达到100%、95%和29%。少部分产品存在缺口,其中氯化钾的自给率为23%,是当前我国惟一紧缺的化肥产品。随着化肥生产向资源产地集中,中国化肥供需时空不平衡有扩大的趋势。部分时间段的供需不平衡异常尖锐,其中10月份至来年3月份全国化肥供应过剩超过900×10⁴t,而部分月份却极端不足,例如7月份两广、东北等地的尿素缺口达200×10⁴t左右,10月份华北地区的磷酸二铵缺口达到100×10⁴t左右,而5、7、8三个月中两广地区的钾肥缺口也超过100×10⁴t。建议国家加强储备工作,储备化肥消费量的15%,其中10%储备在淡季,以减少过剩的压力,而5%储备在旺季,以应对市场供不应求。     

我国城市天然气替代燃煤集中供暖的大气污染减排效果

基于国家发改委“天然气利用政策”中的天然气利用领域,利用等热值替代方法计算不同领域天然气替代后的污染物减排效果,从大气污染减排角度对天然气各个利用领域的优先次序重新排列,并对2010年全国15个重点供暖城市天然气替代燃煤集中供暖的大气污染物减排量进行测算.结论表明:天然气集中供暖的大气污染减排效果排序处于前列,城市利用天然气替代燃煤集中供暖对CO2、颗粒物(PM)、SO2和NOx都有较明显的减排效果.2010年我国15个重点城市如果采用天然气集中供暖,共可减少CO2排放量2190.71万t、颗粒物(PM)排放量734.24万t、SO2排放量40.21万t、NOx排放量22.56万t.     

An economic assessment of the health effects and crop yield losses caused by air pollution in mainland China

Air pollution is severe in China, and pollutants such as PM_(2.5) and surface O_3 may cause major damage to human health and crops, respectively. Few studies have considered the health effects of PM_(2.5) or the loss of crop yields due to surface O_3 using model-simulated air pollution data in China. We used gridded outputs from the WRF-Chem model, high resolution population data, and crop yield data to evaluate the effects on human health and crop yield in mainland China. Our results showed that outdoor PM_(2.5) pollution was responsible for 1.70–1.99 million cases of all-cause mortality in 2006. The economic costs of these health effects were estimated to be 151.1–176.9 billion USD, of which 90% were attributed to mortality. The estimated crop yield losses for wheat, rice, maize, and soybean were approximately 9, 4.6, 0.44, and 0.34 million tons, respectively, resulting in economic losses of 3.4 billion USD. The total economic losses due to ambient air pollution were estimated to be 154.5–180.3 billion USD, accounting for approximately 5.7%–6.6% of the total GDP of China in 2006. Our results show that both population health and staple crop yields in China have been significantly affected by exposure to air pollution. Measures should be taken to reduce emissions, improve air quality, and mitigate the economic loss.     

餐厨垃圾厌养发酵沼液制备的液态菌肥对农田土壤理化性质的影响

为研究施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对农田土壤的影响,以中国北方典型作物冬小麦和水稻土壤为研究对象,分析在农作物整个生长周期中土壤理化性质的变化规律。结果表明:施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥可显著提高冬小麦和水稻土壤中有效氮磷含量。冬小麦土壤液态菌肥最适宜施加量为500 L/亩（1亩=666.67 m2,下同）,此时土壤中有效磷含量最高增长到94.00 mg/kg,最大增幅为81.12%;速效氮含量最高增长到1673.00 mg/kg,最大增幅为84.88%。水稻土壤液态菌肥最适宜施加量为400 L/亩,土壤中有效磷含量最高增长到220.80 mg/kg,最大增幅为137.22%;速效氮含量最高增长到1140.00 mg/kg,最大增幅为127.07%。冬小麦和水稻土壤中可溶性全盐和Cl-含量均有轻微的积累现象。通过RDA分析,冬小麦与水稻种植土壤中总磷、总氮、Cl-等与液态菌肥施加量均呈正相关,表明液态菌肥对养分的增加起到促进作用。施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对提高农作物土壤有机组分、改善土壤肥力具有重要意义。