长江中游地区水稻生产可持续发展战略研究

黄国勤，周泉，陈阜，张洪程

（1. 江西农业大学生态科学研究中心，江西 南昌 330045；2. 中国农业大学农学院，北京 100193；3. 扬州大学农学院/农业部长江流域稻作技术创新中心, 江苏 扬州 225009）

党的十九大报告指出，要确保国家粮食安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。长江中游地区包括湖南、湖北、江西3省，2015年3省总人口占全国总人口的12.51%，耕地面积占全国耕地总面积的9.25%，粮食总产量占全国粮食总产量的12.64%，其中稻谷产量占全国稻谷总产量的35.87%。可见，长江中游地区水稻生产在确保国家粮食安全中占有重要地位，历史上“湖广熟，天下足”的称誉也说明该地区粮食（主要是水稻）及农业地位之重要。

目前，我国水稻生产面临很多问题，从水稻生产可持续发展的角度来看，主要包括农田闲置、重金属污染、地力下降、温室气体排放等方面。研究发现，农田周年复种轮作（冬种绿肥、油菜、马铃薯等）可以有效提高稻田的可持续能力[1-2]，双季稻田冬季作物的种植有利于提高稻田的光合生产力和光能利用率。为进一步修复稻田土壤质量，发现轮耕、秸秆还田等措施可以有效降低重金属污染的影响[3-4]，而且稻田土壤性质与稻米重金属含量方面存在一定的定量关系[5]。对稻田地力下降而言，通过对我国稻田土壤基础地力的解读[6]，发现了施肥对稻田土壤养分等的影响特征[7]。同时，随着环境压力越来越大，在节能减排大背景下，稻田温室气体排放成为很多学者研究的重点，诸如耕作制度[8]、绿肥[9]、秸秆还田[10]、施肥[11]、生物炭[12]、灌溉模式[13]等对稻田温室气体排放的影响。

我国正在实施以共抓大保护、不搞大开发为导向的长江经济带发展战略，长江中游地区水稻生产的绿色发展、可持续发展显得尤为重要和迫切。但总的来看，从区域角度对水稻生产发展的研究还较少，尤其缺乏长江中游地区水稻可持续发展的研究。本研究从确保国家粮食安全的角度为切入点，通过对长江中游地区水稻生产地位与特征的分析，提出该地区水稻生产面临的问题，从区域尺度上明确水稻可持续发展的对策与措施，为该地区农田生态环境改善与农业高产稳产提供理论依据和技术支撑，为国家建立区域农业粮食安全奠定决策基础。

1 长江中游地区水稻生产的地位与特征

1.1 起源早，历史久

对稻作农业的起源上，学术界曾有过不同阶段性的意见，如云南—印度阿萨姆起源说、东南亚说、云贵说、华南说、黄河中下游说、长江中下游说，起源的时间也由四五千年前逐渐推至了一万年前，近年来随着考古资料的不断深入，慢慢地也就接近了历史的真相。长江中游，不论从地理环境还是现有稻作文化遗存来看，都具有非常大的优势，认为中国稻作文化的起源于此。

在旧石器末期，长江中游地带的山洞遗址（湖南道县玉蟾岩、江西万年县仙人洞和吊桶环）已出现食用水稻的痕迹，这些山洞遗址附近有丰富的水源，同时亦为野生水稻的自然生长区[14]。在距今12 000年前的新旧石器过度阶段，栽培稻起源于长江中游偏南的南岭、武夷山一带，但新石器时代后，稻作农业则主要在洞庭湖西部的岗地平原区发展起来。距今10 000～7 000年，稻作农业在澧阳平原初步发展，主要表现是：水稻的进一步栽培、稻作工具的细化、定居农业聚落的形成、稻作农业区的向外扩展；距今7 000～5 500年，史前稻作农业区格局形成，稻田灌溉体系出现，稻作农业成为主要生计方式；距今5 500～4 000年，稻谷品种得到优化，稻谷产量大大提高[15]。

1.2 产量高，贡献大

长江中游地区水稻产量高、贡献大，以其3省的贡献量就达到了全国的1/3左右，而且还有逐年增加的趋势（表1）。以2015年为例，长江中游地区的水稻播种面积为964.5万hm2，占全国水稻播种面积的31.9%，其中以湖南省最多，占全国水稻播种面积的13.6%；同时，长江中游地区的水稻产量达6 482.7万t，占全国水稻产量的31.9%，其中湖南省占到了12.7%。另外，江西省还是新中国成立以来从未间断向国家输出商品粮的两个省份之一，为保障国家粮食安全作出了突出贡献。

1.3 力量强，成果多

长江中游地区农业科研机构众多，科研力量强大，科研成果丰硕，农业专家众多。农业高校主要包括华中农业大学、湖南农业大学、江西农业大学等，部分综合性高校如长江大学还单独设立有农学院。国家级重点实验室或工程研究中心主要有国家杂交水稻工程技术研究中心（湖南）、杂交水稻国家重点实验室（湖南）、作物遗传改良国家重点实验室（湖北）、水稻国家工程实验室（湖北）、作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地（湖南）等，省部级实验室或中心主要有教育部作物生理生态与遗传育种重点实验室（江西）、农业基因组学重点实验室（湖北）、长江中游作物生理生态与耕作重点实验室（湖北）、国家农作物分子技术育种中心（湖北）等，还有基因组研究与水稻遗传改良国家自然科学基金创新研究群体（湖北）等。同时，长江中游地区还有很多知名的农业（水稻）专家，比如袁隆平院士、朱英国院士、张启发院士、颜龙安院士等。

表1 长江中游地区水稻生产状况Table 1 Rice production status in the middle reaches of the Yangtze River

杂交水稻之父袁隆平在杂交水稻事业上为中国乃至世界的粮食生产发展做出了重大贡献，先后荣获国家发明特等奖、首届国家最高科学技术奖和联合国教科文组织“科学奖”、“沃尔夫奖”、“世界粮食奖”等20多项国际国内奖励。其超级稻第一、二、三、四期攻关连续实现10.5 t/hm2、12.0 t/hm2、13.5 t/hm2、15.4 t/hm2，在2017年10月15日又创造了17.2 t/hm2的世界水稻单产最新、最高纪录。

1.4 条件优，潜力大

长江中游地区水稻种植优势明显。地形平坦，土壤肥沃；河网密布，水源充足，灌溉便利；地处亚热带地区，光热充足；人口众多，劳动力丰富；工业发达，交通便利；拥有种植水稻的传统。长江中游地区水稻发展潜力巨大。随着水稻种植机械化程度的提高，生产成本逐渐减小。研究发现，与人工种植方式相比，直播稻采用机械化种植节省成本约450元/hm2，移栽稻机械化种植节省成本约900元/hm2[16]。提高机械化程度、加速生产技术更新、以机械替代人工劳动、降低人力资本将成为推动水稻生产、促进农民增产增收的关键。另外，节肥潜力巨大。以2013年湖北省为例，全省水稻氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）平均用量分别为177.4 kg/hm2、73.8 kg/hm2、96.3 kg/hm2，肥料投入比例为1∶0.42∶0.54，与当前水稻生产中氮、磷、钾肥推荐用量 153.7 kg/hm2、61.5 kg/hm2、120.8 kg/hm2相比仍有一定差距[17]。

2 长江中游地区水稻生产面临的问题

当前，虽然长江中游地区水稻生产在全国占有重要地位，而且优势明显、特征突出，但该地区水稻生产仍然面临诸多突出问题，已经或正在对该地区水稻生产的可持续发展产生不利影响，并构成潜在威胁。

2.1 水稻种植面积缩减，产量下降，品质降低

1998—2003年长江中游地区水稻种植面积缩减较为明显，2003年的种植面积最低，仅有795.53万hm2；另外，长江中游地区水稻种植面积的缩减则主要体现在种植制度上，即稻田三熟制变成二熟制，二熟制改成一熟制。以湖南省为例，自2005年以来，双季稻种植面积逐渐减少，而中稻及一季晚稻的面积则增加趋势明显（图1）。同时，虽然水稻单产总体在不断提高，但是在部分地区由于水稻种植面积减少，则造成了水稻产量的局部下降。从全国近年来各省市排名来看，长江中游地区不仅粮食产量排名有下降的趋势，而且水稻产量也有下降趋势，尤其是江西、湖北的水稻总产量已经被黑龙江超越（表2）。另外，由于目前湖南全省受重金属污染严重，污染面积达28 000 hm2，占全省总面积的13%，导致水稻品质下降也是不争的事实，突出表现在由于土壤重金属污染造成的“毒大米”、“汞米”、“镉米”等事件时有发生，对稻米安全性产生严重威胁。

图1 湖南省水稻种植面积（2005—2015年）Fig. 1 Rice planting area in Hunan Province (2005-2015)

表2 长江中游地区粮食和水稻总产量在全国排名（2005—2015年）Table 2 Rank on total yield of grain and rice in the middle reaches of the Yangtze River in China (2005-2015)

2.2 劳力缺乏，耕地撂荒越来越严重

“38619900部队”（妇女、小孩、老人、残疾人）是当前农业生产的“主体”，农村“身体好、素质高”的青壮年农民越来越少，劳力缺乏成为长江中游地区水稻生产的一大障碍。同时，长江中游地区冬闲田问题也由来已久，以江西省为例，1949—1956年冬闲田面积在133.33～173.33万hm2，占耕地面积的50%～70%；1957—1966年冬闲田面积在66.67～133.33万hm2，占耕地面积的30%～40%；1967—1979年冬闲田面积降至66.67万hm2以下，占耕地面积的20%～25%；1980—1990年冬闲田面积在66.67～100万hm2，占耕地面积的30%～40%；1991年后冬闲田面积有所下降，但依然有60万hm2；2007年根据江西省农科院的调查，江西省尚有79.11万hm2冬闲田。目前，长江中游地区冬季仍有80%的稻田闲置，2012年湖南、湖北和江西的冬闲田面积分别为133.87万hm2、20万hm2和71.20万hm2[18]，“冬季茫茫，休闲一片”，冬闲田成了该地区粮食生产，特别是水稻生产面临的一大问题，昔日“冬季成片紫云英肥田养地，促双季稻稳产增产”的美丽景象，恐怕永远成为美好回忆。

表3 江西省水稻机械化种植状况（2010—2015年）Table 3 Status of rice mechanization in Jiangxi Province(2010-2015)

2.3 规模偏小，机械化程度低

在大田作物中，小麦种植基本实现了机械化，而水稻种植机械化程度仍较低是制约水稻机械化生产的瓶颈[19-20]。长江中游地区水稻生产仍然是以传统一家一户的小规模为主，新型生产经营主体（如水稻生产大户、家庭农场、生产合作社）发展缓慢；农艺与农机不配套，尽管近年来机械化发展较快，但仍还有相当地区、相当面积水稻生产采用人工、手工作业，生产效率低。与全国农业机械化程度相比，长江中游地区也有很大差距。2015年全国农业机械总动力为111 728.1万kW，其中湖南为5 894.1万kW，湖北为4 468.1万kW，江西为2 260.8万kW，仅占全国农业机械总动力的11.3%。以江西省为例，其机械化程度低主要体现在两个方面。一是水稻机械化种植面积偏低（表3）。进入2010年以来，虽然水稻机插面积在不断提高，由2010年的30.6万hm2提高到2015年的72.78万hm2，提高了137.8%，但总量仍然偏低，2015年的水稻机插面积也仅为水稻总播种面积的21.8%；另外，对于机直播的机械保有量不仅总量很低，而且还没有逐年增长。二是水稻机械化烘干比例较低。江西省每年都要面对早稻收割、晚稻插秧同步展开的“双抢”节奏，对水稻机械化烘干的要求很迫切，但目前江西省水稻烘干产能有限，烘干装备保有量很低，2014年江西省水稻总产4 003.5万t，而烘干产能仅有215.7万t，烘干装备保有量仅有1 148台。

水稻种植机械化程度高低受农民自身的受教育水平、机械的拥有程度、盈利导向性、政府资金和技术投入力度等影响[21]。我国水稻生产中直播机、插秧机和施肥机等机械已经得到长足的发展，但由于机械燃料价格的不断攀升，农民考虑到生产成本，对水稻机械化种植接受程度仍然较低。

2.4 土壤污染严重，养地重视不足

长江中游地区稻田土壤存在重金属污染的问题，尤以湖南突出，这也是该地区稻米品质下降的重要原因所在。根据湖南省环保厅的数字，仅在2007年，湘江流域汞、镉、铅、砷的排放量，就分别占到了全国排放量的54.5%、37.0%、6.0 %和14.1%。肖小平等[22]对湖南省湘潭市城郊水稻田重金属污染的调查研究发现，其污染面积占到了水田总面积的68.8%，其中土壤Cd污染较为严重，Cd污染还导致水稻产量和品质下降。除此之外，该地区冬季绿肥养地消弱、有机肥被忽视，特别是畜禽粪便和作物秸秆（主要是稻草）等农业“废弃物”也没有得到充分利用。

2.5 经济效益偏低

在该地区，也包括全国其他类似地区，种植水稻的经济效益远不如种植经济作物，远不如种植蔬菜、瓜果、花卉和苗木，更不如发展养殖业，这也是导致该地区水稻生产“萎缩”的又一重要原因。以江西省吉水县为例，2011年晚稻常规稻毛收入2.13万元/hm2，杂交稻毛收入1.82万元/hm2，折算种植单季晚稻纯收入0.47～1.08万元/hm2，折算双季纯收入0.84～1.45万元/hm2元。从投入产出比来看，种植单季稻投入产出比1:1.52～1.77，种植双季稻投入产出比1∶1.48～1.63，说明种植双季稻效益比单季稻还要低，成本也较大。由于存在上述一系列问题，该地区水稻生产的可持续发展能力降低，亟待采取有效对策和措施。

2.6 基础脆弱，灾害加重

水稻生产关键要有“水”，完备的水利设施对该地区水稻生产至关重要。但当前该地区水利设施存在着老化、失修等问题，只有约1/3能正常运转，另外约2/3的水利设施或已损坏而失去功能成“废品”，或能勉强“带病作业”。同时，该地区水稻生产中还存在多种灾害，如病、虫、草害。据统计，2014年江西省全年水稻病虫发生面积733.33万hm2，比2013年增加14.6 %。2014年以来，常见的病害主要有稻瘟病、纹枯病和稻曲病，其中纹枯病发病比例较高，稻瘟病在早稻比较严重，稻曲病在中晚稻比较严重；常见的虫害主要有二化螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟和三化螟，其中二化螟、稻飞虱和稻纵卷叶螟发生比例较高，严重影响水稻生产（表4）。另外，水、旱灾害，低温冷害、高温热害，还有冰雹等气象灾害也经常发生，对水稻生产的稳产高效产生极为不利的影响，如在早稻生产中，春寒天气出现的概率达56.4 %，不到两年就出现一次。

表4 江西省水稻病虫害发生状况（2014—2016年）Table 4 Status of rice diseases and pests in Jiangxi Province (2014-2016)

3 战略对策和措施

针对长江中游地区水稻生产存在的上述问题，为实现该地区水稻生产的可持续发展，宜采取的战略对策和措施主要包括：一是恢复面积，提高单产；二是政策扶持，提高种稻效益，调动农民积极性；三是扩大规模，提高机械化程度；四是重视养地，修复农田污染；五是防灾减灾，“六良”配套。

3.1 恢复面积，提高单产

要千方百计恢复本地区水稻种植面积，以彻底扭转水稻生产“下滑”的局面，主要从两个方面着手，一是要在种植制度上重视双季稻的生产，二是针对面积下降的局部地区提高水稻种植面积。季节紧、劳动强度大和经济效益低是制约双季稻生产的关键因素，因此必须适当提高稻谷收购价，提高种稻的经济效益，发展水稻生产机械化。同时，为应对季节紧的问题，农业科技发展要注意选育优质、高产、广适新品种和先进的轻简化栽培技术的研制。早稻要重视品种搭配，错开劳力，晚稻适当发展粳稻，提高保险系数，提高双季稻的产量水平[23]。另外，针对局部地区的水稻种植面积下降，还要根据各地的情况，因地制宜，引导和鼓励农民种植水稻，充分发挥耕地的生产力。

在面积确保的前提下，单产提高是增加水稻总产量的关键，要通过大力推广合理施肥、节水灌溉、轮作换茬、精准栽培等水稻高产种植技术以大幅度提高水稻单产。一是要改变播种量多、用种量少的现象，培育壮秧，合理密植；二是要提高钾肥对水稻增产作用的认识，真正实现测土配方施肥；三是采用分期施肥，提高肥料利用率，节本增效，促使水稻成穗率高、病虫害轻；四是适时晒田，提高水稻有效分蘖；五是改变水稻生产中存在的用药量多用水量少的现象，按照药剂防治的使用说明进行病虫害防治；六是改变水稻通用的“前期灌水多，后期灌水少”现象，大面积推广好气灌溉[24]。

3.2 政策扶持，提高种稻效益，调动农民积极性

要从维护国家和地区粮食安全的战略高度，充分认识该地区水稻生产的重要性和必要性。要在落实国家有关政策的基础上和前提下，制定适合该地区的“优惠”政策，尤其是增大水稻生产的投入，以政策和投入促进长江中游地区水稻生产的快速、健康和可持续发展。

政府要提高和落实粮补政策，职能部门发挥市场引导作用，提高农民种粮的积极性。职能部门可将水稻品种分门别类，充分挖掘其使用价值，提高品种的生产和商业价值，同时对水稻产业的发展进行立项支持，重点对机械化作业、技术研究、土地资源的整理、农产品投入品补贴进行立项支持，扩大水田面积，引进优质良种，实行病虫害绿色防控，普及使用有机肥、减少化肥施用量，引进推广全程机械化作业，降低劳动强度和劳动力成本。通过各种形式的宣传活动，积极为水稻生产服务，在促进水稻增产、农民增收的同时，大大提高农技人员的业务水平和农民的科学种田意识。

3.3 扩大规模，提高机械化程度

大力培育发展专业大户、家庭农场、专业合作社等新型农业经营主体，扩大生产经营规模，推进该地区水稻生产的规模化、机械化和现代化。适度规模经营是我国现代农业发展的必经之路，是中国农业改革发展的第二次飞跃。目前的小规模农户生产经营，不适合现代农业的发展[25]。传统农业生产具有明显的自然经济特性、规模效益低，劳动生产率低下，农产品市场竞争力不足等特点，家庭农场、龙头企业、农业合作社等新型经营主体广受关注，扩大农业生产规模已达成共识。同时，积极借鉴其他可行的规模经营模式，比如外包。随着工业化、城镇化的推进，进城务工成为农民增收的重要选择，在农作物播种和收获季节，需要在很短时间内集中完成播种和收割作业，又会出现劳动力周期性不足的现象[26-27]。生产环节外包能在保障土地承包权稳定的前提下，有利于实现各环节的规模经济，从而有利于节约生产成本和提高生产效率[28-31]。

在扩大规模的基础上，进一步提高水稻机械化程度，切实搞好主体机械化种植方式高产栽培全程机械化模式的技术集成与示范推广[32]。对政府来说，要进一步完善农田基础设施建设，让农机开到田间地头，做到农机“上得了坡、下得了田”，农机补贴要做到准确、及时、到位，为农民提供方便和实惠；对农机本身来说，农机的研发也要因地制宜，充分结合长江中游地区水稻生产的实际情况，既要有方便小巧的农业机械，也要有大马力高效率的大型机械，以适应本地区多低山丘陵的农田地貌特征。

3.4 重视养地，修复农田污染

目前，土壤地力下降的原因有很多，比如生活垃圾污染、工业废物污染、重金属污染、化肥农药的不合理使用等，总的来看，农民普遍不重视养地。对于长江中游地区稻田而言，一是要恢复冬季绿肥种植。绿肥即为利用植物生长过程中所产生的全部或部分绿色体，直接或异地翻压或者经堆沤后施用到土地中作肥料的绿色植物体[33]，我国有着丰富的绿肥资源[34-35]。绿肥的种植和利用具有提供养分、合理用地养地、部分替代化肥、提供饲草来源、保障粮食安全、改善生态环境、固氮、吸碳和节能减耗等作用[36-37]，对我国农业养地具有重要的发展意义。二是要大力发展有机肥养地。有机肥含有农作物所需要的各种营养元素和丰富的有机质，是一种完全肥料，分解慢，肥效长，养分不易流失，还可以改良土壤，确保地力提升。

同时，在现代农田高强度作业的背景下，适当的进行轮作休耕也是重视养地的必要措施。另外，面对长江中游地区严重的稻田污染，尤其是重金属污染，不仅要切断污染源，还要建立完善的检测体系，调整种植制度，结合农艺技术，推行物理修复方法，综合利用稻田种养、生物有机肥、生物炭[38]、新型的改良剂[39-40]、耕作、秸秆还田[41]、微生物等多方面的修复措施。

3.5 防灾减灾，“六良”配套

通过生态减灾、绿色防控等途径与措施，减少病虫草鼠害、水旱灾害、冷害热害和其他各种灾害。要管好水防好虫，防范高温热害，合理选择品种与播栽方式，及时防范洪涝灾害，统筹安排茬口衔接，在“四良配套”的基础上发展“六良配套”。

一般来讲，“四良配套”是指“良田、良种、良制、良法”配套，其中良田是基础，良种是核心，良制是保障，良法是关键。但在新形势下，“四良配套”可能还不足以满足现代农业发展的需要，必须将良田、良种、良制、良法、良物、良境结合起来，实行“六良”配套、共促发展。良田即优良的农田，这是水稻可持续生产的保障；良种即优良的品种，优良的品种是促进现代农业发展和作物增产的关键；良制即优良的耕作制度，要研究发展适合长江中游地区的优良水稻种植制度；良法即优良的栽培方法，要不断发展水稻的优良栽培方法，尤其是轻简化栽培等适合现代农业发展方向的栽培技术；良物即优良的物质基础，要大力发展水稻生产基础设施，如水利设施、机械化配套设备等；良境即优良的生境，要从大环境着手，改善水稻种植和生产的生态环境，在优美的环境下种出优良的水稻。

4 结语

长江中游地区水稻生产历史久、贡献大、潜力大，在全国占有重要地位。目前，该地区水稻生产面临诸多突出问题，导致可持续发展能力下降。为实现该地区水稻生产的可持续发展，不仅要恢复种植面积，提高单产，还要继续加大政策扶持，不断扩大规模，提高机械化程度，进一步提高生产效益和农民积极性。另外，还要重视养地，加快修复农田污染，做到防灾减灾、“六良”配套。

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