云南省耕地“非粮化”现状及其生态环境效应

杨朝磊，李灿锋，田瑜峰，周洪，何建宁，刘建平，马一奇

（1.中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心，云南 昆明 650100；2.中国地质调查局军民融合地质调查中心，四川 成都 610000；3.中国地质调查局海口海洋地质调查中心，海南 海口 570100；4.中国地质调查局西安矿产资源调查中心，陕西 西安 710000）

0 引言

“非粮化”指的是原来种植粮食作物的土地逐渐改变为种植利润效益更高的经济作物的现象，这些土地虽然仍属于耕地的范畴，但其种植粮食作物的性质已发生转变。近年来，中国耕地“非粮化”的演化趋势日益突出，已引起了许多研究者的关注，如易小燕和陈印军（2010）、张茜（2014）和王冲（2016a）等研究者分别对中国河北、河南与山东等粮食主产区的“非粮化”问题进行了讨论分析，并提出了预防耕地过度“非粮化”的措施建议；朱忠贵（2011）、何蒲明和全磊（2014）则研究了中国耕地“非粮化”、“非农化”的形成机制与原因，同时分析了耕地“非粮化”可能带来的危害，尤其是针对国家粮食安全可能造成的影响进行了解析。耕地“非粮化”是价值观念、人口规模、消费结构、消费水平等社会要素与区位条件、水热条件、气候类型、土地资源禀赋等不同自然资源要素相互耦合的综合作用结果，因此，造成耕地“非粮化”现象发生的因素往往较多，杨瑞珍等（2012）、曾雅婷等（2018）、赵小风等（2019）、武舜臣等（2019）充分总结了当前耕地“非粮化”的形成主因，包括种植业结构变化、种粮比较效益偏低、土地流转法律政策不够完善、地方政府对种粮缺少支持、农地管理监督制度缺乏、土地流转成本高、农户认识局限以及水、土、热自然资源禀赋分配等多种因素。

需要特别指出的是从短期来看，耕地的“非粮化”“非农化”确实给社会发展带来了巨大的经济效益，如陈江龙和曲福田（2006）就曾指出耕地“非农化”显著提高了政府的财政收入。以云南省为例，该省的鲜花份额占全国市场份额的50.00%以上，2018 年全省鲜花种植总面积为11.4 万hm2，综合产值为525.90 亿元，给花农带来的直接收入更是高达124.80 亿元①云南省绿色食品发展中心商省花卉产业专家工作组.2018.2018 年度云南花卉产业发展公报［Z］.https：//www.sohu.com/a/327576006_644801.，如此高的经济效益，既增加了农户的收入，同时也为地方GDP 的提高提供了强有力的支撑。“非粮化”显著提高了耕地的经济利润产出，但由该现象长期演变所引起的自然环境恶化，尤其是对生态环境服务功能造成的影响与破坏却少有人注意，长此以往，势必会对自然生态的保护与重大生态工程的实施产生严重影响，不利于“可持续发展目标”的实现。

目前，国内不同学者针对耕地“非农化”的生态价值损失机制已开展了部分研究，同时建立了估算生态价值损失的方法与模型，如杨振等（2013）、陈娟等（2013）、任平等（2014）分别以江汉平原、陕西、四川等地为案例进行了分析，计算出了农地“非农化”造成的生态价值损失，许恒周等（2013）则研究了耕地“非农化”对碳排放的影响，提出了农地“非农化”水平的提高会显著增加农业碳排放量的观点，总体来看，前人对耕地“非农化”的研究已相对较为成熟，而对耕地“非粮化”的研究，尤其是针对该现象所造成的生态价值损失与环境负面效应却关注较少，基于此，该文选择云南省作为研究对象，通过系统的数据收集，解析该省耕地“非粮化”的时空演化现状，以“非粮化”现象作为研究背景，结合水生态环境、土壤环境、大气环境变化状况，深入分析与研究该现象长期演变所导致的生态环境效应，进而为云南省实施耕地保护、环境保护等重大生态工程提供基础资料与科学依据。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

云南省位于中国西南边陲，地处21°8′～29°15′N，97°31′～106°11′ E 之间，东部主要与广西壮族自治区、贵州相邻，北部紧邻四川，西北面为西藏自治区，该省山多地少，地形以山地高原为主，地势上西北高东南低，山地占了全省面积的84.00%，高原占10.00%，2018 年全省土地调查面积为3831.89 万hm2，其中农用地面积为3291.67 万hm2，占全省土地总面积的85.90%。云南省除滇西北属于高原山地气候外，其它区域基本属于亚热带和热带季风气候，全年日温差大，年温差小，干湿季分明，降水在季节上和地域上分配极不均匀，地形气候特征差异大，区内分布有澜沧江、红河、怒江、珠江、长江、伊瓦洛底江等诸多水系。全省生物资源十分丰富，2018 年森林面积为2311.86 万hm2，覆盖率达60.30%，森林蓄积量19.70 亿m3，湿地总面积60.60 万hm2。从社会经济发展来看，云南省当前共下辖16 个州市，2018 年全省总人口为4829.50 万人，人口密度为122.50 人/km2，城镇化率47.81%，生产总值17881.12 亿元，占全国比重2.00%，其中，第一产业2498.86 亿元，第二产业6957.44 亿元，第三产业8424.82 亿元。

1.2 数据来源

本次研究工作所涉及的数据主要来源于1989—2018 年历年的《中国统计年鉴》、《云南统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《全国农产品成本收益资料摘要》、《中国农产品价格调查年鉴》、《中国农业统计资料》、《中国农业年鉴》与《云南省经济和社会发展统计公报》等资料。

2 研究方法

为全面研究云南省耕地“非粮化”现状，更进一步地对“非粮化”时空演变特征进行解析，分别引入“粮作比例”与“粮作比例变动强度”两个概念。其中，“粮作比例”是反映耕地是否“非粮化”的重要标志，即粮食作物种植面积与农作物种植面积的比值，“粮作比例”越小，耕地“非粮化”越严重。“粮作比例变动强度”指的是“粮作比例”的年变动强度（王冲，2016b），其计算公式主要为：

式（1）中Qa为a年时的“粮作比例”，Qb为b年时的“粮作比例”，T为a和b之间的相隔年份，即T=b-a，K表示“粮作比例变动强度”。论文其他样本数据的分析则主要运用SPSS 软件的偏相关与双变量相关性分析功能进行处理，其中，双变量相关分析是研究2 个变量之间的相互影响（包括直接与间接影响）程度，不排除其它变量的影响，而偏相关分析是在多变量的情况下，对一些变量进行控制，剔除其对其它变量的影响，从而衡量多个变量中某两个变量之间的线性相关程度，因此，在研究2 个变量之间关系的时候，要充分考虑到其它变量对两者之间的影响，这样才能将两者真正的关系显现出来，SPSS 软件分析功能中的相关性分析可以充分实现这一需要。

3 耕地非粮化

3.1 耕地情况

农业用地主要包括耕地、林地、园地、牧草地及其它农业用地等，在云南省的农业用地中以林地的分布面积最大，2018 年为2300.13 万hm2，占土地面积的60.00%，耕地面积则为620.91 万hm2，占土地面积的16.20%（图1a）。1989 年全省耕地总面积为282.28 万hm2，直到1998 年，云南省的耕地面积都保持在较低水平，10 a 间只增加了11.25 万hm2，1998 年之后，全省耕地数量迅速增加，一年之间的增长量达345.23 万hm2，耕地总面积快速上升至1999 年的638.76 万hm2，往后的20 a 间，该省的耕地总面积均保持在600 万hm2之上。相较1989 年，2018 年全省耕地面积共增加了338.63 万hm2，增长率为119.96%，年均耕地增加量为11.29 万hm2（图1b）。从整体来看，云南省的耕地资源十分紧缺且集约化利用水平整体偏低，利用方式相对粗放，坡度小于8°且适宜耕作的坝子（盆地）仅占土地总面积的6.00%，人均耕地面积较低，2018 年仅为0.128 hm2，全省红壤系列的土地占该省总面积的55.32%，由于红壤其本身的有机质分解较快，因此土壤肥力和产出效能均较低，而一些地区的土地质量更是在加剧退化。其次，该省的耕地还大多以旱地为主，比例高达74.90%，对水资源的需求十分巨大，这对于水资源量十分紧缺的云南省而言，从很大程度上制约了该省农业的快速发展。近年来，云南省城镇化、工业化快速扩张，人口不断增加，导致用地需求的刚性增长，供需矛盾日益加剧，严重增加了耕地的压力（曾维军等，2016；赵晓园和李学坤，2018），数据显示，2003 年云南省建设用地为74.91万hm2，而2018 年已增至112.24 万hm2，15 a 间增加了49.80%，严重挤占了坝区的部分优质耕地。土地资源分布不均衡，区域发展不协调，土地质量与土地生态整体不高，再加之水土流失、石漠化、旱涝灾害等环境因素的影响，云南省耕地资源保护情况日益严峻（彭尔瑞等，2009；袁磊等，2015；陈展图和杨庆媛，2019），对该省2020 年保住598.00 万hm2的耕地保有量和495.40 万hm2的基本农田目标提出了巨大挑战。

3.2 农作物现状

3.2.1 粮食作物

云南省是农业大省，也是农业弱省，其高海拔的地理环境兼具低纬气候、季风气候与山原气候的特点，农业发展独具优势，比较适宜种植水稻、茶叶、烤烟等农作物以及一些中草药材（董晓波等，2016），但该省山多地少，农业耕地质量普遍不高，尤其是其梯田形的地形因素限制，使得农业机械化难以展开，无法实现高效的农业产出。从农作物种植上来看，云南省1989 年农作物种植面积为436.00 万hm2，2018 年为689.08 万hm2，较往年增加了253.08 万hm2，平均每年增加84360.00 hm2，粮食作物种植方面，1989 年为352.70 万hm2，2018 年为417.46 万hm2，较往年增加了64.76 万hm2，平均每年增加21586.67 hm2，在粮食产量方面云南省也基本实现了保持稳步增长的良好趋势，2004 年粮食总产量已突破1500.00 万t，1989—2018 年的30 a 间，平均粮食增长率达2.87%，2006—2015 年更是实现了总产量的“十年连增”，2018 年全省粮食产量为1860.54万t（图1b），占全国粮食总产量的2.80%。

图1 云南省土地利用与粮食基本情况

从粮食产量来看，云南省虽然保持了较好的增长趋势，但在粮食资源的保障方面却出现了许多问题，全省粮食供需一直呈现“紧平衡”的态势，即粮食的供需达到或基本达到平衡状态，粮食自给率一直较低，易受到外部因素的影响。从全国来看，人均粮食占有量至少为400.00 kg 时，粮食安全才有保障（张利国，2010），云南省人均粮食占有量多年处于400.00 kg 以下，低于全国平均水平（图1c），尤其是作为主要口粮的稻谷增长较慢，难以与人口增长速度保持同步。从不同州市来看，全省的粮食供需区域性矛盾十分突出，粮食产出主要集中在大理、红河、曲靖、昭通、文山等地（图2），迪庆、怒江、丽江等州市则因气候恶劣，土地贫瘠，产粮一直较低，其余地区如西双版纳、德宏、普洱等州市因地理因素的限制，经济作物种植面积逐年扩张。近年来，云南省工业用粮、饲料用粮更是在不断增加，粮食调入量逐年上升，粮食缺口不断加大（图1d），据省财政厅公布的信息显示，2018 年全省粮食调入量已达554.80万t，耕地数量减少，质量不断退化，粮食种植面积逐年压缩，使得全省的外部调入粮食连年增长，对外依存度不断升高，十分不利于云南省高原农业的平衡发展。

3.2.2 经济作物

图2 云南省2018 年不同州市粮食占比分布图（数据来源：2018 年云南省统计年鉴）

经济作物具有成熟期短、收益高、气候适应性强、可全年种植的特点，所以经济作物在不同区域内均可大面积播种且复种指数往往较高，云南省属于立体气候，对于种植经济作物具有优越的自然环境，一些传统的经济作物不仅是局部地区的重要经济支柱，同时也是该省的重要产业支柱。近年来，随着农业生产成本的不断上升，种粮比较效益的持续低下与经济作物高额回报所带来的刺激作用促使越来越多的农户从事经济作物的生产，全省的种植业结构发生了大范围调整。近15 a 的数据显示，该省茶叶、水果、蔬菜、烤烟、油菜等主要经济作物的种植面积均在不断增加，尤以蔬菜的增加幅度最为明显，15 a 间增长了146.11%（表1）。从不同州市的经济作物种植情况来看，2004—2018 年全省的油菜种植面积稳步上升，除德宏、大理两个州市的种植数量有所下降外，其余地区的油菜面积均保持稳定或呈增长趋势，2018 年油菜种植面积最大的州市为曲靖、保山和文山（表2），分别占总面积的29.85%、11.59%、13.11%；甘蔗属于云南的传统优势经济作物，全省除迪庆因气候影响未种植甘蔗外，其余州市都有分布，近年来，玉溪、保山、昭通、丽江、西双版纳、大理的种植面积均有所下降，而昆明、曲靖的种植面积则一直较少，部分年份已无人种植（表3）；烤烟作为云南的主要经济作物，全省除昆明、玉溪、昭通略有减少外，其余州市的种植面积均保持稳定上升，2018 年以曲靖、玉溪、楚雄三个州市的种植面积最多（表4）；蔬菜是近年来增长最快的经济作物，这与云南省的社会经济发展和生活水平提高有着十分密切的关系，从数据来看，2004—2018 年该省16 个州市的蔬菜面积都在上升，其中，增长最快的是文山市，2018 年已达19.60 万hm2，较2004 年增长了14.55 万hm2，文山也成了云南省蔬菜种植面积最大的州市（表5）。

（2）用户上传需要存证的文件，将文件的关键信息写入到合约文件类中去，以此建立用户和数据的对应映射关系。

表1 2004—2018 年云南省主要经济作物种植情况

表2 2004—2018 年云南省油菜种植情况

表4 2004—2018 年云南省烤烟种植情况

表5 2004—2018 年云南省蔬菜种植情况

3.3 非粮化现状

粮作比例是反映耕地是否“非粮化”的重要标志，从云南省1989—2018 年的农作物与粮食作物播种面积数据中可以看出，云南省的农作物种植面积正逐年上升，但粮作比例却逐年下降，耕地“非粮化”的趋势在不断增高（图3），2009 年，全省农作物种植物面积已增长至600.00 万hm2以上，而至2018 年的10 a 间粮食作物种植面积却始终保持在400.00 万hm2左右，难以保持同步的上升趋势。从时间上来看，1989 年全省粮作比例为0.809，粮食作物的播种面积在农作物中的所占比重依然较大，这与当时的农业产出、社会经济有很大关系，由于粮食单产较低（1989 年为2830.71 kg/hm2），农户只能依靠大面积的粮食种植来保证粮食产量，全省的粮作比例直至2005 年依然保持在较高水平，而到了2018 年粮作比例已下降至0.606，年均下降0.67%，其中2006、2011 与2017 年的粮作比例下降程度最多，较上一年下降范围均接近4.00%（表6）。

从不同州市来看（表7），1989—2018 年，云南省16 个州市的农作物种植面积均在上升，但大约有接近40.00%州市的粮食作物种植面积在下降，不同州市均表现出了不同程度的耕地“非粮化”现象，粮作比例的变化强度更为显著，以1989—2018 年30 a 间的统计数据为基础，从粮作比例变动强度方面来分析非粮化的空间分布特征。从表8 中可以看出，16 个州市中大理、怒江、昭通、曲靖的粮作比例年变动强度较小，其中昭通市的变动强度仅为-0.098%，说明这些州市的耕地种植结构相对稳定，而昆明、楚雄、玉溪、临沧、文山、西双版纳、德宏州等州市的粮作比例变动强度则较大，尤其以玉溪市的“非粮化”趋势最为突出，变动强度为-1.493%，根据不同州市的粮作比例变动强度，将它们分为5 个等级，分别为昭通（-0.098%～-0.550%）＞大理、怒江、曲靖、保山、迪庆、丽江（-0.551%～-0.837%）＞普洱、红河、西双版纳（-0.838%～-0.995%）＞德宏、临沧、楚雄、昆明、文山（-0.996%～-1.492%）＞玉溪（-1.493%）（图4），从总体来看，整个研究区的粮作比例年变动强度均为负值，这显示在农作物种植体系中，随着种植业结构的不断调整，区内粮食作物的面积和在下降，在整个种植结构中的比重正被不断压缩，耕地“非粮化”的趋势在逐步扩大。

图3 1989—2018 年云南省农作物种植情况（数据来源：1989—2018 年云南省统计年鉴）

表6 1989—2018 年云南省耕地粮作比例变化趋势

表7 1989—2018 云南省各地市作物播种面积变化

4 生态环境效应

基于1989—2018 年的云南省经济作物种植面积、粮作物种植面积、粮作比例、化肥使用量等统计数据，运用SPSS 软件对样本数据进行偏相关与双变量相关性分析，具体分析结果见表9 与表10。从表9 中可以看出粮食作物面积与化肥使用量的相关系数为0.884，而经济作物与化肥使用量的相关系数为0.977，表中数据均通过了0.01 的显著性检验，这表明化肥使用量与经济作物的相关性要比农作物更为显著，而从粮作比例来看，其与化肥的相关系数为-0.956，二者呈显著的负相关关系（表10），这也从另一方面说明农业化肥的使用量主要与经济作物在农作物种植体系中的比例有关。当选择粮作比例与粮食作物种植面积为控制变量进行偏相关分析时，经济作物与化肥的相关系数为0.477，同时通过了0.05 的显著性检验，这与双变量分析的结果相一致。综上所述，该文认为经济作物种植面积是影响农业生产化肥投入量的主要因素，经济作物种植面积越大，化肥投入量越多。

表8 1989—2018 年云南省“粮作比例”年变动强度相关情况

当前，云南省农业面源污染已十分严重，研究显示自2000 年后该省的农药使用量增加幅度不断上升（吴晓波和马庭矗，2010），农药的滥用乱用加之废弃农药包装的随意丢弃已经造成了一定程度土壤污染与水源污染（李永文，2017），2015 年云南省化肥施用强度达806.18 kg/hm2（杨连心等，2018），远远超过原国家环境保护局2007 年印发的生态县、市、省建设指标（修订稿）中化肥施用强度小于250.00 kg/hm2的评价标准，其中，10 个州市已属于中等风险区（杨连心等，2018）。可以看出，当前，云南省的农业污染已经对自然环境保护与重大生态工程的实施产生了严重影响，而由“非粮化”趋势扩张所导致的环境负面效应必然会加重当前农业面源污染的威胁，亟须引起各方面的高度重视。

表9 SPSS 双变量分析结果

表10 SPSS 偏相关分析结果

4.1 土壤环境

耕地“非粮化”使得云南省的种植业结构发生了大范围的调整，经济作物种植面积不断扩大，与粮食作物相比，经济作物的化肥施用量要高出其61.50%（李家康等，2001），以云南省2014 年的研究数据为例，该省农作物中N+P2O5+K2O 化肥施用量最高的是花卉、水果与果树，它们比粮食作物的施用量分别高385.00%、245.00%和145.00%，而花卉的化肥施用量更是高达每季1155 .00 kg/hm2（王金林等，2018），在如此情况下，经济作物面积的不断增长就会使得农业生产中的化肥投入量越来越多，尤其是在耕地产出普遍低下的情况下，大部分农户为了提高土地的效益产出，必然会选择投入更多的化肥。云南省的土壤本身大多偏酸性，化肥的大量投入会使pH 值持续降低，盐化、酸化变得更加严重（秦文俊，2014），田间土壤稳定性发生改变，含水量减少，物理性质变劣，土壤肥力与生产力不断减弱，甚至发生土地板结，出现“肥越施越多，地越耕越差”的现象（Blake et al.，1994；张桂兰等，1999；候彦林 等，2004；Bronick and Lal，2005；Kaiser and Ellerbrock，2005；Liu et al.，2008）。研究显示，一些经济作物如果树、蔬菜的大面积增加，还会造成区域氮盈余的现象发生，影响生态系统中的氮循环过程（甄兰，2007）。云南省目前每年因农业生产流失的化肥高达100.00 万t 左右，据2007 年《第一次全国污染源普查云南省农业污染源普查报告》数据显示，该省农业污染源排放到环境的COD 占全省总排放量的11.31%，为8.12 万t，其中，总氮排放量占全省总排放量的31.02%，为6.17 万t，氮肥径流和淋溶5.60 万t，占90.80%，总磷排放量占全省总排放量的63.44%，为6635.32 t，径流流失5338.05 t，占80.40%，这些大量流失的化肥不仅造成了资源浪费，更为严重的是产生了大面积的农业面源污染，而经济作物短成熟期的特征还会使得区域内的年均施肥次数一直保持在较高水平，造成农业污染源一直在长时间序列上保持高强度的输入，耕地的过度“非粮化”会使这种负面效应不断扩大，尤其是在缺乏长期科学合理施肥指导的情况下，“非粮化”将对耕地的生态环境、营养质量、土壤理化性质等都产生较大影响，不利于“藏粮于地，藏粮于技”目标的实现。

4.2 水生态环境

《第一次全国污染源普查报告》数据显示，中国的农业面源污染在各大污染源中排列第一，已成为影响中国水环境质量安全的重大影响因素，而在农业面源污染中，种植业的贡献最为显著，其产生的TN 与TP 已经分别高达污染物排放总量的1/3 和1/4（胡钰，2012），农药与化肥中未被作物吸收的N、P 等化学元素富集在土壤中通过地表径流、地下淋溶等途径进入附近河流，最后汇入湖泊，给湖泊水质带来严重危害，造成水资源污染、地表水富营养化等（胡宏祥等，2005；李志宏等，2008；朱梅和吴敬学，2010；陆沈钧等，2020）。云南省高原湖泊众多，分布有滇池、抚仙湖、程海、泸沽湖、杞麓湖、异龙湖、星云湖、阳宗海、洱海等九大高原湖泊，这些湖泊不仅是中国分布最密集的五大湖群之一，同时也是珠江水系、长江水系、澜沧江水系的重要支流，近年来，随着农业生产强度的不断提高，农业环境污染已对上述高原湖泊的水生态环境造成了不同程度的影响，尤其是经济作物种植所带来的负面效应使得水环境的污染负荷率不断增高（刘俊和陈红，2009；赵祖军等，2018），如研究发现大蒜的大面积种植是影响洱海流域水生态环境恶化的主要原因之一（卢中辉等，2017），除洱海外滇池流域周围种植的大量经济作物如蔬菜、花卉等也对该湖泊的水生态环境造成了严重破坏与影响（陆轶峰等，2003；高明和杨浩，2006；王磊等，2010）。以“非粮化”现象最为显著的玉溪市为例，该市范围内分布有抚仙湖、星云湖、杞麓湖等湖泊，据云南省生态环境厅公布的2018 年环境状况公报显示，上述湖泊中除抚仙湖达到了水环境功能要求，水质为优，处于贫营养状态外，其余2个湖泊都处于中度富营养状态，并且都存在不同程度的化学元素超标现象（表11），湖泊水生态环境的恶化与玉溪市耕地“非粮化”有着十分密切的关系，抚仙湖、星云湖、杞麓湖三大湖泊流域的总面积为141422.57 hm2，而农作物的种植面积就占了30.33%，且种植的大多为高投入、高污染的蔬菜等经济作物（赵祖军等，2018），数据显示，三大流域的农作物中经济作物的污染流失强度最高，为32.37-35.24 kg/hm2，其中露地蔬菜的总氮流失系数（22.5 kg/hm2）与总磷流失系数（1.38 kg/hm2）更是明显高于其他农作物（赵祖军等，2018），前人针对不同湖泊的研究也显示，经济作物种植面积的扩大即耕地非粮化率的不断上升是导致星云湖、杞麓湖水质长期保持劣质的重要因素（杨逢贵等，2013；许杰玉等，2015；赵祖军等，2018；郑田甜等，2019）。

表11 2018 年玉溪市高原湖泊水环境状况

4.3 大气环境

图5 云南省各州市缺水程度图（据杨学智等，2019 修编）

农业源温室气体作为全球温室气体排放的重要组成部分，其排放量占到了全球人为活动产生的温室气体（GHG）排放总量的30%，对气候变暖的影响不容忽视（IPCC，2007；Lin and Fei，2015；Bennetzen et al.，2016；邓悦等，2017），数据显示，全球约有1/5 的温室气体来自农业排放（FAO，2016），而到2050 年，农业可能是最大的排放源之一（Timperley，2019），由此可见，减少农业源温室气体的排放对于减缓全球气候变暖起着十分重要的关键作用。作为农业大国，中国农业温室气体在其全年的温室气体排放量中占据了较大比例，同时农业温室气体的排放量也一直在增加（冉光和等，2011；中华人民共和国应对气候变化司，2013；尚杰等，2015；张晓萱等，2019）。根据世界银行和世界粮农组织的报告，中国温室气体排放量自2000—2014 年持续增加，其中农业温室气体排放量增加了16.10%（FAO，2016）。农业温室气体的产生主要与农业种植养殖、农田土壤、农化品碳排放、农业废弃物、土地利用变化等因素有关（Reicosky et al.，2000；Johnson et al.，2007；黄祖辉和米松华，2011），而农化产品如化肥、农药的使用及其所隐含的碳排放在中国农业源温室气体中占了很大的比例（谭秋成，2011；齐晔等，2012），王宝义（2016）的研究显示，在1993—2016 年中国的农业碳排放结构演变趋势中，由化肥所产生的年均碳排放所占比例均接近或超过60.00%。中国种植业中的N2O 与CO2的排放量由1993 年的51.85 万t、15626.98 万t 分别增加至2011 年的65.50 万t 与31258.10 万t，增加趋势十分明显，这其中，化肥的排放量贡献率最为显著，产生的N2O、CO2排放量在种植业中分别高达25.30万t 与18731.83 万t（尚杰等，2015）。农业中N2O、CO2气体排放量的增加与当前农业种植中化肥、农药等生产资料的高投入以及耕地的生产管理方式存在密切联系，尚杰等（2015）研究也认为温室气体排放量的增加主要与中国为保持粮食产量的稳定增长，化肥、农药等农用物资投入的增加有关，尤其是随着全国种植业结构不断调整，蔬菜、果树等经济作物的种植面积不断扩大，使得农业温室气体中的N2O 与CO2排放量持续升高。

随着云南省经济作物种植面积的不断扩大，农业生产中的化肥投入量也会不断上升，研究显示，化肥使用量每增加1.00%就会导致CO2排放量增加3.2839 %（West and Marland，2002）。自1995 年以来，云南省农业碳排放量具有明显的上升趋势，而化肥、农药是主要的碳排放来源之一（卢冬冬和郭勇，2015），由于云南省经济作物的化肥施用量一般要高出粮食作物许多（图6），因此，随着整个区域内耕地“非粮化”面积的不断上升，由化肥、农药等生产资料增加所产生的农业温室气体也会随之增长。其次，化肥使用还会使土壤原本的质地、含水量、通透性等发生转变，从而影响土壤的硝化反应和反硝化反应以及N2O 的生成和扩散速率，进一步对N2O 的生成与排放产生影响。其它耕地“非粮化”现象，如采摘园、农家乐等生态农业的发展造成的部分农用地和非农用地之间的转换，旱田向水田之间的转换还会对土壤原始层产生强烈扰动，显著改变土壤原本的碳库储存量，影响土壤向大气中排放碳的进程（曲福田等，2011）。综上所述，云南省耕地“非粮化”现象的发生，不仅会对土壤环境、水生态环境等造成严重污染与破坏，同时还会影响CO2、N2O 等农业源温室气体的排放量，十分不利于国家应对气候变化，降低农业源污染和减缓GHG 排放等重大生态工程的实施，对云南省的生态环境保护，经济的可持续发展和美丽乡村建设也会产生严重影响。

5 讨论

当前，云南省耕地“非粮化”趋势已十分显著，这是不同社会要素与自然资源要素耦合的综合作用结果，该省耕地资源稀缺且质量整体不高，耕地的细碎化更是使得全省的农业集约化利用水平整体偏低，这些因素都导致农业生产投入成本一直居高不下，再加之种粮比较效益低下、农业自然灾害频发等多重因素的影响，使得农作物体系中的粮食种植比例不断下降，经济作物面积逐步扩大。从效益来看，经济作物的生产能够带来高额的利润回报，对于农户而言可以获得可观的经济收入，对于地方政府而言，更是可以显著提高GDP 的增长，这似乎是一个双赢的局面，但人们却往往忽略了耕地“非粮化”长期演变所导致的生态环境问题，如土壤环境变劣、水生态环境污染、大气温室气体排放量增加等环境负面效应，尤其是从文中可以看出，化肥等生产资料的投入与经济作物的种植面积即“非粮化”率显著相关，是影响化肥、农药等生产资料投入量不断增加的主要因素。云南省农业面源污染的形势十分严峻，经过多年的治理，状况虽已有所改善，但依然存在不同程度的各类生态环境问题，而“非粮化”面积的不断扩大势必会使这些问题变得更加复杂与严重，十分不利于生态文明建设的发展。

在如此背景下，只有从耕作制度、施肥管理、生产方式、农田环境管理等方面进行干预才能对耕地“非粮化”所造成的环境负面效应起到一定的遏制作用。结合当前资料，为进一步推进耕地“非粮化”的研究，系统科学地构建“非粮化”的理论研究机制，该文认为下一步应从以下几方面加强研究：一是从造成耕地“非粮化”的社会要素与自然资源要素方面入手，研究导致“非粮化”现象发生的不同社会与自然资源要素之间的耦合性与协调性以及影响不同地区耕地非粮化率高低的主导因素。二是建立科学合理的评估计算模型，定量化计算耕地“非粮化”所造成的生态价值损失与环境负面效应如土壤酸化率、污染负荷增加量、资源环境承载力下降程度、温室气体排放量等，同时研究不同生态补偿机制，为耕地环境的保护与恢复提供数据信息。三是耕地的过度“非粮化”对粮食的保障也会造成较大影响，以云南省为例，其粮食单产在短时间内难以取得质的突破，近5 a 来都保持在4000～4500 kg/hm2的范围内，远远低于全国粮食单产水平（图7），在粮食单产一定的情况下，种粮面积的不断减少必然会引起粮食产量的下降，工业用粮、饲料用粮的不断增加，粮食缺口势必会不断加大，而长期“非粮化”造成的耕作层、水利设施、灌溉系统的改变，更会导致部分耕地恢复种粮的可能性几乎变为零，在粮食自给率处于“紧平衡”的情况下，“非粮化”产生的粮食产量损失将会给粮食安全保障带来巨大冲击，因此，研究不同地区，尤其是评价一些粮食主产区的“非粮化”变化对全国粮食安全保障造成的影响就显得尤为重要。四是耕地作为“山、水、林、田、湖、草”的重要组成部分，过度“非粮化”会对耕地及其周围的相关生态系统造成严重影响与破坏，长此以往，恢复生态环境的代价将变得十分巨大，因此，防止耕地过度“非粮化”，保护好耕地，划定耕地“安全红线”，制定严格的耕地占补平衡机制，是统筹“山、水、林、田、湖、草”一体化保护和修复的重要环节，在此基础上，就需研究者不断探索与制定合理比例的“山、水、林、田、湖、草”均衡发展模式，以此来改善耕地“非粮化”所带来的生态环境效应，为政府部门推进西部大开发的国土绿化行动提供依据与决策支持。

6 结论

（1）云南省1989 年的粮作比例为0.809，2018年已下降至0.606，年均下降0.67%，全省16 个州市都具有不同程度的耕地“非粮化”现象，根据它们的粮作比例变动强度，可将其分为5 个等级，分别为昭通（-0.098%～-0.550%）＞大理、怒江、曲靖、保山、迪庆、丽江（-0.551%～-0.837%）＞普洱、红河、西双版纳（-0.838%～-0.995%）＞德宏、临沧、楚雄、昆明、文山（-0.996%～-1.492%）＞玉溪（-1.493%），其中，昭通市的粮作比例变动强度最小，表明其种植业结构相对稳定，而玉溪市的“非粮化”趋势则最为突出。

（2）耕地过度“非粮化”对土壤环境、水生态环境、大气环境等都会产生严重影响，造成土壤污染、耕地肥力下降、水生态环境破坏、水质变劣、地下水位下降、农业源温室气体排放量增加等环境负面效应，十分不利于生态文明建设的发展，亟须引起各方面的重视。

图7 中国及云南省粮食作物单位面积产量（数据来源：1989—2018 年中国农村统计年鉴、云南省统计年鉴）

（3）为进一步推进耕地“非粮化”研究，系统科学地构建“非粮化”的理论研究机制，应从不同地区的耕地“非粮化”主导因素、生态价值损失估算、生态补偿机制建立以及对粮食安全保障的影响评价等方面加强研究，同时，不断探索与制定合理比例的“山、水、林、田、湖、草”均衡发展模式，为政府部门推进西部大开发的国土绿化行动提供依据与决策支持。

致谢论文工作得到了中国科学院地理科学与资源研究所王佳月博士的大力支持和帮助；审稿专家给论文提出了许多建设性的意见，特此感谢！