中國工程院唐華俊院士科研團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第1期發表《面向 2050 年我國農業資源平衡與國際進口潛力研究》一文。文章在對比分析國內、國際農業資源的基礎上，研究了我國2035 年和2050 年的糧食消費需求、消費結構、供給結構，分析了未來農業資源供需缺口以及虛擬水、虛擬耕地的可進口潛力與進口來源地，據此展望了我國農業水土資源利用的目標。研究表明：我國虛擬耕地進口將在2048 年前后達到峰值，需進口虛擬耕地近6.147×107hm2；虛擬水進口量在2045 年前后達到峰值，虛擬水進口量為1.136×108m3（以藍水估算），約為2017 年全國農業總用水量的30%；可增加的耕地進口潛力主要來自南美洲和非洲。

一、前言

改革開放 40 多年來，我國農業取得了顯著進展和系列成就，但也面臨著水土資源匱乏、飲食結構轉型升級、全球氣候變化的挑戰。我國農業水土資源長期處于高壓狀態，人均水資源量（2300 m3）僅為世界平均水平的 28%，水污染與水資源利用效率低下并存，人均耕地面積不足世界平均水平的 1/2 ；還存在單位生產成本高、綜合競爭力不強等問題。

由于人口增加、消費結構升級，我國糧食需求剛性增長。一方面，在資源約束條件下，2020 年糧食總產量達到 6.695×1012t 的歷史新高，糧食進口量也創 1.393×1012t 的歷史新高（含豆類）；進口量相當于國內自產的 20.8%，表明國內產糧相比總的需求還存在一定缺口。另一方面，糧食供需的結構性矛盾比較突出，從品種結構看，稻谷產大于需，倉儲稻谷有待消化；小麥產需平衡有余，但專用優質小麥供給不足，每年需進口數百萬噸；玉米產需趨緊，自給率長期處于下降通道；大豆對外依存度超過 80%，產需缺口有進一步擴大的趨勢。可以預判，未來隨著飼用消費的繼續增長，大豆、玉米等飼料糧的缺口將逐步擴大。我國糧食產量高、庫存高、進口高、成本高、價格高、競爭力低的問題仍在持續，同時新型冠狀病毒肺炎疫情導致國際糧食供應鏈斷裂風險增加、國際糧食貿易保護主義抬頭。因此，保障農業水土資源平衡，提高以種子為核心的農業科技水平，對保障我國糧食安全具有重要價值。

我國未來糧食總缺口將表現為先增加后減少的趨勢，通過大豆為主的糧食進口、虛擬水與虛擬耕地的貿易活動，既可緩解耕地和水資源壓力，也可提高農業灌溉水的利用效率。構建全球農產品供應鏈，充分利用“兩種資源和兩個市場”，是實現未來我國農業水土資源平衡及可持續利用的戰略選擇。本文基于國際農業資源變化趨勢及我國農業資源利用現狀，以水土資源為切入點，研究我國中長期農業資源供需平衡問題；分析全球視角下我國農業資源可進口潛力和來源，展望 2035 年、2050 年我國農業水土資源利用目標，以期為農業高質量發展研究提供基礎參考。

二、國際農業資源變化趨勢與我國農業資源利用現狀

（一）面向 2050 年國際農業資源的變化趨勢

1. 世界耕地資源時空格局與變動趨勢

世界耕地面積呈現波動增加趨勢：1961—1987 年耕地面積由 1.273×109hm2持續增加到 1.374×109hm2；1988—2007 年耕地面積逐漸降低；2008 年以來耕地面積逐步回升，2019 年達到 1.383×109hm2。世界耕地資源集中在中國、美國、印度、俄羅斯、巴西、阿根廷、澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦、烏克蘭等國家，其中俄羅斯、加拿大、阿根廷、澳大利亞的人均耕地面積世界領先；亞洲、非洲大部分地區的人均耕地面積相對不足。2010 年以來，世界耕地面積總量靠前的國家中，中國耕地面積減少最為明顯，巴西耕地面積增加最多，阿根廷、澳大利亞耕地面積持續增加，美國耕地面積基本保持穩定。世界耕地高強度種植區域集中在東南亞、南美洲、北美洲、西非地區，復種指數超過 200%。全球共有 3.34×108hm2的耕地使用灌溉設備，主要分布在亞洲、南美洲、北美洲，其中亞洲占比高達 70.9%；灌溉面積最大的國家是中國（7.3×107hm2）、印度（7×107hm2）、美國（2.7×107hm2）。

著眼 2050 年，世界土地退化趨勢將進一步加劇，人類面臨較高的糧食安全和生態風險；預計有 40 億人生活在干旱地區，土地退化、氣候變化將使世界作物產量平均下降 10%，在某些極端條件的地區甚至下降 50%。也要注意到，世界土地資源中的潛在耕地數量顯著，非洲撒哈拉以南地區、拉丁美洲地區的擴地空間依然存在，同時氣候變化會給溫帶地區帶來一定的擴地潛力。研究表明，到 2050 年世界耕地面積將繼續增長，但增長率低于過去的 50 年；預計 2030 年世界耕地面積為 1.645×109hm2，2030—2050 年耕地增長率僅約 1%，2050 年世界耕地面積達到 1.661×109hm2；大部分耕地增長來自發展中國家，而發達國家的耕地利用率可能持續下降。

2. 全球水資源時空格局與變動趨勢

全球水資源整體短缺，加之地區分布極不平衡，導致非洲、亞洲人均水資源嚴重缺乏。赤道附近降水量較多，由赤道往兩級，降水量逐漸減少；在南北回歸線附近，大陸東岸降水較多，西岸降水較少。大洋洲是世界上淡水資源總量最少的地區，但因人口數量少而占有最多的人均水資源；南美洲、北美洲擁有豐富的水資源（合計占有全世界淡水資源的 44%），人均可再生水資源超過 2.5×104m3；由于人口密集，亞洲、非洲的人均淡水資源相對缺乏。當前，農業是用水量最多的部門，世界平均農業用水量占總用水量的 69%，主要用于農業灌溉。預計 2050 年，全球作物灌溉用水將比 2010 年增加 23%~42%。

著眼 2050 年，世界用水需求將持續增長，人口增加導致的用水緊張局面進一步加劇。聯合國發布的《2018 年世界水資源開發報告》認為，考慮人口增長、經濟發展、消費方式轉變等因素，世界水資源需求正在以每年 1% 的速度增長。當前世界用水需求約為 4600 km3，2050 年將增加到 5500~6000 km3；2050 年面臨缺水狀態的人口主要分布在亞洲（91%~96%）、非洲（4%~9%）。此外，干旱缺水、洪澇災害也影響水資源供應，未來工業和生活用水需求量增長將遠大于農業需水量。

（二）我國農業資源的利用現狀

農業資源主要分為農業自然資源、農業經濟資源：前者指可以利用的自然環境要素，如土地資源、水資源、氣候資源、生物資源等；后者涉及農業勞動力、資金投入、農業技術等。水土資源是主要的農業生產限制性資源，因而本文重點針對農業水土資源的平衡與國際進出口潛力問題開展分析。

1. 耕地資源

我國耕地資源表現為先增加后減少的趨勢，人均耕地資源整體呈下降趨勢。1949—1980 年，耕地資源呈上升趨勢；1980 年以來耕地資源呈下降趨勢，2017 年全國耕地面積為 1.349×108hm2。根據自然資源部“三調”數據，2019 年我國耕地面積為 1.279×108hm2，水田、水澆地、旱地分別占 24.55%、25.12%、50.33%。我國將繼續執行嚴格的耕地保護政策，預計耕地面積 2035 年保持在 1.243×108hm2左右，2050 年不低于 1.2×108hm2。

根據農業農村部《2019 年全國耕地質量等級情況公報》，一等至三等耕地面積為 4.227×107hm2，占耕地總面積的 31.24%；四等至六等的耕地面積為 6.313×107hm2，占耕地總面積的 46.81%；七等至十等的耕地面積為 2.96×107hm2，占耕地總面積的 21.95%。從空間分布看，我國耕地集中在東北、西北、華北地區，與水資源空間分布不匹配。

2. 水資源

2010 年以來，我國水資源總量小幅增加，但時空分布不均，人均水資源量僅為 2000 m3，平均農業用水量為 3.7×1011m3；降水量從東南沿海向西北內陸遞減，水土資源的區域不匹配特征明顯。例如，長江流域和長江以南的耕地只占全國的 36%，而水資源量占到全國的 80%；黃河、淮河、海河三大流域的水資源量合計僅占全國的 8%，而耕地占到全國的 40%。由于北方地區的地表水資源不足，當地農業生產對地下水的依賴度逐年加強；北方地區地下水超采嚴重，淺層地下水位仍在繼續下降。我國許多地區用水方式落后，農業水資源利用效率不高。雖然全國農田灌溉水有效利用系數在逐年上升，但整體水平較低，如 2018 年僅為 0.554，與發達國家 0.7~0.8 的水平相比仍顯滯后；灌溉水單方產出量也與農業發達國家水平存在很大差距。

三、我國中長期農業資源供需平衡分析

（一）糧食消費需求

1. 主要農產品人均消費量預測

采用中國農產品局部均衡模型（CASM）分析并預測不同人口情景下我國糧食需求的變化情況。CASM 作為政策模擬分析工具，可以研究政策變化、外界沖擊等因素對我國農產品市場的影響。研究表明，從 2017 年到 2035 年、2050 年，城鄉居民食物消費結構具有主糧消費逐漸下降、肉蛋奶類消費持續增加的特征；2018 年農村居民主糧消費占比為 43.33%、蔬菜和水果占比為 39.91%，到 2035 年、 2050 年分別小幅減少。

從口糧消費看，至 2050 年整體上穩中有降，人均消費量將從 2018 年的 198.5 kg 下降到 2035 年的 185.9 kg、2050 年的 178 kg（見圖 1）。農村人均口糧消費量高于城鎮，隨著時間推移逐漸趨同；農村、城鎮人均口糧消費分別從 2018 年的 229.57 kg、 177.04 kg 下降到 2035 年的 225.3 kg、171.98 kg， 2050 年的 219.72 kg、167.53 kg。在消費結構方面，水稻消費量最高，小麥、玉米、大豆次之，整體上構成變化不大。

圖 1 人均口糧消費結構

注：數據來源于國家統計局、作者計算和 CASM 模擬。

從水果和蔬菜消費看，城鎮人均蔬菜消費高于農村，至 2050 年人均消費都將繼續增加，分別從 2018 年的 170 kg、129 kg 增加到 2035 年的 174.4 kg、 140.3 kg，到 2050 年為 171.1 kg、145.3kg。

肉蛋奶類消費品整體上繼續增加，農村人均消費量低于城鎮；到 2035 年農村與城鎮肉蛋奶類消費量差距逐漸減少，到 2050 年消費量基本接近。其中，豬肉的消費量最高，2018 年、2035 年、 2050 年農村和城鎮人均豬肉的消費量分別從 23.92 kg、 31.2 kg 增加到 29.22 kg、34.39 kg，32.68 kg、36.34 kg。

2. 人口總量和人口結構變化預判

我國未來人口總量及其結構變化會顯著影響食物消費結構、糧食需求總量，與中長期糧食安全直接關聯。目前至 2050 年是我國人口變化的重要階段，受出生率降低、老齡化發展、鼓勵生育政策出臺等因素的綜合影響，人口的總量與結構都將出現顯著變化，如人口總量達到峰值、城鎮人口比例繼續提高。根據聯合國人口署發布的中國人口預測模擬方案（以中等增速人口預測模擬方案為基準），我國人口總量峰值為 14.416 億人（2029 年）；2035 年，我國人口總量為 14.32 億人，城鎮常住人口為 10.59 億人，農村常住人口為 3.73 億人，城鎮人口城鎮化率為 74%；2050 年，我國人口總量為 13.63 億人，城鎮常住人口為 10.91 億人，農村常住人口為 2.72 億人，城鎮人口城鎮化率為 80%。

3. 全國糧食需求總量預測

根據我國人均主要農產品消費量、我國人口預測基準方案，得到全國主要農產品未來總消費量的預測方案：糧食總消費在 2035—2040 年達到峰值，口糧在近期達到峰值（見圖 2）。

圖 2 糧食消費預測結果 ( 中方案 )

注：數據來源于國家統計局、CASM 模擬。

糧食需求總量預測應合理考慮收獲損失、糧食浪費、種子及工業應用需求。例如，一般認為糧食收獲損失約 5%，小麥、水稻等主糧工業的加工需求占 8%（中國農業科學院研究結論），種子需求占 1%。為此，對種子、工業、損耗與浪費合計占比有以下假設：2018—2020 年為 15%，2025—2035 年為 12%，2035—2050 年為 10%，據此估算糧食總需求。預測結果顯示，我國糧食總需求在 2035 年達到峰值（6.762×108t），飼料糧消費持續增加至 2050 年（3.317×108t），口糧消費穩步降低，油料與食糖消費保持增長（見表 1）。

表 1 糧食消費量和總需求量（中方案）（單位：×104t）

（二）農業資源供需平衡

1. 糧食供需平衡分析

從 CASM 模型預測結果出發，分析我國主要糧食作物的種植面積、單產、消費、生產、貿易、庫存情況，進一步計算糧食缺口（或盈余）情況，以此明確農業資源的供需缺口形勢。

從糧食作物的種植結構看，2035 年和 2050 年，小麥、稻谷、玉米的種植面積合計占比基本保持在 60% 左右，小麥、稻谷的種植面積小幅減少，玉米的種植面積有所增加；這與消費結構變化相似，即直接主糧消費降低，飼料糧消費增加。大豆的種植面積將略有增加，水果和蔬菜的種植面積占比將由 2001 年的 20% 增加到 2050 年的 23%。從主要作物的單產看，玉米單產將繼續上升且增速最快，2035 年可達 7.3 t/hm2；小麥、稻谷單產將分別保持為 5.4 t/hm2、6900 t/hm2。

糧食總體供需平衡情況為：水稻、小麥、玉米等主要口糧存在結構性缺口，水果、蔬菜出現盈余，玉米、大豆、油籽、棉花出現缺口。水稻缺口先增加后減少，缺口占需求的比重由 2018 年的 1.87% 逐步增加，在 2024 年達到缺口峰值，到 2050 年出現少量盈余；小麥缺口由 2018 年的 3.46% 逐步下降，到 2050 年基本平衡；玉米缺口逐步增加，由 2018 年的 1.85% 逐步增加到 2050 年的 13.94%。油料作物以缺口為主，其中大豆缺口最大且逐步增加，2050 年缺口為 1.05×108t（占需求的比重為 87.55%）；花生少量盈余。食糖缺口從 2×106t 增長到 5×106t。水果、蔬菜出現盈余，盈余量先增加后減少。

2. 農業資源供需平衡分析

根據糧食總需求缺口、單產預測結果來估算資源缺口、供需平衡狀況。從耕地角度看，缺口在 2018 年為 5.527×107hm2，隨后逐漸增加，至 2035 年有所降低，2050 年達到峰值（5.827×107hm2）；耕地缺口數量相對平穩，其中飼料作物（玉米、大豆）耕地缺口較大并以玉米耕地為主（見表 2）。

表 2 耕地總缺口和主要糧食作物耕地缺口（單位：×104畝）

注：1 畝 ≈ 666.7m2。

采用虛擬水概念來估算水資源缺口（根據糧食缺口和虛擬水系數的乘積而得）。水資源缺口在 2018 年為 2.73×1011m3，2035 年擴大到 3.104×1011m3， 2045 年達到 3.247×1011m3的峰值之后小幅降低。分作物看，水資源缺口最大的是大豆，從 2018 年的 2.497×1011m3增加到 2050 年的 2.774×1011m3；水資源缺口較大的其他作物有玉米、棉花；水果、蔬菜等高值作物虛擬水處于凈出口狀態（見表 3）。

表 3 主要作物品種的水資源缺口預測（單位：×108m3）

四、全球化視角下我國未來農業資源進口潛力

（一）農產品虛擬水和虛擬耕地進口量

根據 CASM 得到的各類作物凈進口量、作物單產來估算虛擬耕地進口量，利用不同作物虛擬水系數、凈進口量來估算虛擬水進口量。由彭曼公式估算的水稻、小麥、玉米、大豆的虛擬水含量分別為：1.19 m3/kg、0.86 m3/kg、1.37 m3/kg、 2.65 m3/kg。大豆虛擬水含量最高，大量進口大豆有利于糧食安全。

利用虛擬水、虛擬耕地來估算不同農產品的水土資源缺口，進而獲得水土資源總缺口。由圖3可見，大豆的水土資源缺口最大，玉米次之且水土資源缺口呈小幅增加趨勢，分別在 2048 年、2045 年達到峰值；虛擬耕地缺口峰值為 6.147×107hm2（2048 年），相當于我國 2017 年耕地面積的 45.5%。由圖 4 可見，虛擬水進口量將逐步增加，預計 2045 年凈進口虛擬水達到峰值（3.247×1011m3），占 2017 年農業總用水量（3.791×1011m3）的 85.65%。

虛擬水進口量指按照糧食總缺口估算的全部需水量，又可分為藍水、綠水：前者指河流、湖泊、地下蓄水層中的水，后者指植物根部的土壤所存儲的雨水。藍水概念可更準確地表征進口虛擬水資源，一般占總降水量的 35%。按照藍水計算，我國 2045 年虛擬水進口量約為 1.136×1011m3，占 2017 年農業總用水量的 29.97%。

圖 3 不同作物和總虛擬耕地進口量

注：依據 CASM 模擬凈進口和虛擬耕地系數估算相應數據。

圖 4 不同作物和總虛擬水進口

注：依據 CASM 模擬凈進口和虛擬水系數估算相應數據。

（二）農產品虛擬水土資源進口來源與潛力分析

1. 進口來源地分析

世界糧食出口國家相對集中，2016 年玉米、稻谷、小麥、大豆出口量前 15 位國家的占比之和分別為 96%、94%、90%、99%。目前，美國、阿根廷、俄羅斯、法國、加拿大、烏克蘭是主要的谷物出口國。根據聯合國糧食及農業組織（FAO）貿易數據庫，玉米的主要出口國有美國、阿根廷、巴西、烏克蘭、法國、俄羅斯，大米的主要出口國有泰國、印度、越南、巴基斯坦、美國、烏拉圭，小麥的主要出口國有俄羅斯、美國、加拿大、法國、澳大利亞、烏克蘭，大豆的主要出口國有巴西、美國、阿根廷、巴拉圭、加拿大、烏拉圭。因此，我國糧食可能的進口來源地主要有美國、印度、巴西、阿根廷、加拿大、俄羅斯、烏克蘭、孟加拉、澳大利亞等，畜產品可能的進口來源地主要有德國、法國、波蘭、荷蘭、巴西、德國、加拿大、阿根廷、美國、新西蘭等。

2. 國際進口潛力分布

從國際糧食貿易、國際地緣政治、未來耕地開發潛力的角度看，我國糧食的國際進口潛力主要來自兩類國際糧食出口國。一類是以國際糧食出口為主的歐美現代糧食主產國（如美國、加拿大、澳大利亞、德國、法國、英國等），這些國家的糧食生產具有較高的機械化和商品化程度，農業生產效率高，是通過國際貿易方式開展糧食進口的可行合作對象。二類是耕地面積增加潛力較大的南美洲、非洲國家（如巴西、阿根廷、莫桑比克、坦桑尼亞、尼日利亞、埃塞俄比亞等），盡管目前的農業生產效率偏低，可通過“一帶一路”農業合作來加強與我國農業的科技交流，快速提高農業全要素生產率和單產水平，是建立糧食收儲和生產基地并用于我國糧食進口與儲備的可行合作對象。

“一帶一路”沿線具有糧食出口潛力的國家，其未來耕地開發潛力值得重點關注。利用聯合國糧食及農業組織的土地利用數據庫，同時計及 2035 年、 2050 年人口與糧食消費的變化，估算未來可開發潛在耕地面積最大的國家是巴西（約 1.7×108hm2），其次是俄羅斯（7.7×107hm2）。分區域看，擁有潛在耕地較多的國家多數在非洲，其次是南美洲（見表 4）。

結合未來主要糧食作物的單產條件，估算出世界未來玉米生產潛力約為 1.2×109t，大豆約為 1×109t、水稻約為 9×107t、小麥約為 1×108t。由此可見，國際糧食出口潛力相對充足，我國可以采取對外農業科技合作來促進一些意向國家的糧食單產提升，建立海外糧食生產與收儲基地來保障糧食安全。

表4 我國耕地進口潛力的國際分布情況（單位：×104hm2）

五、結論與展望

農業資源是糧食安全的重要支撐。面向 2050 年，我國農業經濟發展格局、居民消費結構將完成轉型升級，糧食生產也轉入以高產、高質、高效、綠色為核心的高質量發展階段；人口總量、人口結構將發生顯著變化，城鎮化率逐步增加，城鄉差距顯著縮小。居民收入的增加將推動膳食結構升級，肉類消費的增長將引起飼料糧需求的快速增加，我國糧食總需求預計在 2035—2040 年達到峰值，這對國內農業資源構成較大壓力。隨著農業高質量發展，碳中和、碳達峰目標約束，綠色生產與休耕輪作政策等的推進實施，農業生產在生態修復、生物多樣性保護、休閑旅游、文化遺產等方面的多功能性進一步顯現，糧食單產提高將不再是農業生產唯一的目標。

綜合來看，統籌利用國際國內兩種資源、兩個市場，針對國內總要素生產率、資源環境效率較低的作物品種（如大豆、玉米、雜糧作物），適當加大進口量，充分利用國際水土資源，增加虛擬水和虛擬耕地進口，更好彌補我國糧食生產缺口。研究結果表明，我國虛擬耕地進口將在 2048 年前后達到峰值（6.147×107hm2）；虛擬水進口量在 2045 年前后達到峰值（3.247×1011m3），占 2017 年農業總用水量的 85.65%；以藍水估算，虛擬水進口量為 1.136×1011m3，占 2017 年農業總用水量的 30%。

根據 2050 年我國農業資源、糧食供需平衡情況，展望未來我國農業水土資源利用目標。

①農業用水目標。2035 年，農業用水控制在 3.6×1011m3左右；北方灌區高效節水灌溉面積占比達到 85%，農田灌溉水有效利用系數達到 0.7 ；微咸水、再生水、雨水等非常規用水在農業用水中占比達到 10%，超采區域地下水水位持續下降的態勢基本得到遏制；水生生物資源有效恢復。2050 年，農業用水控制在 3.5×1011m3左右；北方灌區高效節水灌溉面積占比達到 90%，農田灌溉水有效利用系數達到 0.75，微咸水、再生水、雨水等非常規用水在農業用水中占比達到 20%。

②耕地保護目標。2035 年，耕地紅線保持在 1.243×108hm2，糧食播種面積不低于 1.033×108hm2；全國耕地地力平均提高 0.5 個等級，高標準農田耕地地力平均提高 1 個等級，耕地土壤有機質含量平均提高 0.5%，耕作層厚度平均達到 25 cm；積極利用并充分開發鹽堿地資源，鹽堿荒地開發利用率達 20%；全面推行休耕輪作等新型耕作制度，基本形成資源利用高效、質量穩定、環境安全的耕地可持續利用格局。2050 年，耕地面積不低于 1.2×108hm2，糧食播種面積不低于 1×108hm2；全面形成農業資源休養生息和地力提升的長效機制。

注：本文內容呈現略有調整，若需可查看原文。

作者介紹

唐華俊，農業土地資源專家，中國工程院院士。

長期從事基于遙感技術的農業土地資源合理利用、農作物種植面積空間分布和結構變化研究。在傳統耕地資源研究基礎上，開拓到耕地內部的農作物空間格局研究。發展了農作物遙感監測系統，科學監測農作物播種面積、種植區域及產量；創建了系列空間模型，定量解析了過去我國主要農作物種植面積空間分布和結構變化過程及規律；建立了耦合自然和社會經濟因子的綜合模型，模擬未來農作物空間分布變化趨勢及其對我國糧食安全的影響。

文章來源：中國工程院院刊。本文文字、圖片版權歸原作者所有，轉載請注明！內容旨在提供行業資訊、學習交流，如有來源標注錯誤或涉及侵權請及時聯系，我們會第一時間更正、刪除！

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