一张图读懂-东北黑土地保护与利用报告（2021）.pdf

2021年度报告总体结构 内容概要 « 01 黑土地地表赋存环境 02 气候变化与水热条件 03 作物种植与粮食生产 04 农田设施与科技能力建设 05 黑土地土壤性质与退化情况 06 “黑土粮仓”科技会战进展 为贯彻落实习近平总书记 “用好养好黑土地” 的指示精神， 2021 年 3 月中国科学院启动“黑土 粮仓”科技会战。科技会战面向国家粮食安全战略 目标，针对东北黑土地保护与利用需要破解的关键 科 学技术难题，开展核心技术攻关和示范，致力于 形成用好养好黑土地 的系统解决方案。 为了让公众更加科学系统地认知黑土地，了解 黑土地保护关键技术与创新模式，中国科学院总结 “黑土粮仓”科技会战的主要成果， 编制东北黑 土地保护与利用年度报告，介绍东北黑土地基本情 况，总 结黑土地保护与利用重要科技进展与成效。 2021 年度报告重点介绍东北黑土地的自然生态 本底状况，分析黑土地开发利用水平及支撑能力变 化，介绍黑土地土壤理化性质及退化 特征，报告 中国科学院“黑土粮仓”科技会战主要进展。 1. 黑土地地表赋存环境：区域地理背景特征 不同坡度耕地分布 29% 31% <0.5° 22% 0.5-1° 18% 1-2° >2° 东北黑土区呈现中部平原、三面环山的盆地状地形，区内山地、平原、丘 陵和台地分布面积相当22%耕地分布在0.5-1度，18%分布在1-2度， 29%分布在2度以上，东北黑土区雨热同季、降水集中，加上黑土表层松 软，坡度大于0.5°耕地就存在土壤水力侵蚀风险，坡度越大侵蚀风险越高。 « 1. 黑土地地表赋存环境：自然生态条件 50 42% 不同类型生态系统面积占比（%） 40 29% 30 17% 20 7% 10 0 林地 耕地 草地 湿地 小兴安岭 大兴安岭 呼伦贝尔草原 扎龙湿地 向海湿地 科尔沁草原 长白山 2. 气候变化与水热条件：气温变化 0.3℃/10年 2.00 1.00 0.00 -1.00 -2.00 -3.00 1960! 平均气温变化（℃） 1980! 平均气温 2000! 长期监测数据显示，东北地区气温持续上升，增暖趋势明 显。过去60年东北黑土区年平均气温增速约为0.3℃/10年， 东北黑土区≥10℃积温年均增加速率约为6.6℃。 6.6℃/年 ≥10℃积温 ≥10℃积温变化（℃） 2020! 2. 气候变化与水热条件：降水变化 年降水量小幅增加 « 距平降水量（毫米） 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 1960年 1980年 2000年 2020年 降水时空不均衡 过去60年，东北黑土区 年降水量小幅增加，但 降水量的时空不均衡性 加大，这个导致旱涝灾 害风险增大。 « 2. 气候变化与水热条件：水资源条件 水资源总量小幅增长 « 水资源量（亿立方米） 4000 水资源总量 3000 地表水资源量 地下水资源量 2000 1000 0 2000! 2005! 2010! 2015! 2020! 农业灌溉用水需求大幅增长 20% 394 亿立方 米 472 亿立方 米 2000年 2020年 （水资源公报数据） « 2. 气候变化与水热条件：气候变化影响黑土开发利用 作物潜在生长期长度变化（天） 260 1.7天/10年 « 250 240 230 220 210 1960 年 1980年 >2500℃积温线北移 2000年 2020年 « 3. 作物种植与粮食生产：粮食作物种植 粮食作物种植结构比例变化（%） « 60 50 比 40 例 30 % 20 10 0 2001年 2005年 2010年 2015年 豆类播种面积 玉米播种面积 水稻播种面积 小麦播种面积 2020年 其他作物播种面积 东北黑土区作物种植与粮食生产。东北地区 农业种植以粮食为主，2020播种面积占粮 食作物播种面积的98.9%，主要种植玉米、 大豆、水稻。三种作物比例逐渐趋于均衡。 3. 作物种植与粮食生产：化肥农药投入 化肥施用强度（公斤/亩） « 30 25 20 15 10 5 全国平均水平 东北黑土区 0 2000年 2005年 2010年 2015年 2020年 农药施用强度（公斤/亩） 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 全国平均水平 东北黑土区 2000年 2005年 2010年 2015年 2020年 « 3. 作物种植与粮食生产：农业机械投入 农业生产机械化水平 98 98 %% 黑龙江省 91 % 吉林省 80 80 % % 80% 85 %85% 71 % 辽宁省 内蒙古自治区 全国 « 3. 作物种植与粮食生产：粮食产出水平 粮食产量（万吨） « 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 年均增长率580万吨/年 丰富的自然资源和优渥气 候条件，以及较高的农业 机械化水平，使得东北地 区粮食产量在过去20年里 持续增加。 2000年 2005年 2010年 2015年 2021年 « 30 占全国粮食产量的比例（%） 年均增长率0.6%/年 25 2000-2021年，东北地区粮食 20 总产从0.59亿吨（1180亿斤） 15 上升到1.73亿吨（3460亿斤）， 增长了近2倍，粮食产量占全 国粮食总产量的比重也由 12.74%上升到25.36%。 10 5 0 2000年 2005年 2010年 2015年 2021年 3. 作物种植与粮食生产：粮食增产贡献率 占全国粮食产量的比例（%） « 49% « 东北地区 水稻增产贡献率 100 全国其他地区 80 51% 60 92% 40 8% 20 粮食增产贡献率 0 东北地区 全国其他地区 3. 农田基础设施与科技支撑能力：农田基础 设施 有效灌溉农田面积占比 36% 黑龙江省 48% 26% 31% 吉林省 辽宁省 全国 « 4. 农田基础设施与科技支撑能力：高标准农田建设 已建成高标准农田面积占比 40 « 30 20 10 0 𝟐 𝟓 𝟏 𝟑 全国 东北地区 已建成高标准农田面积占比 2020年底，东北地区已建成高标准农田1.67亿亩 4. 农田基础设施与科技支撑能力：实验观测站 中国科学院 Ø 17个观测台站 土壤、生态、气象、生物等要 素定位观测和遥感监测研究 高等院校 Ø 14个观测台站 黑土保护与修复、生态系统 观测、地质环境观测、地球 物理观测等观测 中国农科院 Ø 3个观测台站 农业土壤肥力效益、草原生 态系统与野生生物资源观测 中科院东北黑土地17个野外台站（基地）分布 4. 农田基础设施与科技支撑能力：保护性耕作 保护性耕作实施面积（万亩） 14000 12000 目 标 10000 8000 14000 6000 4000 2000 7200 8000 2021年 2022年 4606 0 2020年 2025年 « 5. 黑土地土壤性质与退化情况：黑土地“变瘦” 土壤有机质含量 (g/kg) 84 开垦前 60 开垦30-50年 35 开垦50-80年 （长期定位试验观测数据） « 5. 黑土地土壤性质与退化情况：黑土地“变薄” 黑土厚度（cm） « 150 100 50 0 开垦前 母质层 开垦30-50年 开垦50-80年 犁底层 黑土层>100cm 黑土层50-80cm 犁底层 0 cm 犁底层 5-8 cm 黑土层 黑土层20-40cm 犁底层 10-20 cm （长期定位试验观测数据） 5. 黑土地土壤性质与退化情况：黑土地“变硬” 土壤容重 60% 34% 8% 未开垦 开垦20年 开垦40年 开垦80年 （长期定位试验观测数据） « 5. 黑土地土壤性质与退化情况：侵蚀沟侵蚀 东北黑土区侵蚀沟约60万条 80%以上的侵蚀沟分布于耕地中 沟道侵蚀土壤流失量占区域总土壤流失的65% （中国科学院东北地理与农业生态研究所调测数据） 5. 黑土地土壤性质与退化情况：土壤水蚀 水土流失面积（万平方千米） 10 8 6 9.3 7.6 4 0 内蒙古东四盟 黑龙江 4.3 1.1 吉林 « 2 辽宁 水土流失量（吨/平方公里/年） « 5. 黑土地土壤性质与退化情况：风蚀 « 风蚀量无明显变化区域面积占比 43% 56% 风蚀量无明显变化 风蚀量减少区 1990-2020年平均下降速率为25吨/平方公里 /年 土壤风蚀量（吨/平方公里/年） 800 600 400 200 0 1990年 1995年 2000年 2005年 2010年 6. “黑土粮仓”：科技会战进展 大河湾战区 黑钙土“变薄” 齐齐哈尔战区 黑土 黑钙土“变瘦” 大安战区 盐碱土 风沙土“变瘦” 三江战区 白浆土 草甸土“变硬” 海伦战区 中厚层黑土“变薄” 长春战区 薄层黑土“变瘦” 沈阳战区 棕壤“变瘦” 6. “黑土粮仓”：科技会战进展 三江战区 大河湾战区 齐齐哈尔战区 "#$%&'( "#$%&'( 01+,&-./#( 1500 650 1000 600 500 550 0 500 550 500 450 !"#$ %&#$ '() '(* '() '(* 海伦战区 23456&7*( 50 0 '() '(* 长春战区 )*+,&-./#( 900 800 700 沈阳战区 )*+,&-./#( 大安战区 01+,&-./#( 600 400 900 850 800 750 '() 200 0 '() '(* '(* '() '(* !"#$%&'()*+,-./01