近50年來，中國農業走過了一條高投入、高產出、高速度和高資源環境代價的道路；未來農業發展，必將面臨資源短缺、生態惡化、技術薄弱、技術創新不足等困境困擾。
「目前我國耕地質量‘低、費、污’問題嚴重，而耕地又在逐年減少，如果不能確保18億畝耕地紅線，不能解決耕地質量問題，勢必將威脅到國家糧食安全。」中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所副所長張維理博士對此十分焦慮。
在接受《瞭望》新聞週刊採訪時，這位中國農業科學院一級學科帶頭人、長期從事土壤肥料、農業面源污染等方面研究的專家，一再向本刊記者強調：我國人均耕地資源緊缺，由此導致糧食安全與環境問題突出，而「瞭解土壤及土壤相關資源與環境狀況，準確掌握全國土壤肥力、環境質量狀況仍將是應對全球金融危機和氣候變化、實現我國糧食安全、環境安全和可持續發展的重要基礎。」
據張維理介紹，我國曾於上個世紀50年代和80年代初進行了全國第一次和第二次土壤普查；近10年來還實施了全國污染土壤調查、地質元素調查、農用地分等定級、耕地地力調查與評價、農田土壤養分狀況調查等國家工程，對瞭解我國不同時期土壤肥力與環境質量狀況發揮了作用。
「但這些調查，不同程度上存在調查資料深加工不足，保存和利用難以延續，跨地區、跨部門、跨學科的科學數據共享難以實現等諸多方面的問題。」張維理說，「最主要的，這類調查屬於科技基礎性工作，不僅僅是工作量大、專業性強、難度大，更需要科學的方法、專業的隊伍，應依托專業院所，長期堅持研究。靠目前這種人海戰術是不科學的，國家投入不少，但效果並不理想。」
未來20年農業將面臨嚴峻挑戰
眾所周知，土壤是人類賴以生存的基礎，是發展經濟和農業最重要的資源，農田生態系統還是消解城鄉生活、生產廢棄物、維持碳氮硫磷等物質循環最重要的基礎。我國耕地資源緊缺是不爭的事實，不僅人均耕地面積少(僅1.43畝)，而且由於人口多，許多不宜農用的土壤被開墾為農田，耕地土壤整體質量偏低，中低產耕地土壤佔65%。中國工程院院士、中國農業大學教授戴景瑞曾坦言：未來20年中國農業將面臨嚴峻挑戰。
在今年6月初召開的「兩院」院士大會期間，戴景瑞把未來農業發展面臨的嚴峻形勢歸結為五大挑戰，包括人口增長、耕地減少、水資源短缺、生態環境惡化、全球氣候變化對農業影響加劇等，其中最重要的一個挑戰就是耕地問題。
由中國工程院牽頭組織的「中國工程科技中長期發展戰略研究」項目農業科技領域課題組的研究認為，近50年來，中國農業走過了一條高投入、高產出、高速度和高資源環境代價的道路，未來農業發展，必將面臨資源短缺、生態惡化、技術薄弱、技術創新不足等困境困擾，既要保證16億人口的糧食安全，又要實現生態安全、環境安全和可持續發展，難度相當巨大。而人口增長和消費增加的趨勢都是不可逆轉的，這是我國未來20年農業面臨的第一大挑戰。
戴景瑞表示，預計未來我國人口將以每年1000萬的速度增長，2030年有可能達到16億人口；生活水平和城市化水平的提高，將持續拉動糧食需求的增長，到2030年，我國糧食需求將達到6.17億噸，糧食總產需要在這個基礎上增長20%以上，肉、蛋、奶也分別需要提高24%、28%、20.5%。因此，確保糧食安全是我國農業的首要任務，是農業生產的重中之重。與此同時，農產品質量安全問題突出。由於農藥、化肥的大量使用，亞硝酸鹽、重金屬等有毒物質進入食物鏈，危及人類健康。飼料安全和畜產品安全、動物疫病控制也是農產品質量安全的重要環節。
「沒有質量的數量同樣令人擔憂」
耕地問題是農業面臨的第二大挑戰。雖然我國提出了嚴格的耕地保護制度和耕地總量動態平衡制度，但未來耕地面積減少將是一種不可避免的長期趨勢，這種趨勢只能減緩而不能遏制，18億畝耕地紅線面臨最為嚴峻的考驗。目前我國人口耕地不到0.1公頃，不到世界平均水平的1/2，不到發達國家的1/4，只有美國的1/6、阿根廷的1/9、加拿大的1/14。
「保護耕地數量固然重要，但沒有質量的數量同樣令人擔憂。如果保持18億畝耕地數量不變，但分布狀態和質量狀況由集中、連片、優質逐步向破碎、零星、劣質轉變，累積起來的破壞效應將十分嚴重，而目前，有些地方已經出現了這種苗頭。」一位資深院士向《瞭望》新聞週刊記者強調道。
國土資源部2009年12月24日發布的中國歷史上第一份耕地質量等級調查與評定成果《中國耕地質量等級調查與評定》也顯示，我國耕地質量等別總體偏低。
這一歷時十年、投入130多萬人次進行的調查，是根據自然條件、耕作制度、基礎設施、農業生產技術及投入等因素綜合調查與評定，把全國耕地評定為15個等別，1等耕地質量最好，15等最差。
調查顯示，全國耕地質量平均等別為9.80等，等別總體偏低。優等地、高等地、中等地、低等地面積佔全國耕地評定總面積的比例分別為2.67%、 29.98%、50.64%、16.71%。全國耕地低於平均等別的10至15等地佔調查與評定總面積的57%以上；全國生產能力大於1000公斤／畝的耕地僅佔6.09%。中國耕地質量總體明顯偏低。
一位不願具名的農學家也證實說，我國每年城鎮發展和各項基礎設施建設佔用了大量高等級耕地，而補充的耕地主要分布在水熱、區位、地形條件相對較差的地區，總體質量不高。「高等級耕地流失過快，補充耕地等級偏低，以次充好的情況很嚴重，耕地質量總體下降，已嚴重影響到我國耕地生產能力，威脅國家糧食安全。從這個意義上講，僅保住18億畝耕地數量是不夠的，還必須保證耕地質量，確保耕地生產能力的穩步提升。」
耕地土壤基礎地力不斷下降
張維理在接受採訪時表示，在上世紀80年代之前，限制我國耕地土壤生產能力的主要問題是土壤氮磷養分不足，隨著多年來化肥投入量和作物產量的持續增長，耕地土壤氮磷養分供應狀況的較大改進，「低、費、污」已經逐步成為我國耕地土壤質量新一輪的核心問題。
張維理解釋說，這裡的「低」主要是指基礎地力低。基礎地力是指不施肥時農田靠本身肥力可獲取的產量。優質耕地土壤是長期發育或多年培育的結果，通常土層深厚，富含有機質，水氧氣熱協調，保水保肥、耐旱耐澇、高產穩產，基礎地力高。
據中國農科院土壤肥料研究所近年來在全國的田間定位實驗與調查顯示，我國各主要農區廣泛存在的不合理耕作、過度種植、農用化學品的大量投入和溝渠設施老化已經導致農田土壤普遍性的耕層變薄，養分非均衡化嚴重，土壤板結，土壤生物性狀退化，土壤酸化、潛育化、鹽漬化增加，防旱排澇能力差，耕地土壤基礎地力不斷下降。
我國各主要農區，由於長期使用淺耕機械，同時不重視施用和科學使用有機肥料，農田活土層已明顯變淺，作物根系難以下扎。因為缺少適合農民使用的科學施肥技術，全國各大農區化肥氮磷鉀養分比例不合理問題依然普遍。在約佔全國農田面積20%的集約化種植農區，氮磷肥料嚴重超高量使用，單季作物化肥純養分用量平均為569∼2000kg/hm2，氮肥利用率僅為10%左右。因養分供應極度失衡，作物病蟲害嚴重，農田農藥用量大幅度增加，導致這部分我國生產條件最好的耕地土壤鹽害、酸化嚴重、結構破壞、農藥殘留、土壤污染問題十分突出、土壤生物性狀、健康功能嚴重衰退，生產性能大幅度下降。山東、雲南等省份一些蔬菜、花卉產區的農民不得不採取深翻底土、客土甚至更換地塊等方式減緩產量下降。我國自上世紀80年代農村耕地從集體大面積經營轉化為一家一戶的經營方式，耕地管理單元變小，使用權變更頻繁，對農田基本建設忽視，許多地區農田溝渠失修，儘管國家投資完成了包括河道改造在內的大型水利工程建設，由於農田溝渠老化，難以有效進行農田的防旱排澇。
唯一的「增肥低增產」類型
「費」是由於耕地基礎地力下降，保水保肥性能、耐水耐肥性能差，對乾旱、養分不均衡更敏感，對農田管理技術水平更苛求，因此土壤更加「吃肥、吃工，吃水，增加產量或維持高產，主要靠大量使用化肥、農藥、農膜和灌溉用水」，導致「費」。
分析顯示，目前在全球高氮化肥用量國家中，我國是唯一的「增肥低增產」類型，2000∼2008年九年中，化肥總用量較90年代增長了35%，糧食單產淨增加為315公斤/公頃。其他類型分別為：「減肥高增產」類型，如德國、以色列、荷蘭，在2000∼2006年7年中氮化肥總用量較90年代下降 9%∼26%，糧食單產增加約500公斤/公頃；「減肥低增產」類型，如韓國、丹麥、英國、法國在氮化肥用量下降17%∼33%條件下糧食單產為較低增產 (同期增加為211∼296公斤/公頃)；「增肥高增產」類型，如越南、孟加拉、埃及、智利等，同期化肥用量增加了20%∼69%，糧食單產淨增加超過 400公斤/公頃，最高達1173公斤/公頃。
「污」即耕地土壤污染，它是我國耕地質量存在的另一個主要問題。張維理介紹說，污染主要來源於工業和城市排污，農田農藥、農膜等化學品的超高量和不合理使用，規模化畜禽養殖場高環境激素含量畜禽糞便和廢棄物的不合理使用。
權威部門提供的資料顯示，目前，我國農藥使用量已達130萬噸，是世界平均水平的2.5倍，受農藥污染的耕地土壤面積達1.36億畝；地膜使用量達 63萬噸，白色污染相當嚴重；我國畜禽養殖業始終保持高速發展的勢頭，畜、禽存欄量每10年增加1∼2倍，近年來畜禽糞便產生量已達到工業固廢量的3.8 倍，在畜禽養殖業主產區，當地畜禽糞便及廢棄物產生量往往超出當地農田安全承載量數倍乃至百倍以上，造成嚴重的土壤重金屬和抗生素、激素等有機污染物的污染。
污染土壤佔耕地面積的1/5
張維理認為，近年來高化肥、農藥用量的蔬菜、花卉、水果作物播種面積的高速增長、畜禽養殖業的發展在為廣大農民帶來實惠的同時，也帶來了不容迴避的環境污染問題，並且在今後相當一段時間內會成為農業面源污染的主要來源。
張維理所說的面源污染是指在農田、村鎮與城區場地上各種污染物質，如化肥、農藥、生活垃圾、農村家畜糞便等，通過降水或農田排灌水時產生的地表徑流、土壤滲透進入水體，造成的水污染。
從1993年開始，張維理就開始了對我國農業面源污染的調查研究。十多年來，她帶領研究團隊幾乎走遍了十餘省的100多個縣，完成了5000多個田間定位調查、採樣和試驗。其研究顯示，目前我國農業面源污染引起水域富營養化程度和廣度已經遠遠超過發達國家。農業和農村發展引起的水污染已成為可持續發展面臨的最大挑戰之一。研究結果還顯示，我國污染土壤已佔耕地面積的1/5，污染最嚴重的耕地主要集中在耕地土壤生產性狀最好、人口密集的城市周邊地帶和對土壤環境質量的要求應當更高的蔬菜、水果種植基地。
「死胡同」
近年來，一方面隨著城市化、工業化的發展，城市和村鎮周邊排灌條件好，經過多年培育的優質耕地被大量佔用，中低產田比例大幅度上升，耕地總體質量持續下降；另一方面，由於多年來各地對耕地質量問題重視不夠，農村耕地管理方式與技術措施不合理現象十分普遍，造成主要農區耕地土壤基礎地力下降，防災抗災能力差。張維理分析認為，目前維持高產，主要靠增加農用化學品和能源的投入量。目前，按播種面積計算我國氮素化肥平均施用量目前仍然分別是法國、德國、美國的151%、159%和329%，而耕地糧食單產水平較這些國家仍然低1∼3成。
「儘管我國農村勞動力成本低廉，但氮化肥消耗的能源高於發達國家，農產品生產成本仍然很高，這也使得農民經濟效益難以提高，農業產業的國際競爭力薄弱。」張維理說。
資料顯示，由於耕地後備資源嚴重不足，我國耕地面積急劇下降，僅在1996∼2003年，由於建設用地等，全國耕地面積就減少近1億畝，平均每年減少0.8%。根據預測，到2020年，我國耕地的保有量還將較目前減少7%，因而不可能靠擴大耕地面積實現不斷增長人口的糧食需求，要實現90%的糧食安全保障率，糧食單產必須在現有基礎上提高30%。
張維理不無擔憂地說，目前我國化肥用量水平已經很高，受報酬遞減率作用，靠增加化肥投入量能夠引起的產量增長已近極限。1998年以來，儘管我國化肥、農藥、農膜等農用物質投入量一直在增加，但糧食單產卻多年徘徊。這進一步說明，對於繼續提高我國糧食生產能力，「僅靠增加農用化學品和能源投入量的模式將是一條死胡同，而提高耕地基礎地力，藏糧於土，才是建立我國未來糧食安全長效機制、實現糧食安全保障的必然選擇。」
