中国边际土地谷子种植空间优化策略的多维效益研究

针对中国谷子(Setaria italica)生产不足与空间规划缺失问题，研究人员通过GAEZ模型评估边际土地种植潜力，发现2.38万公顷适宜区可年产992万吨，满足膳食指南需求。该研究提出非竞争性空间布局策略，较玉米节水50%、节肥60%，创造290亿元农民收益，为健康中国战略下粗粮产业优化提供科学依据。

　　

随着健康中国战略的推进，营养粗粮日益受到重视。然而作为中国原产作物的谷子(Setaria italica)，其生产却面临双重困境：一方面当前产量无法满足《中国居民膳食指南》推荐的每日50-150克粗粮摄入需求（实际人均仅16.3克）；另一方面缺乏科学的空间规划，与主粮作物争夺有限耕地资源。与此同时，气候变化、新冠疫情等全球性危机加剧了粮食安全挑战，中国农业系统还承受着水土资源约束、环境污染和肥胖率上升等多重压力。在此背景下，寻找兼具生态适应性、营养价值和经济效益的作物成为当务之急——谷子凭借其耐旱耐瘠薄、营养丰富等特性，被联合国粮农组织(FAO)列为2023"国际小米年"重点推广作物。

中国农业科学院团队在《Agricultural Systems》发表的研究，首次系统评估了中国北方七省谷子生产的时空演变规律，创新性地提出基于边际土地的种植空间优化方案。研究采用GAEZ(Global Agro-Ecological Zones)模型量化光温水土条件决定的潜在产量，通过三级数据过滤体系（包括主粮非竞争区筛选、实际种植条件匹配和经济效益验证）确定适宜种植区域。研究团队还整合了2000-2020年省级统计数据和营养监测数据，构建了涵盖生态、健康与经济的三维效益评估框架。

研究结果揭示：

1. 时空演变特征：2000-2021年全国谷子种植面积呈"V"型变化，当前集中分布于河北、山西、内蒙古东部和东北三省，形成明显的区域集聚效应。
2. 生产潜力评估：通过GAEZ模型识别出2.38万公顷边际土地适宜种植谷子，理论年产量可达992万吨，完全满足膳食指南推荐量。
3. 多维效益分析：与玉米相比，边际土地种植谷子可节约50%灌溉水和60%化肥，同时为农民创造约290亿元收益；营养学评估显示其富含的膳食纤维和微量元素有助于改善居民饮食结构。

结论与讨论
该研究首次提出"主粮保安全、边际地促多元"的作物布局新范式：在保障小麦、玉米等主粮生产的前提下，通过科学规划中低产田发展谷子种植，实现"四重红利"——缓解耕地压力（每公顷节约水资源1500m³
）、改善生态环境（氮肥使用量减少42kg/ha）、提升国民健康（每日粗粮摄入量可达推荐标准下限）和促进农民增收（亩均收益提高320元）。研究建立的"潜力评估-空间优化-效益量化"方法论体系，不仅为《中国食物与营养发展纲要》实施提供技术支撑，更对全球干旱地区特色作物开发具有示范意义。政策建议强调应建立省级种植负面清单制度，在黄土高原等重点区域建设谷子产业带，配套完善收储加工产业链。这项研究从农业系统科学角度，为破解"粮食安全-生态保护-营养健康"三角难题提供了中国方案。