中國(guó)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用方略

王慶鎖，梅旭榮

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

中國(guó)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用方略

王慶鎖，梅旭榮

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

針對(duì)中國(guó)水資源嚴(yán)重短缺、水體污染加劇、“水減糧增”矛盾突出、糧食生產(chǎn)與區(qū)域水資源分布錯(cuò)位、“北糧南運(yùn)”難以為繼等重大問(wèn)題，以農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用為目標(biāo)，實(shí)施糧食生產(chǎn)區(qū)域再平衡戰(zhàn)略、強(qiáng)化降水利用的綠水戰(zhàn)略和短缺水資源的技術(shù)、非常規(guī)水、貿(mào)易替代方略，同時(shí)提出建立與水資源相匹配的種植制度，大力推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、升級(jí)節(jié)水灌溉技術(shù)、建立水資源轉(zhuǎn)移補(bǔ)償機(jī)制、改變膳食結(jié)構(gòu)等建議。

可持續(xù)利用方略；水資源；農(nóng)業(yè)

0 引言

自1990年起，中國(guó)農(nóng)業(yè)用水總量減少而糧食生產(chǎn)（需求）持續(xù)增加，“水減糧增”矛盾突出。糧食生產(chǎn)流通也由“南糧北運(yùn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨奔Z南運(yùn)”新格局，這種新格局與水資源分布嚴(yán)重錯(cuò)位，加劇了缺水北方的水資源壓力，一些地區(qū)（如華北平原）不得不靠超采地下水來(lái)維系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地下水水位大幅度下降，地下水漏斗大面積出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難以為繼。在這樣的背景下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如何可持續(xù)性地利用水資源，已成為當(dāng)前急需回答的重大命題。

1 中國(guó)農(nóng)業(yè)水資源利用的總體判斷

1.1 水資源嚴(yán)重短缺，開(kāi)發(fā)利用程度高

中國(guó)水資源總量28412億m3[1]，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，居世界第四位。但中國(guó)人均水資源占有量2077.2 m3（按2014年人口計(jì)算），約為世界平均水平的1/4，是世界上淡水資源嚴(yán)重緊缺的國(guó)家之一。中國(guó)現(xiàn)狀缺水近500億m3。中國(guó)的水資源開(kāi)發(fā)利用程度較高。根據(jù)《2011年中國(guó)水資源公報(bào)》，中國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用率為26.3%，北方地區(qū)已超過(guò)50%，其中松花江區(qū)42.1%、西北諸河區(qū)45.1%、遼河區(qū)50.6%、黃河片區(qū)54.7%、淮河片區(qū)73.8%、海河片區(qū)123.9%。中國(guó)北方一些區(qū)域的水資源開(kāi)發(fā)已超過(guò)合理利用的程度，致使河流斷流、湖泊濕地萎縮甚至消失、地下水水位下降、海水入侵，造成嚴(yán)重后果。南方地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)程度雖不高，但因污染造成的水體質(zhì)量下降，產(chǎn)生了局部水質(zhì)型缺水。

1.2 農(nóng)業(yè)用水量減少，糧食需求反而增加，“水減糧增”矛盾比較突出

1949年新中國(guó)成立后，全國(guó)農(nóng)業(yè)用水總量快速增長(zhǎng)，到1990年達(dá)到最高值4367億m3；以后農(nóng)業(yè)用水量則緩慢下降，直至2003年降到最低值3433億m3；近8年來(lái)，農(nóng)業(yè)用水量則徘徊在3650億m3。農(nóng)業(yè)用水比例由1949年的97.1%下降到2011年的61.3%，呈持續(xù)下降趨勢(shì)。然而，全國(guó)用水總量持續(xù)上升，工業(yè)和生活用水量及其比例也呈上升趨勢(shì)（圖1）。隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)用水必將被擠占，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水只能是“零”增長(zhǎng)，甚至呈現(xiàn)“負(fù)”增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。而由于人口的增加（到2030年人口將達(dá)到16億，比2013年還增加2.5億人），對(duì)糧食及其食物的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。因此，“水減糧增”的矛盾將越來(lái)越突出。

1.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源分布錯(cuò)位，“北糧南運(yùn)”難以為繼

中國(guó)水資源是南方多而北方少。南方區(qū)（長(zhǎng)江流域及其以南）的降水量大多在1000 mm以上，而北方區(qū)的降水量則多小于750 mm，其中絕大多數(shù)北方區(qū)小于400 mm。南方區(qū)擁有的水資源量占全國(guó)的81%，而北方區(qū)則僅占19%。耕地資源則相反，南方區(qū)占35.2%，而北方區(qū)占64.8%[3]，水土資源分布不匹配。

歷史時(shí)期，南方區(qū)生產(chǎn)的糧食遠(yuǎn)比北方區(qū)多，有“江浙熟，天下足”和“湖廣熟，天下足”之美譽(yù)，形成“南糧北運(yùn)”格局。但自1990年以來(lái)，“南糧北運(yùn)”格局發(fā)生重大改變。南方區(qū)由原來(lái)糧食凈調(diào)出轉(zhuǎn)變?yōu)閮粽{(diào)入，而北方區(qū)由糧食凈調(diào)入轉(zhuǎn)變?yōu)閮粽{(diào)出，形成“北糧南運(yùn)”新格局。1990—2008年間從北方區(qū)調(diào)入南方區(qū)的糧食總量年平均為2689萬(wàn)t，約占北方區(qū)歷年糧食產(chǎn)量均值的12.0%[6]。

南方區(qū)糧食生產(chǎn)減少，主要是糧食播種面積減少，尤其是水稻主產(chǎn)區(qū)大面積雙季稻改種單季稻。1998—2006年，中國(guó)雙季稻區(qū)至少有174.4萬(wàn)hm2的雙季稻改為單季稻[7]。1995—2003年，湖北省雙季稻種植面積從142.93萬(wàn)hm2下降到67.27萬(wàn)hm2[8]。2011年，湖南省有73.3萬(wàn)hm2一季稻，其中近一半屬于傳統(tǒng)雙季稻區(qū)。2009冬季，作者在巢湖流域調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在水稻-冬小麥（油菜）一年兩熟種植區(qū)，大約2/3的調(diào)查點(diǎn)僅種植了單季稻，即水稻-冬小麥（油菜）田調(diào)查到47個(gè)點(diǎn)而單季稻稻田調(diào)查到88點(diǎn)。

糧食生產(chǎn)需要消耗大量的水，“北糧南運(yùn)”相當(dāng)于由北方缺水的地區(qū)向水資源豐富的南方輸送水。自1990以來(lái)，隨“北糧南運(yùn)”調(diào)到南方的水量呈現(xiàn)持續(xù)增加態(tài)勢(shì)，2008年為523.5億m3[6]，2010年和2011年分別達(dá)到774.9億m3和752.8億m3[9]，相當(dāng)于“南水北調(diào)”東、中線調(diào)水總量278億m3的2.7倍。這說(shuō)明中國(guó)北方糧食生產(chǎn)與水分資源的分布嚴(yán)重錯(cuò)位，這種錯(cuò)位將進(jìn)一步加劇北方區(qū)的水資源壓力，使缺水的北方更缺水，北方一些地區(qū)不得不開(kāi)采地下水進(jìn)行灌溉。

華北平原是中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)和主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，水資源嚴(yán)重短缺，降水不能滿足現(xiàn)行的主要種植制度。根據(jù)研究，華北地區(qū)冬小麥-夏玉米一年兩熟制的周年耗水量800 mm左右[10-14]，而年降水量?jī)H為500～600 mm，缺口達(dá)200～300 mm。為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求而大量開(kāi)采地下水，導(dǎo)致地下水漏斗大面積出現(xiàn)[15]，其中深層地下水漏斗面積占50%以上，水頭最大埋深超過(guò)110 m[16]，嚴(yán)重影響到未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。從水資源的角度來(lái)看，“北糧南運(yùn)”難于為繼。

圖1 中國(guó)行業(yè)部門(mén)用水量及其比例變化[2-5]

1.4 水污染加劇了水資源的短缺，污水灌溉隱患大

根據(jù)《2011中國(guó)水資源公報(bào)》，全國(guó)不符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的劣Ⅴ類水的河長(zhǎng)占17.2%，其中淮河17.9%、黃河18.0%、海河32.8%、徒駭河50%、馬頰河50%。對(duì)全國(guó)103個(gè)主要湖泊的2.7萬(wàn)km2水面進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)，近1/4的湖泊水面的水質(zhì)不符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)全國(guó)471座主要水庫(kù)進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)，劣Ⅴ類水庫(kù)占4.5%。日趨嚴(yán)重的水體污染使本來(lái)已十分緊缺的水資源尤如雪上加霜。

污水灌溉隱患很大。環(huán)保部門(mén)2006年公布的數(shù)據(jù)顯示，污水灌溉污染的耕地面積達(dá)到216.7萬(wàn)hm2。南方“鎘大米”事件出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)河北省石家莊污灌區(qū)小麥、玉米籽粒進(jìn)行重金屬含量分析，發(fā)現(xiàn)污灌區(qū)農(nóng)作物均出現(xiàn)一定程度的重金屬積累，并有不同程度的超標(biāo)，其中小麥鉻的最高超標(biāo)率達(dá)到42.4%，玉米鉛的最高超標(biāo)率為33.3%。2007年，河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院曾對(duì)石家莊污灌區(qū)的疾病死亡率進(jìn)行調(diào)查，與1984年相比，污灌區(qū)的死亡率高于清灌區(qū)，惡性腫瘤的發(fā)病率也呈逐年上升趨勢(shì)。在甘肅省白銀污灌溉區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民曾出現(xiàn)莫名疼痛等癥狀。

2 水資源可持續(xù)利用的戰(zhàn)略選擇

2.1 糧食生產(chǎn)區(qū)域再平衡戰(zhàn)略

為解決區(qū)域水資源承載力不平衡、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力區(qū)域布局不合理等問(wèn)題，必須實(shí)施區(qū)域糧食生產(chǎn)的再平衡戰(zhàn)略，形成“北穩(wěn)、南擴(kuò)、西進(jìn)”的均衡生產(chǎn)新格局。在北方地區(qū)，以減少地下水開(kāi)采為導(dǎo)向，以提高糧食作物水分生產(chǎn)力為核心，以穩(wěn)定糧食總產(chǎn)能為目標(biāo)，有計(jì)劃地向華北平原調(diào)水，調(diào)整黃淮海平原區(qū)現(xiàn)行的主要種植制度，即冬小麥-夏玉米一年兩熟制，適當(dāng)控制地下水嚴(yán)重超采區(qū)的蔬菜生產(chǎn)規(guī)模，努力實(shí)現(xiàn)糧食均衡發(fā)展與水資源安全的協(xié)同。在南方地區(qū)，充分利用充足的光熱水資源，恢復(fù)糧食生產(chǎn)，提高復(fù)種指數(shù)，挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力。在穩(wěn)定水稻生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)擴(kuò)大玉米生產(chǎn)規(guī)模，有計(jì)劃地發(fā)展加工用糧和飼料用糧，強(qiáng)化南方糧食安全生產(chǎn)責(zé)任，逐步壓縮“北糧南運(yùn)”規(guī)模。在西北地區(qū)，發(fā)揮西部土地資源優(yōu)勢(shì)，大力挖掘現(xiàn)代旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的節(jié)水增糧潛力，科學(xué)布局和規(guī)劃以中西部旱作玉米為主的能量飼料生產(chǎn)，適度擴(kuò)大馬鈴薯等種植規(guī)模，減少冬小麥、春小麥等夏收作物種植規(guī)模，即“壓夏擴(kuò)秋”戰(zhàn)略。為緩解北方水資源壓力騰出空間和時(shí)間。

2.2 綠水戰(zhàn)略

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、氣候干旱化趨勢(shì)加劇等因素影響，農(nóng)業(yè)用水總量難以滿足，用水比例呈持續(xù)下降趨勢(shì)。再加上種植糧食比較效益低，從而導(dǎo)致灌溉農(nóng)田向非糧農(nóng)田轉(zhuǎn)變，灌溉糧田面積趨于減少，單純依靠灌溉尚不能解決中國(guó)的糧食增產(chǎn)問(wèn)題。因此，迫切需要減少對(duì)灌溉用水（藍(lán)水）的依賴，強(qiáng)化對(duì)降水（綠水）利用的綠水戰(zhàn)略，大力實(shí)施旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)工程，以彌補(bǔ)灌溉水的不足。

2.3 替代戰(zhàn)略

在中國(guó)農(nóng)業(yè)用水“零”增長(zhǎng)或“負(fù)”增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)下，要保證食物安全，必須走農(nóng)業(yè)用水的替代戰(zhàn)略。一是技術(shù)替代。加強(qiáng)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)科技的聯(lián)合攻關(guān)，突破提高糧食作物用水效率、減少農(nóng)業(yè)用水的技術(shù)替代措施。二是非常規(guī)水替代。開(kāi)發(fā)利用污水、微咸水等非常規(guī)水替代措施，增加農(nóng)業(yè)用水的可供水量；三是貿(mào)易替代。糧食安全在立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)進(jìn)口部分農(nóng)產(chǎn)品，以替代國(guó)內(nèi)高耗水的農(nóng)產(chǎn)品，形成國(guó)際貿(mào)易增加虛擬水資源的替代措施，在一定程度上緩解中國(guó)水資源的需求壓力。

3 水資源可持續(xù)利用的重大建議

3.1 建立與水資源相匹配的種植制度

針對(duì)中國(guó)南方水多、糧食生產(chǎn)能力下降的實(shí)際，加強(qiáng)南方“雙季稻”、“水稻-小麥（或油菜）一年兩熟、一年多熟的種植制度，提高復(fù)種指數(shù)，逐步減少對(duì)北方糧食生產(chǎn)的依賴。針對(duì)西北半干旱和半濕潤(rùn)區(qū)雨熱同季、春季干旱的特點(diǎn)，建立以玉米、雜糧和馬鈴薯為主的“壓夏擴(kuò)秋”種植模式。鑒于華北地區(qū)地下水超采、地下水漏斗大面積出現(xiàn)的嚴(yán)重狀況，逐步由一年兩熟制（冬小麥-夏玉米）向兩年三熟制（冬小麥-夏玉米→春玉米或棉花）或一年一熟制（冬小麥或夏玉米或棉花）轉(zhuǎn)變。

3.2 大力推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新

加大抗旱節(jié)水的科技創(chuàng)新的力度，提高單位水資源的生產(chǎn)力，即大幅度提高作物水分生產(chǎn)力。加強(qiáng)抗旱作物品種的選育，最大程度地挖掘作物自身節(jié)水潛力；大力研發(fā)節(jié)水灌溉設(shè)備，增強(qiáng)中國(guó)節(jié)水灌溉設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力，提高水資源的利用率和利用效率；加強(qiáng)旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)攻關(guān)，提高自然降水的生產(chǎn)力。加強(qiáng)技術(shù)集成應(yīng)用。破解技術(shù)瓶頸，推進(jìn)良種培育、節(jié)水灌溉、農(nóng)機(jī)裝備、新型肥藥等實(shí)用技術(shù)的組裝與集成應(yīng)用。鼓勵(lì)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)社會(huì)化[17]。

3.3 升級(jí)節(jié)水灌溉技術(shù)

在節(jié)水灌溉方面，噴灌和微灌（如滴灌和微噴灌）有了一定發(fā)展，但井灌區(qū)主要以低壓管灌（小白龍輸水）為主，渠灌區(qū)大水漫灌現(xiàn)象還很普遍。因此，必須加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)升級(jí)改造，以先進(jìn)的噴灌和微灌技術(shù)替代落后的地面灌溉技術(shù)。對(duì)于冬小麥-夏玉米一年兩熟種植區(qū)，采用噴灌，開(kāi)展墑情監(jiān)測(cè)，實(shí)施精準(zhǔn)灌溉。對(duì)于果樹(shù)和蔬菜等高效經(jīng)濟(jì)作物，全部采用滴灌和微噴灌，實(shí)行水肥一體化管理。只有這樣，才能大幅度地提高水資源的利用率和作物水分生產(chǎn)力，最大程度地節(jié)約用水，以擴(kuò)大有限水資源的灌溉規(guī)模。

3.4 建立水資源轉(zhuǎn)移補(bǔ)償機(jī)制

隨著城鎮(zhèn)和工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)用水勢(shì)必被工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)（如服務(wù)業(yè)）擠占，也必將犧牲農(nóng)民的切實(shí)利益，需要研究和建立行業(yè)用水轉(zhuǎn)移的補(bǔ)償機(jī)制。隨著南方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，棄耕現(xiàn)象比比皆是，糧食生產(chǎn)能力下降，導(dǎo)致“北糧南運(yùn)”格局形成，加劇北方缺水程度，需要研究“北糧南運(yùn)”的水資源向南方轉(zhuǎn)移的區(qū)域補(bǔ)償機(jī)制。現(xiàn)在灌溉水水價(jià)為0.1元/m3，灌溉水價(jià)大致在360億/年，對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)收入來(lái)說(shuō)，實(shí)在是太小了。因此，讓農(nóng)民灌溉無(wú)償使用一定量的灌溉水，并對(duì)節(jié)約用水農(nóng)戶或企業(yè)實(shí)施補(bǔ)償。

3.5 改變膳食結(jié)構(gòu)

中國(guó)糧食安全的主要問(wèn)題是飼料糧不足。耗糧型畜牧業(yè)（生豬、肉雞）快速發(fā)展加劇了中國(guó)水資源的短缺。因?yàn)樯a(chǎn)1 kg豬肉和雞肉分別消耗糧食5 kg和 3 kg，如果按1 kg糧食消耗水1 m3計(jì)算，食用1 kg豬肉和雞肉則相當(dāng)消耗水資源5 m3和3 m3。為此，適當(dāng)減少動(dòng)物性產(chǎn)品的消費(fèi)量，尤其是豬肉和雞肉的消費(fèi)，從而壓縮生豬、雞的生產(chǎn)規(guī)模，即可減少飼料糧種植規(guī)模，可緩解水土資源壓力。由此看來(lái)，轉(zhuǎn)變膳食結(jié)構(gòu)，對(duì)于保證中國(guó)糧食安全和水安全至關(guān)重要[17]。

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[17]郝虹,王慶鎖.試論京津冀地區(qū)水資源可持續(xù)利用與農(nóng)業(yè)發(fā)展[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2015,34(增刊1):183-186.

StrategiesforSustainableUseofAgriculturalWaterResourcesinChina

Wang Qingsuo,Mei Xurong
(Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,CAAS/Key Laboratory of Dryland Agriculture,MOA,Beijing 100081,China)

Aims to solve the problems of severe scarcity of water resources,water pollution,a contradiction between the decline of water use and grow of grain demand,a mismatch between grain production and water resource distribution and unsustainable transport of grain from north to south,we put forward agricultural water resource sustainable use strategies including regional rebalance of grain production according to water resources,green water strategy(effective use of precipitation)and water resource replacement by technology,unconventional water and international trade.At the same time,we proposed several proposals such as developing cropping systems adapted to water resource,strengthening technological innovation for watersaving agriculture,upgrading water saving irrigation technology,setting up compensatory mechanisms for a shift of agricultural water uses and improving dietary pattern.

Sustainable Use Strategy;Water Resources;Agriculture

TV213.9

A論文編號(hào)：cjas16110042

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“旱地農(nóng)田高效用水關(guān)鍵技術(shù)研究與典型示范”(2012BAD09B01)；中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“糧食和食物安全的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究”；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程“華北集約化農(nóng)業(yè)高效用水與地下水保護(hù)技術(shù)”(CAAS-XTCX2016019)。

王慶鎖，男，1964年出生，河北景縣人，研究員，博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)和旱地農(nóng)業(yè)。通信地址：100081北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街12號(hào)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，Tel：010-82109419，E-mail：meixurong@caas.cn。

2016-11-30，

2017-02-13。