我國農業用水與糧食安全

摘要：從我國水資源現狀出發剖析了農業用水存在的主要問題，并從農藝、生物、工程和管理4個方面提出了保障糧食安全的節水技術。

關鍵詞：水資源；農業用水；糧食安全；節水技術

中圖分類號：F323.213 文獻標識碼：C 文章編號：0439-8114（2013）21-5174-04

Water Use in Agriculture and Food Security of China

HU Jin-hong1，HE Xun1，XIE Jun2，DAI Zhi-gang1，XIE Yong-feng1

（1.Soil and Fertilizer Station of Hubei Province， Wuhan 430070，China；

2. Hubei Provincial Bureau of Animal Husbandry and Veterinary Medicine，Wuhan 430064，China）

Abstract： This paper analyzed the main problems existed in the agricultural water use in China and proposed the water-saving technologies for ensuring food safety in China from the aspects of agronomy， biology， engineering and management.

Key words： water resources； agricultural water used； food security； water-saving technology

水是人類生存和社會發展重要的自然資源，在保證糧食安全中處于重要位置。我國是一個農業大國，農業又是一個用水大戶。農業用水約占總用水量的70%，其中農田灌溉用水又占農業用水的90%左右[1]。近年來，我國水資源短缺問題日益突出，農業水資源緊缺已成為嚴重制約我國農業發展的長期因素，也是威脅糧食安全最為緊迫的問題。

1 我國水資源現狀

我國水資源總量28 100億m3，人均水資源量2 100 m3，約為世界人均水資源量的28%。按聯合國人口行動組織（PLA）提出的標準人均水資源占有量在2 000 m3為嚴重缺水、人均水資源占有量在1 000 m3為人類保障線來衡量，目前我國有18個省（市、自治區）嚴重缺水，10個省（市、自治區）在人類保障線之下，是世界上13個貧水國之一。

1.1 時空分布不均

我國位于大陸性季風氣候區，首先，水資源空間分布極不均衡。年降水量由東南沿海向西北內陸遞減，大致是沿海多內陸少，南方多北方少，山區多平原少，各地區差別很大。長江以北地區耕地面積占全國耕地面積的65%，人口占全國總人口的40%，而水資源量僅為全國水資源總量的20%，區域性缺水十分嚴重。其次，降水時間也極不平衡，夏秋兩季降水較多，冬春兩季降水較少。6～9月降水占年降水量的60%～70%，華北地區6～9月降水占年降水量的80%。

1.2 農業用水資源短缺

灌溉在農業生產中作用巨大。目前，我國灌溉面積已經達到0.5億hm2以上，約占全國耕地面積的40%，居世界首位，但我國單位耕地面積的水資源量只為世界平均水平的67%，單位灌溉面積的水資源量僅為世界平均水平的19%。因缺水以及由此引發的灌溉成本逐年上升。近10年我國平均每年受旱面積約2 467萬hm2，減產糧食約300億kg[2]。水資源短缺已成為我國農業發展的首要制約因素。

1.3 水質惡化未有效控制

我國在廢污水的處理和利用方面處于較低水平，隨著人口不斷增長和工農業的迅速發展，廢污水的排放量和農業化學物質的使用量與殘留量同步增長，水體污染日趨嚴重。每年約有1/3的工業廢水和2/3的生活污水未經過處理就直接排入水體中，農業生產中化肥和農藥大量使用，污染長期積累，使水環境日益惡化。

1.4 水資源浪費嚴重

由于灌區工程不配套，灌溉管理粗放等原因，我國一些大中型灌區現在仍然采用大水漫灌的灌溉方式，平均灌溉定額超過需水量的1倍左右，有的甚至高達2倍以上[3]，再加上耕作制度、栽培方式等方面的問題，我國農業用水的利用率很低，灌溉水平均利用率只有43%，每立方米水的產出只有0.83 kg，比世界平均水平低30%。

2 農業用水是保障糧食安全的基礎

水是作物的生命線，有水才有糧。農業是我國水資源利用大戶，其用水量占到總用水量的70%。隨著人口的不斷增加和經濟的發展，水資源的競爭不斷加劇，農業進入了長期缺水時期。水資源緊缺已經成為我國農業發展的長期制約因素。

2.1 保證農業用水是穩定糧食生產的必要條件

首先，從單位耕地面積占有水資源量來看，農業水資源占有量低下。我國單位耕地面積的水資源量是世界平均水平的67%，單位灌溉面積的水資源量更是緊缺，僅為世界平均水平的19%，全國干旱缺水的耕地面積約占總耕地面積的72%。其次，隨著我國國民經濟的快速發展，非農業用水量將會持續增加，農業用水與非農業用水的矛盾將更加突出。

2.2 保證農業用水是糧食需求增長的客觀要求

我國是世界上嚴重缺水國家之一。人均水資源占有量僅是世界水平的28%，尤其嚴重的是，隨著我國人口高峰期的到來，即使在降水不減少的情況下，我國人均水資源占有量仍將繼續下降，預計到2030年，人均水資源量將下降到1 760 m3，按聯合國人口行動組織（PLA）提出的標準，屬于嚴重缺水[2]。目前，我國灌溉農田有5 466.7萬hm2，約占耕地總面積的40%，正常年份農業用水匱缺300余億m3，約667萬hm2灌溉農田水源沒有保障。近10年來，平均每年旱災面積約2 467萬hm2，減產糧食約300億kg。預測到2030年我國人口將增至16億，按人均年消費糧食400～450 kg計，2030年我國的糧食需求量為6.4億～7.2億t，農業缺水將達到500億～700億m3。保證農業用水是糧食增產的客觀要求。

2.3 保證農業用水是農業持續發展的動力

世界上約有90個國家、40%的人口面臨缺水和干旱威脅，我國是受干旱影響區域最廣、干旱發生頻繁的國家。據統計，1950～1990年全國共有11年發生重、特大干旱，而1991～2008年我國則有7年發生了重、特大干旱，平均不到3年就有一次重、特大干旱。據統計，1950～2010年旱災受災面積占水旱災受災面積的59%，旱災成災面積占水旱災成災面積的54%，而且，近幾年來，干旱不僅在北方持續，還擴展到水資源豐富的南方省份。干旱已成為我國農業持續發展的瓶頸。

3 我國農業用水存在的問題

我國在面臨越來越嚴峻的水資源短缺形勢的同時，大水漫灌現象仍普遍存在，兩者之間的強烈反差使我國現有的農業用水面臨著諸多問題，糧食安全問題首當其沖。水資源和糧食安全密切相關：一方面，水資源短缺威脅灌溉農業的有效灌溉量，從而影響糧食產量和糧食安全；另一方面，糧食生產消耗大量的水，水利用效率低，在用水的同時造成水資源更加緊缺。

3.1 水資源不足

我國是典型的大陸性季風氣候區，造成降水過度集中在夏季6～9月，全國范圍內的降水季節分配不均勻以及較大的年變率與年際變率使農業生產經常面臨冬春干旱和伏秋干旱的威脅。我國多年平均年降水總量為6.2萬億m3，除通過土壤水直接利用的天然生態系統和人工生態系統外，可通過水循環更新的地表水和地下水的多年平均水資源總量只有2.8萬億m3。1998～2009年我國年降水總量和可再生水資源總量不斷減少（圖1）。為了彌補供水的不足，地下水被過度開采。我國13個糧食主產省（自治區）中，河北、河南、內蒙古、山東、遼寧的地下水供水比例超過了50%，河北更是高達80%，導致北京地區地下水位近50年下降了45 m，京津冀已形成世界最大復合漏斗。

3.2 氣候變化加劇了水資源短缺

近年來，不但北方旱區旱情不斷加重、面積不斷擴大，呈現干旱常態化趨勢，而且南方和東部多雨地區的季節性干旱也在擴展和加重，受災面積逐年增加。2011年湖北遭遇了50年來最大旱災，66個縣、市的降雨量為近60年氣象記錄最少，截至2011年5月26日，全省農作物受災面積達102.20萬hm2，直接經濟損失38.99億元。2012年湖北隨縣、曾都、廣水、襄州、宜城、應城、云夢等地又出現了降水量不足的現象，2012年8月30日12時統計，旱災造成湖北408.8萬人受災，158.4萬人不同程度出現飲水、口糧等方面的困難，其中需飲水或口糧救助的104.8萬人。

3.3 農田水環境惡化

隨著工業的發展和城市化程度的不斷提高，我國污水排放量不斷增加，很多地區大量未經處理的污水直接或間接用于農田灌溉。據報道，20世紀末我國遭受鎘、砷、鉻、鉛等污染的耕地面積大，其中工業“三廢”污染耕地1 000萬hm2，污水灌溉的農田330多萬公頃。污水灌溉農田后使土壤發生堿化、酸化和鹽化，土壤結構遭到破壞，造成土壤板結。污水中的重金屬元素不僅會殘留積累在土壤中，使土壤環境質量下降，而且會被作物吸收積累在可食部分，對食物鏈構成嚴重威脅[4]。在黃河流域的山西省已發現大米中含有過量的鉻和鉛，部分蔬菜中含有鎘。沿著黃河流域，智力缺陷、發育不全等病癥的高發病率與水和食物中高濃度的砷和鉛有關。

3.4 農業用水配置減少

農業用水因為水資源緊缺而難以增加，而工業和城市的發展又進一步削減明顯不足的農業灌溉用水，使農業缺水問題日益突出。據水利部水資源公報，2000年全國總用水量5 498億m3，較上年減少93億m3，其中農業用水就減少85億m3。1979～1999年農業用水減少327億m3，工業用水增加了895億m3，是農業用水減少量的2.7倍（表1）。預計到2030年，農業用水占全國總用水量的比例將由目前的70%下降到50%，而糧食總產量要達到6.4～7.2億t，農業缺水程度將加劇。

3.5 節水農業技術不普及

短缺與浪費并存是我國農業用水緊張的重要特征。一方面農業用水匱缺，另一方面大水漫灌現象又浪費嚴重。蓄水和保水的設施也不足，農田對自然降水的利用率只有56%左右。長期的水管理以產量為目標，忽略了水分的經濟回報率，節水灌溉面積不到有效灌溉面積的1/2，噴灌和滴灌等節水灌溉方式不到灌溉總面積的20%。我國平均每公頃灌溉用水超出實際需水量的1倍左右，有的地方甚至超出2倍以上，農作物水分生產率只有0.83 kg/m3左右，僅是發達國家的1/2。

4 節水農業技術

我國容易開發的水資源多已利用，農業和糧食生產再靠大量水資源的外延型增長已行不通，必須加快發展以提高水資源利用率為重點的節水農業。節水農業是節約和高效用水的農業，在農業生產和農村經濟活動中既節約用水提高水的利用率，又高效用水提高水的利用效益。通過節水農業可以在水資源有限的條件下，提高農業用水的經濟產出，實現農業生產的效益最大化。

4.1 農藝節水技術

4.1.1 耕作與覆蓋保墑技術 通過地表耕作與地面農膜和生物覆蓋的途徑，降低土壤毛細管作用，控制田間雜草，減少土壤水分蒸發；通過適墑早耕或迎墑早耕，旋耕或淺耕滅茬，最大限度地接納保存雨水；通過耙耱鎮壓、雨后或灌溉后棵（行）間中耕與耬劃、免耕少耕等措施降低地面蒸發、蓄水保墑，實現節約用水，增產增效。在丘陵山區，把坡耕地修成梯田，在田坡邊種草植樹，形成植物籬，攔蓄地面徑流，涵養水源。

4.1.2 高效節水灌溉技術 大力推廣膜下滴灌、微灌、滲灌等節水技術。根據作物需水要求，通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器，將水輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中。其優點是對土壤及地形適應性強；工作壓力低，節省能源；可結合灌水施肥，增產明顯；灌水流量小，水的利用率高，與地面灌溉相比，可節水50%以上。

4.1.3 水肥一體化技術 水肥一體化是利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農作物對水分和養分的需求，實現水肥同步管理和高效利用的節水農業。主要是“以水調肥”和“以肥促水”的水肥耦合技術[5]。將水變成莊稼的“復合水溶劑”，把單一給作物澆水轉變為澆營養液，減少田間作業次數，節約農業生產成本，實現節水50%以上，節肥30%，糧食作物增產20%。

4.2 生物節水技術

4.2.1 抗旱品種和旱作栽培技術 建立節水抗旱的主要農作物品種的原種繁育基地，形成主要農作物節水抗旱品種繁育體系，加快抗旱新品種的推廣。根據不同作物的需水耗水規律，確定不同地區節水種植結構，大力推廣耐旱節水高產作物品種，優化和建立與農業水資源分布相適宜的農作物區域布局和節水高效種植結構。

4.2.2 生物、化學制劑保水技術 近年來，我國生物和化學抗旱保水節水制劑的研制和開發應用發展很快，已在多種作物上大面積應用。農用保水劑主要用于拌種和苗木移栽、扦插之前的浸根，以增強作物根部的吸水保水能力，提高出苗率、成活率。葉面噴施黃腐酸可使葉片氣孔開張度縮小、水分蒸騰減少，不僅能減少水分蒸發，而且可以顯著提高作物抗病和抗逆性，但要根據當地氣候、土壤條件與作物特點，有針對性地選擇應用。

4.3 工程節水技術

4.3.1 田間輸水設施節水技術 修建池、塘、坑、窖、庫、堤等攔水、蓄水設施是保證節水灌溉措施實施的基本條件。在田間輸水設施上采用渠道防滲和引水溝由寬變窄、改大畦為小畦等措施，將過去的大水漫灌變為快澆，達到節水目的。

4.3.2 集雨水池（窖）集流技術 利用集雨面，將雨水富集，加以蓄存（水池、水窖），使降水在時間和空間上進行人工分配，增加補灌面積，提高水的利用效益。

4.4 管理節水技術

根據水資源承載能力和國民經濟發展總體要求，合理進行農業區劃，對農業結構、生產布局、作物種植結構、品種結構進行調整，從根本上控制超出水資源承載力的農業用水不合理需求，優化農業和農村產業結構。開展土壤墑情監測，建立評價指標體系，將不同地區的監測點連成網絡，根據土壤含水量和作物不同生育期需水量，及時做好土壤墑情診斷或評價，為農業結構調整和生產布局、組織引導適播適種和適時灌溉提供科學依據。

參考文獻：

[1] 張明生，王 豐，張國平.中國農業用水存在的問題及節水對策[J].農業工程學報，2005，21（增刊）：1-6.

[2] 夏敬源，張福鎖.國內外灌溉施肥技術研究與進展[M].北京：中國農業出版社，2007.

[3] 姚素梅，朱曉翔.我國農業可持續發展的水問題及對策[J].中國人口·資源與環境，2005，15（1）：122-125.

[4] 黃昌勇.土壤學[M].北京：中國農業出版社，2000.

[5] 張承林，鄧蘭生.水肥一體化技術[M].北京：中國農業出版社，2012.