中國農業水資源可持續利用方略

王慶鎖，梅旭榮

（中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所/農業部旱作節水農業重點開放實驗室，北京100081）

中國農業水資源可持續利用方略

王慶鎖，梅旭榮

（中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所/農業部旱作節水農業重點開放實驗室，北京100081）

針對中國水資源嚴重短缺、水體污染加劇、“水減糧增”矛盾突出、糧食生產與區域水資源分布錯位、“北糧南運”難以為繼等重大問題，以農業水資源可持續利用為目標，實施糧食生產區域再平衡戰略、強化降水利用的綠水戰略和短缺水資源的技術、非常規水、貿易替代方略，同時提出建立與水資源相匹配的種植制度，大力推進節水農業科技創新、升級節水灌溉技術、建立水資源轉移補償機制、改變膳食結構等建議。

可持續利用方略；水資源；農業

0 引言

自1990年起，中國農業用水總量減少而糧食生產（需求）持續增加，“水減糧增”矛盾突出。糧食生產流通也由“南糧北運”轉變為“北糧南運”新格局，這種新格局與水資源分布嚴重錯位，加劇了缺水北方的水資源壓力，一些地區（如華北平原）不得不靠超采地下水來維系農業生產，地下水水位大幅度下降，地下水漏斗大面積出現，農業生產難以為繼。在這樣的背景下，農業生產如何可持續性地利用水資源，已成為當前急需回答的重大命題。

1 中國農業水資源利用的總體判斷

1.1 水資源嚴重短缺，開發利用程度高

中國水資源總量28412億m3[1]，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，居世界第四位。但中國人均水資源占有量2077.2 m3（按2014年人口計算），約為世界平均水平的1/4，是世界上淡水資源嚴重緊缺的國家之一。中國現狀缺水近500億m3。中國的水資源開發利用程度較高。根據《2011年中國水資源公報》，中國水資源開發利用率為26.3%，北方地區已超過50%，其中松花江區42.1%、西北諸河區45.1%、遼河區50.6%、黃河片區54.7%、淮河片區73.8%、海河片區123.9%。中國北方一些區域的水資源開發已超過合理利用的程度，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，造成嚴重后果。南方地區的水資源開發程度雖不高，但因污染造成的水體質量下降，產生了局部水質型缺水。

1.2 農業用水量減少，糧食需求反而增加，“水減糧增”矛盾比較突出

1949年新中國成立后，全國農業用水總量快速增長，到1990年達到最高值4367億m3；以后農業用水量則緩慢下降，直至2003年降到最低值3433億m3；近8年來，農業用水量則徘徊在3650億m3。農業用水比例由1949年的97.1%下降到2011年的61.3%，呈持續下降趨勢。然而，全國用水總量持續上升，工業和生活用水量及其比例也呈上升趨勢（圖1）。隨著中國城鎮化、工業化進程的加快，農業用水必將被擠占，導致農業用水只能是“零”增長，甚至呈現“負”增長態勢。而由于人口的增加（到2030年人口將達到16億，比2013年還增加2.5億人），對糧食及其食物的需求將繼續增長。因此，“水減糧增”的矛盾將越來越突出。

1.3 農業生產與水資源分布錯位，“北糧南運”難以為繼

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

歷史時期，南方區生產的糧食遠比北方區多，有“江浙熟，天下足”和“湖廣熟，天下足”之美譽，形成“南糧北運”格局。但自1990年以來，“南糧北運”格局發生重大改變。南方區由原來糧食凈調出轉變為凈調入，而北方區由糧食凈調入轉變為凈調出，形成“北糧南運”新格局。1990—2008年間從北方區調入南方區的糧食總量年平均為2689萬t，約占北方區歷年糧食產量均值的12.0%[6]。

南方區糧食生產減少，主要是糧食播種面積減少，尤其是水稻主產區大面積雙季稻改種單季稻。1998—2006年，中國雙季稻區至少有174.4萬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hm2下降到67.27萬hm2[8]。2011年，湖南省有73.3萬hm2一季稻，其中近一半屬于傳統雙季稻區。2009冬季，作者在巢湖流域調查時發現，在水稻-冬小麥（油菜）一年兩熟種植區，大約2/3的調查點僅種植了單季稻，即水稻-冬小麥（油菜）田調查到47個點而單季稻稻田調查到88點。

糧食生產需要消耗大量的水，“北糧南運”相當于由北方缺水的地區向水資源豐富的南方輸送水。自1990以來，隨“北糧南運”調到南方的水量呈現持續增加態勢，2008年為523.5億m3[6]，2010年和2011年分別達到774.9億m3和752.8億m3[9]，相當于“南水北調”東、中線調水總量278億m3的2.7倍。這說明中國北方糧食生產與水分資源的分布嚴重錯位，這種錯位將進一步加劇北方區的水資源壓力，使缺水的北方更缺水，北方一些地區不得不開采地下水進行灌溉。

華北平原是中國糧食主產區和主要農產品生產基地，水資源嚴重短缺，降水不能滿足現行的主要種植制度。根據研究，華北地區冬小麥-夏玉米一年兩熟制的周年耗水量800 mm左右[10-14]，而年降水量僅為500～600 mm，缺口達200～300 mm。為滿足農業生產需求而大量開采地下水，導致地下水漏斗大面積出現[15]，其中深層地下水漏斗面積占50%以上，水頭最大埋深超過110 m[16]，嚴重影響到未來農業的發展。從水資源的角度來看，“北糧南運”難于為繼。

圖1 中國行業部門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《2011中國水資源公報》，全國不符合灌溉水質標準的劣Ⅴ類水的河長占17.2%，其中淮河17.9%、黃河18.0%、海河32.8%、徒駭河50%、馬頰河50%。對全國103個主要湖泊的2.7萬km2水面進行了水質評價，近1/4的湖泊水面的水質不符合灌溉水質標準。對全國471座主要水庫進行了水質評價，劣Ⅴ類水庫占4.5%。日趨嚴重的水體污染使本來已十分緊缺的水資源尤如雪上加霜。

污水灌溉隱患很大。環保部門2006年公布的數據顯示，污水灌溉污染的耕地面積達到216.7萬hm2。南方“鎘大米”事件出現。通過對河北省石家莊污灌區小麥、玉米籽粒進行重金屬含量分析，發現污灌區農作物均出現一定程度的重金屬積累，并有不同程度的超標，其中小麥鉻的最高超標率達到42.4%，玉米鉛的最高超標率為33.3%。2007年，河北醫科大學公共衛生學院曾對石家莊污灌區的疾病死亡率進行調查，與1984年相比，污灌區的死亡率高于清灌區，惡性腫瘤的發病率也呈逐年上升趨勢。在甘肅省白銀污灌溉區，當地農民曾出現莫名疼痛等癥狀。

2 水資源可持續利用的戰略選擇

2.1 糧食生產區域再平衡戰略

為解決區域水資源承載力不平衡、農業生產力區域布局不合理等問題，必須實施區域糧食生產的再平衡戰略，形成“北穩、南擴、西進”的均衡生產新格局。在北方地區，以減少地下水開采為導向，以提高糧食作物水分生產力為核心，以穩定糧食總產能為目標，有計劃地向華北平原調水，調整黃淮海平原區現行的主要種植制度，即冬小麥-夏玉米一年兩熟制，適當控制地下水嚴重超采區的蔬菜生產規模，努力實現糧食均衡發展與水資源安全的協同。在南方地區，充分利用充足的光熱水資源，恢復糧食生產，提高復種指數，挖掘農業生產潛力。在穩定水稻生產的基礎上，適當擴大玉米生產規模，有計劃地發展加工用糧和飼料用糧，強化南方糧食安全生產責任，逐步壓縮“北糧南運”規模。在西北地區，發揮西部土地資源優勢，大力挖掘現代旱作農業技術的節水增糧潛力，科學布局和規劃以中西部旱作玉米為主的能量飼料生產，適度擴大馬鈴薯等種植規模，減少冬小麥、春小麥等夏收作物種植規模，即“壓夏擴秋”戰略。為緩解北方水資源壓力騰出空間和時間。

2.2 綠水戰略

隨著中國經濟快速發展、城鎮化進程加快、氣候干旱化趨勢加劇等因素影響，農業用水總量難以滿足，用水比例呈持續下降趨勢。再加上種植糧食比較效益低，從而導致灌溉農田向非糧農田轉變，灌溉糧田面積趨于減少，單純依靠灌溉尚不能解決中國的糧食增產問題。因此，迫切需要減少對灌溉用水（藍水）的依賴，強化對降水（綠水）利用的綠水戰略，大力實施旱作節水農業工程，以彌補灌溉水的不足。

2.3 替代戰略

在中國農業用水“零”增長或“負”增長的態勢下，要保證食物安全，必須走農業用水的替代戰略。一是技術替代。加強現代節水農業科技的聯合攻關，突破提高糧食作物用水效率、減少農業用水的技術替代措施。二是非常規水替代。開發利用污水、微咸水等非常規水替代措施，增加農業用水的可供水量；三是貿易替代。糧食安全在立足國內生產的基礎上，適當進口部分農產品，以替代國內高耗水的農產品，形成國際貿易增加虛擬水資源的替代措施，在一定程度上緩解中國水資源的需求壓力。

3 水資源可持續利用的重大建議

3.1 建立與水資源相匹配的種植制度

針對中國南方水多、糧食生產能力下降的實際，加強南方“雙季稻”、“水稻-小麥（或油菜）一年兩熟、一年多熟的種植制度，提高復種指數，逐步減少對北方糧食生產的依賴。針對西北半干旱和半濕潤區雨熱同季、春季干旱的特點，建立以玉米、雜糧和馬鈴薯為主的“壓夏擴秋”種植模式。鑒于華北地區地下水超采、地下水漏斗大面積出現的嚴重狀況，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）轉變。

3.2 大力推進節水農業科技創新

加大抗旱節水的科技創新的力度，提高單位水資源的生產力，即大幅度提高作物水分生產力。加強抗旱作物品種的選育，最大程度地挖掘作物自身節水潛力；大力研發節水灌溉設備，增強中國節水灌溉設備的競爭力，提高水資源的利用率和利用效率；加強旱地農業技術攻關，提高自然降水的生產力。加強技術集成應用。破解技術瓶頸，推進良種培育、節水灌溉、農機裝備、新型肥藥等實用技術的組裝與集成應用。鼓勵企業技術創新，推動節水農業技術服務社會化[17]。

3.3 升級節水灌溉技術

在節水灌溉方面，噴灌和微灌（如滴灌和微噴灌）有了一定發展，但井灌區主要以低壓管灌（小白龍輸水）為主，渠灌區大水漫灌現象還很普遍。因此，必須加強節水灌溉技術升級改造，以先進的噴灌和微灌技術替代落后的地面灌溉技術。對于冬小麥-夏玉米一年兩熟種植區，采用噴灌，開展墑情監測，實施精準灌溉。對于果樹和蔬菜等高效經濟作物，全部采用滴灌和微噴灌，實行水肥一體化管理。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力，最大程度地節約用水，以擴大有限水資源的灌溉規模。

3.4 建立水資源轉移補償機制

隨著城鎮和工業的快速發展，農業用水勢必被工業、第三產業（如服務業）擠占，也必將犧牲農民的切實利益，需要研究和建立行業用水轉移的補償機制。隨著南方經濟的快速發展，棄耕現象比比皆是，糧食生產能力下降，導致“北糧南運”格局形成，加劇北方缺水程度，需要研究“北糧南運”的水資源向南方轉移的區域補償機制。現在灌溉水水價為0.1元/m3，灌溉水價大致在360億/年，對中國經濟收入來說，實在是太小了。因此，讓農民灌溉無償使用一定量的灌溉水，并對節約用水農戶或企業實施補償。

3.5 改變膳食結構

中國糧食安全的主要問題是飼料糧不足。耗糧型畜牧業（生豬、肉雞）快速發展加劇了中國水資源的短缺。因為生產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計算，食用1 kg豬肉和雞肉則相當消耗水資源5 m3和3 m3。為此，適當減少動物性產品的消費量，尤其是豬肉和雞肉的消費，從而壓縮生豬、雞的生產規模，即可減少飼料糧種植規模，可緩解水土資源壓力。由此看來，轉變膳食結構，對于保證中國糧食安全和水安全至關重要[17]。

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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：cjas16110042

國家科技支撐計劃項目“旱地農田高效用水關鍵技術研究與典型示范”(2012BAD09B01)；中國工程院咨詢項目“糧食和食物安全的可持續發展戰略研究”；中國農業科學院科技創新工程“華北集約化農業高效用水與地下水保護技術”(CAAS-XTCX2016019)。

王慶鎖，男，1964年出生，河北景縣人，研究員，博士，研究方向為生態學和旱地農業。通信地址：100081北京市海淀區中關村南大街12號中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，Tel：010-82109419，E-mail：meixurong@caas.cn。

2016-11-30，

2017-02-13。