我國農業水資源形勢與高效利用戰略舉措

王浩 ，汪林 ，楊貴羽 ，賈玲 ，姚懿真 ，張瑀桐

（1. 中國水利水電科學研究院流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；2. 中國水利水電科學研究院水資源研究所，北京 100038）

我國水資源人均占有量少，時空分布不均，糧食安全對灌溉水的依賴性大，糧食產量與灌溉面積同步增長。2015年我國農田有效灌溉面積達到9.88×108畝(1畝≈666.667 m2)[1]，占耕地面積的48.8%，有效保障了糧食產量“十二連增”佳績。

一、我國農業用水態勢及面臨的問題

2001年以來全國農業用水量基本維持在3.86×1011m3左右，呈現“零”增長，占國民經濟用水量比例下降到2015年的63.1%。灌溉面積不斷北移，在1996年由南方大于北方逆轉為北方大于南方，水土資源持續向非農產業轉移。在現狀多年平均情形下灌溉缺水量超過3×1010m3，灌溉農業面臨嚴峻挑戰。

（一）農業干旱缺水態勢進一步增加，北方農業水資源脅迫度增加

我國多年平均水資源量為2.8×1012m3（1956—2000年，北方18.8%，南方81.2%），2000年以來減少5.5%，但南北方分布變化不大，同期耕地向北方集中，由2000年的55.5%增加到2015年的59.6%，2015年畝均水資源占有量北方約為南方的1/6。未來50年我國仍將面臨普遍升溫，農業干旱缺水態勢將進一步加劇。

2015年我國糧食總產量為6.21×108t[2]（北方56.1%，南方43.9%）。糧食主產區由2007年的13個省[3]減少為2015年的7個省，并向北集中，傳統的主產區湖北、江西、遼寧、江蘇、湖南、四川6省滑入平衡區；主銷區由7個擴大到13個，青海、西藏、廣西、貴州、重慶、云南6省（市、自治區）由平衡區落入主銷區，加劇了水土資源的錯位，農業水資源脅迫度增加。

（二）糧作種植布局與降水分布不匹配，對灌溉的依賴性增加

全國七大農業主產區中的五大區（東北平原、黃淮海平原、汾渭平原、河套灌區和甘肅新疆主產區）集中分布在常年灌溉區和補充灌溉區。全國800多個糧食主產縣，60%集中在常年灌溉區和補充灌溉區。2001—2015年全國水稻播種面積增加了2.105×107畝，其中北方增加了2.725×107畝；小麥播種面積盡管減少了7.85×106畝，北方仍占全國的67.6%，其中黃淮海地區占全國的48.4%。玉米播種面積增長了3.73×108畝，88%的增加在北方。糧食生產區及三大糧食作物播種面積逐漸向常年灌溉區和補充灌溉區集中，增加了灌溉用水需求。

（三）灌溉開采量不斷增加，華北淺層地下水位持續下降

根據《中國水資源公報2015》[4]，除松花江區外，我國北方地區水資源開發利用率均超過國際警戒線（40%），其中華北地區最高，達到118.6%。地下水資源開發利用率，除西北諸河區外，其他分區均在增加，華北地區達到105.2%，黃淮海平原、松遼平原及西北內陸盆地山前平原等地區地下水位持續下降。

華北平原由于冬小麥和夏玉米種植，農業地下水用水量不斷增加，形成了冀棗衡、滄州、南宮三大深層地下水漏斗區。據有關統計，京津冀地區年超采地下水約6.8×109m3，地下水累計超采量超過1×1011m3，地下水超采面積占平原區的70%以上[5]。

（四）高效節水工程和信息化建設滯后，農業用水效率偏低

長期土地分散經營模式下形成的分散用水模式，使現狀節水灌溉方式簡單、規模小，高效節水灌溉面積占比低，節水灌溉制度推行難，水資源利用效率偏低。2015年我國高效節水灌溉面積達2.69×108畝[1]，占有效灌溉面積的27.2%；節水率較高的噴微灌面積僅占有效灌溉面積的13.7%，遠不及發達國家2000年水平。農業灌溉用水有效利用系數為0.536，僅為發達國家的75%。目前，灌區監測體系尚未建立，用水計量缺位，農田水利信息化建設處于試點、探索階段。農業水價偏低，水費實收率不足70%，超過40%的灌區管理單位的運行經費得不到保障。灌區信息化建設滯后，管理制度缺失，制約著節水灌溉技術的推廣和節水效果。

二、我國糧食生產安全需水閾值分析

我國北方多數地區地表水資源開發程度已超上限，地下水嚴重超采，黃河以北主產區地下水利用瀕臨危機，難以持續。到2030年基本實現灌溉現代化，全國灌溉用水量控制在3.73×1011m3，農田有效灌溉面積達到1.035×109畝，節水灌溉率達到74%，農田灌溉水有效利用系數提高到0.60以上，單方灌溉水糧食產量超過1.60 kg。強化節水、建設現代灌溉農業和現代旱作農業體系是當前和今后一個時期提高農業水資源效率，保障1×109畝高標準農田建設的重要任務。

（一）我國糧食生產與消費現狀

根據《中國統計年鑒》[2]，2001—2015年全國糧食總產量增長了37.3%；其中北方糧食產量占全國的比例達到56.1%。稻谷、小麥、玉米三大口糧作物播種面積集中于北方，其中，冬小麥集中分布于黃淮海平原、陜西關中平原、湖北、四川盆地和新疆，且以山東、河南、安徽、河北分布面積較大，四省產量達8.413×107t，占全國產量的70%。水稻（中季稻）主要分布在黑龍江、江蘇、四川、安徽、湖北、湖南和云南，七省產量為9.434×107t，占全國的69.7%。玉米主要分布于東北三省、內蒙古、山西、河北、山東和河南，遼吉黑蒙常年播種面積維持在1.35×104～1.5×104畝，占全國玉米生產量的40%左右。

結合消費變化，我國糧食產消關系呈現三個特征：①糧食生產大于消費但區域發展不均衡。2015年我國的水稻、小麥、玉米、薯類四大類糧食作物生產總量達到6.06×108t，相應消費總量為5.82×108t，自給度達到104%。區域上表現為北方產量大于消費量，南方反之。②以糧食生產消費平衡率（生產和消費之差與消費之比）為衡量指標，我國現狀主產省區減少并向北方集中，南方主銷省區增多。若以生產消費平衡率 ＞10%且生產貢獻率＞3%為主產區，生產消費平衡率 ＜ –10%為主銷區，生產消費平衡率–10% ～10%為平衡區，與2007年相比，2015年糧食主產區集中在黑龍江、吉林、內蒙古、河南、安徽、河北、山東7個省（區），原為主產區的湖北、江西、遼寧、江蘇、湖南、四川6省滑入平衡區；糧食主銷區包括北京、上海、廣東、天津、浙江、福建、青海、海南、西藏、廣西、貴州、重慶、云南13個省（市、區），增加了青海、西藏、廣西、貴州、重慶、云南6省（市、區）。糧食平衡區包括寧夏、新疆、甘肅、江蘇、江西、湖北、遼寧、山西、湖南、陜西、四川11省（區），其中遼寧、江西、湖北、湖南、四川原屬于主產區，而原屬于平衡區的廣西、重慶、貴州、云南、西藏、青海6省（市、區）已變為主銷區。③南方糧食缺口擴大，以缺少飼料糧和工業用糧為主。

總之，現階段全國糧食生產可劃歸為3大生產區，即東北平原、華北平原和長江中下游平原，其中黑龍江、吉林、內蒙古、河南、安徽、河北、江蘇、山東8 省（區）為凈調出區，成為我國南方糧食需求的重要支撐，東南區是北糧南運的重點輸入區域。

（二）灌溉水量（藍水）需求的空間分布與區域轉移

采用Local Moran’s I指數[6]對各省水稻、小麥、玉米三種主要作物總需水量、灌溉面積上需要的藍水量、灌溉面積上生產1 kg糧食需要的灌溉水量（藍水）進行空間分析，并采用生產單位i種糧食作物需要的藍水量與全國平均值之比，辨識主要糧食作物的適水種植區域。

水稻，藍水需求低值區位于四川、重慶、貴州、湖北、江西、浙江6省（市），生產單位水稻的藍水需求量小于等于全國平均值的60%；其次是東北三省以及湖南、福建、云南、廣西、廣東和海南，小于等于全國平均值。

小麥，藍水需求低值區位于江蘇、安徽、河南、湖北、陜西、四川等省，生產單位小麥藍水的需求量小于全國平均值的一半；山東、河北、青海等省，藍水需求量不足全國平均值。

玉米，藍水需求呈區塊分布。生產單位玉米藍水需求量小于等于全國平均值的有三塊，一是黑龍江、吉林和遼寧；二是云貴川、廣西、湖南地區；三是山東、山西、安徽等地，且尤以前兩個區域的藍水需求量小于全國平均值的一半。

總體上看，我國糧食作物生產的總需水量北方大于南方，對灌溉水（藍水）的依賴度北方大于南方；但單位糧食生產藍水需求量北方小于南方，且主產區小于平衡區、小于主銷區（見圖1）。可見，在當前糧食生產條件下，糧食生產水分利用效率呈現北方高于南方，主產區最高、平衡區次之、主銷區相對較小的特點。

按糧食生產量與消費量之差乘以其生產單位公斤糧食所需的灌溉水量（藍水）計算，2015年主產省區余糧中附著（消耗）的灌溉水量（虛擬水量）達到2.079×1010m3，主銷省區缺糧中附著的灌溉水量約為2.862×1010m3，平衡省區糧食略有剩余，附著的灌溉水量約為5.41×109m3。2015年河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、寧夏、甘肅、新疆北方11個省（區）的余糧共計1.23×108t，占全國余糧的比例高達91.2%，附著在其中的灌溉水量達到2.29×1010m3，通過糧食流通由北方流向南方，加劇了北方水資源的短缺。分省虛擬水運移量如圖2所示。

（三）保障未來我國糧食生產的需水閾值分析

在水土資源不匹配、水資源供需矛盾突出，北糧南運進一步加劇了北方水資源壓力，充分挖掘天然降水（綠水）的利用潛力，減少灌溉水量（藍水）的利用量，成為全面提高水資源利用效率的努力方向，保障糧食安全基本用水須遵循三項基本原則：①守住農業基本用水底線，堅持“以水定灌”；②堅持開源與節流并重，節水為先；③突出用水效率和效益，優化糧作布局，預測了保障糧食安全的有關灌溉面積和農田灌溉需水閾值。

1. 灌溉面積發展規模

以滿足未來糧食需求、不逾越用水總量控制紅線為目標，結合《全國現代灌溉發展規劃（2012—2020年）》[7]和主要糧食作物適水種植區域，采用定額法分析預測了農田灌溉面積：

到2025年，全國農田有效灌溉面積為1.02×109畝，北方約占56.1%，主要集中在黑龍江、山東、河南、新疆、河北和內蒙古6省（區），其中黑龍江最大，約占全國的10%。

圖1 2015年省級行政區糧食生產需水量及單位糧食生產虛擬水量

到2030年，全國灌溉面積達到1.145×109畝，農田有效灌溉面積為1.035×109畝，增加面積主要分布在黑龍江、吉林、內蒙古、四川、山東、湖北。各省區農田有效灌溉面積分布如圖3所示。

對于高新技術企業來講，需要盡快建立全面的稅收籌劃制度，要求財務管理人員具備較高稅收籌劃意識，并在合理劃分區域財務管理的基礎上，促使企業財務管理水平實現高標準，在制度作用下，可為納稅規劃工作的開展提供制度支撐，財務管理人員利用可靠信息，能制定出可行性較高的稅收籌劃方案。上述稅收管理過程，即是企業財務管理水平提升的過程，有利于企業稅收效益的增加。隨著高新企業的快速發展，財務管理對企業管理水平提升的促進作用凸顯，這就為企業稅收籌劃的進行奠定了良好基礎，能在企業財務管理作用下，為企業稅收籌劃效果的實現提供保障。

2. 農田灌溉需水量閾值

綜合考慮農田灌溉需水量和農田灌溉可用水量，要保障未來10×109畝高標準農田用水需求，需進一步采用強化節水、適水種植、優化種植結構等綜合“節流”措施，屆時，農田灌溉水有效利用系數由現狀的0.536提高到2025年的0.575和2030年的0.600；按有效灌溉面積計算，2025年、2030年農田灌溉需水量將分別達到3.705×1011m3和3.604×1011m3；按現狀實灌面積占有效灌溉面積比例折算的灌溉面積計算，2025年、2030年農田灌溉需水量將分別達到3.12×1011m3和3.031×1011m3，缺水省份合計缺水量分別為1.096×1010m3和6.44×109m3。

綜上所述，為了保障未來1×109畝高標準農田用水需求，需要保障農田灌溉基本用水底線3.23×1011m3，開發利用非常規水源約6.44×109m3。

圖2 2015年南北方虛擬水運移量分析

圖3 2015年、2025年、2030年省級行政區農田有效灌溉面積分布

三、農業水資源高效利用戰略舉措

在新形勢下，我國糧食生產的主要矛盾已由總量不足轉變為結構性矛盾，糧食生產向北方轉移，南北方水資源與糧食生產錯位加劇，保障糧食安全須因地制宜采取綜合節水措施。北方地區，推行土地集約化利用和適產高效型限水灌溉（調虧灌溉）制度相結合，同時考慮小麥南移、農牧交錯帶以草業為主的種植結構調整。在南方地區，穩定基本農田和控制排水型適宜灌溉相結合，果草結合，發展綠肥種植。

（一）建設節水高效的現代灌溉農業

按照現狀種植結構和農田灌溉用水水平，支撐1×109畝農田灌溉用水，2030年糧食主產區需因地制宜采取如下綜合節水措施，實現畝均節水60～80 m3。

1. 推廣高效灌溉技術和渠道防滲技術

發展以噴灌、微灌為主的高效節水灌溉技術，提高灌水效率，爭取到2025年，節水灌溉面積達到7.75×108畝，其中噴灌、微灌和管道輸水灌溉的高效節水灌溉面積達到4.2×108畝。到2030年，節水灌溉面積達到8.5×108畝，其中噴灌、微灌和管道輸水灌溉高效節水灌溉面積達到5.0×108畝。嚴重缺水的華北地區全面推廣灌溉輸水灌溉和噴微灌。

按照作物需水和灌溉水量的地區規律特征，堅持有保有壓，適水種植優化糧食作物布局，通過小麥南移、適水種植，以水限產、調虧灌溉，穩定我國冬小麥優勢區生產。適度調減華北地下水嚴重超采區小麥，發展旱作冬油菜+青貯玉米、耐旱耐鹽堿的棉花、油葵和馬鈴薯，以最小的灌溉用水需求保障水稻、小麥口糧生產安全，抑制華北冬小麥需水量。北方廣大半干旱、干旱地區，壓縮灌溉玉米的種植面積，恢復谷子、高粱、牧草等耐旱作物面積。南方重點推進云貴和廣西結構調整，從糧食作物種植向飼草料種植方向轉變，促進玉米資源從跨區域銷售轉向就地利用、有效利用天然降水；減少地下水開采量和化肥施用量，減緩北方地區地下水超采和面源污染；增加南北方飼料糧自給，減少北糧南運的壓力。

3. 調虧灌溉，挖掘作物高效用水潛力

結合作物生育期水分敏感特點，大力推廣調虧灌溉制度。與常規灌溉相比，華北平原多年平均條件下，實行冬小麥調虧（或虧缺）灌溉與夏玉米雨養制度，小麥、玉米兩熟制每畝節水50～100 m3，小麥畝均減產小于13%。在穩產（約1 000 kg/畝）前提下，較傳統灌溉制度可提高作物水分利用效率約10%；結合可供水量，華北地區可保證灌溉麥田1.04×108畝。堅持量水發展，非灌溉地發展糧草輪作，推進種養結合和其他旱作農業模式，逐步退減地下水超采量，有序實現地下水的休養生息。

東北地區采取水稻控制灌溉措施，灌溉量可由335 m3/畝降低到210 m3/畝，畝均增產約5%。長江中下游與四川盆地，采取水稻“淺薄濕曬（或濕曬淺間）”措施，灌溉量可由520 m3/畝降低到310 m3/畝，畝均增產約13%。

4. 加強農藝節水，減少農田無效耗水

合理安排耕作和栽培制度，選育節水、高產品種，大力推廣深松整地、中耕除草、鎮壓耙耱、覆蓋保墑、增施有機肥，以及合理施用生物抗旱劑、土壤保水劑等技術，提高土壤吸納和保持水分的能力，減少農田無效耗水。

在華北地區，加大推廣冬小麥節水穩產配套技術模式（節水抗旱品種+土壤深松/秸稈還田/播后鎮壓+拔節孕穗水）、冬小麥保護性耕作節水技術模式（免耕/少耕+秸稈還田+小麥免耕播種機復式作業）。利用玉米種植與降雨同季，加強中耕、麥秸還田等措施，促進雨季降水儲蓄，實現節水增產與增收。

在東北地區，推廣應用秸稈覆蓋和地膜覆蓋技術、深松整地技術、秸稈還田技術、坐水種技術、有機肥技術。

在西北地區，積極發展膜下滴灌水肥一體化技術，合理使用抗旱劑、保水劑等措施，減少農田無效耗水。

5. 強化管理，保護地下水資源

合理開發利用淺層地下水，限制開采深層地下水，通過總量控制、強化管理，實現采補平衡。在淺層地下水資源豐富地區，采取井渠結合方式，高效利用水資源。在地下水嚴重超采區，從嚴管控地下水開采使用，節約當地水，引調外來水，將深層地下水資源作為戰略儲備資源；著力發展現代節水農業，增加地下水替代水源，通過綜合治理，壓減地下水開采，修復地下水生態。

在華北平原地下水嚴重超采區要加大壓采力度。對于劃屬壓采地區，農地利用的調整要因地制宜，或改為飼草料，發展畜牧業，或改為休閑觀光、旅游等，發展低耗水農業，逐漸恢復地下水位。

（二）發展集雨增效的現代旱作農業

我國多年平均降水量約為6.19×1012m3，其中56%消耗于陸面蒸發與植被蒸騰，結合區域降水特點修筑各種集雨設施，提高降水的積蓄與利用。以工程、農藝、化控和生物四大措施為基礎，依托集雨農業工程，應用現代補灌技術，結合生物、農藝和化控措施，發展高效旱作特色農業。

在黃土高原區，針對西北旱塬區糧食產量低而不穩、生產效益低等問題，以提高旱塬糧食優質穩產水平和生產效益為目標，以梯田、淤地壩建設為主，建立糧食穩產高效型旱作農業綜合發展模式與技術體系，如“適水種植+集雨節灌+農藝措施+生態措施”模式。

在西北半干旱偏旱區，針對氣候干旱和冬春季節風多風大等問題，以保護旱地環境和提高種植業生產能力為主攻方向，建立聚水保土型旱作農業發展模式和技術體系。

在華北地區西北部半干旱區，針對人均水資源嚴重不足、糧經飼結構不盡合理、秸稈轉化利用率低等問題，以提高水資源產出效益為主攻方向，建立農牧結合型旱作農業發展模式與技術體系，如“結構調整+覆蓋保墑培肥+集雨補灌+保護性耕作+化學調控”模式。

在東北西部半干旱區，針對東北風沙半干旱區糧食產量不穩、經濟效益低等問題，以提高旱作農業生產效益為主攻方向，改順坡為橫坡種植為主，建立草糧、林糧結合型旱作農業綜合發展模式與技術體系，推廣“增施有機肥+機械深松+機械化一條龍抗旱坐水種”模式。

（三）加強非常規水源利用

加強農業非常規水灌溉區劃、污染識別、合理灌水、監測評價、集成應用技術等綜合利用，保障非常規水開發利用過程及后效應的安全；制定合理的保障機制和激勵政策，因地制宜推廣非常規水利用模式。

（1）再生水利用。預計到2030年，我國再生水量約為1.365×1010m3，在嚴格控制處理后水質達標條件下，因地制宜地開展不同模式利用，扣除現狀利用量（2014年約為4.63×109m3）后約有9.02×109m3可利用。

（2）微咸水利用。我國礦化度2～5 g/L地下微咸水灌溉量達到2.26×105m3，主要分布在海河流域、吉林西部、內蒙古中部、新疆等地。在充分了解土壤緩沖能力和植物的耐鹽性基礎上，因地制宜地選取灌溉方式，也可有效緩解農業水資源的短缺。

四、結語

我國農業栽培模式、生產方式和經營主體正發生著深刻變化，農田灌溉發展正逐漸步入適度規模化、全程機械化、高度集約化和資源環境硬約束等新常態；未來農業用水量將基本保持穩定，農業灌溉必須由低效粗放型向適產高效型轉變，將傳統的節水灌溉工程措施與3S技術、物聯網技術、人工智能技術以及作物用水調控技術等現代科技結合，發展以高效、精準、智能以及環境友好型為特征的現代農業灌溉體系。要按照水資源承載能力倒逼灌溉規模和灌溉方式調整，適水種植，開展農田集雨、集雨窖等設施建設，發展現代旱作農業，構建與新型農業經營體系相適應的現代灌溉農業和現代旱作農業體系。