东北粮食主产区水安全与湿地生态安全保障的对策

章光新

（中国科学院东北地理与农业生态研究所，130012，长春）

东北粮食主产区松嫩-三江平原是我国最大的商品粮贡献地区和粮食增长潜力最大的地区。同时，松嫩-三江平原也是我国重要的湿地生态集中分布区，现有湿地面积为3.67万km2，在维护全球生物多样性、区域生态安全与水安全等方面发挥着重要作用。

近几十年来，在粗放式农业快速发展和全球气候变化的双重影响下，松嫩-三江平原水资源短缺、水环境恶化和湿地生态退化等问题已日益突出，加上当前粮食增产工程对水资源提出新的更高需求，以及未来气候变化对水资源影响的不确定性，必将对区域粮食安全、水安全和湿地生态安全带来严峻的挑战。因此，如何以水资源的可持续利用支撑东北粮食主产区农业的可持续发展和湿地生态系统的健康稳定发展，防患于未然，为粮食安全生产和湿地生态安全提供水安全保障，协调区域经济社会与生态环境可持续发展，是未来20～50年东北粮食主产区现代农业发展和湿地生态工程建设的重大战略需求。

一、水资源与湿地的现状

松嫩-三江平原位于我国东北地区黑龙江、吉林省的境内，总面积29.59万 km2，耕地总面积 1 400万hm2，占东北总耕地面积54.2%；灌溉面积294万hm2，占全区的50%；粮食产量335.6亿kg，占全区粮食产量的55%，是我国最重要的商品粮基地，其商品粮比重在全国最大，粮食商品率高达65%。气候属于中温带大陆性半湿润、半干旱季风气候区，多年平均年降水量400～650 mm，水资源总量376.96亿m3，年际降水变率大，年内降水分布极为不均，主要集中在汛期6—9月，占全年降水量的70%～80%，松嫩平原素有“十年九春旱”之称，伏秋连旱时有发生，制约了粮食生产潜力的充分发挥。同时，大水漫灌等水资源浪费现象普遍存在，水资源利用率和利用效率不高，农田灌溉水有效利用系数平均仅为0.4～0.5。

松嫩平原总面积18.7万km2，水资源总量为215亿m3，其中地表水151亿m3，地下水64亿m3。三江平原是黑龙江、松花江、乌苏里江冲积洪积而成的低湿平原，总面积10.89万km2，水资源总量为 161.96 亿 m3，其中多年平均年地表径流量为116.30亿m3，地下水85.56亿m3，地表水与地下水重复水量39.91亿m3，过境水资源丰富，年均约为2700亿m3。

松嫩-三江平原湿地是重要的天然储水空间和水量平衡调节器，也是东北地区重要的水生态功能区。其中，松嫩平原自然湿地面积2.54万km2，重要湿地有扎龙、向海、莫莫格、科尔沁、查干湖、大布苏湖、月亮泡水库等。1949年，三江平原自然湿地面积约5.34万 km2，占总面积的 49.14%（占平原面积的80.1%）；到了2004年，由于湿地大面积开荒，已减少到1.13万km2，仅占总面积的10.39%（占平原面积的16.94%），已从原始的“北大荒”自然湿地景观变成现在的“北大仓”人文农业景观，重要湿地有洪河、三江、兴凯湖、七星河等国家级自然保护区。

二、水与湿地生态问题及面临的挑战

1.粮食生产带来的问题

松嫩-三江平原农业发展为我国粮食安全作出了重要的贡献，同时也付出了巨大的水资源、水环境和湿地生态代价。主要表现在以下三个方面：

（1）以超采地下水资源发展灌溉农业，导致地下水水位下降

松嫩平原小井种稻灌溉农业的发展，靠抽取地下水补充灌溉，致使地下水水位大幅度下降。据调查分析，吉林大安市地下水水位以0.1～0.2 m/a的速率持续下降（1992—2001年），吉林西部白城市冲洪积扇孔隙潜水以0.75 m/a的速率逐年下降（1998—2010年），水位下降加剧了湿地与地下水系统的水量交换，袭夺湿地水量补给，导致湿地的消失和萎缩，功能显著降低。三江平原地下水可开采总量66.4亿m3，目前实际开采量已占地下水可开采量的85.6%，大部分水稻种植区出现超采。据地下水水位长期监测数据 （1997—2006年）分析，三江平原农场地下水水位以0.3～0.5m/a的速率下降。地下水水位的普遍下降加剧了残存天然湿地积水和土壤水的渗漏，湿地 “旱化”严重，三江平原的20个湿地保护区每年缺水达55亿m3。因此，松嫩-三江平原局部地区已出现 “吊泵”、“地下水漏斗”和湿地“旱化”现象。

（2）农业面源污染已成为水环境的主要污染源

农田已成为松花江流域重要的面源污染来源，其中总氮、总磷、氨氮负荷均占流域相应总负荷70%以上。农业面源污染已经成为湿地水体和地下水污染的主要来源，扎龙湿地和查干湖湿地均出现不同程度富营养化水平；另据2010年5月对松嫩平原吉林西部地下水环境调查分析，大多数区域浅层地下水亚硝酸氮、氨氮超标严重，达到Ⅳ类和Ⅴ类水质标准，主要集中在灌区。

（3）农业用水过度挤占生态环境用水，导致河道断流，湿地萎缩退化

松嫩平原农业用水量大，农业耗水量占区域总耗水量的76.4%，以农业灌溉为主的经济社会用水量不断增加，上游水利工程的修建，导致下游径流量锐减，洮儿河、霍林河等河道断流，主要依靠径流水资源补充的扎龙、向海和莫莫格等湿地严重缺水，面积萎缩，功能退化。目前，湿地正沿着“淡水湿地—盐沼湿地—盐碱化草地—盐碱地”或“湿地—草甸—退化草甸—盐碱化（沙化）草地—盐碱地（沙地）”这两条线路严重退化。三江平原现状用水量96.21亿m3，其中农业用水占总用水量的85.84%，排水疏干和地下水超采等大规模农业开发活动是导致湿地面积减少、功能受损的主要原因。

2.粮食增产工程与气候变化带来的挑战

国务院通过的 《全国新增1 000亿斤粮食生产能力规划（2009—2020年）》，其中黑龙江、吉林两省将承担300多亿斤（150多亿kg）的粮食增产任务，占全国新增粮食的 1/3，主要途径是通过大规模调配水资源在松嫩-三江平原发展灌区，黑、吉两省规划新增水田面积近1000万亩 （67万hm2），使水田总面积达到5 600万亩（373万hm2）。最为政府和科技界关注两大问题：一是水资源能否支撑如此大规模的粮食增产工程，地下水水位是否继续大幅度下降；二是粮食增产工程或将对区域水环境和湿地生态系统带来不利影响，如何来减少或规避潜在的风险，诸如河道取水将减少水环境容量、地下水和湿地水体面源污染等。

松嫩-三江平原是我国受全球气候变化影响最显著的地区之一。近50年松嫩平原、三江平原平均气温分别以 0.3487℃ /10a、0.303℃ /10a 的幅度升高，高于全国平均水平。据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2007年第四次评估报告，到2100年，东北地区的增温幅度要明显高于全球平均水平，气温将可能较目前变暖3.0℃或以上。气温上升有利于水稻种植界线向北部地区推移，而且未来国家对东北地区粮食需求趋势有增无减，因此，气候变化必将给水资源供需带来巨大的挑战。突出表现在以下两方面：一是气候变化对农业水资源供给安全性产生深远的影响。加剧降水的时空变异与不确定性，增加旱涝灾害的频率和强度，直接影响农业水资源利用效率、供水工程的安全性和稳定性特别是大型灌区供水保证率，进而威胁粮食安全生产。二是气候变暖将增加农业灌溉用水量和湿地生态用水量，导致进一步用水竞争，加剧区域水资源供需矛盾。有关研究显示：气温每上升1℃，农业灌溉用水量将增加6%～10%。

三、水安全与湿地生态安全保障的对策与建议

1.发展节水增粮高效灌溉技术应用与示范，提高水资源利用效率

东北粮食主产区要尽快实现从传统的粗放型灌溉农业和旱地雨养农业向以建设节水高效的现代灌溉农业和现代旱地农业为目标的农业用水方式转变，提高水资源利用率和利用效率。日前，东北四省区节水增粮行动全面启动，大力发展高效节水灌溉，大幅度提高水资源利用效率，主要发展目标：2012—2015年，发展高效节水灌溉工程面积3 800万亩（253万 hm2），其中黑龙江 1 500 万亩（100万 hm2）， 吉林 900万亩 （60万hm2），辽宁 600 万亩（40 万 hm2），内蒙古 800万亩（53万 hm2）；增加粮食综合生产能力200亿斤 （100亿kg）；年均增收200亿元以上；农田灌溉水利用系数达到0.80以上。其中，在松嫩平原发展高效节水灌溉2 093万亩（140 万 hm2）。

2.加强农田水利设施建设，积极应对气候变化

要高度重视全球气候变化对松嫩-三江平原水资源供给安全性的影响，分别从流域、区域尺度审视水资源系统变化，协调农业不同生产阶段流域上中下游水利工程下泄水量与引（调）水量分配关系，加强农田水利基础设施建设，制订骨干水利工程水资源优化调度方案，着力提高耕地灌溉率和灌溉保证率，保证粮食稳产、高产和高效生产，提高适应气候变化的粮食安全生产水资源保障能力。

3.建立健全盐碱地灌区的水循环体系，防止水土次生盐渍化发生

松嫩平原是世界上三大苏打盐碱地集中分布区，面积为3.7万km2，灌溉农业导致土壤次生盐碱化大规模发生和地下水盐化，盐碱地水田灌区由于缺乏完善的排水系统，含盐量高的地表水通过对盐碱土的溶滤作用，致使地下水盐化，TDS高达5 g/L。因此，要密切关注松嫩平原大规模引水灌区水盐动态变化，开展盐碱地灌区水盐调控灌排技术和基于盐渍化风险控制的地下水—地表水联合调控技术的研究与示范，建立健全的取水—输水—耗水—排水水循环体系，防止土壤次生盐碱化和地下水盐化的发生，保障生态友好型灌区农业可持续发展。

4.开展地下水农业面源污染风险评估与防控，保障地下水环境安全

地下水是松嫩-三江平原的主要供水水源。其中，松嫩平原地下水占总供水量的40%以上，三江平原则高达64%。大规模水田开发必将给地下水环境带来更高强度的农业面源污染负荷冲击，如何防控农业面源污染、保障地下水水环境安全，也是粮食主产区关注的焦点问题之一。因此，建议政府管理部门抓紧开展地下水农业面源污染状况调查和评估，科学划定地下水污染治理区、防控区和保护区，建立地下水环境污染预测预警系统，提出基于“分类指导、预防为主、综合防治”理念的地下水污染防控对策措施，为地下水环境保护及其农业面源污染的有效防治提供科学依据和决策支持。

5.发挥湿地生态水文功能，维护区域水安全

松嫩-三江平原粮食增产工程重要途径是通过水利工程大规模调配松花江水资源发展灌区，农田退水将直接进入湖沼湿地，解决农田退水的出路和湿地干旱缺水问题。首先必须科学评估湿地水质净化功能及阈值，确定合理的农田-湿地面积比，利用现有的湿地水质净化功能；在不能满足情况下，可考虑增设自然-人工复合湿地生态系统，规划构建湿地-农田系统优化格局，在发挥湿地系统水质净化功能的同时，维护区域水质安全和湿地生态系统的健康稳定。

湿地在调蓄洪水、调节径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用，可以调节水资源时空分配，避免水旱灾害。1998年嫩江特大洪水与流域湿地的丧失和退化有着密切关系，但洪水对嫩江中下游大面积湖沼湿地的水源补充和生态恢复具有非常重要、不可替代的作用。因此，建议在松嫩平原合理规划湿地蓄洪区和分洪区，建设江河-湖沼湿地水系连通工程，实现洪水资源化和恢复湿地自然水文情势，提高水资源综合调控能力，是应对气候变化、维护区域水安全的需求，也是修复退化湿地的重要举措。

6.实施水资源与湿地生态补偿机制，确保农业可持续发展

加强粮食主产区水资源与湿地生态补偿机制理论研究与实践，真正实现流域水资源综合管理与调控，全面协调农业与湿地生态竞争性用水关系，走“水资源节约型、水生态环境友好型”内涵式发展道路，从而确保国家商品粮基地的稳定、人与自然的和谐。

7.实行最严格的水资源管理制度，为农业可持续发展与湿地生态安全提供保障

科学制定流域、区域和不同行业的水量分配方案，实行最严格的水资源管理制度，建立起水资源管理三条红线，全面建设节水防污型社会。同时利用现代信息传播技术，切实加强节水防污型社会建设和应对气候变化的宣传、教育和培训，鼓励公众参与并付诸行动。

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