中国农业水资源可持续利用方略

王庆锁，梅旭荣

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点开放实验室，北京100081）

中国农业水资源可持续利用方略

王庆锁，梅旭荣

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点开放实验室，北京100081）

针对中国水资源严重短缺、水体污染加剧、“水减粮增”矛盾突出、粮食生产与区域水资源分布错位、“北粮南运”难以为继等重大问题，以农业水资源可持续利用为目标，实施粮食生产区域再平衡战略、强化降水利用的绿水战略和短缺水资源的技术、非常规水、贸易替代方略，同时提出建立与水资源相匹配的种植制度，大力推进节水农业科技创新、升级节水灌溉技术、建立水资源转移补偿机制、改变膳食结构等建议。

可持续利用方略；水资源；农业

0 引言

自1990年起，中国农业用水总量减少而粮食生产（需求）持续增加，“水减粮增”矛盾突出。粮食生产流通也由“南粮北运”转变为“北粮南运”新格局，这种新格局与水资源分布严重错位，加剧了缺水北方的水资源压力，一些地区（如华北平原）不得不靠超采地下水来维系农业生产，地下水水位大幅度下降，地下水漏斗大面积出现，农业生产难以为继。在这样的背景下，农业生产如何可持续性地利用水资源，已成为当前急需回答的重大命题。

1 中国农业水资源利用的总体判断

1.1 水资源严重短缺，开发利用程度高

中国水资源总量28412亿m3[1]，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大，居世界第四位。但中国人均水资源占有量2077.2 m3（按2014年人口计算），约为世界平均水平的1/4，是世界上淡水资源严重紧缺的国家之一。中国现状缺水近500亿m3。中国的水资源开发利用程度较高。根据《2011年中国水资源公报》，中国水资源开发利用率为26.3%，北方地区已超过50%，其中松花江区42.1%、西北诸河区45.1%、辽河区50.6%、黄河片区54.7%、淮河片区73.8%、海河片区123.9%。中国北方一些区域的水资源开发已超过合理利用的程度，致使河流断流、湖泊湿地萎缩甚至消失、地下水水位下降、海水入侵，造成严重后果。南方地区的水资源开发程度虽不高，但因污染造成的水体质量下降，产生了局部水质型缺水。

1.2 农业用水量减少，粮食需求反而增加，“水减粮增”矛盾比较突出

1949年新中国成立后，全国农业用水总量快速增长，到1990年达到最高值4367亿m3；以后农业用水量则缓慢下降，直至2003年降到最低值3433亿m3；近8年来，农业用水量则徘徊在3650亿m3。农业用水比例由1949年的97.1%下降到2011年的61.3%，呈持续下降趋势。然而，全国用水总量持续上升，工业和生活用水量及其比例也呈上升趋势（图1）。随着中国城镇化、工业化进程的加快，农业用水必将被挤占，导致农业用水只能是“零”增长，甚至呈现“负”增长态势。而由于人口的增加（到2030年人口将达到16亿，比2013年还增加2.5亿人），对粮食及其食物的需求将继续增长。因此，“水减粮增”的矛盾将越来越突出。

1.3 农业生产与水资源分布错位，“北粮南运”难以为继

中国水资源是南方多而北方少。南方区（长江流域及其以南）的降水量大多在1000 mm以上，而北方区的降水量则多小于750 mm，其中绝大多数北方区小于400 mm。南方区拥有的水资源量占全国的81%，而北方区则仅占19%。耕地资源则相反，南方区占35.2%，而北方区占64.8%[3]，水土资源分布不匹配。

历史时期，南方区生产的粮食远比北方区多，有“江浙熟，天下足”和“湖广熟，天下足”之美誉，形成“南粮北运”格局。但自1990年以来，“南粮北运”格局发生重大改变。南方区由原来粮食净调出转变为净调入，而北方区由粮食净调入转变为净调出，形成“北粮南运”新格局。1990—2008年间从北方区调入南方区的粮食总量年平均为2689万t，约占北方区历年粮食产量均值的12.0%[6]。

南方区粮食生产减少，主要是粮食播种面积减少，尤其是水稻主产区大面积双季稻改种单季稻。1998—2006年，中国双季稻区至少有174.4万hm2的双季稻改为单季稻[7]。1995—2003年，湖北省双季稻种植面积从142.93万hm2下降到67.27万hm2[8]。2011年，湖南省有73.3万hm2一季稻，其中近一半属于传统双季稻区。2009冬季，作者在巢湖流域调查时发现，在水稻-冬小麦（油菜）一年两熟种植区，大约2/3的调查点仅种植了单季稻，即水稻-冬小麦（油菜）田调查到47个点而单季稻稻田调查到88点。

粮食生产需要消耗大量的水，“北粮南运”相当于由北方缺水的地区向水资源丰富的南方输送水。自1990以来，随“北粮南运”调到南方的水量呈现持续增加态势，2008年为523.5亿m3[6]，2010年和2011年分别达到774.9亿m3和752.8亿m3[9]，相当于“南水北调”东、中线调水总量278亿m3的2.7倍。这说明中国北方粮食生产与水分资源的分布严重错位，这种错位将进一步加剧北方区的水资源压力，使缺水的北方更缺水，北方一些地区不得不开采地下水进行灌溉。

华北平原是中国粮食主产区和主要农产品生产基地，水资源严重短缺，降水不能满足现行的主要种植制度。根据研究，华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制的周年耗水量800 mm左右[10-14]，而年降水量仅为500～600 mm，缺口达200～300 mm。为满足农业生产需求而大量开采地下水，导致地下水漏斗大面积出现[15]，其中深层地下水漏斗面积占50%以上，水头最大埋深超过110 m[16]，严重影响到未来农业的发展。从水资源的角度来看，“北粮南运”难于为继。

图1 中国行业部门用水量及其比例变化[2-5]

1.4 水污染加剧了水资源的短缺，污水灌溉隐患大

根据《2011中国水资源公报》，全国不符合灌溉水质标准的劣Ⅴ类水的河长占17.2%，其中淮河17.9%、黄河18.0%、海河32.8%、徒骇河50%、马颊河50%。对全国103个主要湖泊的2.7万km2水面进行了水质评价，近1/4的湖泊水面的水质不符合灌溉水质标准。对全国471座主要水库进行了水质评价，劣Ⅴ类水库占4.5%。日趋严重的水体污染使本来已十分紧缺的水资源尤如雪上加霜。

污水灌溉隐患很大。环保部门2006年公布的数据显示，污水灌溉污染的耕地面积达到216.7万hm2。南方“镉大米”事件出现。通过对河北省石家庄污灌区小麦、玉米籽粒进行重金属含量分析，发现污灌区农作物均出现一定程度的重金属积累，并有不同程度的超标，其中小麦铬的最高超标率达到42.4%，玉米铅的最高超标率为33.3%。2007年，河北医科大学公共卫生学院曾对石家庄污灌区的疾病死亡率进行调查，与1984年相比，污灌区的死亡率高于清灌区，恶性肿瘤的发病率也呈逐年上升趋势。在甘肃省白银污灌溉区，当地农民曾出现莫名疼痛等症状。

2 水资源可持续利用的战略选择

2.1 粮食生产区域再平衡战略

为解决区域水资源承载力不平衡、农业生产力区域布局不合理等问题，必须实施区域粮食生产的再平衡战略，形成“北稳、南扩、西进”的均衡生产新格局。在北方地区，以减少地下水开采为导向，以提高粮食作物水分生产力为核心，以稳定粮食总产能为目标，有计划地向华北平原调水，调整黄淮海平原区现行的主要种植制度，即冬小麦-夏玉米一年两熟制，适当控制地下水严重超采区的蔬菜生产规模，努力实现粮食均衡发展与水资源安全的协同。在南方地区，充分利用充足的光热水资源，恢复粮食生产，提高复种指数，挖掘农业生产潜力。在稳定水稻生产的基础上，适当扩大玉米生产规模，有计划地发展加工用粮和饲料用粮，强化南方粮食安全生产责任，逐步压缩“北粮南运”规模。在西北地区，发挥西部土地资源优势，大力挖掘现代旱作农业技术的节水增粮潜力，科学布局和规划以中西部旱作玉米为主的能量饲料生产，适度扩大马铃薯等种植规模，减少冬小麦、春小麦等夏收作物种植规模，即“压夏扩秋”战略。为缓解北方水资源压力腾出空间和时间。

2.2 绿水战略

随着中国经济快速发展、城镇化进程加快、气候干旱化趋势加剧等因素影响，农业用水总量难以满足，用水比例呈持续下降趋势。再加上种植粮食比较效益低，从而导致灌溉农田向非粮农田转变，灌溉粮田面积趋于减少，单纯依靠灌溉尚不能解决中国的粮食增产问题。因此，迫切需要减少对灌溉用水（蓝水）的依赖，强化对降水（绿水）利用的绿水战略，大力实施旱作节水农业工程，以弥补灌溉水的不足。

2.3 替代战略

在中国农业用水“零”增长或“负”增长的态势下，要保证食物安全，必须走农业用水的替代战略。一是技术替代。加强现代节水农业科技的联合攻关，突破提高粮食作物用水效率、减少农业用水的技术替代措施。二是非常规水替代。开发利用污水、微咸水等非常规水替代措施，增加农业用水的可供水量；三是贸易替代。粮食安全在立足国内生产的基础上，适当进口部分农产品，以替代国内高耗水的农产品，形成国际贸易增加虚拟水资源的替代措施，在一定程度上缓解中国水资源的需求压力。

3 水资源可持续利用的重大建议

3.1 建立与水资源相匹配的种植制度

针对中国南方水多、粮食生产能力下降的实际，加强南方“双季稻”、“水稻-小麦（或油菜）一年两熟、一年多熟的种植制度，提高复种指数，逐步减少对北方粮食生产的依赖。针对西北半干旱和半湿润区雨热同季、春季干旱的特点，建立以玉米、杂粮和马铃薯为主的“压夏扩秋”种植模式。鉴于华北地区地下水超采、地下水漏斗大面积出现的严重状况，逐步由一年两熟制（冬小麦-夏玉米）向两年三熟制（冬小麦-夏玉米→春玉米或棉花）或一年一熟制（冬小麦或夏玉米或棉花）转变。

3.2 大力推进节水农业科技创新

加大抗旱节水的科技创新的力度，提高单位水资源的生产力，即大幅度提高作物水分生产力。加强抗旱作物品种的选育，最大程度地挖掘作物自身节水潜力；大力研发节水灌溉设备，增强中国节水灌溉设备的竞争力，提高水资源的利用率和利用效率；加强旱地农业技术攻关，提高自然降水的生产力。加强技术集成应用。破解技术瓶颈，推进良种培育、节水灌溉、农机装备、新型肥药等实用技术的组装与集成应用。鼓励企业技术创新，推动节水农业技术服务社会化[17]。

3.3 升级节水灌溉技术

在节水灌溉方面，喷灌和微灌（如滴灌和微喷灌）有了一定发展，但井灌区主要以低压管灌（小白龙输水）为主，渠灌区大水漫灌现象还很普遍。因此，必须加强节水灌溉技术升级改造，以先进的喷灌和微灌技术替代落后的地面灌溉技术。对于冬小麦-夏玉米一年两熟种植区，采用喷灌，开展墒情监测，实施精准灌溉。对于果树和蔬菜等高效经济作物，全部采用滴灌和微喷灌，实行水肥一体化管理。只有这样，才能大幅度地提高水资源的利用率和作物水分生产力，最大程度地节约用水，以扩大有限水资源的灌溉规模。

3.4 建立水资源转移补偿机制

随着城镇和工业的快速发展，农业用水势必被工业、第三产业（如服务业）挤占，也必将牺牲农民的切实利益，需要研究和建立行业用水转移的补偿机制。随着南方经济的快速发展，弃耕现象比比皆是，粮食生产能力下降，导致“北粮南运”格局形成，加剧北方缺水程度，需要研究“北粮南运”的水资源向南方转移的区域补偿机制。现在灌溉水水价为0.1元/m3，灌溉水价大致在360亿/年，对中国经济收入来说，实在是太小了。因此，让农民灌溉无偿使用一定量的灌溉水，并对节约用水农户或企业实施补偿。

3.5 改变膳食结构

中国粮食安全的主要问题是饲料粮不足。耗粮型畜牧业（生猪、肉鸡）快速发展加剧了中国水资源的短缺。因为生产1 kg猪肉和鸡肉分别消耗粮食5 kg和 3 kg，如果按1 kg粮食消耗水1 m3计算，食用1 kg猪肉和鸡肉则相当消耗水资源5 m3和3 m3。为此，适当减少动物性产品的消费量，尤其是猪肉和鸡肉的消费，从而压缩生猪、鸡的生产规模，即可减少饲料粮种植规模，可缓解水土资源压力。由此看来，转变膳食结构，对于保证中国粮食安全和水安全至关重要[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论文编号：cjas16110042

国家科技支撑计划项目“旱地农田高效用水关键技术研究与典型示范”(2012BAD09B01)；中国工程院咨询项目“粮食和食物安全的可持续发展战略研究”；中国农业科学院科技创新工程“华北集约化农业高效用水与地下水保护技术”(CAAS-XTCX2016019)。

王庆锁，男，1964年出生，河北景县人，研究员，博士，研究方向为生态学和旱地农业。通信地址：100081北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，Tel：010-82109419，E-mail：meixurong@caas.cn。

2016-11-30，

2017-02-13。