水土資源約束下保障糧食安全的戰(zhàn)略思考*

文/王 浩 楊貴羽 楊朝暉

中國(guó)水利水電科學(xué)院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100038

水土資源約束下保障糧食安全的戰(zhàn)略思考*

文/王 浩 楊貴羽 楊朝暉

中國(guó)水利水電科學(xué)院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100038

糧食安全是世界性問(wèn)題，我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，由于人口基數(shù)龐大，對(duì)糧食剛性需求量較大的現(xiàn)實(shí)，糧食安全更是世界關(guān)注的焦點(diǎn)。面對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全存在的問(wèn)題，文章通過(guò)對(duì)影響我國(guó)糧食生產(chǎn)的兩大剛性約束——土地資源和水資源，系統(tǒng)闡述了我國(guó)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全所面臨的挑戰(zhàn)；為從根本上緩解農(nóng)業(yè)水土資源不足，從耕地和農(nóng)業(yè)水資源兩方面提出了相應(yīng)的調(diào)控措施。即在耕地資源方面，要在適度發(fā)展耕地后備資源的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)現(xiàn)有耕地?cái)?shù)量和生產(chǎn)能力保護(hù)；在農(nóng)業(yè)水資源方面，應(yīng)結(jié)合農(nóng)業(yè)水循環(huán)的特點(diǎn)，從“開(kāi)源”上重視徑流和非徑流性水資源，在“節(jié)流”上加強(qiáng)農(nóng)業(yè)耗水管理的根本策略；最后圍繞農(nóng)業(yè)水資源動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的中心環(huán)節(jié)——土壤水資源的循環(huán)特性，結(jié)合土壤水資源的消耗效率，進(jìn)一步系統(tǒng)闡述了土壤水資源的調(diào)控方向。

糧食安全，農(nóng)業(yè)發(fā)展，水資源，土壤水資源，農(nóng)業(yè)水循環(huán)，調(diào)控策略

DOI 10.3969/j.issn.1000-3045.2013.03.006

1 前言

糧食安全關(guān)系人類生存和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，始終是全球共同關(guān)注的重大問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)也是個(gè)農(nóng)業(yè)古國(guó)，在眾多人口對(duì)糧食需求的剛性驅(qū)動(dòng)下，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中始終占有極為重要的地位。盡管在國(guó)家宏觀政策的調(diào)控下，我國(guó)創(chuàng)造了以世界6%的可更新水資源和9%的耕地養(yǎng)活了世界22%的人口奇跡，實(shí)現(xiàn)了21世紀(jì)以來(lái)糧食生產(chǎn)九連增的輝煌成績(jī)。然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，耕地與水資源農(nóng)轉(zhuǎn)非現(xiàn)象嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)水土資源成為制約我國(guó)糧食生產(chǎn)的兩大剛性約束。面對(duì)日益嚴(yán)峻的水土資源狀況和世界糧食危機(jī)問(wèn)題，我國(guó)的糧食安全問(wèn)題成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。美國(guó)世界觀察研究所所長(zhǎng)萊斯特·R·布朗[1，2]、芝加哥大學(xué)著名中國(guó)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題專家D·蓋樂(lè)·約翰遜[3]以及其他研究者先后對(duì)我國(guó)的糧食安全進(jìn)行了研究，國(guó)內(nèi)研究者也從不同的角度論述了相關(guān)問(wèn)題。盡管得出的結(jié)論差異較大，但是他們所提出的問(wèn)題值得我們深思。如何立足于我國(guó)農(nóng)業(yè)水土資源現(xiàn)狀發(fā)展農(nóng)業(yè)，保障我國(guó)的糧食生產(chǎn)成為中央政府和人們關(guān)心的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。

水資源作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)支撐，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)不可或缺的首要條件。由于我國(guó)水資源本底條件較差，其天然分布又與耕地及農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)極不匹配，加之經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展條件下農(nóng)轉(zhuǎn)非等現(xiàn)象，水資源匱乏對(duì)糧食生產(chǎn)的影響更加凸顯。據(jù)《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》預(yù)測(cè)，到2030年，即使在強(qiáng)化節(jié)水方案條件下，我國(guó)農(nóng)業(yè)缺水仍達(dá)400億m3左右；即使要保障2020年全國(guó)10億畝有效灌溉面積也仍需要大量的水資源。由此可見(jiàn)，我國(guó)農(nóng)業(yè)受制于水的狀況將長(zhǎng)期存在。如何立足于我國(guó)的水土資源現(xiàn)狀保障未來(lái)農(nóng)業(yè)基本水資源需求成為我們亟待解決的問(wèn)題之一。

為此，本文在系統(tǒng)闡述我國(guó)農(nóng)業(yè)水土資源狀況及其對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，全面剖析我國(guó)農(nóng)業(yè)水土資源面臨挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)水循環(huán)的特點(diǎn)，從“開(kāi)源”和“節(jié)流”兩方面提出了保障我國(guó)農(nóng)業(yè)水資源的基本策略，并圍繞農(nóng)業(yè)水資源動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的中心環(huán)節(jié)——土壤水資源的循環(huán)特性，結(jié)合其消耗效率，提出了加強(qiáng)土壤水資源消耗管理的基本調(diào)控方向。

2 我國(guó)的農(nóng)業(yè)水土資源情勢(shì)

我國(guó)地處北半球，跨越了從北溫帶到熱帶3個(gè)氣候區(qū)，在東西方向上又具有東部濕潤(rùn)氣候區(qū)的濱海平原、中部半濕潤(rùn)半干旱氣候的平原丘陵、西北部干旱氣候區(qū)的丘陵、山地過(guò)渡的地形地貌特點(diǎn)。特殊的地理位置、變化的地貌特點(diǎn)使得地區(qū)間氣候及天然來(lái)水在時(shí)空分布上極不均勻，水土（耕地）資源的開(kāi)發(fā)利用區(qū)域間差異較大。

耕地資源方面：耕地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)對(duì)象，其數(shù)量、質(zhì)量、空間分布格局及其受保護(hù)程度直接關(guān)系著地區(qū)的糧食生產(chǎn)。盡管我國(guó)幅員遼闊，農(nóng)業(yè)土地資源絕對(duì)數(shù)量較大，但是由于人口眾多的現(xiàn)實(shí)使得人均占有量較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)耕地人均占有量?jī)H為933.3m2，不足世界人均水平的一半[4]，全國(guó)666個(gè)縣人均耕地低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）確定的0.8畝的警戒線。再加上城鎮(zhèn)化及工業(yè)用地?cái)D占耕地和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要以及水土流失、次生鹽漬化等自然破壞和占優(yōu)補(bǔ)劣等不合理耕地開(kāi)發(fā)利用形式的普遍存在，使得我國(guó)本已十分有限的耕地資源在數(shù)量和質(zhì)量上均呈現(xiàn)總體下降趨勢(shì)。據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)，1996—2010年15年間全國(guó)耕地面積從19.50億畝減至18.26億畝，已逼近18億畝耕地紅線[5]；因水土流失、貧瘠化、次生鹽漬化、酸化等原因?qū)е峦嘶母孛娣e占耕地總面積的40%以上；2001—2007年全國(guó)由于占補(bǔ)耕地而影響糧食生產(chǎn)能力達(dá)120億斤以上。

與此同時(shí)，在自然和人類活動(dòng)的共同作用下，我國(guó)耕地空間分布格局的變化對(duì)糧食生產(chǎn)也造成嚴(yán)重影響。在自然方面，由于全球氣候變化，氣溫普遍升高使得耕地面積北移，一方面擴(kuò)大了北方耕地面積比重，另一方面增加了農(nóng)作物適應(yīng)氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)[6]；在人類活動(dòng)方面，由于東部和南部城鎮(zhèn)化及工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，使得全國(guó)耕地分布比重持續(xù)向北擴(kuò)展，南北方糧食產(chǎn)量發(fā)生明顯變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)13個(gè)糧食主產(chǎn)省中7個(gè)分布在北方，其糧食生產(chǎn)量占全國(guó)的60%，較20世紀(jì)90年代初提高了10個(gè)百分點(diǎn)，6個(gè)南方省的糧食生產(chǎn)僅占全國(guó)的15%；即使非糧食主產(chǎn)省的糧食主產(chǎn)縣，也絕大部分分布于山西、陜西等北方地區(qū)。另外，我國(guó)耕地的后備資源較少且也主要分布于東北和西部干旱半干旱地區(qū)[7]。由此可見(jiàn)，有限耕地資源的時(shí)空變化嚴(yán)重影響著我國(guó)糧食的生產(chǎn)，不僅導(dǎo)致區(qū)域間糧食的供求失衡，而且也進(jìn)一步加劇了農(nóng)業(yè)水資源短缺的態(tài)勢(shì)。圖1給出了我國(guó)31個(gè)省1985年以來(lái)人均糧食產(chǎn)量變化。

圖1 我國(guó)31個(gè)省人均糧食產(chǎn)量變化

圖2 不同產(chǎn)業(yè)用水量演變趨勢(shì)

水資源方面：水資源作為基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是保障我國(guó)糧食安全的另一剛性約束因素。盡管我國(guó)水資源總量相對(duì)豐富，位居世界第4位，但是由于人口基數(shù)較大，我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的1/4，是全球13個(gè)貧水國(guó)之一。更為嚴(yán)重的是我國(guó)水資源的時(shí)空分布不均，且與耕地在空間分布上差異較大，使得我國(guó)農(nóng)業(yè)水土資源的匹配關(guān)系嚴(yán)重失衡，畝均水資源占有量只有世界平均水平的50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1956—2010年全國(guó)年均降水總量為6.09萬(wàn)億m3，平均徑流量?jī)H為2.65萬(wàn)億m3，約有70%集中于汛期的6—9月份，且81%分布在長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)；又由于南北方耕地資源分布的差異，使得每公頃耕地上的水資源占有量南北差異極大，長(zhǎng)江以南地區(qū)為28 695m3，而長(zhǎng)江以北地區(qū)僅為9 465m3[8]；而且隨著我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)持續(xù)向缺水和生態(tài)脆弱的北方地區(qū)轉(zhuǎn)移，單位耕地面積上水資源的占有量還將進(jìn)一步減少。加之近年來(lái)全球氣候變化，南北方水資源分布的不均性加劇（據(jù)1956—2005年間前后25年南北方水資源占有量比較，南方增加了3%，北方僅為16%[9]），干旱缺水等極端氣候事件頻發(fā)，進(jìn)一步加劇了農(nóng)業(yè)水資源的緊張態(tài)勢(shì)。

與此同時(shí)，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，工農(nóng)業(yè)用水競(jìng)爭(zhēng)激烈，用于農(nóng)業(yè)灌溉的水量銳減（圖2），這進(jìn)一步影響著我國(guó)的糧食生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)糧食產(chǎn)量的2/3來(lái)自于占總耕地面積1/2的灌溉面積上,其他農(nóng)產(chǎn)品也相當(dāng)多的產(chǎn)自灌溉耕地[10]。然而，在1980—2010年的30年間，用于農(nóng)田灌溉的水資源量持續(xù)減少，由3 509億m3下降到3 294億m3（圖3），減少了215億m3，2000年以來(lái)全國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水缺口維持在300億—400億m3，實(shí)際灌溉面積只有6.5億畝左右，因缺水減少的糧食產(chǎn)量達(dá)350億—400億kg[11]。

圖3 不同區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量及灌溉用水所占比例

另外，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水利用效率整體較低，盡管我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，灌溉水利用系數(shù)從2000年的0.42提高到2010年的0.49，但是我國(guó)的農(nóng)業(yè)用水效率遠(yuǎn)不及以色列、南非、埃及等先進(jìn)國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)有效灌溉面積上的節(jié)灌率僅為41%；單方水糧食產(chǎn)量不足1.2kg/m3，僅為世界先進(jìn)水平的一半[12]。

在農(nóng)業(yè)用水過(guò)程中，對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用的土壤水資源重視不夠，也進(jìn)一步加劇了農(nóng)業(yè)水資源的短缺。因?yàn)橥寥浪Y源作為農(nóng)作物生長(zhǎng)最直接的水分源泉，不僅使用方便，更為重要的在于其數(shù)量極為可觀。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球土壤水儲(chǔ)存量為16.5×1012m3，為河川徑流量的7.8倍[13]；整個(gè)華北地區(qū)降水量的55%以上轉(zhuǎn)化為土壤水資源[14]，黃河流域的土壤水資源量達(dá)到2 078.9億m3，且尤以干旱半干旱缺水地區(qū)降水轉(zhuǎn)化為土壤水資源的比例較大[15]；大量的實(shí)驗(yàn)研究也表明：黃淮海區(qū)域的大部分地區(qū)其冬小麥全生育期需水量的50%—70%，夏玉米全生育期需水量的80%以上均可由土壤水提供[16]。此外，在我國(guó)，旱作農(nóng)田占全部耕地的一半，土壤水資源是其唯一的水分源泉。

由此可見(jiàn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加強(qiáng)一切可利用水資源的合理開(kāi)發(fā)，提高農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程中每一滴水的有效利用將對(duì)有效緩解農(nóng)業(yè)水資源本底較差的現(xiàn)實(shí)具有重要意義；同時(shí)，加強(qiáng)土壤水資源的合理利用，亦是保障雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的重要水源。

總之，由以上分析可見(jiàn)，人增地減、水資源短缺的現(xiàn)實(shí)情勢(shì)嚴(yán)重制約著我國(guó)的糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，且隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步推進(jìn)，耕地資源和水資源對(duì)糧食生產(chǎn)的剛性約束將愈加凸顯。面對(duì)如此嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，要從根本上保障糧食安全，發(fā)展農(nóng)業(yè)，必須加強(qiáng)基本農(nóng)業(yè)水土資源的保障。即在耕地方面，應(yīng)立足于我國(guó)耕地資源的現(xiàn)狀，適當(dāng)加大耕地后備資源的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)保障現(xiàn)有耕地資源數(shù)量和生產(chǎn)能力保護(hù)；在水資源方面，應(yīng)在保障農(nóng)業(yè)基本供水的同時(shí)，立足于農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程全面提高水資源的利用效率。唯其如此，才能從根本上提高糧食生產(chǎn)的保障能力。

3 農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程解析

農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)在人類活動(dòng)作用下，從?。ㄝ敚┧茫ê模┧潘约芭c此相聯(lián)系的包括糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的人工干預(yù)過(guò)程；就水的足跡而言，其實(shí)質(zhì)是伴隨自然水循環(huán)過(guò)程的農(nóng)業(yè)人工側(cè)支循環(huán)，是社會(huì)水循環(huán)的重要組成部分。其構(gòu)成不僅體現(xiàn)為“實(shí)體水”的循環(huán)，而且也包含著伴隨農(nóng)產(chǎn)品流通的“虛擬水”的循環(huán)。

對(duì)于“實(shí)體水”的循環(huán)，集中地表現(xiàn)為通過(guò)農(nóng)業(yè)種植業(yè)代替自然植被以間接方式影響并參與自然水循環(huán)的過(guò)程，和伴隨“供（?。茫ê模拧彼拳h(huán)節(jié)以直接方式影響并參與自然水循環(huán)的過(guò)程。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，各種灌溉制度和灌溉節(jié)水措施的實(shí)施，農(nóng)業(yè)“實(shí)體水”的循環(huán)過(guò)程變得愈加復(fù)雜。

對(duì)于“虛擬水”的循環(huán)，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，糧食等農(nóng)產(chǎn)品的流通增強(qiáng)，附著在農(nóng)產(chǎn)品上的水循環(huán)鏈條進(jìn)一步延長(zhǎng)，即“虛擬水”循環(huán)過(guò)程在農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)中變得愈加重要。

在二者的相互作用下，農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)一步增加。圖4給出了農(nóng)業(yè)水循環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖。

由圖4可見(jiàn)，在整個(gè)農(nóng)業(yè)用水過(guò)程中，農(nóng)業(yè)水資源轉(zhuǎn)化的通量表現(xiàn)為以下兩方面：在供給方面，主要體現(xiàn)為常規(guī)水資源和非常規(guī)水資源以及土壤水資源的供給，而且一切形式的水只有轉(zhuǎn)化為土壤水才能被農(nóng)作物吸收利用，土壤水的存在轉(zhuǎn)化形式直接關(guān)系著徑流性水資源的補(bǔ)給和消耗；在消耗方面，集中體現(xiàn)為蒸發(fā)蒸騰和深層滲漏。蒸發(fā)蒸騰發(fā)生在農(nóng)業(yè)水循環(huán)的各階段，包括取（輸）水、排水過(guò)程的渠系土壤蒸發(fā)和水面蒸發(fā)，以及農(nóng)田用水過(guò)程的土壤蒸發(fā)和作物植被蒸騰，且在其消耗中占有極大的比重。

由此可見(jiàn)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)整體上呈現(xiàn)出循環(huán)邊界不斷擴(kuò)大，循環(huán)環(huán)節(jié)不斷增加、循環(huán)路徑不斷延長(zhǎng)的演化特征，與此相伴的水量及農(nóng)業(yè)水資源轉(zhuǎn)化效率也隨之發(fā)生改變。因此，要解決農(nóng)業(yè)水資源短缺，立足于農(nóng)業(yè)水循環(huán)全過(guò)程，加強(qiáng)不同環(huán)節(jié)農(nóng)業(yè)可利用水資源數(shù)量和消耗效率調(diào)控是其根本。

圖4 農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)示意圖

4 基于農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程的農(nóng)業(yè)用水調(diào)控策略及調(diào)控方向

4.1 基本調(diào)控策略和調(diào)控方向

鑒于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的水土資源形勢(shì)，在保障有限耕地資源的前提下，立足于農(nóng)業(yè)水循環(huán)全過(guò)程，加強(qiáng)“開(kāi)源”和“節(jié)流”是解決農(nóng)業(yè)水資源不足的根本途徑。

在開(kāi)源方面，應(yīng)“基于農(nóng)業(yè)水循環(huán)供給環(huán)節(jié)，以增加農(nóng)業(yè)可利用水資源量”為目標(biāo)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)可利用水量調(diào)控。由于農(nóng)業(yè)可利用水源不僅包括由降水派生的一次性水資源（包括徑流性水資源和土壤水資源），而且也包括再生性二次水資源（包括工業(yè)生活廢污水經(jīng)處理后的再生水資源和集蓄的雨水資源）。因此，加強(qiáng)降水資源、再生水資源等水資源的合理利用，可有效緩解農(nóng)業(yè)徑流性水資源供給的緊張態(tài)勢(shì)。具體包括以下3方面：

（1）加強(qiáng)徑流性水資源的利用：由于我國(guó)降水具有總量相對(duì)豐富，但時(shí)空分布不均，且與耕地資源和農(nóng)作物生長(zhǎng)匹配嚴(yán)重失衡的特性，因此要合理利用降水形成的徑流性水資源，必須綜合區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間的降水特點(diǎn)，在因地制宜調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，應(yīng)統(tǒng)籌優(yōu)化水利工程設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，通過(guò)對(duì)降水在時(shí)空間上的調(diào)配，增加徑流性水資源的利用。

（2）加強(qiáng)降水非徑流性水資源的轉(zhuǎn)化與利用：降水轉(zhuǎn)化的非徑流性水資源集中體現(xiàn)為土壤水資源。由于土壤水分是農(nóng)作物生長(zhǎng)最直接的水源，蓄水保墑，增加土壤水資源的涵養(yǎng)是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最直接的舉措。為此，一方面要增加土地覆被，減少田間徑流的生成，實(shí)現(xiàn)土壤水源涵養(yǎng)；另一方面，應(yīng)加強(qiáng)非充分灌溉制度的實(shí)施和雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展力度，通過(guò)調(diào)整土壤非飽和帶庫(kù)容，促進(jìn)降水入滲蓄存量，從而提高農(nóng)作物根系活動(dòng)區(qū)土壤水資源的轉(zhuǎn)化，達(dá)到涵養(yǎng)土壤水源的目的。

（3）對(duì)于其他非常規(guī)水資源的利用：通常農(nóng)業(yè)灌溉用水主要集中于地表水和地下水等常規(guī)水資源。然而，隨著我國(guó)人口的不斷增長(zhǎng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用于農(nóng)業(yè)的常規(guī)水資源量已受到限制。結(jié)合農(nóng)業(yè)用水對(duì)水質(zhì)要求相對(duì)較低的特點(diǎn)，重視工業(yè)生活廢污水經(jīng)處理后的再生水資源、地下微咸水等非常規(guī)水資源，是解決農(nóng)業(yè)水資源不足的另一重要手段。

在節(jié)流方面，應(yīng)以“基于農(nóng)業(yè)水循環(huán)用（耗）水環(huán)節(jié)，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率”為準(zhǔn)則。由于水資源需求的本質(zhì)在于消耗，耗水是水資源的真實(shí)需求量，且發(fā)生于農(nóng)業(yè)水循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)。因此，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水循環(huán)不同環(huán)節(jié)的耗水管理，將有助于全面提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率。具體包括以下3方面：

（1）加強(qiáng)總量控制和定額管理，提高灌溉水利用效率：以農(nóng)業(yè)水循環(huán)的基本過(guò)程為對(duì)象，一方面要加強(qiáng)農(nóng)田灌溉輸水過(guò)程中水分的調(diào)控，以減少非生產(chǎn)性消耗，提高輸水效率；另一方面要結(jié)合區(qū)域的特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程中水資源的消耗效率，以減少非生產(chǎn)性無(wú)效消耗或生產(chǎn)性低效消耗為指導(dǎo)，按照水資源的供耗關(guān)系，合理調(diào)配水資源，提高各種水源地利用效率，嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)用水定額和用水總量。

（2）水旱并舉，工程措施和非工程措施并重，提高土壤水資源的利用效率：根據(jù)國(guó)家科技攻關(guān)研究，我國(guó)北方旱作農(nóng)區(qū)降水量的20%以徑流損耗，而休閑期無(wú)效水分蒸發(fā)占降水的24%，真正能夠被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用的降水只占降水總量的56%；就是這56%的利用量中，又有26%因田間蒸發(fā)而散失，作物真正利用的降水只有總量的30%。在南方水資源相對(duì)豐富的地區(qū)，降水的利用效率更低[17]。因此，提高降水資源利用效率可有效緩解農(nóng)業(yè)水資源的不足。

（3）挖掘植物抗旱特性，發(fā)展生物節(jié)水技術(shù)，提高農(nóng)作物水分轉(zhuǎn)化效率，提高生產(chǎn)性高效消耗的比例，可減少水資源的浪費(fèi)。

4.2 土壤水資源的調(diào)控意義和調(diào)控方向

土壤水資源作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最直接的水分源泉，一切形式的水只有轉(zhuǎn)化為土壤水才能被農(nóng)作物吸收利用，因此，加強(qiáng)土壤水資源的調(diào)控管理是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)源與節(jié)流的核心環(huán)節(jié)。然而，由于土壤水資源不能直接提取和運(yùn)輸，一定時(shí)段一定區(qū)域內(nèi)僅表現(xiàn)為一個(gè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程量，在接受補(bǔ)給的同時(shí)也在消耗，且在多年平均尺度上最終被全部消耗（在多年平均時(shí)間尺度上，土壤水資源蓄變量趨于零），絕大部分以蒸發(fā)蒸騰的形式散失，只有極少部分有被產(chǎn)品帶走的特點(diǎn)，因此，加強(qiáng)土壤水資源消耗管理和調(diào)控，是提高土壤水資源效率的主要方式。這也是我國(guó)執(zhí)行最嚴(yán)格水資源管理和開(kāi)展“以耗水（ET）管理”為核心水資源管理的重要組成。

土壤水資源的消耗由植被蒸騰和棵間土壤蒸發(fā)構(gòu)成。由于消耗形式的差異，使得其消耗效用明顯不同。對(duì)于植被蒸騰，是指通過(guò)植物根系吸收到植物體，除少量存儲(chǔ)于植物體內(nèi)，絕大部分通過(guò)植物葉面擴(kuò)散到大氣中參與湍流交換過(guò)程的土壤水資源量；其消耗效率由環(huán)境因素所決定，主要取決于農(nóng)作物葉片周圍的水汽壓、根系影響層土壤含水量。據(jù)有關(guān)研究分析，在農(nóng)作物的蒸騰水量中，僅有極少部分參與光合作用（不足1%[18]），絕大部分以葉片氣孔蒸騰的形式散失，被認(rèn)為是奢侈蒸騰，而奢侈蒸騰部分常被認(rèn)為是生產(chǎn)性低效消耗。因此，在農(nóng)業(yè)用水過(guò)程中，合理調(diào)控土壤水分，維持合適的冠層阻力和冠層附近濕度，通過(guò)直接或間接的方式調(diào)節(jié)植被氣孔開(kāi)度，減少低效消耗，提高蒸騰轉(zhuǎn)化效率，可改善農(nóng)業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)用（耗）水效率。

棵間土壤蒸發(fā)，是農(nóng)業(yè)水系統(tǒng)中水資源消耗的又一個(gè)主要方面，是在土壤水勢(shì)與大氣水勢(shì)梯度的作用下，土壤水分由土壤非飽和帶液態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并散失到大氣中的自然水循環(huán)過(guò)程；其消耗量與土壤水分狀況密切相關(guān)，一方面通過(guò)土壤水庫(kù)提供用于消耗的水量，另一方面通過(guò)土壤水分的變化影響植被冠層的能量，進(jìn)而影響蒸發(fā)量。盡管農(nóng)田棵間土壤蒸發(fā)在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)調(diào)節(jié)農(nóng)田微氣候間接影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，但是就其相對(duì)于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生產(chǎn)而言，棵間土壤蒸發(fā)所發(fā)揮的作用較小，常被認(rèn)為是生產(chǎn)性低效消耗。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，若能夠結(jié)合土壤水分蒸發(fā)的基本原理，通過(guò)采用中耕松土使毛細(xì)管斷裂，減少棵間土壤水分蒸發(fā)的供給量，或結(jié)合農(nóng)作物冠層能量原理，采用地膜覆蓋、秸稈覆蓋等技術(shù)，控制土壤蒸發(fā)過(guò)程中的溫度和水勢(shì)梯度等方法，控制其合適的棵間土壤水分消耗比例，也是改善農(nóng)田用水效率的主要方向。

此外，蒸發(fā)蒸騰發(fā)生在農(nóng)業(yè)水循環(huán)的各階段，不僅包括SPAC系統(tǒng)中的農(nóng)田蒸發(fā)蒸騰，而且也包括發(fā)生在?。ㄝ敚┧⑴潘^(guò)程的渠系土壤蒸發(fā)和水面蒸發(fā)等過(guò)程中。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中輸配水過(guò)程的消耗，由于其消耗與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的初衷相悖而被認(rèn)為是非生產(chǎn)性消耗。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，在適當(dāng)考慮生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)渠系等輸配水系統(tǒng)的耗水管理，亦可提高農(nóng)業(yè)水資源的利用率。

總之，綜合以上分析可見(jiàn)，立足于農(nóng)業(yè)水循環(huán)過(guò)程，加強(qiáng)一切可利用水資源的利用和不同環(huán)節(jié)水資源的消耗管理，不僅有利于可利用水資源的開(kāi)發(fā)，而且將有助于從根本上改善水資源的消耗效率。

5 結(jié)論

面對(duì)我國(guó)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全所面臨的挑戰(zhàn)，文章從影響我國(guó)糧食生產(chǎn)的兩大剛性約束——土地資源和水資源進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，從根本上緩解農(nóng)業(yè)水土資源不足，提出了最根本的調(diào)控策略；即在耕地資源方面，建議要立足于我國(guó)有限耕地資源的現(xiàn)狀，適當(dāng)加大耕地后備資源的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)保障現(xiàn)有耕地資源數(shù)量和生產(chǎn)能力保護(hù)；在農(nóng)業(yè)水資源方面，建議結(jié)合農(nóng)業(yè)水循環(huán)的特點(diǎn)，從“開(kāi)源”上重視徑流和非徑流性水資源，在“節(jié)流”上加強(qiáng)農(nóng)業(yè)耗水管理；并圍繞農(nóng)業(yè)水資源動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的中心環(huán)節(jié)——土壤水資源的循環(huán)特性，結(jié)合土壤水資源的消耗效率，對(duì)土壤水資源進(jìn)行調(diào)控。

1 Lesler Brown R.Who will feed China?Wake up call for a small planet.NewYork:W.W.Norton&Company, 1995.

2 Lesler Brown R，Brian Hailweil.China's water shortage could shake world food security.World Water,July，2009.

3讓.鄧肯.世界糧食市場(chǎng)的變遷與中國(guó)糧食.中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì),1997（4）：38-42.

4中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院.全國(guó)土地利用總體規(guī)劃綱要（2006—2020年）.2008.

5中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院.國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第“十一”個(gè)五年規(guī)劃綱要.2006.

6丁一匯主編.中國(guó)氣候變化——科學(xué)、影響、適應(yīng)及對(duì)策研究.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.2009，208.

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8蘇人瓊.中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)水資源的依賴性.沈振榮,蘇人瓊.中國(guó)農(nóng)業(yè)水危機(jī)對(duì)策研究.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1998，39.

9中華人民共和國(guó)水利部.水資源公報(bào)，2010.

10中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院.中國(guó)糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2008—2020年）.2008.

11賈大林.農(nóng)業(yè)用水危機(jī)與糧食安全對(duì)策.農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì),1999（2）：1-5.

12尹成杰.建設(shè)健全農(nóng)村基層水利管理服務(wù)體系走中國(guó)特色水利現(xiàn)代化道路.中國(guó)水利，2011,6.

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14劉昌明.水文水資源研究理論與實(shí)踐——?jiǎng)⒉魑倪x.北京:科學(xué)出版社,2004，432.

15王浩，楊貴羽，賈仰文等.基于區(qū)域ET結(jié)構(gòu)的黃河流域土壤水資源消耗效用研究.中國(guó)科學(xué)D輯：地球科學(xué),2007,37(12)：1643-1652.

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17彭致功，劉鈺，許迪.灌溉用水管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及綜合評(píng)價(jià).武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，5:21-25.

18康紹忠,蔡煥杰.農(nóng)業(yè)水管理學(xué).北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1996, 73.

Thinking of Agriculture Development in China Based on Regional Water Resources and Land Cultivation

Wang Hao Yang Guiyu Yang Zhaohui
(China Institute of Water Resources and Hydropower Research,State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle River Basin,Beijing 100038,China)

Food security is one of the problems in the whole world.As an agricultural country with large population,China's food security has become a focus issue in the world for a long time.The paper firstly describes the challenge faced in China's agricultural product and food security by analyzing the two rigid constrains of water use and land cultivation.Then,to solve the issues of agricultural water scarcity and land resources shortage,the regulation strategy are put forward according to the utilization situation of the land cultivation and agricultural water resources.For the land cultivation,the amount of the land cultivation and their product capacity should be rationally protected when the reserve land cultivate are appropriately developed. For the agricultural water resources,the basic measures are provided from the view point of development of water resources and water saving based on the agricultural water cycle process.Namely,all kinds of water resources which may be utilized in agriculture,including the no-runoff water resources and runoff water resources,should be rationally used.At the same time,water resources consumption management should be further strengthened based on the water cycle process.Finally,considering the soil water resources is a core linkage in agricultural water cycle and its low utilization efficiency,the regulating direction of the soil water resources are analyzed in detail based on the soil water resources consumption efficiency.

food security,aagricultural development,water resources,agricultural water cycle,regulation strategy

*修改稿收到日期：2013年4月27日

資助基金：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2010CB951100）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（50939006）和國(guó)家自然

基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金項(xiàng)目“流域水循環(huán)模擬與調(diào)控”（51021066）

楊貴羽，中國(guó)水利水目科學(xué)研究院高級(jí)工程師（E-mail:guiyuy@iwhr.com）