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一、嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)用水危機(jī)

我國人多、地少、水缺,全國人均占有水量為世界的1/4,華北地區(qū)僅為世界的1/24。為世界13個(gè)貧水國之一。有限的水資源在時(shí)空分布上又很不均勻,南多北少、東多西少,夏秋多、冬春少,季節(jié)性、區(qū)域性干旱缺水問題十分嚴(yán)重,我國水資源的供需矛盾已十分突出。我國目前農(nóng)田有效灌溉面積為7.5億畝,但由于缺水,每年實(shí)際灌溉面積只有6.5億畝左右。全國灌區(qū)年缺水約300億米3,因缺水而少收糧食350—400億公斤。由于水資源不足且不科學(xué)引用,近十多年來黃河連續(xù)斷流,且斷流時(shí)間和斷流河段越來越長,1997年黃河下游利津站斷流時(shí)間累計(jì)達(dá)226天,295天無水入海,斷流上延到開封柳園口,長達(dá)704公里,是歷史上沒有的。而且,黃河中游各主要支流沁河、伊河、汾河、大汶河、延河、渭河等相繼出現(xiàn)斷流,影響了沿黃兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活,導(dǎo)致油田縮小生產(chǎn)的規(guī)模,居民供水緊張,糧食大幅度減產(chǎn),加劇了主河槽的泥沙淤積,使下游防汛日益艱難,斷流也加劇了河流水質(zhì)污染。華北平原地區(qū)由于地下水超采致使地下水位平均每年下降1米多,渤海灣地區(qū)因地下水位下降,已有1450平方公里的地區(qū)受海水入侵,一些地區(qū)已出現(xiàn)井水量減少的趨勢。

全國50%的城市地下水受到污染,131個(gè)大中型湖泊中,富營養(yǎng)化的達(dá)65個(gè),78%的城市河段已不適合做飲用水源;情況還在繼續(xù)惡化,水體污染使有限的水資源更加短缺。21世紀(jì)將是我國從發(fā)展中國家轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缰械劝l(fā)達(dá)國家,也是我國人口增到16億高峰時(shí)代,工、農(nóng)業(yè)和城市生活用水將與日俱增,工業(yè)、生活用水將擠占農(nóng)業(yè)用水,農(nóng)業(yè)用水危機(jī)將更為嚴(yán)峻。如何認(rèn)真科學(xué)地解決水資源問題,將影響中國糧食安全,我們必須有清醒的認(rèn)識(shí),采取果斷有力的措施,對(duì)水資源實(shí)施科學(xué)管理和有效利用。

(一)21世紀(jì)中國糧食安全的內(nèi)涵及評(píng)價(jià)

1.糧食安全。聯(lián)合國糧農(nóng)組織于1974年在世界糧食大會(huì)上定義為:糧食安全即“保證任何人在任何地方都得到為了生存和健康所需要的足夠食品”。經(jīng)濟(jì)學(xué)家阿爾伯托.瓦爾德斯定義的糧食安全是“缺糧國家或這些國家的某些地區(qū)或家庭逐年滿足標(biāo)準(zhǔn)糧食消費(fèi)水平的能力”。

2.糧食安全的變量指標(biāo)體系。糧食安全狀況用什么指標(biāo)來衡量,目前FAO、世界銀行及各國學(xué)者所采用的計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)比較一致。(1)糧食貿(mào)易依從度:α=(D-S)/D×100%糧食自給率:β=S/D=1-α式中:D——糧食總需求量;S——一國的糧食供給量α≤5%表明一國已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了糧食自給。α≤10%即達(dá)到可以接受的糧食安全水平。(2)糧食儲(chǔ)備水平。糧食儲(chǔ)備是在新的作物年度開始時(shí)可以從上一年收獲的作物中得到(包括進(jìn)口)的糧食儲(chǔ)備量。(3)糧食產(chǎn)量波動(dòng)系數(shù)。糧食生產(chǎn)受氣候、投入、價(jià)格政策等不確定因素影響,年際間往往有較大波動(dòng),波動(dòng)幅度大小在一定程度上反映了一個(gè)國家的糧食安全程度。亞洲國家的不穩(wěn)定指數(shù)大都比較低,中國位于較低國家之列。(4)人均糧食占有量。每個(gè)國民糧食占有量越大,表示糧食安全水平越高。(5)低收入階層的糧食保障水平。一個(gè)國家總體上糧食供給有余,而一部分低收入者可能吃不飽飯或者營養(yǎng)不足,增加低收入階層的糧食供給,可以顯著地提高一個(gè)國家糧食安全水平,扶貧計(jì)劃與此有關(guān)。

3.中國糧食安全的評(píng)價(jià)。根據(jù)上述五個(gè)糧食安全度量指標(biāo)對(duì)中國和世界主要糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國的糧食安全狀況進(jìn)行評(píng)估結(jié)果:目前中國糧食安全水平低于美國、加拿大、澳大利亞和法國,但高于日本、印度和俄羅斯,并且高于世界平均水平。然而如果因人口增長和不測事件,未來糧食自給率下降,外貿(mào)依從度提高,以及人均占有量增大緩慢,預(yù)示著我國糧食安全水平有可能下降。

(二)21世紀(jì)中國糧食供需的變動(dòng)趨勢

1.中國人口的發(fā)展。中國人口從1980年的9.87億,增到1995年的12.11億。15年平均每年增加近1500萬人,年平均增長率1.28%。到2000、2010、2020、2030年,根據(jù)國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測,中國人口將由1995年的12.11億先后增加到13億人,14.0—14.3億人,14.7—15.4億人和15.3—16.3億人,需要嚴(yán)格地控制人口的增長。2.中國對(duì)糧食的需求。到2000年,主要?jiǎng)游镄允澄锏南M(fèi)水平提高,居民的食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)將達(dá)到或超過小康水平,人均每日供給熱能基本維持在2660大卡,蛋白質(zhì)72克,其中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)超過30%,糧食總需求量5.20億噸,人均需求量400公斤,人均消費(fèi)量(口糧)213公斤。到2010年,居民的食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)和水平將進(jìn)入水康水平中期階段,人民的食物質(zhì)量顯著改善。糧食總需求量5.6—5.9億噸,人均需求量400—420公斤,人均消費(fèi)量(口糧)193公斤。到2020年居民的膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)將可能接近亞洲發(fā)達(dá)國家和發(fā)達(dá)地區(qū)的膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和水平。糧食總需求量6.0—6.4億噸,人均需求量410—430公斤,人均消費(fèi)量(口糧)173公斤。到2030年由于先進(jìn)技術(shù)推廣和管理工作的改善,提高畜禽出欄率、出肉率,人均糧食消費(fèi)可能接近日本80年代的水平。糧食總需求6.15—7.2億噸,人均需求量420—450公斤,人均消費(fèi)量(口糧)140公斤。

(三)糧食增長對(duì)水的需求

從1995年我國糧食總產(chǎn)4.65億噸,相應(yīng)的灌溉面積7.5億畝,到2000年糧食增長到5.2億噸,灌溉面積需要發(fā)展到8.0億畝。2010年糧食增長到5.4—5.6億噸,灌溉面積需要發(fā)展到8.5億畝。2020年糧食增長到5.8—6.2億噸,灌溉面積要發(fā)展到9億畝。2030年糧食增長到6.2—6.9億噸,則需要灌溉面積發(fā)展到9.5億畝。用水量將從現(xiàn)狀的4000億米3增長到6650億米3。

二、21世紀(jì)中國糧食安全和水問題的對(duì)策

(一)全面節(jié)水的重點(diǎn)是農(nóng)業(yè)節(jié)水

1.提高農(nóng)業(yè)水的利用率和利用效率。我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的73.4%,加上農(nóng)村生活用水占81.7%。長期以來,由于技術(shù)和管理水平落后,灌溉設(shè)施老化失修等方面原因,當(dāng)前灌溉水的利用率只有0.3—0.4,與發(fā)達(dá)國家0.7—0.9的利用率相差甚遠(yuǎn),農(nóng)作物水分利用率(WUE)不足1公斤/米3(0.87公斤/米3)、以色列為2.32公斤/米3。如果科學(xué)地發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),到2030年使我國灌溉水的利用率達(dá)到0.6—0.7,水分生產(chǎn)率達(dá)到1.5公斤/米3。即在30年內(nèi),灌溉水的利用率提高0.3,按現(xiàn)狀4000億米3農(nóng)業(yè)用水計(jì)算,則可節(jié)水1200億米3,如果其中2/3用來生產(chǎn)糧食,按1.5公斤/米3計(jì),可增產(chǎn)1.2億噸糧食。因此搞好農(nóng)業(yè)節(jié)水,提高水的利用率和利用效率,是可以解決21世紀(jì)糧食安全重要途徑之一。

2.農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)體系。提高水的利用率和水的利用效率不是靠一項(xiàng)或幾項(xiàng)工程措施能實(shí)現(xiàn)的,而是要建立包括合理利用水資源,節(jié)水灌溉工程,節(jié)水管理和節(jié)水農(nóng)藝措施相結(jié)合的技術(shù)體系。舉兩個(gè)實(shí)例說明,通過努力,上述指標(biāo)是可以達(dá)到的。例如:(1)山東省恒臺(tái)縣是老井灌區(qū)。水資源不足,地下水位連續(xù)下降,該縣采取充分利用降水,引黃河水補(bǔ)源,開發(fā)利用土壤水,降低灌溉定額,以提高用水效率,降低地下水開采量,調(diào)控地下水位,三年來達(dá)到基本平衡并略有回升。節(jié)水灌溉工程狠抓平地配套,渠道防滲和低壓管道輸水,短窄畦灌,噴灌和低壓管噴灌溉,該縣把節(jié)水灌溉管理做為關(guān)鍵,建立縣、鄉(xiāng)、村三級(jí)管理體系,以法管水,按方收費(fèi),三年來辦培訓(xùn)班1038期,受訓(xùn)人員25萬人次。在節(jié)水農(nóng)藝方面實(shí)行節(jié)水高產(chǎn)栽培措施,促控結(jié)合科學(xué)用水,該縣實(shí)現(xiàn)了節(jié)水噸糧縣,灌溉水的利用率達(dá)0.9,水的利用效率糧食達(dá)到2.43公斤/米3。成為我國節(jié)水農(nóng)業(yè)高效用水典范。(2)陜西省涇惠渠灌區(qū)是我國古老的大型河水灌區(qū)。耕地135萬畝,每年引涇河水4億米3,灌區(qū)內(nèi)有機(jī)井1.3萬眼,每年提取地下水1.2—2億米3。實(shí)現(xiàn)渠井結(jié)合,渠系配套,渠道防滲,平整土地,長畦改短等措施,并在用水管理上,實(shí)行水權(quán)集中,統(tǒng)一管理,三級(jí)調(diào)配,以斗渠量水為基礎(chǔ),水費(fèi)按量計(jì)算,按成本核收,使全灌區(qū)平均灌溉水的利用率達(dá)0.505,接近國家大型灌區(qū)節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合節(jié)水農(nóng)藝措施,從1981年以來灌區(qū)糧食畝產(chǎn)連續(xù)超過500公斤。1994年灌區(qū)的高陵縣成為西北地區(qū)第一個(gè)噸糧縣,水的利用效率超過1.5公斤/米3。若能在引黃灌區(qū)廣泛推廣,可使灌溉水的利用率和利用效率有大幅度提高。

3.節(jié)水灌溉的重點(diǎn)在渠灌區(qū)。我國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水的難點(diǎn)在渠灌區(qū),也是灌溉面積最大,浪費(fèi)水最多,節(jié)水潛力最大的灌區(qū)。但由于量大、面廣、欠帳多、基礎(chǔ)差,在抓節(jié)水灌溉的力度上,遠(yuǎn)不如井灌區(qū)。近十多年來,在井灌區(qū)發(fā)展低壓管道輸水,提倡噴灌、滴灌都做出了成績,甚至有的項(xiàng)目計(jì)劃過于超前;而在渠灌區(qū)僅進(jìn)行了大中型灌區(qū)調(diào)查,對(duì)中小灌區(qū)以及田間節(jié)水抓得很少,有些不敢問津之勢。為了我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和21世紀(jì)糧食安全,節(jié)水灌溉的重點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)?shù)叵蚯鄥^(qū)節(jié)水轉(zhuǎn)移。像涇惠渠灌區(qū)那樣狠抓渠井結(jié)合、渠系配套、渠道防滲、平整土地、接方按成本收費(fèi),農(nóng)民自動(dòng)灌關(guān)鍵水,改變大水漫灌的習(xí)慣,大型渠灌區(qū)通過努力農(nóng)業(yè)節(jié)水也可達(dá)標(biāo)。

(二)全面節(jié)水和增援工業(yè)及生活用水,減輕農(nóng)業(yè)用水的壓力

1.工業(yè)和生活節(jié)約用水。提高工業(yè)和生活用水的重復(fù)利用率是關(guān)系到21世紀(jì)我國糧食安全的因素之一,布朗先生提出:在1995—2030年的35年間,中國生活和工業(yè)需水之和將要比現(xiàn)在凈增加3200億立方米,并提到在北方缺水地區(qū)無其他水源可用,只有擠占農(nóng)業(yè)用水,構(gòu)成農(nóng)業(yè)用水最大的威脅之一。因此,非要十分重視工業(yè)和生活節(jié)水不可。我國工業(yè)節(jié)水潛力很大,工業(yè)用水的重復(fù)利用率不高,大部分城市在30%—40%,中小城市更低,只有青島、大連、北京、天津等城市達(dá)到70%,而日本、美國工業(yè)用水重復(fù)利用率在75%以上。1978年到1984年,北京、天津工業(yè)總產(chǎn)值分別增長了1.8倍和1.6倍,但由于采取了措施,使水的重復(fù)利用率從30%、40%提高到72%,73%。從而萬元產(chǎn)值耗水量卻減少了。如果全國能達(dá)到北京、天津的用水水平,每年可在現(xiàn)在用水量中節(jié)水150多億米3。城市生活用水現(xiàn)人均161升/日水平雖然不高,但浪費(fèi)仍比較嚴(yán)重,關(guān)鍵是缺少節(jié)水意識(shí)。到21世紀(jì)城市人口達(dá)8億,生活水平提高,如果采取節(jié)水措施,可節(jié)水1/2或1/3。另外,對(duì)工業(yè)和生活用水排出的污水進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)污水資源化,做為灌溉用水,返為農(nóng)用,也是減少對(duì)農(nóng)業(yè)用水壓力的重要措施。

2.修建南水北調(diào)工程,增加對(duì)北方工業(yè)和城市生活的供水量。從我國北方地多水少和南方地少水多的國情出發(fā),從長遠(yuǎn)工、農(nóng)業(yè)發(fā)展著眼,南水北調(diào)是必需的,應(yīng)積極地作好前期工作,選擇適宜的時(shí)機(jī)興建。東線、中線明確為工業(yè)和城市生活供水是正確的。調(diào)來的水農(nóng)民用不起,增加了工業(yè)、生活用水,可少擠占農(nóng)業(yè)用水,對(duì)糧食安全有重要關(guān)系。調(diào)水增加工業(yè)、生活用水,也增加排出水量,可供農(nóng)業(yè)利用。西線調(diào)水是解決黃河斷流先天不足的問題,黃河橫貫我國北方九省,是今后我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基地,關(guān)鍵問題是缺水,因此應(yīng)加快和加強(qiáng)西線的前期工作。

(三)充分利用降水,發(fā)展節(jié)水增產(chǎn)高效的旱地農(nóng)業(yè)

1.加大推廣旱地農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)力度。我國耕地面積19.5億畝,其中灌溉面積7.5億畝,旱地農(nóng)業(yè)12億畝,旱地農(nóng)業(yè)是非灌溉農(nóng)業(yè),是充分利用降水的農(nóng)業(yè),因此它是節(jié)水農(nóng)業(yè)的組成部分,和節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)一樣都有提高用水有效性的內(nèi)涵。旱地農(nóng)業(yè)在國際上受到許多國家重視,美國、澳大利亞和加拿大糧食出口大國,糧食生產(chǎn)主要和全部靠旱地農(nóng)業(yè)。我國黃淮海平原建國初期灌溉農(nóng)業(yè)只占8%,92%為旱地農(nóng)業(yè)。80年代初開始重視旱地農(nóng)業(yè),從“六五”開始國家列為攻關(guān)項(xiàng)目,在不同類型區(qū)建立了八個(gè)試驗(yàn)示范區(qū)。經(jīng)過十多年試驗(yàn)研究取得許多成果。這些試區(qū)是:遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)(阜新),遼西低山丘陵半干旱區(qū)(喀左),陜西渭北半濕潤偏旱區(qū)(合陽),晉東豫西旱農(nóng)地區(qū)(壽陽),內(nèi)蒙古后山半干旱偏旱區(qū)(武川),冀西北高寒半干旱區(qū)(張北),隴東高原半濕潤偏旱區(qū)(鎮(zhèn)原),寧南半干旱偏旱區(qū)(海源)。根據(jù)各試區(qū)的成果中國農(nóng)科院歸納如下表的內(nèi)容,隨著雨量增加,增產(chǎn)的幅度增大,各試區(qū)增產(chǎn)都在每畝60公斤以上,高者增產(chǎn)235.8公斤。當(dāng)前的問題是缺乏有力的組織領(lǐng)導(dǎo)和推廣投入。旱地農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)我國有悠久的歷史和豐富的經(jīng)驗(yàn),目前又有不同類型地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代旱地農(nóng)業(yè)的試驗(yàn)成果,如將這些成果在6億畝的旱農(nóng)地區(qū)推廣應(yīng)用,按每畝增產(chǎn)糧食25—50公斤估算,則可增產(chǎn)1.5—3.0億噸糧食,將對(duì)我國21世紀(jì)糧食安全做出更大貢獻(xiàn)。

2.旱地農(nóng)業(yè)加抗旱灌溉。旱地農(nóng)業(yè)基本經(jīng)驗(yàn):蓄水保墑建立土壤水庫,選用耐旱作物和品種,提高作物自身抗逆能力,培肥施肥增加土壤水分利用效率,加上抗旱灌溉,增產(chǎn)防大旱。利用集雨蓄水工程或有限的水源發(fā)展抗旱灌溉,是投資少、實(shí)施快,節(jié)水增產(chǎn)明顯的有效途徑。如華北地區(qū)推行的打吊管井提取淺層淡水,以塑料軟管(小白龍)直接灌溉到作物根部,每畝次灌水18立方米。東北地區(qū)推行的“坐水種”,從車?yán)藫?dān)發(fā)展到半機(jī)械化,已發(fā)展坐水種面積約5000萬畝。在西北丘陵旱農(nóng)地區(qū)近年發(fā)展迅速的集雨、窖水、微灌工程。如甘肅采取坡地鋪地膜半畝,集雨約80米3,分蓄2—3個(gè)窖內(nèi),用手壓泵,提水灌溉4畝地的模式,使糧食成倍增長。在寧夏半干旱地區(qū)也在大規(guī)模修建集雨水窖,如能和旱地農(nóng)業(yè)采用的等高耕作、壟作、坑田、豐產(chǎn)溝種植等聚水保肥提高水分利用率功效的旱地農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施結(jié)合起來,則增產(chǎn)效果更為明顯,每畝可增產(chǎn)50公斤以上。

(四)加強(qiáng)管理和科技投入

1.加強(qiáng)管理是使水資源發(fā)揮最大效益的關(guān)鍵。針對(duì)黃河斷流問題的討論,錢正英院士認(rèn)為黃河斷流的直接原因是缺乏有效的管理,表現(xiàn)在:(1)沒有修改和進(jìn)一步具體規(guī)定各地的分水指標(biāo),并指導(dǎo)各地根據(jù)壓縮后的指標(biāo)制定長期和分年的節(jié)水計(jì)劃和相應(yīng)措施。(2)沒有相應(yīng)地提高水價(jià)或制定超額加價(jià)和豐枯差價(jià)。(3)沒有建立起有權(quán)威的黃河水資源的統(tǒng)一調(diào)度機(jī)構(gòu),并賦以執(zhí)法的必要權(quán)限,這充分說明了水管理的重要。目前由于水費(fèi)過低,不少灌區(qū)經(jīng)費(fèi)短缺,靠多種經(jīng)營維持,灌區(qū)管理卻成了副業(yè)。還有一些管理機(jī)構(gòu)由于多種經(jīng)營難度大,水費(fèi)又很低,為了創(chuàng)收,反而鼓勵(lì)農(nóng)民多用水。因此現(xiàn)有的灌區(qū)管理制度急待改革,管理技術(shù)落后帶來的損失遠(yuǎn)高于某單項(xiàng)技術(shù)落后所造成的損失。但在制訂科研攻關(guān)計(jì)劃中,都認(rèn)為管理在區(qū)域治理和節(jié)水農(nóng)業(yè)研究中很重要,但在研究內(nèi)容中卻列不上。如水費(fèi)問題是推行節(jié)水農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵,關(guān)系到提高全民節(jié)水意識(shí),灌區(qū)改造,維修更新和發(fā)展。提高水價(jià)又牽連到增加農(nóng)民負(fù)擔(dān),因此提價(jià)要和節(jié)水結(jié)合起來,水價(jià)高,用水少,農(nóng)民也易接受。國家和地方在農(nóng)田基本建設(shè)上,給予投入,改善生產(chǎn)條件,推廣節(jié)水措施,增加產(chǎn)量和收入,逐步作到按方按成本收費(fèi),各地如何做好,國家和地方應(yīng)立項(xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

2.加大科技投入,提高技術(shù)創(chuàng)新能力。技術(shù)進(jìn)步是我國過去糧食增產(chǎn)的原動(dòng)力,也是現(xiàn)在糧食增產(chǎn)的動(dòng)力。還將是我國未來糧食增長的第一推動(dòng)力。糧食問題的解決,關(guān)鍵在科技,而科技發(fā)展又取決于國家科技投資政策。要使農(nóng)業(yè)科研能持續(xù)增長,要提高中國糧食的自給水平,必須增加對(duì)農(nóng)業(yè)科研的投入。要保證國家糧食安全和持續(xù)發(fā)展,只能靠提高單產(chǎn),這對(duì)糧食的科技發(fā)展提出更高的要求。我國農(nóng)業(yè)科技水平和先進(jìn)國家差距很大,如小麥單產(chǎn)我國平均236公斤,不足先進(jìn)國家500公斤的一半。水的利用率和利用效率也只不足人家的一半,更不用說新技術(shù)的利用如生物技術(shù)在節(jié)水農(nóng)業(yè)中應(yīng)用,灌溉新技術(shù)與精細(xì)農(nóng)業(yè),非充分灌溉和調(diào)虧灌溉技術(shù)的發(fā)展,水管理自動(dòng)化的提高,和化學(xué)節(jié)水,將對(duì)促進(jìn)糧食節(jié)水增產(chǎn)發(fā)揮重要作用。為了我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,在水危機(jī)中保護(hù)糧食安全,必須在科技上取得新的突破。這就需要國家對(duì)包括農(nóng)業(yè)高效用水技術(shù)在內(nèi)的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究有一個(gè)穩(wěn)定增加投入的機(jī)制,不斷出新成果、大成果,并促使迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。