農業用水危機及糧食安全探析
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我國人多、地少、水缺,全國人均占有水量為世界的1/4,華北地區僅為世界的1/24。為世界13個貧水國之一。有限的水資源在時空分布上又很不均勻,南多北少、東多西少,夏秋多、冬春少,季節性、區域性干旱缺水問題十分嚴重,我國水資源的供需矛盾已十分突出。我國目前農田有效灌溉面積為7.5億畝,但由于缺水,每年實際灌溉面積只有6.5億畝左右。全國灌區年缺水約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引用,近十多年來黃河連續斷流,且斷流時間和斷流河段越來越長,1997年黃河下游利津站斷流時間累計達226天,295天無水入海,斷流上延到開封柳園口,長達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、渭河等相繼出現斷流,影響了沿黃兩岸工農業生產和人民生活,導致油田縮小生產的規模,居民供水緊張,糧食大幅度減產,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污染。華北平原地區由于地下水超采致使地下水位平均每年下降1米多,渤海灣地區因地下水位下降,已有1450平方公里的地區受海水入侵,一些地區已出現井水量減少的趨勢。
全國50%的城市地下水受到污染,131個大中型湖泊中,富營養化的達65個,78%的城市河段已不適合做飲用水源;情況還在繼續惡化,水體污染使有限的水資源更加短缺。21世紀將是我國從發展中國家轉變為世界中等發達國家,也是我國人口增到16億高峰時代,工、農業和城市生活用水將與日俱增,工業、生活用水將擠占農業用水,農業用水危機將更為嚴峻。如何認真科學地解決水資源問題,將影響中國糧食安全,我們必須有清醒的認識,采取果斷有力的措施,對水資源實施科學管理和有效利用。
(一)21世紀中國糧食安全的內涵及評價
1.糧食安全。聯合國糧農組織于1974年在世界糧食大會上定義為: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”。經濟學家阿爾伯托.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或家庭逐年滿足標準糧食消費水平的能力”。
2.糧食安全的變量指標體系。糧食安全狀況用什么指標來衡量,目前FAO、世界銀行及各國學者所采用的計算方法和標準比較一致。(1)糧食貿易依從度: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%表明一國已經基本上實現了糧食自給。α≤10%即達到可以接受的糧食安全水平。(2)糧食儲備水平。糧食儲備是在新的作物年度開始時可以從上一年收獲的作物中得到(包括進口)的糧食儲備量。(3)糧食產量波動系數。糧食生產受氣候、投入、價格政策等不確定因素影響,年際間往往有較大波動,波動幅度大小在一定程度上反映了一個國家的糧食安全程度。亞洲國家的不穩定指數大都比較低,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不足,增加低收入階層的糧食供給,可以顯著地提高一個國家糧食安全水平,扶貧計劃與此有關。
3.中國糧食安全的評價。根據上述五個糧食安全度量指標對中國和世界主要糧食生產和消費國的糧食安全狀況進行評估結果: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,外貿依從度提高,以及人均占有量增大緩慢,預示著我國糧食安全水平有可能下降。
(二)21世紀中國糧食供需的變動趨勢
1.中國人口的發展。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,根據國內外權威機構預測,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,需要嚴格地控制人口的增長。2.中國對糧食的需求。到2000年,主要動物性食物的消費水平提高,居民的食物消費結構將達到或超過小康水平,人均每日供給熱能基本維持在2660大卡,蛋白質72克,其中優質蛋白質超過30%,糧食總需求量5.20億噸,人均需求量400公斤,人均消費量(口糧)213公斤。到2010年,居民的食物消費結構和水平將進入水康水平中期階段,人民的食物質量顯著改善。糧食總需求量5.6—5.9億噸,人均需求量400—420公斤,人均消費量(口糧)193公斤。到2020年居民的膳食營養結構將可能接近亞洲發達國家和發達地區的膳食營養結構和水平。糧食總需求量6.0—6.4億噸,人均需求量410—430公斤,人均消費量(口糧)173公斤。到2030年由于先進技術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,人均消費量(口糧)140公斤。
(三)糧食增長對水的需求
從1995年我國糧食總產4.65億噸,相應的灌溉面積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,則需要灌溉面積發展到9.5億畝。用水量將從現狀的4000億米3增長到6650億米3。
二、21世紀中國糧食安全和水問題的對策
(一)全面節水的重點是農業節水
1.提高農業水的利用率和利用效率。我國是農業大國,農業用水量占總用水量的73.4%,加上農村生活用水占81.7%。長期以來,由于技術和管理水平落后,灌溉設施老化失修等方面原因,當前灌溉水的利用率只有0.3—0.4,與發達國家0.7—0.9的利用率相差甚遠,農作物水分利用率(WUE)不足1公斤/米3(0.87公斤/米3)、以色列為2.32公斤/米3。如果科學地發展節水農業,到2030年使我國灌溉水的利用率達到0.6—0.7,水分生產率達到1.5公斤/米3。即在30年內,灌溉水的利用率提高0.3,按現狀4000億米3農業用水計算,則可節水1200億米3,如果其中2/3用來生產糧食,按1.5公斤/米3計,可增產1.2億噸糧食。因此搞好農業節水,提高水的利用率和利用效率,是可以解決21世紀糧食安全重要途徑之一。
2.農業節水技術體系。提高水的利用率和水的利用效率不是靠一項或幾項工程措施能實現的,而是要建立包括合理利用水資源,節水灌溉工程,節水管理和節水農藝措施相結合的技術體系。舉兩個實例說明,通過努力,上述指標是可以達到的。例如:(1)山東省恒臺縣是老井灌區。水資源不足,地下水位連續下降,該縣采取充分利用降水,引黃河水補源,開發利用土壤水,降低灌溉定額,以提高用水效率,降低地下水開采量,調控地下水位,三年來達到基本平衡并略有回升。節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,該縣把節水灌溉管理做為關鍵,建立縣、鄉、村三級管理體系,以法管水,按方收費,三年來辦培訓班1038期,受訓人員25萬人次。在節水農藝方面實行節水高產栽培措施,促控結合科學用水,該縣實現了節水噸糧縣,灌溉水的利用率達0.9,水的利用效率糧食達到2.43公斤/米3。成為我國節水農業高效用水典范。(2)陜西省涇惠渠灌區是我國古老的大型河水灌區。耕地135萬畝,每年引涇河水4億米3,灌區內有機井1.3萬眼,每年提取地下水1.2—2億米3。實現渠井結合,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,實行水權集中,統一管理,三級調配,以斗渠量水為基礎,水費按量計算,按成本核收,使全灌區平均灌溉水的利用率達0.505,接近國家大型灌區節水標準。結合節水農藝措施,從1981年以來灌區糧食畝產連續超過500公斤。1994年灌區的高陵縣成為西北地區第一個噸糧縣,水的利用效率超過1.5公斤/米3。若能在引黃灌區廣泛推廣,可使灌溉水的利用率和利用效率有大幅度提高。
3.節水灌溉的重點在渠灌區。我國實現農業節水的難點在渠灌區,也是灌溉面積最大,浪費水最多,節水潛力最大的灌區。但由于量大、面廣、欠帳多、基礎差,在抓節水灌溉的力度上,遠不如井灌區。近十多年來,在井灌區發展低壓管道輸水,提倡噴灌、滴灌都做出了成績,甚至有的項目計劃過于超前;而在渠灌區僅進行了大中型灌區調查,對中小灌區以及田間節水抓得很少,有些不敢問津之勢。為了我國農業可持續發展和21世紀糧食安全,節水灌溉的重點應適當地向渠灌區節水轉移。像涇惠渠灌區那樣狠抓渠井結合、渠系配套、渠道防滲、平整土地、接方按成本收費,農民自動灌關鍵水,改變大水漫灌的習慣,大型渠灌區通過努力農業節水也可達標。
(二)全面節水和增援工業及生活用水,減輕農業用水的壓力
1.工業和生活節約用水。提高工業和生活用水的重復利用率是關系到21世紀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,中國生活和工業需水之和將要比現在凈增加3200億立方米,并提到在北方缺水地區無其他水源可用,只有擠占農業用水,構成農業用水最大的威脅之一。因此,非要十分重視工業和生活節水不可。我國工業節水潛力很大,工業用水的重復利用率不高,大部分城市在30%—40%,中小城市更低,只有青島、大連、北京、天津等城市達到70%,而日本、美國工業用水重復利用率在75%以上。1978年到1984年,北京、天津工業總產值分別增長了1.8倍和1.6倍,但由于采取了措施,使水的重復利用率從30%、40%提高到72%,73%。從而萬元產值耗水量卻減少了。如果全國能達到北京、天津的用水水平,每年可在現在用水量中節水150多億米3。城市生活用水現人均161升/日水平雖然不高,但浪費仍比較嚴重,關鍵是缺少節水意識。到21世紀城市人口達8億,生活水平提高,如果采取節水措施,可節水1/2或1/3。另外,對工業和生活用水排出的污水進行處理,實現污水資源化,做為灌溉用水,返為農用,也是減少對農業用水壓力的重要措施。
2.修建南水北調工程,增加對北方工業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,從長遠工、農業發展著眼,南水北調是必需的,應積極地作好前期工作,選擇適宜的時機興建。東線、中線明確為工業和城市生活供水是正確的。調來的水農民用不起,增加了工業、生活用水,可少擠占農業用水,對糧食安全有重要關系。調水增加工業、生活用水,也增加排出水量,可供農業利用。西線調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,是今后我國工農業發展的重要基地,關鍵問題是缺水,因此應加快和加強西線的前期工作。
(三)充分利用降水,發展節水增產高效的旱地農業
1.加大推廣旱地農業增產技術力度。我國耕地面積19.5億畝,其中灌溉面積7.5億畝,旱地農業12億畝,旱地農業是非灌溉農業,是充分利用降水的農業,因此它是節水農業的組成部分,和節水灌溉農業一樣都有提高用水有效性的內涵。旱地農業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,糧食生產主要和全部靠旱地農業。我國黃淮海平原建國初期灌溉農業只占8%,92%為旱地農業。80年代初開始重視旱地農業,從“六五”開始國家列為攻關項目,在不同類型區建立了八個試驗示范區。經過十多年試驗研究取得許多成果。這些試區是:遼西風沙半干旱區(阜新),遼西低山丘陵半干旱區(喀左),陜西渭北半濕潤偏旱區(合陽),晉東豫西旱農地區(壽陽),內蒙古后山半干旱偏旱區(武川),冀西北高寒半干旱區(張北),隴東高原半濕潤偏旱區(鎮原),寧南半干旱偏旱區(海源)。根據各試區的成果中國農科院歸納如下表的內容,隨著雨量增加,增產的幅度增大,各試區增產都在每畝60公斤以上,高者增產235.8公斤。當前的問題是缺乏有力的組織領導和推廣投入。旱地農業增產技術我國有悠久的歷史和豐富的經驗,目前又有不同類型地區發展現代旱地農業的試驗成果,如將這些成果在6億畝的旱農地區推廣應用,按每畝增產糧食25—50公斤估算,則可增產1.5—3.0億噸糧食,將對我國21世紀糧食安全做出更大貢獻。
2.旱地農業加抗旱灌溉。旱地農業基本經驗: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,增產防大旱。利用集雨蓄水工程或有限的水源發展抗旱灌溉,是投資少、實施快,節水增產明顯的有效途徑。如華北地區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。東北地區推行的“坐水種”,從車拉人擔發展到半機械化,已發展坐水種面積約5000萬畝。在西北丘陵旱農地區近年發展迅速的集雨、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個窖內,用手壓泵,提水灌溉4畝地的模式,使糧食成倍增長。在寧夏半干旱地區也在大規模修建集雨水窖,如能和旱地農業采用的等高耕作、壟作、坑田、豐產溝種植等聚水保肥提高水分利用率功效的旱地農業增產措施結合起來,則增產效果更為明顯,每畝可增產50公斤以上。
(四)加強管理和科技投入
1.加強管理是使水資源發揮最大效益的關鍵。針對黃河斷流問題的討論,錢正英院士認為黃河斷流的直接原因是缺乏有效的管理,表現在:(1)沒有修改和進一步具體規定各地的分水指標,并指導各地根據壓縮后的指標制定長期和分年的節水計劃和相應措施。(2)沒有相應地提高水價或制定超額加價和豐枯差價。(3)沒有建立起有權威的黃河水資源的統一調度機構,并賦以執法的必要權限,這充分說明了水管理的重要。目前由于水費過低,不少灌區經費短缺,靠多種經營維持,灌區管理卻成了副業。還有一些管理機構由于多種經營難度大,水費又很低,為了創收,反而鼓勵農民多用水。因此現有的灌區管理制度急待改革,管理技術落后帶來的損失遠高于某單項技術落后所造成的損失。但在制訂科研攻關計劃中,都認為管理在區域治理和節水農業研究中很重要,但在研究內容中卻列不上。如水費問題是推行節水農業的關鍵,關系到提高全民節水意識,灌區改造,維修更新和發展。提高水價又牽連到增加農民負擔,因此提價要和節水結合起來,水價高,用水少,農民也易接受。國家和地方在農田基本建設上,給予投入,改善生產條件,推廣節水措施,增加產量和收入,逐步作到按方按成本收費,各地如何做好,國家和地方應立項進行系統的研究。
2.加大科技投入,提高技術創新能力。技術進步是我國過去糧食增產的原動力,也是現在糧食增產的動力。還將是我國未來糧食增長的第一推動力。糧食問題的解決,關鍵在科技,而科技發展又取決于國家科技投資政策。要使農業科研能持續增長,要提高中國糧食的自給水平,必須增加對農業科研的投入。要保證國家糧食安全和持續發展,只能靠提高單產,這對糧食的科技發展提出更高的要求。我國農業科技水平和先進國家差距很大,如小麥單產我國平均236公斤,不足先進國家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,更不用說新技術的利用如生物技術在節水農業中應用,灌溉新技術與精細農業,非充分灌溉和調虧灌溉技術的發展,水管理自動化的提高,和化學節水,將對促進糧食節水增產發揮重要作用。為了我國農業可持續發展,在水危機中保護糧食安全,必須在科技上取得新的突破。這就需要國家對包括農業高效用水技術在內的農業科學研究有一個穩定增加投入的機制,不斷出新成果、大成果,并促使迅速轉化為生產力。
