农业用水与粮食生产

文/李保国 彭世琪

一切农业用水都来源于天然降水。粮食生产的总耗水量由两个分量组成，即灌溉耗水量和降水耗水量。灌溉水量是天然降水进入天然水体形成肉眼可见的“蓝水”资源的一部分；降水耗水量是进入土壤储存并被粮食生产消耗的“绿水”部分。在全国主要粮食生产中，灌溉水贡献率多年平均在40%左右，降水贡献率在60%左右。因此，提高粮食用水效率不仅要提高灌溉水利用率，更要加强对天然降水的有效利用率。

保证水资源红线

耕地降水是粮食生产的基本保证，耕地也是吸纳粮食生产用水的重要载体。根据“蓝水”和“绿水”的概念计算，农田所吸收的降水量在广义农业水资源量中占有相当比例（57%），这也从水资源的角度诠释了国家严格保护18亿亩耕地红线的重要意义，在18亿亩耕地条件下，农田有效“绿水”应该在4300亿立方米左右。保证18亿亩耕地实际上是保证了“绿水”的红线。但是，由于降水和作物生长发育期需水的不完全匹配，灌溉“蓝水”是保证稳产高产的必要条件。可以这样说：“有产无产在‘绿水’，稳产高产靠‘蓝水’”。因此，国家不仅从政策和立法角度保证18亿亩耕地红线，还应该划定一个农业灌溉“蓝水”的红线。据测算，这条“蓝水”红线应该设在3500亿立方米以上。“蓝水”和“绿水”两条红线相加，每年主要粮食生产可得到广义水资源7800亿立方米，这是最终的“粮食安全水资源红线”。

为了确保“粮食安全水资源红线”，必须建立健全完整完善的水资源测量和监督体系。耕地空间位置是固定的，“18亿亩红线”的测量和监督可以通过直接测量和统计的方法获得，而水是运动的，因此，对它的准确测度更加困难。一方面，国家需加大灌溉水计量的基础设施和技术设备建设，加强对灌溉“蓝水”的用水度量。另一方面，国家应加强在田间和区域尺度准确测度“绿水”的测量技术和设备的理论和方法研究。只有能够相对准确地测量耕地可利用的“蓝水”和“绿水”，才能够切实保证“粮食安全水资源红线”落到实处。

优化水资源配置

在广义农业水资源中，灌溉“蓝水”占相当比例（43%），在粮食作物的耗水量中，灌溉“蓝水”贡献率在46%。灌溉用水中有相当大的比例是用于水稻种植。在东南地区，水稻是最主要的粮食作物，东北灌溉“蓝水”占广义农业水资源的39%左右，其中大部分用于水稻灌溉，华北虽然属于小麦主产区，但是水稻在灌溉水中也占相当的比例。水稻在生长期内需要长期处于淹水状态，是用水量大的作物。而在粮食作物中，玉米不仅水分生产力较高，而且大部分地区的玉米生长季和天然降水季相匹配。因此，在满足国家粮食品种需求的前提下，如何充分利用主要粮食作物的需水和耗水特性，合理优化作物“蓝水”资源的配置，针对各地区水热资源特点，调整种植结构，建立水资源高效利用的种植体系是今后需要加强的政策和科学技术的研究方向。

从地区分布来看，淮河以南各流域是我国天然降水最为丰富和稳定的地区，保持基本农田面积，利用天然降水发展本区域的粮食生产尤为重要。华北地区是我国最重要的粮仓，但近年来的粮食生产，如河北等省份，主要依靠开采地下水，越采越深，以致形成大面积的漏斗区。深层地下水的形成需要上千万年的时间，一旦华北地区的地下水过度开采不能有效遏制，主要依靠地下水维持的粮食生产将会受到极大影响。由不可持续的地下水资源所支撑的“粮食生产增长的泡沫”将会最终破裂，这在国际上被称为“粮食生产的次贷危机”。因此，对华北地区粮食生产的用水结构必须进一步加强研究和调整，使得该区的粮食生产走向可持续发展的道路。

提高水分生产力

我国近十年的平均粮食水分生产力中值为0.84千克/立方米，即生产1吨粮食需要消耗1191立方米的水。如果排除1999～2003年水分生产力下降的影响，平均粮食水分生产力为0.86千克/立方米，即1吨粮食需要消耗1161立方米的水。其中华北区水分生产力最高，十年平均达到1.07千克/立方米；东北区为0.85千克/立方米，比全国平均水平略低；西北区为0.40千克/立方米，比全国水平略高；西南区是0.83千克/立方米，比全国平均水平略低；西北区为0.40千克/立方米，只相当于全国平均水平的一半。但是西北区的绿洲农业区的水分生产力和华北区相当，其他区的水分生产力过低，造成整个西北的数值偏低。

与世界主要农业国家相比，我国粮食水分生产力已经处在一个较高的水平。但是，现在的粮食水分生产力水平是在高投入的基础上得到的。1996年联合国粮农组织根据全球作物的耗水量计算得到全球农业最小耗水量为每年32000亿立方米。全球人类所消耗干物质（生物量）为每年150亿吨，据此求得全球人类通过光合作用在耕地上所需的最小水量为75000亿立方米（平均按每吨水产生2千克干物质计算）。提高单产与提高水分生产力密切相关，因此，未来从总体上提高粮食水分生产力的空间和途径需要进一步挖掘和探索。

最近，中央提出的到2020年增加500亿千克粮食生产能力。那么，粮食总产所需要的水从何处来呢？国家已经确定，农业用水量零增长，新开发的水源主要用于城市用水。在灌溉“蓝水”量不可能大幅增加的情况下，加强农田基础建设，发展节水农业，减少无效灌水，提高旱涝保收面积比例，提高粮食作物单位耗水量的产出，即粮食水分生产力，从粮食生产内部挖掘潜力，将成为解决增产粮食所需要的额外水量的主要途径。国家把提高500亿千克粮食产量的重点放在黑龙江、吉林、河南，是符合目前和今后这些省份的单产和水分生产力状况的。同时，南方省份和西南地区能够达到华北地区的单产和水分生产力水平，中国的粮食安全就有保证，中国的生态环境安全也能得到保证。

为了确保“粮食安全水资源红线”，必须建立健全完整完善的水资源测量和监督体系。耕地空间位置是固定的，“18亿亩红线”的测量和监督可以通过直接测量和统计的方法获得，而水是运动的，因此，对它的准确测度更加困难。