农业生态安全与农业水资源利用的耦合关系

王 岌，刘 渝

（1.湖北工业大学计算机学院，武汉430068；2.武汉工程大学管理学院，武汉430073）

农业是国民经济中最依赖于自然资源和环境的部门。近年来，区域生态环境系统恶化的典型事例与日俱增，逐渐威胁到人类生存与发展，由此恶性循环，将构成生态安全问题，并将影响到社会稳定。本文是在生态安全和农业安全的双重目标下考量农业水资源的利用和管理问题，重点实现双重目标，以当前中国农业水资源的典型事例作为论据，证实不同的农业水资源利用模式对生态安全的影响程度，对农业安全的维护作用，生态安全、农业安全及农业水资源利用之间的耦合关系。

1 相关概念界定

1.1 生态安全的内涵和外延

农业水资源生态安全的内涵是指水资源系统能从数量和质量上满足农业生产的需要，使得农业的自然资源基础得到保障［1］，与此同时，水文生态系统自身修复的功能得到保证，人类不能过度开采水资源，破坏生态系统的自身循环修复功能［2］。

农业水资源生态安全的外延涉及到粮食安全、生态环境安全、农业安全、社会经济安全，以及由这些安全所引起的宏观层面上的政治稳定和国家安全稳定。

1.2 农业安全的内涵和外延

1.2.1 农业安全的内涵

农业安全的内涵随着社会经济的发展向前变化而发展，社会处于不同的经济发展时期，农业在国民经济中发挥着不同的作用，占据着不同的地位，农业安全的核心内容随着农业产业的地位而变化。总结现有的概念和定义，农业安全实质涵盖了粮食安全和食物安全。

本文沿用统计科学研究所关于农业安全的界定，农业安全是指农业能基本满足社会发展相对应的食品需求，能实现农业可持续发展［3］。

1.2.2 农业安全的外延

农业安全的终极目标是达到农业的可持续发展状态。这一目标的实现，离不开自然资源的可持续性供给、生态环境的保障，其中最关键、不可缺少的是水土资源要素。换言之，农业水资源安全和耕地资源安全是农业安全的前提条件。

2 生态安全与农业安全的耦合

2.1 双重目标内涵与外延

梳理生态安全和农业安全双重目标的内涵与外延，发现生态和农业两个安全之间存在着对立统一的逻辑关系。两个安全之间的对立矛盾是受技术水平和水资源存量约束的，如果要同时达到生态安全和农业安全双重目标，需要使保持生态安全和农业安全的水资源量都得到满足。然而资源是有限的，在生态和农业之间的分配是此消彼长的，即生态安全与农业安全双重目标是对立的矛盾关系。

2.2 目标的统一关系

生态安全目标与农业安全目标的统一关系表现在：一方面，生态安全与农业安全两者互为外延，两个安全之间相互影响，生态安全是实现农业安全乃至农业可持续发展的基础；另一方面，农业可持续发展能保障生态安全目标实现。区域的生态环境恶化后，会在很大程度上威胁区域的生态安全水平和可持续发展状态，最直接的影响是农业生态环境恶化，影响区域内的农业生产要素，区域农业水资源的安全状态是达到农业安全的前提和基础。农业产业发展对生态安全状态的影响机理具有阶段性，当农业安全目标得到保障时，能满足国民所需，粮食价格稳定。

对于我国来说，人口数量庞大，只有当农业生产效率高、产出效益比重大时，农业产业才能达到安全的目标，农业对水土等自然资源的需求压力才能减轻，以减少对资源的粗放型使用，降低对环境的压力，才能提高水资源的生态安全程度［4］。

3 农业生态、安全与水资源利用的互动机理

3.1 农业水资源禀赋和农业安全

水资源是农业生产中必不可少的基础性资源禀赋，水资源持续供给是实现农业安全目标的基础条件。

20世纪90年代初，莱斯特·布朗在研究报告中抛出了“中国粮食威胁”论。这一论断在全世界范围内挑起了针对中国食物安全状态的激烈讨论。1998年，布朗又发表了《中国的水资源短缺将震撼世界的食物安全》论文，再次提出了“中国粮食威胁”论，文中布朗着重从水资源要素的角度描述了中国未来食物安全的前景和存在的危机。抛开政治角度上的考虑，布朗指出的中国水资源问题确实存在危机，明确水资源的警戒线，保护性开发和利用好有限的水资源，以维护食物安全，需要引起全社会的高度重视［5］。

根据《中国日报》的数据，由于黄河断流导致山东省1995年粮食减产270万t，270万t粮食基本是900万人口的口粮。到1997年，黄河断流情况更加严重，使农业受灾情况更为严重。预测在2030年时我国人口总量将达到顶峰，7亿t粮食方可满足16亿人口的粮食需求［6］。庞大的人口总数致使粮食需求量快速增长，随着经济发展，人们对食物质量的要求随之提高，饮食中的营养结构日益改善，增加了动物类蛋白质的消费比重，畜牧经济的发展也是以粮食作物为基础。据此前景判断，未来中国粮食安全问题的关键是解决水资源的高效利用问题。农业用水的大头是农田灌溉，占有绝对比重，灌溉农田的粮食产量相比非灌溉农田高1～3倍，灌溉在解决粮食安全问题中发挥着举足轻重的作用［7］。

用水量快速增长的同时，废水排放量也大幅增加，污染范围扩大，波及到食品安全问题。根据2010年中国水资源公报上的数据，全国14万km河流中，符合和优于Ⅲ类水的河长占59.5%，黄、淮、海、松、辽流域的水质较差，仅47%～28%的流域面积水质优于Ⅲ类；全国43个大型湖泊中，有27个湖泊的水质属于富营养化状态。

按照FAO的资料，中国80%的主要河流的生态功能已经严重退化，退化的河流已不能进行水产养殖业。河流的污染源主要来自城市中的工业，包括造纸、制革、炼油和化工行业。工业污染导致农业可使用的水资源缺乏，使用污染后的水资源灌溉造成食品安全问题，黄河流域的部分水源被污染的地区，大米、卷心菜等食物中发现污染物残留超标。

3.2 农业水资源利用与生态安全的关系

农业产业对其赖以生存的生态环境的影响，一方面伴随农业经济产出而产生的生态保育效益，在农业生产农产品的同时，不仅能起到涵养水源、保育土壤、净化环境、供氧固碳的作用，还能维持生物多样性，在水资源安全方面，能发挥滞蓄雨水、净化水质及防洪功能，农业产业本身的利益较低，但是生态保育功能带来的非市场价值巨大，难以估量。另一方面，受不同时期经济发展的技术和管理水平影响，人类对水资源开采会产生不可逆的后果。生态系统内部固有自我恢复的“基本功能”，当人类对生态系统的开采速度超过其承载能力范围时，就会逐渐被摧毁。我国目前生态环境退化问题较为严重，如水土流失严重，土地和草原荒漠化，森林覆盖率锐减，生物多样性降低等问题频繁发生。

我国农业用水消耗大，主要原因是输水管道设施老化。大部分农田依靠渠道引水进行灌溉，甚至部分农田还利用老土渠引水；大部分引水工程修建于建国初期，渠系水和田间水的渗漏问题严重，导致输水损失大量增加。全国渠系水的利用率为30%～40%；而发达国家普遍采用的是混凝土渠道及管道输水，输水损失率仅为我国的1/2。大部分灌区田间工程配套不完善致使田间水的利用率极低，输水损失程度高达20%。

据专家预测，如果整理好田间工程配套及土地平整，田间水的损失率可以降低1/2。当前粗放型的水资源开采带给水资源生态系统严重负担，中日联合调查报告中指出，在中国的广大平原地区均出现了地下水位下降现象。

水质恶化则源于许多外部因素：①水环境恶化和土地环境退化之间相辅相成，恶性循环，土地覆被变化带来严重的农业氮流失问题，形成了地下水污染的主要源头，深层井水中硝酸盐含量增高的原因是农田径流和污水排放；②随意处置的生活垃圾被雨水的冲刷后，废弃物和垃圾的大量渗滤液排入水体；③农用化学品面源污染是农村河流污染和湖泊富营养化的一个主要源头，2005年中国农田的化肥施用量平均为300kg/hm2，而国际上设置的化肥使用安全上限是225kg/hm2；④大型集约化畜禽养殖造成的非点源污染问题是重要源头，畜禽养殖场产出的废弃物和污水数量庞大。我国畜禽养殖的大量污水都未经处理直接排入水体，2004年，在广东省具有一定规模的养殖场中，污水处理率只达到35%，小规模的养殖场废弃物排放的处理水平更低。

3.3 农业生态、安全与农业水资源利用效率的互动机理分析

Karshenas模型阐述了农业水资源利用模式与经济发展之间的影响关系见图1，伴随着经济增长，水资源的利用历程将跨越经济发展起步阶段（轨迹A）、预防性发展阶段（轨迹B），最终到达可持续性状态（轨迹C）。

图1 资源利用与经济发展关系

借鉴Karshenas模型，生态安全与农业安全的演变关系可划分3个主要阶段。

3.3.1 农业实现安全，生态质量下降

经济发展初期，科学技术和资源的管理水平较低，粗放型的水资源开采利用方式虽然可以达到农业安全，却危及到水资源的长期生态安全。

对于地下水开采而言，伴随着经济增长，用水需求势必增加，一旦开采速度超过蓄水层循环补给的阈值，地下水位将逐年下降，威胁到水资源的生态安全。黄淮海平原地区是我国粮食主产区之一，也是水资源禀赋匮乏的地区。近30年以来，黄淮海平原累计超采地下水1000亿m3，造成多数河流断流。20世纪60年代以来，我国平原地区的地下水资源长期遭到过度开采，华北地区此现象尤其严重。目前由于超采所形成的大型地下水降落漏斗达100多个，面积达15万km2。

3.3.2 农业安全水平逐渐提高，水资源生态环境未继续恶化

粗放型的水资源开采和利用模式有效维护了农业安全，然而生态安全如何保障取决于水资源利用模式、水资源利用技术。随着经济多元化的发展，先进技术的面世，提高农业水资源利用效率切实可行，使得水资源开采利用率低于生态系统的循环更新率。改变资源管理水平，发展生态农业，能在很大程度上减少水资源面源污染，逐步恢复和完善水资源的生态自身修复功能。

3.3.3 农业安全稳定，生态环境趋于改善

我国当前的农业水资源利用现状：生态安全和农业安全状态目前仍处于经济发展起步阶段，农业安全目标得以实现，水资源的生态安全状态正在降低，农业水资源生态安全和农业安全双重目标没有实现双赢。解决当前农业用水的冲突和矛盾的最佳手段是大幅度提高农业这一用水大户的利用效率，彻底转变粗放型水资源开采模式为集约型的利用模式。

［1］刘布春.农业水资源安全的定义及其内涵和外延［J］.中国农业科学，2006，39（5）:947-951.

［2］贾绍凤，张军岩，张士锋.区域水资源压力指数与水资源安全评价指标体系［J］.地理科学进展，2002，21（6）:538-545.

［3］统计科学研究所.农业及粮食安全问题［J］.统计研究，2002（10）:17-20.

［4］朱红波.论粮食安全与耕地资源安全［J］.农业现代化研究，2006，27（3）:161-164.

［5］欧晓明，曾晓红.食物安全与中国水资源可持续开发利用［J］.农业技术经济，2001（2）:60-64.

［6］邓红蒂.我国土地资源安全面临的挑战与对策［A］.21世纪中国土地科学与经济社会发展——中国土地学会2003年学术年会论文集［C］.2003.

［7］沈振荣，贺伟程.中国农业用水的评价、存在问题及解决途径［J］.自然资源学报，1996，11（3）:221-230.