破水困 保粮安

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　　有数据显示，到2050年，世界人口预计将达到90亿，这意味着更多的粮食需求。但水资源短缺，正在对粮食生产造成日益严重的制约。

　　农业目前耗用了全球淡水和地下水提取量的70%，而不断增长的人口及其粮食需求，将给本已十分有限的水资源带来更大的压力。联合国粮农组织曾指出，要生产足够的粮食来养活迅速增长的世界人口，就必须确保以可持续的方式利用世界上最重要却又数量有限的水资源。

　　在我国13个粮食主产区（省）中，有一半以上的产区农业灌溉用水需要开采地下水，且开采量不断提高，尤其黄淮海平原农业区地下水超采形势日趋严峻。

　　3月22日是第24届“世界水日”，我国纪念2016年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“落实五大发展理念，推进最严格水资源管理”。在这一天，让我们一起关注我国主要粮食产区地下水资源的开发利用，看“破水困，保粮安”的难题如何解。

　　1.

　　保障粮食安全，不可缺少的基本条件之一是水资源

　　阅读提示

　　河北、河南、山东、安徽、黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等主产区（省）粮食生产中，地下水占灌溉农业用水量的比率不断提高。地下水，已经成为这些粮食主产区灌溉农业生产的基本条件和永久基本农田建设不可缺少的保障条件。

　　国以民为本，民以食为天。

　　3月8日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平参加十二届全国人大四次会议湖南代表团审议时指出，在我们这样一个有13亿多人口的大国，保障粮食安全始终是国计民生的头等大事。要研究和完善粮食安全政策，把产能建设作为根本，实现藏粮于地、藏粮于技。

　　粮食安全，如今已上升为国家安全战略的重要组成部分。目前，我国粮食产量已经实现“十二连增”，为新常态下稳增长、调结构、促改革、惠民生奠定了重要基础。但粮食安全保障依然面临巨大挑战。一方面随着人口增加、城镇化推进，粮食需求量刚性增长，粮食供应压力仍然很大；另一方面，人多地少、水旱灾害频发等国情，制约着我国粮食持续稳定生产。国务院发展研究中心主任李伟在2015年中国粮食与食品安全战略峰会上直言，中国用不到世界1/10的耕地，生产了世界1/4的粮食，养活了占世界近1/5的人口，成就不可谓不大，但繁荣之下亦有隐忧。其中隐忧之一，就是资源环境的代价。

　　众所周知，粮食生产离不开水。在我国西北地区，大片土地因为没有水资源的保障而成为荒漠。而黄淮海平原、东北地区和长江流域中下游地区正是由于有较丰富的水资源保障，而成为我国三大粮食生产基地。《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划（2009-2020年）》提出，到2020年要增加1000亿斤粮食产能，确保国家粮食安全战略实现。在该《规划》确定的黄淮海平原、长江中下游地区和东北平原3个国家粮食生产核心区，包括河北、河南、山东、安徽、江苏、湖南、湖北、江西、四川、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古13个粮食主产区（省）的680个县（市、区），将完成其中70%以上的增量任务。

　　黄淮海粮食主产基地由河北、河南、山东、安徽和江苏5个粮食主产区（省）组成，面积26.32万平方千米，粮食作物播种面积、产量分别占全国总量的23.2%和28.9%。在未来我国粮食增产规划（至2020年）中，该区新增粮食产能将占全国1000亿斤新增产能的32.9%。

　　值得关注的是，在河北、河南、山东、安徽、黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等主产区（省）粮食生产中，地下水占灌溉农业用水量的比率不断提高，尤其黄淮海平原农业区地下水超采日趋严峻。该平原的许多农业区，农业灌溉用水对地下水高度依赖，农业开采地下水用量占当地用水总量的70%以上，其中河北平原的大部分农业区灌溉用水的80%以上取自地下水。地下水，已经成为这些粮食主产区灌溉农业生产的基本条件和永久基本农田建设不可缺少的保障条件。

　　粮食安全必须保障。那么，保障粮食生产的灌溉用水如何保障？尤其是黄淮海平原地下水超采范围日益扩大和程度日趋严重的情形下，地下水对粮食主产区保障能力状况如何，引起了长期从事地下水资源研究的地质工作者们的高度关注。

　　中国地质调查局地科院水文地质环境地质研究所张光辉领军的科研团队，联合中国农业大学、核工业航测遥感中心等单位，立足国家粮食生产安全保障与区域地下水资源及环境之间和谐发展的目标，于2012～2015年开展了中国地质调查局下达的《中国主要粮食基地地下水资源综合评价与合理开发研究 》项目，围绕国家粮食安全战略实施和国土资源部组织开展的高标准基本农田建设的重大需求，就我国主要粮食基地灌溉农业对地下水需求、依赖程度和灌溉农业的地下水保障能力展开调查和综合评价，以期查明我国3个主要粮食基地、13个粮食主产区（省）灌溉农业对地下水的依赖现状和存在的主要问题，并提出应对对策，为国家粮食安全战略实施提供重要科学依据。

　　经过调查，现已查明，在黄河以北的海河流域农业区，大部分地区地下水保障能力处于“安全保障”阈值线以下，农业开采量远超过了当地地下水开采资源可保障程度，地下水对灌溉农业用水的保障能力较低。在黄河以南的黄淮河流域农业区，大部分地区地下水保障能力位于安全保障阈值线之上，地下水保障能力较高。特别需要指出的是，在黄淮海平原的各粮食主产区中，河北主产（省）区的地下水保障能力状况较差，9个地市级分区地下水保障能力处于“无法”或“难以保障”状态；安徽、江苏主产（省）区地下水保障能力状况明显好于河南、山东主产（省）区。

　　2.

　　农业灌溉依赖地下水，成为黄淮海（华北）平原地下水超采的主因

　　阅读提示

　　京津以南的海河南系农业主产区，85%以上的农林灌溉用水量取自地下。在华北平原，大部分地区的农业灌溉用水强度与地下水可采资源承载力之间处于“严重不适应”或“极严重不适应”状态。

　　如何破解粮食主产区地下水保障程度低这一难题？

　　首要的是，客观、量化识别和评价灌溉农业对地下水依赖程度以及地下水资源保障能力。这不仅涉及耗水型农作物播种强度、地表水可利用资源和地下水开采资源赋存状况，而且还与非农业需用水情势和降水量等气候变化密切相关。

　　《中国主要粮食基地地下水资源综合评价与合理开发研究》项目科研团队创新性地破解了我国黄淮海粮食主产区地下水超采程度与气候变化、农作物播种强度、陆表水文和地下水资源状况的互动机制，发现农业超采区地下水位在主灌期呈“厘米”级（大于1.0 厘米/天）下降、非灌溉期呈“毫米”级（小于1.0 厘米/天）上升的“强降—弱升”规律，为创建适宜我国粮食主产区地下水保障能力的评价理论与方法提供了重要科学依据。

　　就黄河以北的华北平原而言，水资源的紧缺，是由多种因素造成的。调查数据显示，在华北平原，由于降水量减少导致的自然资源性缺水量，占总缺水量的15.1%～16.4%；因管理缺欠导致水资源浪费（管理性）的缺水量占22.1%～24.2%；而因人口数量和经济社会发展规模过大，导致用水量超过区域水资源承载力（政策性）的缺水量则达到59.3%～62.5%。

　　每年初春，华北大地上，机井轰鸣，从水泵抽出来的地下水，沿着一根根塑料管子流向麦田。这是北方麦苗春灌期处处可见的情形。

　　由于平原区大部分的河流长期断流，许多地区农林灌溉用水不得不依赖超采地下水供给，特别是京津以南的海河南系农业主产区，85%以上的农林灌溉用水量取自地下，成为当地地下水超采和降落漏斗的主导影响因素。

　　调查发现，从华北平原全区的农林灌溉用水强度来看，京津以南的太行山前平原农业区和秦皇岛地区的燕山前平原农林用水强度较大，普遍在每平方千米每年18万立方米以上，部分农区甚至高达每平方千米每年36万立方米以上，是华北平原平均水资源可利用量的3倍。将农林灌溉用水强度与地下水可采资源量进行对比发现，华北平原的大部分地区农灌用水强度与地下水可采资源承载力之间，处于“严重不适应”或“极严重不适应”状态；只有在华北平原的西北部北京—保定一带的山前平原和西南部的新乡、濮阳近黄河一带，农林灌溉用水强度处于 “有潜力”或“均衡”状态。

　　需要指出的是，天津、沧州等滨海农区的农林灌溉用水强度虽然也处于“极严重不适应”或“严重不适应”状态，但是与山前平原属性不同。这些滨海农区的“极严重不适应”或“严重不适应”状态，是因受水文地质条件制约，地下水可采资源较少所致。而山前平原农区的“极严重不适应”或“严重不适应”状态，确是由于耗水作物种植规模过大造成。

　　各超采区农林灌溉用水强度与水资源承载力的“严重不适应”，与其农业种植结构有着直接关系。调查表明，在超采区，小麦等夏粮作物灌溉用水强度占50%以上，玉米等秋粮作物占10%～30%，蔬菜作物或耗水型果林灌溉用水强度所占比率呈显著增加趋势，许多地区蔬菜作物灌溉用水强度所已超20%。

　　邢台—宁柏隆—石家庄一带，是华北平原最大的浅层地下水超采区，地下水漏斗面积超过1万平方千米。在这个“大漏斗”上建起的粮仓里，大部分地区农林灌溉用水强度大于每平方千米每年23万立方米，小麦等夏粮作物灌溉用水强度占52.32%～62.97%，玉米等秋粮作物灌溉用水强度占17.99%～31.32%，蔬菜作物和耗水型果林灌溉用水强度分别占4.06%～16.93%和6.76%～8.23%，农林灌溉用水强度处于“极严重不适应”状态。

　　3.

　　既要保障农业灌溉用水，更要保障地下水可持续利用

　　阅读提示

　　黄淮海（华北）平原地下水“无法保障”和“难以保障”区，要科学调控农业用水，充分利用外域规模调水，优化调整种植结构和耗水农作物播种面积，缓解灌溉用水强度，是保障农业灌溉用水和地下水可持续利用的根本对策。

　　基于评价结果，《中国主要粮食基地地下水资源综合评价与合理开发研究》项目组提出，河北主产区应加大外域调水和压减高耗水作物种植强度，特别需要审慎开发利用环渤海的“渤海粮仓”区域地下水，加大外域调水和地表水供给灌溉的开发力度，严防地下水超采加剧、引起地面沉降和海水入侵等环境地质灾害；河南主产区应通过提高地表水灌溉水平，控降农业开采强度，加强地表水与地下水联合优化利用，进一步提高基本农田区应对洪涝与干旱等自然灾害能力；山东主产区的枣庄、泰安、济宁和淄博地区不适宜继续扩大农业开采规模和强度，需要提高地表水利用水平和充分利用雨洪资源增强地下水涵养能力。

　　作为我国粮食、蔬菜和水果的重要主产基地，黄淮海（华北）平原要保障农业灌溉用水，更要保障区域地下水资源可持续利用，才能为粮食生产稳定发展提供坚实保障。其根本对策，是农业用水的科学调控与合理布局、种植结构的优化调整和高效节水技术的广泛应用，尤其节水观念、节水文化、节水制度与法规的构建和不断完善。

　　在地下水“无法保障”区，应重点调整耗水农作物播种面积，只有使其所占比率控降至适宜水平，才能够大幅度地将灌溉用水强度减降下来。在现状灌溉强度基础上，华北山前平原和黑龙港平原农田区农作物灌溉用水强度至少减降50%，或农业灌溉供水能力提高50%，才有可能实现缓解区域地下水超采严峻趋势。在该区域可分为两种成因类型：一种类型是山前平原粮食、蔬菜高产区，虽然浅层地下水资源量比较丰富，但是由于农业开采强度较大，加之城市工业和生活集中供水开采，造成地下水超采严重。在该类型区域，农作物灌溉用水强度的减降幅度需达65%～80%，才能够明显缓解作物灌溉用水强度与水资源承载力之间的矛盾。另一种类型，是地处华北平原中、东部地表水和地下淡水资源都匮乏的粮食、蔬菜主产地区，当地分布有一定数量的地下微咸水资源，农业灌溉用水强度已远大于当地地下水可开采资源。这些地区在充分利用外域地表规模调水，大幅提高地表淡水与地下咸水资源在灌溉农业中利用比率的同时，还需重视小麦作物和蔬菜作物种植规模，严限种植规模进一步扩大，尽可能地减降它们在春季总播种的权重。

　　在地下水“难以保障”区，缓解灌溉用水强度的重点是在现状种植结构和灌溉用水强度基础上，通过大力优化作物布局结构和应用节水灌溉技术与管理制度，实现农林灌溉用水强度零增长或负增长，进一步提高灌溉节水水平，加之合理的外域地表调水，可望实现该区作物灌溉用水强度与区域地下水资源承载力均衡的可持续发展。

　　黑龙港及运东平原区是黄淮海（华北）平原水资源最为匮乏的地区。受气候和地质条件限制，该地区自然水资源可利用量十分有限，但地下微咸水资源相对丰富。而该区农林灌溉用水强度普遍大于每平方千米每年8万立方米，大部分地区大于13万立方米。由此可见，调整小麦播种面积，扩大耗水低的经济作物种植规模，有效降低粮食作物灌溉用水强度，同时严控蔬菜作物灌溉强度进一步扩大，应是解决该平原区作物灌溉用水强度与当地区域地下水可开采资源模数之间均衡不适应性的重要方略。

　　值得指出的是，黑龙港及运东平原区第四系地下微咸水资源相对丰富，因此加强地下微咸水资源在灌溉农业中利用程度和水平，也应是黑龙港运东平原农田区缓解农业灌溉用水强度又一重要举措。

　　4.

　　利用先进技术全面节水，提高地下水涵养能力

　　阅读提示

　　大力推进节水灌溉技术、农田覆盖减蒸技术、水肥调控与生物节水技术，提高水资源紧缺忧患意识，全面加强灌溉农业节水观念与法制建设，进一步提高地下水涵养能力刻不容缓。

　　在华北平原，大水漫灌、淹灌形式仍然占有较大比重，这种粗放的灌溉方式不仅泡田时间长和水分蒸发—渗漏较多，而且灌溉用水效率低，过度的淹灌还会导致耕地板结或返碱，是一种急需改变的灌溉方式。改变农业灌溉方式，大力推进节水灌溉技术和方法，在华北平原灌溉农业中具有重大现实意义。

　　在粮食、蔬菜作物和耗水型果林灌溉中，根据它们各自的灌溉特点和要求，大力应用节水灌溉技术，如：低压管道输水技术，将大水漫灌转变为小畦低压管道输水灌溉，减少渠道输水损失，提高水的利用率，可节水30%以上。喷灌技术，适用于地面不平整的耕地，灌水、施肥与喷药相结合，省工、省时，灌水均匀，深层渗漏水量少，可节水30%～50%。滴灌技术，适用于设施蔬菜和园林果树的节水灌溉，实现常年节水、有限有效水肥灌溉，较传统灌溉方式节水70%～80%，比喷灌节水20%～30%。渗灌技术，适用于需常年灌溉用水、且经济高附加值作物灌溉，侧重根层水肥最佳调控、灌溉和监测，是目前灌溉节水效率最高的方式。

　　推广农田覆盖减蒸技术，减少田地无效蒸发量，进而减少农作物的耗水量，也是一项重要措施。

　　黄淮海（华北）平原粮食主产区许多地方的水分蒸发量大于1100毫米，如果每年春季和夏季应用农田覆盖技术，减少的无效蒸发量可达到作物总耗水量的28%～46%。农田覆盖技术，包括地膜覆盖和秸秆覆盖等方式。所谓地膜覆盖技术，就是在农田表面设置一层微透气的地膜，抑制土地水分蒸发进入大气，从而强化土壤—作物小系统水分小循环，降低无效蒸发量。地膜上凝结的露珠可以阻隔长波通过，因紊流或平流送给近地层的热和由于水分蒸发而带走的潜热被保存下来，并向膜下输送，使地温升高，有利作物生长。这种方式，比常规灌溉可节水25%～42%。

　　培肥土壤，改善土壤物理结构，也可提高土壤蓄水、节水、保水和供水能力。针对不同作物的需水、需肥特点和土壤供肥状况，通过平衡施肥可提高土壤水分的利用率，提高幅度可达28%～49%。

　　生物节水是通过减少作物生命过程中无效耗水机能、提高作物自身水分利用效率的技术方法。例如：在石家庄平原区，一般品种冬小麦大田需灌溉3～4次，每平方千米一小时的灌水量要600 立方米以上。而河北小麦新品种“石家庄8号”，实现了一般年份只浇一次水，亩产达千斤的育种目标。由此可见，小麦等夏粮作物的生物节水技术重大突破及其大规模应用，带来的必将是灌溉农业节水水平的飞跃发展。

　　没有紧迫的节水观念，再先进的节水技术应用和再大的节水投入，都难以从根本上改变华北平原农作物灌溉用水强度过大和区域地下水超采严重的情势。

　　因此，省、市、县、乡各级领导决策层，都应深刻认识到黄淮海（华北）平原水资源紧缺是农林灌溉用水强度远超过水资源及地下水自然承载能力的结果，并非因区域降水量少造成的资源性缺水。在各方面计划、规划和项目审批中，都应强化节水优先的可持续发展理念。此外，还要加强全社会节水观念与法制建设，建立健全各类节约用水和保护水资源的法规、制度及教育体系，不断提高低效和浪费水资源的成本，通过经济杠杆强化民众节水观念，提高水资源紧缺的忧患意识，从而促进高效用水、保护水资源的主动性提升。