國家水網建設對保障國家糧食安全戰略作用研究

楊貴羽，王 浩，呂 映，李爍陽，常 翠

（中國水利水電科學研究院 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，100038，北京）

我國是人口大國、 農業大國，把中國人的飯碗牢牢端在自己手中是國家糧食安全的根本戰略方向。 水、土資源是影響糧食安全的兩大剛性約束，對其進行合理開發利用、提高利用效率，成為保障國家糧食安全的關鍵要素。 然而，我國水資源稟賦差、可耕地資源有限且二者錯位分布等因素均制約著我國糧食生產，尤其近些年城鎮化和工業化的快速發展，這些不利因素進一步凸顯。 為保障國家糧食安全，我國確立了“藏糧于地、藏糧于技”戰略。 目前有關“藏糧于地”的解釋主要有兩種：一是保護現有耕地，提高其產能；二是在保護挖掘現有耕地產能的基礎上，發展新的耕地資源， 提高糧食生產能力。 “藏糧于技” 集中體現為用現代農業科技和物質裝備強化糧食產能，即圍繞糧食生產各環節和關鍵要素從根本上進行精準利用與管理。 水是糧食生產的核心要素，無論通過哪種方式提高耕地產能， 均離不開水的合理供給與調控。 本文綜合我國糧食產銷現狀及其發展中面臨的水資源形勢，立足水土資源自然稟賦特征，從全域尺度分析了保障我國糧食安全的水資源格局，揭示了促進“藏糧于地、藏糧于技”戰略下國家水網建設的作用和意義。

一、我國糧食生產和消費狀況

根據國家統計年鑒資料分析，進入21 世紀以來， 我國農業生產能力得到了極大提升，糧食總產量呈逐年增長趨勢（見圖1），但由于生產重心逐漸向北方缺水地區轉移，產銷的不平衡加劇。 據統計，2020 年全國糧食產量達到6.69 億t，水稻、小麥、玉米三大糧食作物的自給率達到98.75%。從空間上看，北方糧食產量占全國糧食總產量的59.2%， 南方占40.8%，按照人均糧食占有量400 kg 的糧食安全保障標準計算， 南方自給率在下降， 北方自給率在增加。 2007 年以來, 全國糧食生產對北方的依賴度逐年增大，“北糧南運”的態勢愈加明顯（見圖2）。

圖1 我國糧食總產量及三大糧食作物產量變化

圖2 我國南北方糧食產量及人均糧食產量變化

從31 個省份糧食生產貢獻率來看，2018 年以來，全國糧食生產貢獻率較高的省份主要集中于黑龍江、河南、山東、安徽、吉林、河北、江蘇、內蒙古、四川等9 ?。ㄗ灾螀^），2020 年這9個省份糧食產量占全國的63.26%。其中，北方6 省份（黑龍江、河南、山東、吉林、河北、內蒙古）占46.42%。 糧食產能向北方集中，且向北方6 省份聚集，加劇了我國農業水資源的壓力。

二、我國糧食生產面臨的水資源形勢

我國水資源稟賦差、耕地畝均水資源量不足、 水土資源匹配錯位，農業發展對灌溉水的依賴性較大（見圖3）。 糧食生產區向北方轉移，更加劇了對灌溉水的依賴。 然而，受全球氣候變化和高強度人類活動的共同影響，農業可利用水資源有限，未來灌溉用水面臨著嚴峻形勢。

圖3 我國糧食產量與農田灌溉面積的作用關系

1.糧食作物種植布局向缺水區域轉移，對灌溉水的需求增加

全國七大農業主產區中的5 個區（東北平原、黃淮海平原、汾渭平原、 河套灌區和甘肅新疆主產區）集中分布在常年灌溉區和補充灌溉區。全國800 多個糧食主產縣，60%集中在常年灌溉區和補充灌溉區。2010 年以來，我國三大糧食作物播種面積逐年向北轉移、向常年灌溉區和補充灌溉區集中，增加了灌溉用水需求。據《中國統計年鑒2011》和《中國統計年鑒2021》數據分析，近10 年全國水稻播種面積增加了303 萬 畝（1 畝=1/15 hm2，下同），其中北方6 省份增加了2 062萬畝，且主要集中在黑龍江?。ㄔ黾? 655 萬畝），南方僅湖北、江西有增長，其他各省份均在減少；全國小麥播種面積盡管減少了1 314 萬畝，北方仍占全國的68.2%， 其中黃淮海地區河北、山東和河南占全國的50.6%；全國玉米播種面積增長了1.32 億畝，79.8%增加在北方， 且以河北、 內蒙古、遼寧、吉林和黑龍江5 ?。ㄗ灾螀^）增長為主（見圖4）。

圖4 2020 年較2010 年31 省份三大糧食作物產量變化

另外，根據相關研究，未來灌溉面積的發展重頭仍在東北和黃淮海區域。 據分析，綜合考慮我國水土資源承載狀況，要保障人口增長和生活水平提高對糧食的需求，按照“穩固合理存量、退減超載存量、科學發展增量” 的灌溉面積發展思路，2030 年仍需在東北、 黃淮海發展灌溉面積。屆時，北方農業灌溉水的緊張態勢還將進一步增加。

2.高強度人類活動和氣候變化影響，農業生境破壞，可利用水資源下降

隨著農業種植面積的北移，北方地區可利用的降水資源不足，增加了對當地徑流性水資源的開發。 根據《中國水資源公報2019》，除松花江區外，我國北方地區水資源開發利用率均超過國際公認的40%警戒線，其中華北地區最高，達到118.6%。 同時地下水資源開發利用率逐年增加，黃淮海平原、松遼平原及西北內陸盆地山前平原等地區地下水水位持續下降，華北更是形成了世界級的地下水超采漏斗區，引發嚴重生態環境問題。由于高強度開發利用， 水土流失嚴重，東北黑土地黑土層以每年0.3～2 mm的速度變薄， 有機質含量由20 世紀80 年代的3%～6%下降到目前2%～3%。西北作為我國后備耕地集中分布區，由于不合理的地下水開發，耕地鹽漬化和荒漠化并存問題凸顯。 據統計，新疆、內蒙古、甘肅、青海、陜西和寧夏6 ?。ㄗ灾螀^）的荒漠化土地面積達213.81 萬km2， 占全國荒漠化土地總面積的81.5%； 沙化土地面積143.42萬km2，占全國沙化土地總面積的82.9%。區域農業生態環境破壞、可利用的徑流性水資源減少等嚴重制約糧食生產。

隨著全球氣候變化，極端干旱事件頻發。 未來50 年我國仍將面臨普遍升溫，屆時農業需水量將進一步增加。 根據《第三次氣候變化國家評估報告》，到21 世紀末我國可能增溫1.3～5.0℃。 按照溫度每升高1℃農業灌溉需水量增加6%～10%計算， 我國農業灌溉供需水矛盾將進一步加劇。

糧食生產需水量的增加與可供水量的逆向變化，加劇了農業灌溉水的短缺。

三、國家水網對保障糧食安全的作用分析

1.當前配置格局下的水資源承載狀況

水資源承載能力是一個綜合水資源數量、質量以及水生態良性發展的指標。 以水量、水質和水生態三大基本要素為約束條件，當前我國水資源配置格局下區域承載能力狀況可歸為五類，即超過承載能力的不安全區域、 接近承載能力的較不安全區域、 承載能力有一定潛力的一般區域、有一定承載能力的較安全地區和水資源安全區。

根據全國水資源規劃相關成果分析，按照七大流域統計：

①超過承載能力的不安全區域：包括海河區、黃河中下游、淮河中游以及沂沭泗河、山東半島、遼河流域，區域水資源開發利用率均在70%以上。 該區域主要存在水資源與經濟社會發展匹配關系差、生態環境惡化等問題。

②接近承載能力的較不安全區域：主要分布于西北內陸河、吐哈盆地、天山北麓、塔里木河等西北干旱地區。 該區域主要問題在于水資源稟賦差，生態環境脆弱，水資源開發利用率已超過50%，基本沒有可挖掘潛力， 屬于典型的資源型缺水地區，但是土地資源相對充足。

③承載能力有一定潛力的一般區域：主要包括松花江流域、淮河上游和下游地區、 內蒙古高原及青藏高原內陸河、東北和西北的跨界河流地區。該區域目前水資源開發利用程度已接近50%，水資源承載能力富裕度不高。

④有一定承載能力的較安全地區：包括長江下游、岷江、沱江、嘉陵江、漢江等支流區域，珠江南北盤江、東江、珠江三角洲、浙東沿海諸河區域。 該區域水資源承載能力還有一定的富裕度，但太湖流域、珠江三角洲等地區水環境狀況較差，存在水質型缺水問題，粵西、浙東等沿海地區水源和供水調蓄能力不足。

⑤水資源安全區域（仍具有一定開發潛力的區域）： 包括長江上中游（除岷江、沱江、嘉陵江、漢江外）、珠江西江和北江、東南諸河（除浙東沿海諸河外）、西南諸河區域。 該區域水資源開發利用率維持在10%～30%，水資源富裕度較高， 尚有一定開發潛力，水生態環境狀況良好。

面對各流域（片）的水資源承載狀況，近些年南水北調東中線供水工程通水和后續配套工程建設，引江濟淮工程落地以及引黃濟青、膠東調水工程建設、 三江連通工程的推進，均對緩解海河、淮河以及山東半島和東北地區水資源短缺發揮了重要作用，加上“四水四定”政策貫徹落實，以及調整種植結構和壓減高耗水農作物種植面積，可從根本上改善區域農業用水保障。 但是，由于氣候變化影響和能源化工高耗水產業的分布，黃河流域上游區、 西北內陸河等傳統的干旱區仍面臨著資源型和水質型缺水共同威脅。同時，黃河中下游區域也面臨著嚴峻的水資源不足威脅。盡管黃河中下游區降水量多年平均（1956—2000 年）為600 mm 左右，相比北方地區整體偏多，但是在氣候變化的影響下，保障全流域主要用水水源的黃河來水已遠低于“八七分水” 方案的本底。 黃河徑流量減少將導致占近10%的沿黃灌溉區域面臨水資源進一步縮減的威脅，影響國家糧食安全，也影響黃河流域生態保護和高質量發展。

2.國家水網的重要作用

面對嚴峻的水資源情勢，在守住農業基本用水底線， 按照以水定地、量水發展、適水種植，建設高標準節水灌溉農田，保障合理灌溉用水需求的前提下， 要保障黃河流域生態保護和高質量發展， 提升我國耕地后備資源的藏糧能力，合理調配全國水資源，將是保障糧食安全，促進農業發展的根本出路。國家水網工程建設可通過天然的江河湖泊和人工引蓄水工程的建設與有機連通， 實現將一方之“余”調劑給他地之“缺”，提高水資源的調蓄能力， 實現水資源南北調配、 東西互濟的配置格局，同時也可規?；七M農業水土資源合理調控技術的推廣和落地，進而實現對農業生產的支撐。

（1）有利于提高耕地產能，支撐“藏糧于地”戰略

我國耕地資源有限，人均耕地面積不足1.5 畝，加之光熱水土資源區域分布不匹配， 耕地旱澇保收農田比重小，抗御自然災害能力弱。 據相關部門統計，在現有耕地中，扣除受到坡度制約、侵蝕限制、水分限制和鹽堿限制的耕地，無限制的耕地面積僅占耕地總面積的28.92%； 直接受到水分限制的占8.32%； 中產田和低產田面積占70%以上，且大部分受水分所限。

與此同時，我國耕地后備資源有限，主要集中在新疆、黑龍江、河南、甘肅等地。 這些區域大多受水資源制約，如新疆目前耕地面積高達1 億多畝，但水土資源嚴重失衡，不能承受繼續大規模開墾。 黑龍江東部的三江平原是我國重要的濕地保護區，適宜開墾區域有限；松嫩平原西部為鹽堿地分布區，近年來過度開墾導致土地鹽堿化進一步加劇。

開展國家水網工程建設，一方面可為耕地后備資源的合理開發提供必要的水資源支撐，另一方面也可有效緩解現狀有限耕地上的水分限制，改善耕地的立地環境質量，改良中低產田，提升現有耕地的產能，支撐國家“藏糧于地”戰略落實落地。

（2）有利于推進農業灌溉集約化、智能化生產，支撐“藏糧于技”戰略

土地長期分散式經營方式下形成的用水模式，使現狀節水灌溉規模小，高效節水灌溉面積占比低，規?；澦喔戎贫韧菩须y，水資源利用效率偏低。2021 年全國農業灌溉水有效利用系數為0.565， 不足發達國家的80%。 同時，灌區監測體系難以系統構建，用水計量缺位，制約著節水灌溉的集約、精準發展。 通過構建國家水網，可實現多戶協調，使引水、供水、排水更加開放，打破過去一個流域、一座水庫、一條河道、一個灌區的單一供水方式，在節水的前提下有效保障農業發展的實時用水需求。

另外，隨著國家水網工程建設與監控一體化發展，可實現國家尺度—流域尺度—灌區尺度—田塊尺度的各級農業用水精準化管理。 以建設國家水網為契機，推動各級農業用水管理改革，逐步實現農業“需可滿、用可管” 的各級尺度農業水資源管理體系，全面提升灌溉用水效率，有效支撐“藏糧于技”戰略。

（3）倒逼農藥化肥的合理施用量，促進綠色農業發展

據統計，2020 年我國化肥單位面積施用量約為506 kg/hm2， 分別是英國、美國的2.05 倍、3.69 倍；農作物農藥使用量約為10.3 kg/hm2， 也遠高于發達國家水平。長期大量使用化肥，致使耕地質量下降，且化肥隨著降水、灌溉的淋溶外排至河道，成為影響我國水環境質量的重要因素之一。 國家水網建設可有效提高排水溝、 河道、湖泊水質監控能力。 基于國家水網水量水質的強有力監管，可倒逼減少農田農藥、化肥的施用量，促進有機肥、菌肥等綠色肥料推廣應用， 從原有的“高投入、高產出”農業生產模式，向“適度投入、合理產出”的農業發展方式轉變。 同時，利用云平臺、大數據進行實時監測管理，一方面確保節約水資源，另一方面減少無節制開發對耕地資源造成的破壞， 實現農業現代化、綠色、生態可持續發展。

四、結 論

面對農業發展中水資源限制的嚴峻形勢，為保障糧食安全，圍繞水土資源相互支撐合理開發利用的核心， 在現有水資源配置格局的基礎上，開展國家水網建設，實現國家水資源優化配置，為全國農業發展提供有力的水資源保障，可盤活全國土地資源，提高水肥氣熱等農業生產要素的綜合利用，尤其是以我國西北光熱資源充足但因缺水而閑置的土地為代表，從水資源利用上實現提高糧食生產能力，為實現我國糧食基本自給提供有力的保障。 ■