基于綠水藍水的中國農(nóng)業(yè)用水分析

基于綠水藍水的中國農(nóng)業(yè)用水分析

谷物生產(chǎn)需要大量的水，而水資源的缺乏限制了高產(chǎn)和高效谷物的生產(chǎn)。隨著人口增加、經(jīng)濟增長、人民生活水平的提高以及城市化進程的加速,中國農(nóng)業(yè)水資源和農(nóng)業(yè)用水管理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在保證糧食安全的同時,確保水資源安全及生態(tài)環(huán)境健康和可持續(xù)發(fā)展成為今后研究和決策的重點和難點。過去,對農(nóng)業(yè)用水分析主要集中于灌溉用水。近十年來,在國際水資源和農(nóng)業(yè)水資源管理領域出現(xiàn)了一場分析范式的變遷。這一范式變遷包含了一系列新的觀點、理念、概念和方法。其核心內(nèi)容涵蓋了藍水和綠水、水資源收支解析、真實節(jié)水、凈灌溉效率和有效灌溉效率、水分生產(chǎn)力以及虛擬水流動和貿(mào)易。這些觀念和方法形成了一個相互關聯(lián)而統(tǒng)一的有機整體,從新的視角分析、解讀農(nóng)業(yè)用水和農(nóng)業(yè)水資源管理以及和其他用水部門的關系。在更大的空間尺度進行農(nóng)業(yè)用水及管理的分析,為實現(xiàn)糧食安全、水資源安全、生態(tài)環(huán)境安全等多重目標的水資源綜合利用與發(fā)展提供了有力的分析工具。目前,國內(nèi)利用上述新的觀點和方法的研究主要集中于單個方法的應用和分析,本文在總結各個概念的基礎上,嘗試提出了一個綜合分析的理論和應用框架,對中國近10年來(1998～2007年)的農(nóng)業(yè)用水、耗水、糧食作物水分生產(chǎn)力進行了分析,并提出了相應的政策建議。1基于swit模型的農(nóng)業(yè)水文觀分析根據(jù)農(nóng)業(yè)用水和管理領域的范式變遷的核心內(nèi)容,建立了農(nóng)業(yè)用水新的分析框架(圖1)。首先,以“藍水”和“綠水”為中心,提出了廣義農(nóng)業(yè)水資源的概念,它由兩個分量組成,即耕地有效降水“綠水”和耕地灌溉“藍水”。建立在廣義農(nóng)業(yè)水資源基礎上的農(nóng)田尺度水量平衡分析對理解農(nóng)田尺度水分轉化和利用具有重要意義。在水平衡分析的基礎上,著重分析農(nóng)田耗水,即農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量形成所實際消耗的水量,也即農(nóng)作物全生育期的實際蒸散量。農(nóng)作物實際蒸散量一部分是來源于耕地灌溉“藍水”的耗水量,另外一部分來源于耕地有效降水“綠水”的耗水量。兩個分量之和即為形成農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量的總耗水量。在確定總耗水量的基礎上,計算出農(nóng)作物的水分生產(chǎn)力(農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量除以總耗水量)。之后,從農(nóng)田尺度上升到灌區(qū)和流域尺度,需要對灌區(qū)或流域內(nèi)上下游的水文循環(huán)、農(nóng)田用水、農(nóng)作物水分生產(chǎn)力進行綜合分析。主要研究灌區(qū)和流域內(nèi)上下游之間的農(nóng)田用水和農(nóng)作物水分生產(chǎn)力之間的關系,從而確定區(qū)域內(nèi)(灌區(qū)、流域)真實節(jié)水的潛力,由此為部門間水資源的合理和優(yōu)化分配建立理論和實踐基礎。同時,可以確定區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物生產(chǎn)所蘊含的虛擬水含量,為進一步研究區(qū)域間虛擬水流動和貿(mào)易,優(yōu)化水資源限制條件下的區(qū)域農(nóng)作物生產(chǎn)格局和農(nóng)作物種植制度提供科學保障和政策支持。根據(jù)所建立的研究框架(圖1),利用“藍水”和“綠水”的概念對全國農(nóng)業(yè)水資源可利用的總量進行評估;以此為基礎,對水土資源的匹配進行重新評估;進一步結合“藍水”、“綠水”以及糧食生產(chǎn),建立并驗證了以流域水文模型和行政區(qū)域統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎的研究方法。基于SWAT模型建立和校驗水文模型,收集處理了模型運行需要的基本數(shù)據(jù),包括:全國1km分辨率數(shù)字高程模型(DEM)、全國1km土地利用和覆被數(shù)據(jù)、全國土壤空間和屬性數(shù)據(jù)、全國氣象站點數(shù)據(jù)等;利用全國18個水文站點數(shù)據(jù)對模型模擬地表徑流結果進行了校驗和檢驗。結果表明:SWAT模型可以進行大尺度水文循環(huán)的模擬。最終,計算分析了全國分省、分區(qū)域的糧食作物水分生產(chǎn)力,并討論了進一步提高的潛力和途徑。研究的地理范圍是全國省級行政單位,具體區(qū)域劃分為:東北(黑龍江、吉林、遼寧);華北(北京、天津、河北、河南、內(nèi)蒙古、山東、山西);東南(上海、浙江、江蘇、安徽、江西、湖南、湖北、福建、廣東、海南);西南(廣西、云南、四川、重慶、貴州、西藏);西北(陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆)。其中的斜體省份是全國13個糧食主產(chǎn)省。本文對水稻、小麥、玉米和大豆這4種主要糧食作物(下文簡稱為“糧食作物”或“主要糧食作物”)進行了分析。本文分析的農(nóng)業(yè)用水指的是這4種作物的用水狀況。本文收集并處理的數(shù)據(jù)還有:①水資源利用統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括中國水資源公報(1998～2007年)、中國水利年鑒(1999～2008年)、一級流域(松遼、海河、黃河、淮河、長江、珠江、東南、西北內(nèi)陸、西南諸河)和糧食主產(chǎn)省份水資源公報數(shù)據(jù);②農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù),包括中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料、中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計提要、全國縣級農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計資料;③全國灌溉和糧食生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù),包括灌溉試驗監(jiān)測站點數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)、作物生長站點監(jiān)測數(shù)據(jù)、主要農(nóng)作物氣候資源數(shù)據(jù);④全國水文和土壤墑情監(jiān)測數(shù)據(jù),包括主要水文站點水文監(jiān)測數(shù)據(jù)、土壤墑情監(jiān)測站點監(jiān)測數(shù)據(jù)。在廣泛的數(shù)據(jù)收集、模型計算、結果校驗和驗證的基礎上,證明了本文所建立的分析計算方法基本上適用于全國流域和區(qū)域尺度的糧食作物水分生產(chǎn)力的計算和評價。2應用結果和指導方針的建議2.1農(nóng)業(yè)水資源量、降水降水是一切“藍水”和“綠水”資源的最終來源。1998～2007年的10年間,全國降水量呈小幅下降趨勢(圖2)。全國10年平均降水量為60206.2億m3,降水量最高年份是1998年,為67630.7億m3;最低值是2004年的56876.4億m3。10年來全國降水量基本上在60000億m3上下小幅波動。2007年降水總量為57763.0億m3,比平均值減少2443.2億m3,減幅4.06%,比2006年減少76.6億m3,減幅0.13%。10年間,中國平均水資源總量呈下降趨勢,其中2004年為最低點,與降水量的變化趨勢吻合。但是水資源總量下降幅度要大于降水總量的下降幅度。2007年降水總量比10年平均值減少4.06%,而水資源總量比10年平均值減少8.25%;2007年降水總量比2006年減少0.13%,而水資源量則減少0.30%。降水總量和水資源總量的變化趨勢將直接影響農(nóng)業(yè)用水。農(nóng)業(yè)用水量10年間一直呈小幅下降趨勢。全國農(nóng)業(yè)用水總量從1998年的3766.3億m3減少到2007年的3598.5億m3。而農(nóng)業(yè)部門用水量占總用水量的比例下降幅度較大,從1998年的69.3%下降到2007年的61.8%,下降了7.5個百分點。2007年農(nóng)業(yè)用水量比10年平均值減少了2.38%。而2007年全國總用水量比10年平均增加了4.42%。說明了在總用水量增加的情況下,農(nóng)業(yè)用水無論是絕對數(shù)量還是比重都在下降。2.2農(nóng)業(yè)水平衡量的估算“藍水”指的是天然降水降落到地球表面形成徑流,進入河道、湖泊等天然地表水體以及補充到天然地下水體的水。天然降水中的另外一部分直接降落于各種地表植被覆蓋物上,其中一部分被植被冠層截留并以蒸發(fā)的方式返回大氣,另外部分直接降落于土壤表面。降落于土壤表面的部分其中一部分以土壤表面蒸發(fā)的方式返回大氣,而另外一部分則通過入滲進入土壤,供給植物生長發(fā)育的需要,最終以植物蒸騰的方式返回大氣。以土面蒸發(fā)和植物蒸騰方式返回大氣的部分總稱為植物的蒸散發(fā)。而土壤中儲存的有效水其主要功能是供給植物生長發(fā)育的蒸散發(fā)需要,又被稱為“綠水”。由于土壤中的綠水是以有效水的形式儲存起來的,因此被稱之為“綠水庫”。而被植物蒸散發(fā)的部分就被稱之為“綠水流”。上述分析表明,“藍水”和“綠水”對包括農(nóng)作物在內(nèi)的綠色植物的生長發(fā)育以及生物量和最終經(jīng)濟產(chǎn)量的形成都具有重要作用。因此,在評價農(nóng)作物可利用水量時要將“綠水”考慮在內(nèi)。農(nóng)業(yè)水資源不僅包括耕地灌溉“藍水”,還應包括耕地有效降水的“綠水”。基于以上原理,本文提出了農(nóng)業(yè)廣義水資源的概念。農(nóng)業(yè)廣義水資源是指農(nóng)作物生長發(fā)育可以潛在利用的耕地有效降水“綠水”資源和耕地灌溉“藍水”資源的總和。根據(jù)定義,廣義農(nóng)業(yè)水資源包括兩個分量:灌溉“藍水”和耕地有效降水“綠水”。計算公式如下:Qgbw=Qbw+Qgw(1)Qgbw=Qbw+Qgw(1)式中Qgbw為廣義農(nóng)業(yè)水資源總量,億m3;Qbw為耕地灌溉“藍水”資源量,億m3;Qgw為耕地有效降水“綠水”資源量,億m3。其中耕地灌溉“藍水”資源量的估算方法為Qbw=Qagpir(2)Qbw=Qagpir(2)式中Qbw為耕地灌溉“藍水”資源量,億m3;Qag為農(nóng)業(yè)總用水量,億m3;pir為耕地灌溉用水占農(nóng)業(yè)總用水量的百分比。灌溉“藍水”數(shù)據(jù)來源于《中國水資源公報》中報告的農(nóng)業(yè)用水量和農(nóng)田灌溉量。農(nóng)業(yè)用水量中不僅包括耕地灌溉量,還包括畜牧業(yè)用水量和農(nóng)村生活用水量等農(nóng)業(yè)其他部門的用水量。根據(jù)全國分省多年平均數(shù)據(jù)計算,耕地灌溉量一般占農(nóng)業(yè)用水量的90%～95%左右。相比較耕地灌溉“藍水”資源,耕地有效降水“綠水”資源的估算較為復雜,主要因為很難測量和計算降落在耕地上的天然降水。本文提出了一個簡易方法匡算全國耕地的有效降水“綠水”資源量,主要原理如下:天然降水中降落到耕地的部分,除了有一部分形成地表徑流補給河道、湖泊等水體外,其余部分則入滲到土壤中;入滲到土壤中的水量,其中一部分滲漏到深層補給地下水體或者側滲補給地表水體。耕地有效降水“綠水”估算的水平衡方程為Qgw=Ρcr-Rcr-Dcr(3)Qgw=Pcr?Rcr?Dcr(3)式中Qgw為耕地有效降水“綠水”量,億m3;Pcr為耕地降水量,億m3;Rcr為耕地徑流量,億m3;Dcr為耕地深層滲漏量。式(3)又稱為耕地有效降水量的估算方程。其中耕地降水的估算方程為Ρcr=ΡtAcrAld(4)Pcr=PtAcrAld(4)式中Pt為水資源公報報告的降水總量,億m3;Acr為耕地面積,103hm2;Ald為國土面積,103hm2;Acr/Ald為耕地面積占國土面積的百分比。該計算公式蘊含的假設是:假定天然降水均勻地降落在地表各種類型的土地利用和覆被方式上,包括耕地、林地、草地、荒地等。各種土地利用方式所接受的降水和它們各自占國土面積的百分比相當;耕地接受的降水量應該和耕地占國土面積的百分比相當。在估算耕地徑流量Rcr時,需要做如下假定:首先,假定耕地徑流量和降水量的比例(耕地徑流系數(shù))與水資源公報中的地表水資源量和降水量的比例相同;其次,在主要糧食主產(chǎn)區(qū)東北、華北和長江中下游平原,耕地相對平整,耕地徑流基本上可以忽略不計;而在的丘陵地區(qū),徑流系數(shù)較大,需要計算耕地徑流Rcr。Rcr=ΡcrQΙRWRΡt(5)Rcr=PcrQIRWRPt(5)式中Pcr為耕地降水量,億m3;QIRWR為水資源公報報告的地表水資源量,億m3。耕地深層滲漏量Dcr的估算采用分布式水文模型的計算結果。Dcr=Ρcrdcrpcr(6)Dcr=Pcrdcrpcr(6)式中dcr為水文模型計算的區(qū)域耕地深層滲漏量,億m3;pcr為水文模型計算的區(qū)域降水量,億m3。具體的計算原理和過程,以及結果的驗證見相關文獻。式(1)～式(6)的計算單元均為省級行政單位,計算結果根據(jù)需要再整合為全國和區(qū)域數(shù)據(jù)。根據(jù)2007年水資源公報中相關水資源數(shù)據(jù)和國土資源部的耕地面積數(shù)據(jù),本文計算了全國和區(qū)域廣義農(nóng)業(yè)水資源量(表1)。2007年全國降水量57763.0億m3,耕地面積121700.1×103hm2。耕地有效降水量是3249.5億m3,即耕地可以潛在利用的“綠水”量;而耕地灌溉量是3249.5億m3,即耕地可利用的“藍水”量。兩者相加即廣義農(nóng)業(yè)水資源量,為7561.1億m3。在廣義農(nóng)業(yè)水資源量中,來源于耕地有效降水“綠水”的比例57.0%,而來源于耕地灌溉“藍水”的比例是43.0%。說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛在可利用的總水量中,“綠水”占有重要的地位。水土資源匹配是指單位耕地面積所享有的水資源量。但是,傳統(tǒng)的水土資源匹配計算時的水資源量是指“藍水”資源。這個指標的缺點是:用總的“藍水”資源,即水資源公報中所報告的水資源總量和耕地面積匹配,而這部分水資源中只有其中一部分可以被農(nóng)業(yè)利用。為了更確切地定量分析農(nóng)業(yè)可以潛在利用的水量和耕地數(shù)量的匹配,本文從廣義農(nóng)業(yè)水資源出發(fā)計算了廣義農(nóng)業(yè)水土資源匹配,計算公式如下:Dmatch=QgbwAcr(7)式中Dmatch為廣義農(nóng)業(yè)水土資源匹配,m3/hm2;Qgbw為廣義農(nóng)業(yè)水資源量,億m3;Acr為耕地面積,103hm2。計算單元為省級行政區(qū),再整合為區(qū)域和全國數(shù)據(jù)。全國和分區(qū)廣義農(nóng)業(yè)水土匹配的結果表明(表2):如果按照水資源總量和耕地匹配計算,全國每hm2耕地平均擁有水資源量20752m3,如果按照灌溉水資源匹配,平均每hm2耕地占有水資源量2670m3,如果按照廣義農(nóng)業(yè)水資源匹配,平均每hm2耕地占有水資源量6213m3。分區(qū)計算表明:現(xiàn)狀情形下,糧食主產(chǎn)區(qū)華北的耕地面積占全國的27.62%,而水資源量只占全國的5.57%,即華北地區(qū)用僅占全國5.57%的水資源養(yǎng)活了占全國27.63%的耕地,水土資源矛盾突出。但是如果從灌溉水水土匹配衡量,華北用占全國17.85%的灌溉水,養(yǎng)活了27.63%的耕地,矛盾有所減輕。而從廣義農(nóng)業(yè)水資源衡量,華北用全國的22.26%的廣義農(nóng)業(yè)水資源,支撐了占全國27.62%的耕地,水土資源矛盾大為減輕。同時,也解釋了華北糧食高產(chǎn)是有相當?shù)乃Y源作為基本保障的。同樣,從水資源量角度衡量,東北地區(qū)也是水土資源嚴重不匹配的地區(qū),用占全國4.35%的水資源量支撐了占全國17.63%的耕地。但是,灌溉水土資源和農(nóng)業(yè)廣義水資與資源匹配的結果卻是:用占全國11.13%灌溉水和12.32%的農(nóng)業(yè)廣義水資源,支撐了占全國17.63%的耕地。全國各分區(qū)中只有東南和西南的水資源、灌溉水資源和廣義農(nóng)業(yè)水資源比例均高于耕地比例,是全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源最為豐富的地區(qū)。2.3水分生產(chǎn)力糧食生產(chǎn)耗水量是指糧食作物經(jīng)濟產(chǎn)量形成過程中消耗的實際蒸散量。水分生產(chǎn)力是指糧食作物單位耗水量(實際蒸散量)所形成的經(jīng)濟產(chǎn)量。Ρcw=YcEΤa(8)式中Pcw為省域作物水分生產(chǎn)力,kg/m3;Yc為省域糧食作物產(chǎn)量,kg;ETa為省域糧食作物產(chǎn)量形成過程中的耗水量,即實際蒸散量,m3。其中糧食產(chǎn)量來源于糧食生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù),實際蒸散量由水文模型計算結果得出。表3說明,除2006年糧食總產(chǎn)量增加3.4%而糧食耗水減少0.24%之外,其余年份的糧食產(chǎn)量和糧食耗水量的變化呈正相關關系:糧食產(chǎn)量增加,耗水量增加;糧食產(chǎn)量減少,耗水量減少。因此糧食生產(chǎn)和總耗水量密切相關,糧食總產(chǎn)的增加意味著糧食耗水量的增加。糧食作物水分生產(chǎn)力是指單位耗水生產(chǎn)出的糧食產(chǎn)量。本文計算了中國主要糧食作物水分生產(chǎn)力在10年間的變化(表4)。結果表明,中國主要糧食單產(chǎn)水平在10年間呈波動上升趨勢。變化過程可以明顯地分成兩個階段,即1998～2003年和2004～2007年。前一階段單產(chǎn)總體下降;后一階段總體增加。主要糧食作物水分生產(chǎn)力的變化趨勢基本上和糧食單產(chǎn)變化趨勢一致。1999～2007年的9年間,1999、2000、2002、2004、2006年的糧食單產(chǎn)和糧食水分生產(chǎn)力的變化趨勢呈正相關,其它年份的變化趨勢呈負相關,這主要是由于計算方法和數(shù)據(jù)造成的誤差。在總體上,糧食單產(chǎn)和水分生產(chǎn)力呈現(xiàn)正相關關系:糧食單產(chǎn)增加,水分生產(chǎn)力也會提高;單產(chǎn)降低,水分生產(chǎn)力會隨之降低。糧食單產(chǎn)的提高是水分生產(chǎn)力提升的主要原因。從真實節(jié)水的角度進行衡量,糧食單產(chǎn)和相應水分生產(chǎn)力的提高意味著在耗水量相同的情況下可以達到更高的產(chǎn)量,并可以節(jié)省更多的水資源。但糧食單產(chǎn)和耗水量的相關關系同時表明,在單產(chǎn)處于中等或較高水平的區(qū)間時,糧食總產(chǎn)的增加又意味著總耗水量的增加。根據(jù)對全國主要糧食生產(chǎn)流域的主要糧食作物的計算研究,糧食單產(chǎn)水平和糧食作物的耗水量(ET)水平呈直線正相關。中國糧食單產(chǎn)在世界范圍內(nèi)處于中等偏上水平,在糧食主產(chǎn)區(qū),糧食單產(chǎn)水平已經(jīng)很高。因此,未來糧食增產(chǎn)意味著耗水量的增加。從而,寄希望于在提高糧食總產(chǎn)的同時減少總耗水量是不切實際的。正確的途徑是通過提高糧食作物單產(chǎn)水平來減緩糧食總耗水量增加的速度。以2005年和2006年為例,糧食單產(chǎn)從2005年的4.77t/hm2增長到2006年的5.07t/hm2,而水分生產(chǎn)力則從0.831kg/m3提高到0.861kg/m3,提高了0.030kg/m3。2005年的糧食總產(chǎn)是43375.2萬t,耗水5220.4億m3,2006年糧食總產(chǎn)44848.7萬t,耗水5207.8億m3。如果2006年的水分生產(chǎn)力水平維持在2005年的水平,則在2006年總產(chǎn)水平下,耗水量為5397.0億m3。通過提高水分生產(chǎn)力而節(jié)省的耗水量是5397.0億m3,減去5207.8億m3,得到的189.2億m3才是通過提高作物水分生產(chǎn)效率而節(jié)省下來的‘真實節(jié)水量’。2.4如何準確把握“糧食安全水資源紅線”的測量和監(jiān)督?本文根據(jù)以上主要結果,初步提出了如下農(nóng)業(yè)用水和糧食生產(chǎn)的政策建議。(1)在劃定糧食安全的18億畝耕地紅線的基礎上,進一步劃定糧食安全的水資源紅線,并建立相應的測量和監(jiān)控體系。耕地是吸納糧食生產(chǎn)用水的重要載體,耕地有效降水“綠水”是糧食生產(chǎn)的重要保證。根據(jù)“藍水”和“綠水”的概念計算,耕地所接受的有效降水”綠水”在廣義農(nóng)業(yè)水資源量中占有大部分比例(57%)。這也從水資源的角度詮釋了國家嚴格保護18億畝耕地紅線的重要意義。在18億畝耕地條件下,耕地有效降水“綠水”應該在4300億m3左右。土地利用決策實際上就是水資源利用的決策,保證18億畝耕地的紅線實際上是保證了耕地“綠水”的紅線。但是,由于降雨和作物生育期需水的不完全匹配,耕地灌溉“藍水”是保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的必要條件。可以這樣說:“有產(chǎn)無產(chǎn)在‘綠水’,穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)靠‘藍水’”。因此,國家不僅應該從政策和立法角度保證18億畝耕地紅線,還應該劃定一個相應的農(nóng)業(yè)灌溉“藍水”的紅線。這條水資源紅線就是本文建立并計算的“廣義農(nóng)業(yè)水資源量”。以2007年作為標準年,糧食安全的耕地灌溉“藍水紅線”應該設在3500億m3左右,而耕地有效降水“綠水”紅線應該設在4300億m3左右?！八{水”和“綠水”兩條紅線相加,每年主要糧食作物生產(chǎn)可得到廣義水資源7800億m3,這是最終的“糧食安全水資源紅線”。為了確?！凹Z食安全水資源紅線”,必須建立健全完整、完善的水資源測量和監(jiān)督體系。耕地的空間位置是固定的,“18億畝耕地紅線”的測量和監(jiān)督可以通過直接測量和統(tǒng)計的方法獲得。水是運動的,所以對其準確測度更加困難。一方面,國家需加大灌溉水計量的基礎設施和技術設備建設,加強對灌溉“藍水”的用水度量。另一方面,國家應加強在田間和區(qū)域尺度準確測度“綠水”的測量技術和設備的理論和方法研究。只有能夠相對準確地測量耕地可利用的“藍水”和“綠水”,才能夠切實保證“糧食安全水資源紅線”落到實處。(2)充分利用主要糧食作物的需水和耗水特性,針對各地區(qū)水熱資源特點,建立水資源高效利用的種植體系。在本文定義和計算的廣義農(nóng)業(yè)水資源中,灌溉“藍水”占相當比例(43%),而灌溉用水中有相當大的比例是用于水稻種植。水稻在生長期內(nèi)需要長期處于淹水狀態(tài),是用水量大的作物。在東南地區(qū),水稻是最主要的糧食作物。東北灌溉“藍水”占廣義農(nóng)業(yè)水資源量的39%左右,其中大部分也是用于水稻種植。華北雖然屬于小麥主產(chǎn)區(qū),但是水稻在灌溉水中也占相當?shù)谋壤?。而在糧食作物中,玉米不僅水分生產(chǎn)力較高,而且大部分地區(qū)的玉米生長季和天然降水的季節(jié)相匹配。因此,在滿足國家糧食品種需求的前提下,如何充分利用主要糧食作物的需水和耗水特性,合理優(yōu)化作物“藍水”資源的配置,針對各地區(qū)水熱資源特點,調(diào)整種植結構,建立水資源高效利用的種植體系是今后需要加強的政策和科學技術的研究方向。從地區(qū)分布看,中國淮河以南各流域是天然降水最為豐富和穩(wěn)定的地區(qū),保持基本農(nóng)田面積,利用天然降水發(fā)展本區(qū)域的糧食生產(chǎn)尤為重要。華北地區(qū)是最重要的糧倉,但近年來的糧食生產(chǎn),如河北省,主要依靠開采地下水,越采越深,以致形成大面積的漏斗區(qū)。深層地下水的形成需要上千萬年的時間,一旦華北地區(qū)的地下水過度開采不能有效遏制,主要依靠地下水維持的糧食生產(chǎn)將會受到極大影響。由不可持續(xù)的地下水資源所支撐的“糧食生產(chǎn)增長的泡沫”將會最終破裂,這在國際上被稱為“糧食生產(chǎn)的次貸危機”。因此,對華北地區(qū)糧食生產(chǎn)的用水結構必須進一步加強研究和調(diào)整,使得該區(qū)的糧食生產(chǎn)走向可持續(xù)發(fā)展的道路。(3)提高糧食水分生產(chǎn)力,從糧食生產(chǎn)內(nèi)部挖掘潛力,是解決糧食增產(chǎn)500億kg所需額外水量的主要途徑。最近,中央提出的到2020年增加500億kg糧食生產(chǎn)能力。那么,糧食總產(chǎn)所需要的水從