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生态系统研究与管理简报 |
| 栾城站科研人员提出的北京市节水农业战略报告被中办刊物采用 |
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来源: 节水农业，战略规划，863
时间: 2005-12-07 点击率: 1071627 |
| 摘 要： 由胡春胜和陈素英根据“863”项目研究结果共同编写的《在北京建立限水型农业结构的节水机制》和《建立限水型农业结构是北京供水安全的长期战略》两个报告，已分别被中共中央办公厅主办刊物《每日汇报》和中国科学院办公厅主办刊物《中国科学院专报信息（2005~117、118期）》采用。 |
北京市是世界上严重缺水的大城市之一。据专家预测，近二三十年，虽然北京市通过各种开源节流措施和南水北调中线工程可增加相当一部分供水量，但仍会存在较大供需缺口，到2030年前，北京市水资源短缺将成为制约社会和经济发展的主要因素。此时，农业能否节省更多的水，对进一步保障首都用水安全和社会经济的持续发展就显得尤为重要。本文提出了建立限水型农业结构的节水战略。
北京市水资源紧缺的严峻形势
北京市拥有1400万人口，全市年可供水资源总量约为40亿m3，人均水资源量不足300m3，仅为水资源承载人口量的1/6，是世界上严重缺水的大城市之一。20世纪80年代以来，随着北京市的快速发展，水资源供需矛盾已经十分尖锐。据计算，1961-1995年的35年间，全市平原区平均地下水累计亏损量为39.56亿m3，至2001年累计亏损量已达70多亿m3。有关资料表明，由于地下水超采，北京市地下水位已由1960年的3.6m，下降至2002年的18.23m。地下水位下降，导致地面沉降，至1999年累计沉降量大于100mm的面积达到1876km2，地面沉降可导致市政设施破坏，并制约深部地下水的开发。
党中央、国务院十分重视首都水资源紧缺问题，启动了《21世纪初期（2001-2005）首都水资源可持续利用规划》，立足于本流域水资源调配，保证21世纪初期南水北调到京之前水资源供需基本平衡。通过规划实施，2003、2004年已将山西、河北省两水库的水调入北京。据《21世纪初期（2001-2005）首都水资源可持续利用规划》和21世纪初期北京水资源合理配置预测成果，至2010年北京市在平水年（P=50%）需水量将增加至60.03亿m3，供水量为40.88亿m3，缺水为16.15亿m3；枯水年（P=75%）和特枯水年份（P=95%）将缺水19.44亿m3和22.99亿m3。通过各项措施，在平水年可增加供水15.79亿m3，尚缺0.36亿m3，枯水和特枯水年，仍将缺水4.17亿m3和6.98亿m3，只能通过南水北调中线工程弥补供需缺口。至2030年前后，在特枯水年份，北京市通过各种开源节流措施可增加供水10.89亿m3，再增引长江水12亿m3，仍然缺水5亿m3。上述预测结果表明，至2030年前，北京市水资源短缺将成为制约社会和经济发展的主要因素。此外，北京市水资源开源节流的潜力已有局限。至2010年，城市污水处理率已达到90%以上，城市住宅和公共节水器具的普及率已达80%；至2030年，工业用水的重复利用率已达90-95%，雨洪水资源已得到深度开发，北京市水资源进一步开发保护的难度将越来越大。这时农业能否节省更多的水，进一步保障首都用水安全和社会经济的持续发展就显得尤为重要。
限水型农业结构的概念和内涵
限水型农业结构即按城市发展对水资源开发与保护的需要，对农业内部各单元按限定的区域、规模和用水种类、水量进行生产。限水型农业结构和节水农业结构在内涵上有所不同，一是将用水和节水的概念进一步量化，使节水规划目标更为具体、准确，提出了实施的严格性。二是限水型更具有法律和政策的涵义，使农业节水机制不仅依赖于政府的号召和农民节水意识的提高，更主要是取决于法律和政策对广大农民利益的驱动，有利于加速农村的节水进程。三是限水型把节水的概念细化，不仅限定了农、林、牧、渔业的用水规模、用水量、取水来源（井水、渠水）用水种类（净水、污水），还根据土壤的自净能力对污水使用限定区域（污灌区、非污灌区和控制区）、限定使用量，因而有利于水资源生态和环境建设。四是限水型农业结构的区域，可根据城市发展的需要，按流域系统布局，建立“大城市，大郊区”统一的水资源规划，根据流域的水资源承载力，确定城市人口和经济发展规模，城乡用水共济，保持水资源平衡，保障城市社会经济的可持续发展。
限水型农业结构的节水潜力分析
一、限水型粮食、经济作物结构的节水潜力
限水型条件下作物结构调整的节水潜力，可以从2005年环京地区种植春播作物的节水效果和有关科研结果进行估算。
2000年以后，随着全国出现的粮食暂时过剩，农产品价格普遍下跌，在北京平原区和河北省环京的平原各县，悄悄出现了改小麦和夏玉米一年两茬为春玉米一年一茬的现象，种植春玉米的面积，从北京远郊至近郊呈现越来越多的分布，约占作物播种面积的20%-50%，北京近郊则出现了大面积连片种植的现象，为了形象地说明这一过程，我们称之为“春玉米种植带现象”。
据调查，近几年农民愿意舍一年两茬为一年一茬的原因，是由于京郊和环京地区男劳力多外出打工，家庭劳力减少且收入稍有增加，一年种小麦和玉米两茬，一般年份小麦产量为6000kg/hm2，成本费就占了4500kg/hm2，纯收入只有1500kg小麦/hm2，下茬夏玉米一般产量为6000kg/hm2。而种植一茬春玉米产量可达到7500kg/hm2以上，比夏玉米增产1500kg/hm2以上，一年两茬多赚了1500kg小麦/hm2，一年一茬多赚了1500kg/hm2以上玉米，两者价值差不多。但种植一茬比两茬省事、省工，而且次年在春玉米茬上种小麦，又比连年种小麦增产。
2002-2004年，我们在北京远郊的三河市连续进行了监测，在连年降雨偏低和实施综合节水措施条件下，小麦和夏玉米两作需灌溉水3000m3/hm2左右，而春玉米只用750m3/hm2，一年两茬和一年一茬的效益相近，但后者节水为2250m3/hm2。根据资料估算，近4年北京市平原区8个区县和近邻北京市的河北省平原区5个县，每年种植春玉米的面积约2.2万hm2，可比小麦玉米两作节水5000万m3，4年节水量约为2亿m3。我们调查监测了三河县段甲岭镇南岭村张旭辉的家庭农场，该农场的10.7hm2耕地连年种植春玉米，没有灌溉条件，在2000至2003年连续干旱，4年平均年降水量只有362.8mm的情况下，由于秋冬春季采取保墒措施，保持了土壤深层底墒。在春季干旱条件下可保证足墒播种保全苗，因而4年连年丰收，平均产量达7500kg/hm2以上，水分利用效率为2.1kg/m3，2004年春玉米生育期降水364mm，由于降水适时，产量达到9376kg/hm2，水分利用效率为2.67 kg/m3。
近几年，北京市平原区还出现了大面积种植牧草的情况，大兴县畜牧局每年种植苜蓿267hm2。据我们多年的试验结果，苜蓿不仅能抗旱节水，而且鲜草的饲料效益更高。每hm2苜蓿鲜草饲喂奶牛的产奶效益是小麦和夏玉米两茬产量折饲料效益的2.4倍，而苜蓿需要的灌水量为660m3/hm2仅为小麦和夏玉米两作的22.2%。2003年由于棉花市场价格上扬，环京平原区的少数农户，又出现了不种小麦和夏玉米改种棉花的现象，棉花所需的灌溉水量为750m3/hm2仅为小麦和夏玉米的1/4。而近几年经济效益也接近小麦和夏玉米。
小麦和夏玉米、水稻、蔬菜、果树的种植面积占北京市耕地面积的90%以上，是北京市的主要耗水作物。在粮食作物播种面积较稳定的1999-2000年，四种作物的面积分别为14.49万hm2、1.7万hm2、10.07万hm2、7.47万hm2，根据同时期水资源公报提供的数据，北京市灌溉农田的实际灌溉用水量平均为4912.5m3/hm2。以小麦-夏玉米、水稻、蔬菜、果树单位面积灌水量按1：2：2：1.5分配比例，则4者的估算灌溉定额为小麦-夏玉米3377.06 m3/hm2、水稻6754.1m3/hm2、蔬菜6754.1m3/hm2、果树5065.6m3/hm2，四者的灌溉总量为小麦-夏玉米4.89 亿m3、水稻1.15亿m3、蔬菜6.8亿m3、果树大部分在山区，按50%有灌溉条件（面积为3.74万hm2），灌溉总量为1.9亿m3，4者合计总灌溉量为14.74 亿m3，占北京市1999年和2000年平均农业用水总量的84.4%。在限水型种植条件下，如将小麦-夏玉米、水稻改种为春播作物，如春玉米、棉花、苜蓿（多年生作物）或其他节水作物，其灌溉定额不按上述的750m3/hm2/年，而按1200m3/hm2/年，即一般降水年型下，一季作物灌二水，平均灌溉定额为600m3/hm2/次，则限水型粮食经济作物的灌溉总量为1.94亿m3，比上述小麦-夏玉米、水稻的灌溉总量6.04亿m3节水4.1亿m3。
二、蔬菜、水果限水型种植的节水潜力
北京市的蔬菜主要分布于平原区，灌溉方式以畦灌为主，用水量比粮食作物多1倍左右，果树多分布于山区，用水量小于蔬菜，且多数果园没有灌溉条件，根据现实情况将2者的灌溉量定为粮食作物的2或1.5倍。
根据我国科研部门多年的研究结果，与地面灌溉相比，蔬菜采用微灌、滴灌等综合节水措施可节水40%-60%；果树采用喷灌可节水30%-50%，滴灌节水70-80%。有关蔬菜和果树灌水量的研究结果表明，滴灌或膜下滴灌青椒、黄瓜的灌水量为1620m3/hm2和3010m3/hm2，畦灌水量为2809.5 m3/hm2和7500 m3/hm2，滴灌比畦灌节省灌水量42.3%和60%，而且提高了产量和品质。苹果在生育期内降水343.9mm的条件下，滴灌水量仅为936 m3/hm2，即可提高产量并改进品质。根据上述喷、滴灌比畦灌节水结果，北京市蔬菜、果树在上述灌溉量6754.1 m3/hm2和5065.6m3/hm2的基础上，实行综合节水种植，灌溉量降低50%，则蔬菜的灌溉总量由6.8亿m3降至3.4亿m3，节水3.4亿m3，果树灌水总量由1.9 m3亿降至0.95亿m3，节水0.95亿m3。
以上小麦-夏玉米、水稻、蔬菜、果树为现实总灌溉量为14.74亿m3，实行限水型种植结构调整和综合节水措施之后，灌溉量为6.28亿m3，可节省灌溉量8.45亿m3，为现实灌溉总量的57.3%。
建立限水型农业结构的节水机制
建立限水型农业结构，实现农业更大幅度节水，不仅是要政府加强对农业节水的宣传教育工作，强化广大干部、农民的节水意识，制定相关法律、政策，加强农业用水的管理工作，更为关键的是要制定农业节水的奖励政策，建立农业节水的经济机制，从经济利益上调动广大农民节水的积极性，其原因有以下几个方面。
一、建立经济机制可使国家节水目标与农民增产增收目标达到统一
总结20年我国农业节水的经验，农业节水虽取得了很大成绩，但节水的潜力还很大，影响潜力开发的主要原因是国家的节水目标与农民增产、增收目标不一致，所以对广大农民来说，节水还是国家的事，没有从根本上调动起广大农民的积极性。以发展喷灌节水为例，国家已投入一定财力补助农村喷灌设备，然而因节水的价格补偿不了喷灌比畦灌所增加的电费，加之其它方面的原因，广大农民对喷灌节水并未完全认可。为建立节水型种植结构，有关专家学者尽管总结出种植高效型经济作物带动工程节水的经验，但这样的经验在小面积上是可行的，如果大面积推广高效经济作物也会成为低价滞销商品，因而建立限水型农业结构，只能依靠经济机制才能实现节水目标。
二、 北京的农业节水可产生更多的经济价值，可为建立节水经济机制提供资金
水资源是北京社会经济发展的重要条件，由于水资源的供需矛盾，已给国内生产总值带来不利的影响。有关资料分析，1981-1995年的15年中，由于水资源紧缺使北京的GDP损失量达128.14亿元。为形象地说明水资源和北京市经济发展的密切关系，我们将北京市用水量和北京市的GDP比较，1980年北京市用水总量为46.3亿m3，当年GDP为277.07亿元，每m3水可作为6元的产值条件，2000年北京市用水总量为40.4亿m3，GDP上升为2478.74亿元，每m3水可作为61.4元的产值条件。在2000年用水总量的40.4亿m3中，就有农业为城镇生活节省的7.5亿m3水，占当年用水总量的18.6%，也可以说当年占北京市18.6%的GDP即461.1亿元，是靠农业节水提供的产值条件。
北京市的城镇生活用水和农业用水均来自北京市流域内的同一个水资源，农业节水提供给城镇使用，就可以节省北京市从外流域调水和境内水资源深度开发的资金。以南水北调工程为例，分配给北京16.1m3的水，北京市配水量净投资66.59亿元，此外，北京市为发挥工程效益，还得投入相当的配套资金。据计算，当投资采用60%贷款时，进入北京的水价为2.0元/m3。而目前正在实施的《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》，主要用于深度开发北京市境内雨洪资源，计划投资220亿元。有关资料分析，该规划中的主体工程，由山西、河北两省给北京输水的价格为1元/m3。如果建立限水型农业结构，农民节省了水，也像付出调水成本费一样给农民以奖励补偿，可能不会用1-2元/m3的代价就可以实现，而农民还可以得到节水增收的经济实惠。
三、对建立限水型粮食作物结构给农民节水奖励补偿的分析
以现有的粮食作物结构小麦-夏玉米一年两茬，改为限水型作物春玉米一年一茬为例，以1998-2002年粮食生产稳定期间的产值、成本和净收入为依据，4年一年两茬和一年一茬的平均产值分别为13200元/hm2和7875元/hm2，生产成本分别为6982.5元/hm2和2475元/hm2，净收入分别为6217.5元/hm2和5400元/hm2，一年两茬比一年一茬净收入增加817.5元/hm2，但一年两茬比一茬多用灌溉水2250 m3/hm2。如将二茬改为一茬，节水为2250 m3/hm2，收入减少817.5元/hm2，给农民节水补偿的成本价为0.36元/m3。但从上述近年环京地区出现的“春玉米种植带现象”来看，农民改一年两茬时并未计较收入的减少，因为一茬省工省事。
建立限水型农业结构的经济机制，不仅要根据农业生产成本、农产品价格、农民的实际收入给农民补偿，还要在建立限水型管理体系方面投入。上述分析，仅是在相关问题上的初步探讨。
限水型农业结构的实施条件
建立限水型农业结构，实现农村和城镇用水供需平衡是保障首都北京用水安全和持续发展的长期战略任务，它不同于一般性的水利工程建设，而是要组织广大农民和千家万户共同努力，奋力实施的重大生态工程，要从基础性研究、科学论证、规划设计、试验示范等多方面做好准备。
一、限水型农业结构规划、设计的研究工作
有关北京市农业结构调整和农业节水问题已有较多报道，提出北京农业应采取以替代土地等资源为主导的技术路线，运用高科技促进农业结构调整；向高科技、高效益、节约用水和土地资源高效利用，生态环境保护型与休闲观光旅游型农业方向调整；确定了籽种农业、设施农业、精品农业、加工农业、创汇农业、观光农业等6种高效化结构模式。重点集水区取消水稻和耗水量大的冬小麦种植，改种高产玉米或品质好的特种种植业品种；将近郊蔬菜种植区由重点集水、富水区转移至远郊种植，近郊发展第三产业和绿色基地，扩大城区绿化面积。在《21世纪初期（2001-2005）首都水资源可持续利用规划》中制定的连续3个干旱年应急预案中提出，北京也可根据城市功能定位，采用调入粮食和高耗水产品等方式实现间接调水。上述研究成果已为限水型农业结构的规划、设计提供了基础资料，应在此基础上，以节水、高效、生态环境和生态平衡为目标，进行相关方面的研究工作。按山区、丘陵、平原区域，确定林草水土保持、作物、蔬菜、果树、畜禽、水产养殖、绿地、环境水等合理布局，以及各单元的限水型指标，提出将出现的问题和实施方案。
二、建立农业综合节水的组织管理体系
建国以来，水利工程建设在我国水资源开发利用中起了主导作用，近20年来工程节水也取得了很大成绩，然而就水资源的节约来说，工程节水仅是综合节水的一部分，不能完全代替综合节水。我们的研究结果表明，在华北平原粮田的综合节水措施中，工程节水主要是输水节水，农艺节水主要是科学的灌溉制度和节水品种，农机节水主要是耕作覆盖，三者节水量的比例大体为1：1.5：1.5，农艺和农机节水，不仅是合理利用灌溉水，还包括合理利用土壤水。土壤水也是重要的水资源，据有关资料分析，处于海滦河流域的北京市，以上述作物面积32万hm2计算，其常年土壤水的有效补注量为9.2亿m3，相当北京市常年农业灌溉供水量20亿m3的近50%。因此，综合节水的目标是要节省灌溉水库和土壤水库的水，因而农机和农艺节水应起主导作用。由于综合节水措施的示范和推广要涉及到水利、农业和农机三个部门，所以三个部门要密切结合、分工协作，农业和农机部门要抓好节水灌溉制度和耕作覆盖节水措施的实施，水利部门在管理好灌溉水资源的同时，抓好工程节水，改过去“一龙”管水为“三龙”节水的局面，才能实现限水型农业结构的节水目标。
三、搞好限水型管理示范工作
限水型农业结构的限水管理工作对象是广大农民和千家万户，如何制定作物的限水定额和用水奖励定额并落实到农户，又如何使综合节水措施贯注于广大农民的田间作业中，是一项复杂而艰巨的工作，必须搞好示范，总结经验，逐步落实。
北京市平原区已有大面积种植春玉米的习惯和蔬菜节水的示范，山区也有果树节水和特色作物的基地，在此基础上，以节水奖励基金为启动机制，以产业链为纽带（如糯玉米、甜玉米、鲜薯、南瓜、豆类、绿色果树、蔬菜），政府牵头、产业建设与综合节水示范一齐抓，逐步完善限水型种植结构的管理体系，为大面积推广提供经验。 |
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