我國北方地區(qū)承擔(dān)著國家糧食安全重任，然而水資源短缺一直是制約糧食生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)量潛力挖掘的主要限制因素。這種矛盾在華北平原尤甚，河北中南部平原用于糧食生產(chǎn)的地下水凈消耗，已造成區(qū)域平均的地下水下降達(dá)7.4米，局部地區(qū)達(dá)20米。同時(shí)，也引起了河道斷流、濕地萎縮、地面沉降等一系列環(huán)境問題。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，大規(guī)模提高農(nóng)業(yè)用水效率是保障糧食安全的戰(zhàn)略需要，華北平原地下水修復(fù)與生態(tài)保護(hù)刻不容緩。
糧食生產(chǎn)過度依賴地下水灌溉 地下水下降速度驚人
華北平原是我國乃至世界的重要糧食產(chǎn)區(qū)。上世紀(jì)70年代以來，隨著灌溉技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量得到了大幅度提升。但高產(chǎn)主要依賴地下水灌溉來實(shí)現(xiàn)，造成了地下水超采，區(qū)域性地下水位下降。
“我們是否還要繼續(xù)以地下水的高消耗來換取有限的糧食產(chǎn)量？短時(shí)間內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與地下水資源不可逆的消耗將帶來的巨大危機(jī)孰輕孰重？”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心研究員沈彥俊告訴記者，這已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的重大問題。
回顧我國這些年來的農(nóng)業(yè)發(fā)展，雖然糧食生產(chǎn)始終穩(wěn)步增長(zhǎng)，解決了龐大人口的吃飯問題，但增長(zhǎng)的背后，也往往隱藏了地下水急劇消耗等嚴(yán)重危機(jī)。
中國科學(xué)院院士劉昌明表示，由于農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水量不斷增大，河北近年來地下水下降速度驚人，面臨著嚴(yán)重的缺水危機(jī)。上世紀(jì)50-60年代，地下水在2-3米左右，現(xiàn)在下降了20-30米。
以河北省1984-2008年期間用于糧食生產(chǎn)的地下水凈消耗量為例，在過去的這25年期間，河北省獲得的糧食增產(chǎn)效益為1.9億噸，用于糧食生產(chǎn)的凈地下水消耗量達(dá)1390億方，主要集中消耗在河北中南部平原，其地下水消耗總量累計(jì)達(dá)1130億方。
沈彥俊表示，過去25年河北中南部平原用于糧食生產(chǎn)的地下水凈消耗，已造成區(qū)域平均的地下水下降達(dá)7.4米，局部地區(qū)達(dá)20米。換句話說，同時(shí)期該地區(qū)地下水下降量，有8成以上是由農(nóng)業(yè)灌溉耗水引起的。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心在河北省欒城縣設(shè)有地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心博士張玉翠表示，1984-2008年期間，欒城縣地下水位累積凈消耗量為12億m3用于糧食生產(chǎn)，獲得的糧食增益累計(jì)34.5億kg。灌溉水的增產(chǎn)效益2.9kg/m3。據(jù)此推算的地下水下降量為17m，觀測(cè)值下降量為20.8m。
河道、濕地或消失殆盡 水資源危機(jī)威脅糧食安全
河北平原地下水超采在造成區(qū)域性地下水位下降的同時(shí)，也引發(fā)了區(qū)域生態(tài)危機(jī)，河北95%以上的平原河道干涸，90%濕地消失，最大的兩個(gè)濕地白洋淀和衡水湖都靠人工調(diào)水維持一定的水面。
中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)水問題研究中心主任康紹忠表示，目前，我國水生態(tài)不斷退化，淡水生態(tài)系統(tǒng)功能整體呈現(xiàn)“局部改善、整體退化”態(tài)勢(shì)，北方平原區(qū)地下水嚴(yán)重超采，已形成160余個(gè)地下水超采區(qū)。
張玉翠告訴記者：“地下水資源的循環(huán)再生周期漫長(zhǎng)，其過量消耗所引發(fā)的地下水位下降、河道斷流、地面沉降等一系列環(huán)境負(fù)效應(yīng)，也許是我們?cè)谖磥硐喈?dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都難以有效解決的。”
劉昌明院士表示，目前華北區(qū)域淺層地下水都在30米以下，導(dǎo)致土質(zhì)干化，很多天然的濕地如不進(jìn)行補(bǔ)水將會(huì)不復(fù)存在。
記者采訪了解到，近年來，河北中東部平原的中低產(chǎn)區(qū)糧食增產(chǎn)顯著，其中一部分地區(qū)以開采深層地下淡水灌溉獲得產(chǎn)量的效益，恐將引發(fā)更嚴(yán)重的深層水超采，從而導(dǎo)致大面積的地面沉降。
沈彥俊告訴記者，過去淺層咸水無法充分灌溉，深層地下水的開采主要以城市和工業(yè)用水為主，已經(jīng)引發(fā)了快速的地面沉降。1986-2004年間，天津累計(jì)沉降量3187mm，滄州達(dá)2457mm。
據(jù)介紹，近些年開始的抽取深層地下水用于農(nóng)業(yè)灌溉將會(huì)導(dǎo)致更為深層地下含水層疏干和劇烈的地面沉降，因?yàn)槿A北地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水總量是城市和工業(yè)總和的2倍以上，未來的水資源前景不容樂觀。
水安全狀況與經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人類生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展緊密相關(guān)。隨著全球性資源危機(jī)的加劇，國家安全觀念發(fā)生重大變化，水安全已成為國家安全的一個(gè)重要內(nèi)容，與國防安全、經(jīng)濟(jì)安全、金融安全有同等重要的戰(zhàn)略地位。
“但中國用水效率不高，中國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)水平。”康紹忠院士說。目前中國工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量是發(fā)達(dá)國家的10-20倍；中國水的重復(fù)利用率為40%左右，而發(fā)達(dá)國家為75-85%。
據(jù)介紹，中國糧食安全面臨巨大挑戰(zhàn)，為滿足不斷增長(zhǎng)的人口需求，中國糧食產(chǎn)量到2030年需增加至少30%。資源短缺，尤其水資源短缺限制了中國的糧食生產(chǎn)。同時(shí)，氣候變化，尤其是極端氣候出現(xiàn)頻率增加，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量的波動(dòng)，易出現(xiàn)糧食供應(yīng)不足。
地下水修復(fù)與生態(tài)保護(hù)刻不容緩
專家認(rèn)為，在農(nóng)業(yè)用水必須保持零增長(zhǎng)或負(fù)增長(zhǎng)的條件下，2020年我國糧食還需增產(chǎn)500億kg，大規(guī)模提高農(nóng)業(yè)用水效率是保障糧食安全的戰(zhàn)略需要，華北平原地下水修復(fù)與生態(tài)保護(hù)刻不容緩。
劉昌明院士認(rèn)為，政府應(yīng)明確糧食生產(chǎn)和糧食安全與水資源持續(xù)利用之間的重要關(guān)系，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用。同時(shí)，大力研發(fā)新一代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和科學(xué)的水資源管理措施。
“農(nóng)業(yè)高效用水是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括作物高效用水調(diào)控、田間精量灌溉控制、灌區(qū)配水優(yōu)化以及配套農(nóng)藝保障措施等。”康紹忠院士說，在建立農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償機(jī)制的同時(shí)，宜加強(qiáng)節(jié)水科技推廣與技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)與完善，以及農(nóng)業(yè)節(jié)水試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
水利部應(yīng)對(duì)氣候變化研究中心教授王國慶認(rèn)為，南水北調(diào)工程的建設(shè)對(duì)于緩解北方缺水的形勢(shì)有重大意義。“我們必須實(shí)行有效的水資源管理，完善相關(guān)法律、法規(guī)建設(shè)，加強(qiáng)公眾教育，讓每個(gè)人都有環(huán)境意識(shí)和節(jié)水意識(shí)。同時(shí)，加大非傳統(tǒng)水源的開發(fā)利用，即污水的再利用、雨水的采集以及海水淡化等。”
專家指出，改變農(nóng)業(yè)種植制度和結(jié)構(gòu)，保護(hù)和修復(fù)華北平原地下水與受損生態(tài)刻不容緩。康紹忠表示，在今后一段時(shí)間里要調(diào)整種植比例，減少高耗水農(nóng)作物，加強(qiáng)節(jié)水科技研究，在保護(hù)產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，減少凈耗水。
沈彥俊認(rèn)為，河北省宜盡快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，改變作物種植結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地下水資源保護(hù)和逐步恢復(fù)。同時(shí)，控制深層地下水的無序開采。
張玉翠建議，配合國家城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略和農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)，盡快建立試點(diǎn)和形成模式，土地集中使用可以結(jié)束小農(nóng)經(jīng)濟(jì)對(duì)生產(chǎn)力的約束，推動(dòng)新技術(shù)的應(yīng)用，提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、生態(tài)恢復(fù)、農(nóng)民增收，一舉解決三農(nóng)、環(huán)境和地下水危機(jī)問題。