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1、我国粮食安全与水资源保障我国粮食安全与水资源保障梅旭荣梅旭荣 研究员研究员内容提要内容提要1 1中国农业主题与战略中国农业主题与战略2 2粮食安全与短缺资源替代粮食安全与短缺资源替代3 3水土资源保障重大技术策略水土资源保障重大技术策略2022/11/242粮食安全与水资源保障一、中国农业主题与战略一、中国农业主题与战略2022/11/243粮食安全与水资源保障中国农业发展形势中国农业发展形势中国农业战略任务中国农业战略任务农业发展主题与战略农业发展主题与战略 19%谷物 9%耕地 30%肉类 6%可再生水资源 38%水果蔬菜32%化学肥料 20%人口4中国农业发展形势中国农业发展形势粮食安全
2、与水资源保障中国农业取得举世瞩目的成就中国农业取得举世瞩目的成就也付出了沉重的资源环境代价也付出了沉重的资源环境代价2022/11/24保障粮食安全(food sustainability)保护农业生态系统(environment sustainability)消除贫困(economic sustainability)促进城镇化，建设新农村(social sustainability)5中国农业战略任务中国农业战略任务粮食安全与水资源保障历史赋予了中国农业多重功能与任务历史赋予了中国农业多重功能与任务2022/11/24农业发展主题与战略农业发展主题与战略Q/AQ/A：农业转型：农业转型Q/A
3、Q/A：领域拓展：领域拓展Q/AQ/A：资源替代：资源替代Q/AQ/A：源头解铃：源头解铃科技跨越科技跨越能力提升能力提升2022/11/246粮食安全与水资源保障二、粮食安全与短缺资源替代二、粮食安全与短缺资源替代2022/11/247粮食安全与水资源保障我国粮食安全形势我国粮食安全形势水土资源短缺态势水土资源短缺态势短缺资源替代战略短缺资源替代战略全球粮食短缺全球粮食短缺世界粮食形势极不乐观世界粮食形势极不乐观资源依赖型粮食增速放缓。世界粮食年增长速度：1960s3%；1980s2%；最新预测2010s0.8%全球粮食贸易总量不足3亿吨，粮食备降到30年来的最低水平（4亿吨左右），并呈下滑
4、趋势生物质能源“挟持农业”，“富人车轮子”抢“穷人米袋子”；粮食生产遭遇“效益洼地”，短缺水资源“挤出效应”明显。2022/11/248粮食安全与水资源保障全球粮食短缺全球粮食短缺全球粮食市场求大于供，国际粮食市场交易量难有增加气候变化、灾害、贫困、国际资本操控导致欠发达国家粮食短缺，饥饿困扰全球稳定2022/11/249粮食安全与水资源保障我国粮食安全形势我国粮食安全形势粮食需求刚性增长粮食需求刚性增长根据根据国家粮食中长期发展规划纲要国家粮食中长期发展规划纲要2020年粮食需求达到11450亿斤2030年粮食需求达到12600亿斤按照按照95%自给率计算自给率计算2020年粮食产能达到10
5、900亿斤2030年粮食产能达到12000亿2022/11/2410粮食安全与水资源保障194919781979199819992008粮食粮食总产总产年均增年均增长长率率(%)3.472.630.31粮食粮食单产单产年均增年均增长长率率(%)3.152.930.96耕地年均增耕地年均增长长率率(%)0.97-0.19-0.63粮食播种面粮食播种面积积年均增年均增长长率率(%)0.32-0.29-0.64化肥用量化肥用量(纯纯量量)年均增年均增长长率率(%)37.307.952.40灌灌溉溉面面积积年均增年均增长长率率(%)3.951.370.33主要增主要增长驱动长驱动因素因素农农田和水利建
6、田和水利建设设土地土地经营经营与化肥与化肥政策与科技政策与科技 我国粮食安全形势我国粮食安全形势我国不同时期粮食生产各要素变动情况（我国不同时期粮食生产各要素变动情况（19492008）2022/11/2411粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势耕地资源刚性制约耕地资源刚性制约耕地面积净减：耕地面积净减：到2020年减少10，人均耕地面积由1.5亩减少到1.2亩（李元，2000）粮食用地不减：粮食用地不减：2020和2030年粮食用地不低于12亿亩（其中谷物11亿亩），播种面积不低于15.8亿亩，复种指数不低于130%，粮食单产分别达到350和385公斤/亩2022/11/24
7、12粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势13粮食安全与水资源保障全国中低产田面积比例达全国中低产田面积比例达全国中低产田面积比例达全国中低产田面积比例达71%71%（20072007）29%39%32%2022/11/24水土资源短缺态势水土资源短缺态势土壤有机养分逐年下降土壤有机养分逐年下降土壤障碍因素增多土壤障碍因素增多粮食安全与水资源保障142022/11/24水土资源短缺态势水土资源短缺态势15粮食安全与水资源保障化肥增产化肥增产“拐点拐点”出现！出现！2022/11/24水土资源短缺态势水土资源短缺态势农业水资源刚性制约农业水资源刚性制约农业用水无增：农业用水无增：未
8、来农业用水4000亿m3（钱正英，2002），19992008农业用水由3900亿m3下降到3600亿m3灌溉用水减少灌溉用水减少：灌溉用水约占农业用水90%，约3240m3，比10年前下降300m3（节水、非农化）2022/11/2416粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势未来农业缺水加剧未来农业缺水加剧我国粮食生产耗水约5700亿m3，其中1700亿m3来自灌溉水，其余约4000亿m3来自降水。利用灌溉水（蓝水）3500亿m3（实际3200亿m3），降水（绿水）7300亿m32030年粮食生产需要6600亿方m3（假定水分利用率和效率不变，即灌溉水利用率48%，降水利用率5
9、5%，水分利用效率1100m3/t）2022/11/2417粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势2022/11/2418粮食安全与水资源保障未来农业增产只能依靠：未来农业增产只能依靠：提高降水利用提高降水利用+提高单方水产出提高单方水产出水土资源短缺态势水土资源短缺态势增水能力有限，灌溉增产贡献下降增水能力有限，灌溉增产贡献下降19491978：总产 vs 灌溉面积=169%vs 183%19792008：总产 vs 灌溉面积=73%vs 26%20082030：总产 vs 灌溉面积=15%vs 0%?!2022/11/2419粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态
10、势灌溉增产作用下降，保障作用上升灌溉增产作用下降，保障作用上升全国2000多个县调查数据（2007年）显示，旱地粮食总产占的比例近5年来每年提高一个百分点，达到45%耕地非农化，灌溉非粮化。短缺条件下，水权转换与交易总是向高效益方向发展，国家粮食安全的资源基础受到挑战。2022/11/2420粮食安全与水资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势区域性和结构性缺水问题突出区域性和结构性缺水问题突出50%的灌溉农田为水田，主要集中在水资源丰富的南方地区“北粮南运”与“南水北调”，约150200亿方水“南运”，1/3黄河流量缺水地区更缺水，节水潜力最大的地区不缺水2022/11/2421粮食安全与水
11、资源保障水土资源短缺态势水土资源短缺态势按现状水土资源生产力水平测算：按现状水土资源生产力水平测算：实现2030年粮食增产1亿吨目标（达到6亿吨），需增加农业用水约900亿m3（缺1200亿m3），增加耕地3.5亿亩。2022/11/2422粮食安全与水资源保障农业缺水少土！农业缺水少土！气候变化农业影响加剧气候变化农业影响加剧23气候变化事实：气候变化事实：19512004 全国气温变化全国气温变化粮食安全与水资源保障2022/11/24气候变化农业影响加剧气候变化农业影响加剧气候变化情景气候变化情景24SRES A2情景下，情景下，20712100年气候年气候变变化响化响应应（相（相对对于
12、于 19611990背景背景)左图：温度右图：降水(a)全年(b)冬季(c)夏季粮食安全与水资源保障2022/11/24气候变化农业影响加剧气候变化农业影响加剧气候变化农业影响气候变化农业影响25如果不采取气候如果不采取气候变变化化适适应对应对策策2030年全国粮食年全国粮食综综合合生生产产能力能力 将下降将下降510%21世世纪纪后半叶，水稻、后半叶，水稻、小麦、玉米等作物小麦、玉米等作物产产量将下降量将下降 37%上上图图：2080水稻水稻产产量量下下图图：2080可耕地可耕地:-13%粮食安全与水资源保障2022/11/24气候变化农业影响加剧气候变化农业影响加剧26粮食安全与水资源保障
13、2022/11/24粮食增长非资源环境约束粮食增长非资源环境约束经济活动目标影响农业水资源配置经济活动目标影响农业水资源配置粮食安全国家目标与农民增收目标争夺资源农业用水非农化：生活、工业用水农业用水非粮化：水果蔬菜和经济作物用水增加经济活动方式影响农业发展经济活动方式影响农业发展农产品与农资价格偏低小农户与大市场小农户规模与大面积技术应用2022/11/2427粮食安全与水资源保障粮食安全与资源替代战略粮食安全与资源替代战略资源替代战略资源替代战略：通过科技和人力资本的集约化投入，提高农业资源的生产率，大幅度缓解水土资源紧缺对农业增长的约束。以质量替代数量以质量替代数量（提高耕地质量）以效率
14、替代规模以效率替代规模（提高水肥利用效率）以循环替代浪费以循环替代浪费（农业废弃C再利用）2022/11/2428粮食安全与水资源保障粮食安全与资源替代战略粮食安全与资源替代战略1200亿方水资源替代潜力亿方水资源替代潜力灌溉节水15%450500亿m3提高雨水利用10%350450亿m3生物节水（WUE提高）15%500600亿m3非常规水利用 80120亿m3粮食贸易替代 100亿m3 14801770亿亿m32022/11/2429粮食安全与水资源保障3.5亿亩耕地替代潜力亿亩耕地替代潜力通过提高耕地质量、水分养分利用率，可实现的最佳经济产量为潜力的 70%75%目前潜力开发程度：东部地
15、区60%65%；中部地区45%55%；西部地区35%40%全国50%，潜力10%即1亿吨产量，按现有生产水平计算，相当于3.5亿亩耕地粮食安全与资源替代战略粮食安全与资源替代战略2022/11/2430粮食安全与水资源保障进一步挖掘和提高农作物遗传潜力恢复和培育土壤生物肥力，合理平衡施肥，协调C/N关系，实施合理轮作，提高耕地产出效能大力发展节水高效农业，提高农业单方水产出以环境替代资源，推动以设施农业、植物工厂的增效、节能、减排、降耗粮食安全与资源替代战略粮食安全与资源替代战略2022/11/2431粮食安全与水资源保障节水农业节水农业 为粮食安全提供资源保障为粮食安全提供资源保障集水集水：
16、土壤水库田间根域集雨集雨补灌保水保水：保护耕作覆盖制剂用水用水：优化栽培节水灌溉水肥一体化节水节水：品种节水制度生理节水唯有活水田间来！唯有活水田间来！粮食安全与资源替代战略粮食安全与资源替代战略2022/11/2432粮食安全与水资源保障三、水资源保障重大技术策略三、水资源保障重大技术策略2022/11/2433粮食安全与水资源保障加强农业土壤碳管理加强农业土壤碳管理重视旱作农业战略地位重视旱作农业战略地位科学管理农业水资源科学管理农业水资源加强农业土壤碳管理加强农业土壤碳管理应对全球气候变化应对全球气候变化农业减源增汇农业减源增汇治理农田生态退化治理农田生态退化提高土壤生物肥力提高土壤生物
17、肥力培育农田土壤水库培育农田土壤水库改善土壤水文特性改善土壤水文特性削减氮磷污染负荷削减氮磷污染负荷减少化学肥料投入减少化学肥料投入2022/11/2434粮食安全与水资源保障现代农业与农业转型战略现代农业与农业转型战略是是N多多了了？还还是是C少少了了？加强农业加强农业土壤土壤碳管理碳管理2022/11/2435粮食安全与水资源保障现代农业与农业转型战略现代农业与农业转型战略C与与N肥肥利利用用率率低低加强农业加强农业土壤土壤碳管理碳管理2022/11/2436粮食安全与水资源保障现代农业与农业转型战略现代农业与农业转型战略CNW与与系系统统生生产产力力加强农业加强农业土壤土壤碳管理碳管理2
18、022/11/2437粮食安全与水资源保障重视旱作农业的战略地位重视旱作农业的战略地位2022/11/2438粮食安全与水资源保障重视旱作农业的战略地位重视旱作农业的战略地位粮食安全的粮食安全的“稳压器稳压器”我国粮食总量中，旱地粮食比例提高至45%提高旱作区粮食单产，稳定自给能力，腾出资源空间，优化农业结构，提高农业效益2022/11/2439粮食安全与水资源保障重视旱作农业的战略地位重视旱作农业的战略地位生态安全的生态安全的“大屏障大屏障”沙源草地碳汇生物多样性保护2022/11/2440粮食安全与水资源保障2.562.5611.9411.9430.3730.3751.8651.860 0
19、101020203030404050506060%沙漠沙地沙漠沙地 沙漠边缘沙漠边缘农田农田退化草地退化草地重视旱作农业的战略地位重视旱作农业的战略地位消除贫困的消除贫困的“最前线最前线”贫困人口聚集气候、生物等资源多样性丰富优质特色农产品的产地市场瓶颈（如运输等）逐步消除相对丰富的土地资源2022/11/2441粮食安全与水资源保障科学管理农业水资源科学管理农业水资源?兼顾生产和生态的适水种植结构兼顾生产和生态的适水种植结构以节水促进产业结构升级，以增收激活节水以节水促进产业结构升级，以增收激活节水水土资源承载力和水环境容量粮食安全目标和区域节水潜力可行的适水种植结构和种植模式2022/11
20、/24粮食安全与水资源保障42科学管理农业水资源科学管理农业水资源?生物性节水潜力及机理生物性节水潜力及机理以最少的耗水实现最大的产出以最少的耗水实现最大的产出真正的节水真正的节水作物节水抗旱的生物多样性及其利用作物需水系数、水分亏缺产量响应系数的分子生物学遗传改良2022/11/24粮食安全与水资源保障43科学管理农业水资源科学管理农业水资源?土壤水库土壤水库集雨、产水、保墒集雨、产水、保墒C/N关系与土壤水库容量低效水的有效化集雨保墒一体化2022/11/24粮食安全与水资源保障44科学管理农业水资源科学管理农业水资源?水分养分精准化水分养分精准化节水增效节水增效灌溉施肥节水灌溉与农艺节水
21、技术的有机集成适用模式 2022/11/24粮食安全与水资源保障45科学管理农业水资源科学管理农业水资源?小流域管理小流域管理从田间走向控制单元从田间走向控制单元流域水土资源承载力与生产能力流域控制单元与水土流失关系农业生物多样性配置与利用2022/11/24粮食安全与水资源保障46科学管理农业水资源科学管理农业水资源?农业用水与生态用水农业用水与生态用水农业自身多功能农业自身多功能 PK 现实功能单一化现实功能单一化农业本身的生态功能灌溉节水与生态用水农业生态用水节约2022/11/24粮食安全与水资源保障47科学管理农业水资源科学管理农业水资源农业结构高级化农业结构高级化：节水增效降污节水增效降污生产与生产与生态生态“双赢双赢”生物性节水曙光生物性节水曙光：Kc、Ky降低降低1520%技术集成化技术集成化：模式和方式更有效：模式和方式更有效从技术到政策从技术到政策：得失平衡才和谐得失平衡才和谐2022/11/2448粮食安全与水资源保障谢谢！谢谢！2022/11/2449粮食安全与水资源保障