王 岌，劉 渝

（1.湖北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，武漢430068；2.武漢工程大學(xué)管理學(xué)院，武漢430073）

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最依賴于自然資源和環(huán)境的部門。近年來(lái)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)惡化的典型事例與日俱增，逐漸威脅到人類生存與發(fā)展，由此惡性循環(huán)，將構(gòu)成生態(tài)安全問題，并將影響到社會(huì)穩(wěn)定。本文是在生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全的雙重目標(biāo)下考量農(nóng)業(yè)水資源的利用和管理問題，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙重目標(biāo)，以當(dāng)前中國(guó)農(nóng)業(yè)水資源的典型事例作為論據(jù)，證實(shí)不同的農(nóng)業(yè)水資源利用模式對(duì)生態(tài)安全的影響程度，對(duì)農(nóng)業(yè)安全的維護(hù)作用，生態(tài)安全、農(nóng)業(yè)安全及農(nóng)業(yè)水資源利用之間的耦合關(guān)系。

1 相關(guān)概念界定

1.1 生態(tài)安全的內(nèi)涵和外延

農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)安全的內(nèi)涵是指水資源系統(tǒng)能從數(shù)量和質(zhì)量上滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，使得農(nóng)業(yè)的自然資源基礎(chǔ)得到保障［1］，與此同時(shí)，水文生態(tài)系統(tǒng)自身修復(fù)的功能得到保證，人類不能過度開采水資源，破壞生態(tài)系統(tǒng)的自身循環(huán)修復(fù)功能［2］。

農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)安全的外延涉及到糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全、農(nóng)業(yè)安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全，以及由這些安全所引起的宏觀層面上的政治穩(wěn)定和國(guó)家安全穩(wěn)定。

1.2 農(nóng)業(yè)安全的內(nèi)涵和外延

1.2.1 農(nóng)業(yè)安全的內(nèi)涵

農(nóng)業(yè)安全的內(nèi)涵隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展向前變化而發(fā)展，社會(huì)處于不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著不同的作用，占據(jù)著不同的地位，農(nóng)業(yè)安全的核心內(nèi)容隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的地位而變化。總結(jié)現(xiàn)有的概念和定義，農(nóng)業(yè)安全實(shí)質(zhì)涵蓋了糧食安全和食物安全。

本文沿用統(tǒng)計(jì)科學(xué)研究所關(guān)于農(nóng)業(yè)安全的界定，農(nóng)業(yè)安全是指農(nóng)業(yè)能基本滿足社會(huì)發(fā)展相對(duì)應(yīng)的食品需求，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［3］。

1.2.2 農(nóng)業(yè)安全的外延

農(nóng)業(yè)安全的終極目標(biāo)是達(dá)到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開自然資源的可持續(xù)性供給、生態(tài)環(huán)境的保障，其中最關(guān)鍵、不可缺少的是水土資源要素。換言之，農(nóng)業(yè)水資源安全和耕地資源安全是農(nóng)業(yè)安全的前提條件。

2 生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)安全的耦合

2.1 雙重目標(biāo)內(nèi)涵與外延

梳理生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全雙重目標(biāo)的內(nèi)涵與外延，發(fā)現(xiàn)生態(tài)和農(nóng)業(yè)兩個(gè)安全之間存在著對(duì)立統(tǒng)一的邏輯關(guān)系。兩個(gè)安全之間的對(duì)立矛盾是受技術(shù)水平和水資源存量約束的，如果要同時(shí)達(dá)到生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全雙重目標(biāo)，需要使保持生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全的水資源量都得到滿足。然而資源是有限的，在生態(tài)和農(nóng)業(yè)之間的分配是此消彼長(zhǎng)的，即生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)安全雙重目標(biāo)是對(duì)立的矛盾關(guān)系。

2.2 目標(biāo)的統(tǒng)一關(guān)系

生態(tài)安全目標(biāo)與農(nóng)業(yè)安全目標(biāo)的統(tǒng)一關(guān)系表現(xiàn)在：一方面，生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)安全兩者互為外延，兩個(gè)安全之間相互影響，生態(tài)安全是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)安全乃至農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)；另一方面，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能保障生態(tài)安全目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。區(qū)域的生態(tài)環(huán)境惡化后，會(huì)在很大程度上威脅區(qū)域的生態(tài)安全水平和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，最直接的影響是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化，影響區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源的安全狀態(tài)是達(dá)到農(nóng)業(yè)安全的前提和基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)生態(tài)安全狀態(tài)的影響機(jī)理具有階段性，當(dāng)農(nóng)業(yè)安全目標(biāo)得到保障時(shí)，能滿足國(guó)民所需，糧食價(jià)格穩(wěn)定。

對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，人口數(shù)量龐大，只有當(dāng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率高、產(chǎn)出效益比重大時(shí)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)才能達(dá)到安全的目標(biāo)，農(nóng)業(yè)對(duì)水土等自然資源的需求壓力才能減輕，以減少對(duì)資源的粗放型使用，降低對(duì)環(huán)境的壓力，才能提高水資源的生態(tài)安全程度［4］。

3 農(nóng)業(yè)生態(tài)、安全與水資源利用的互動(dòng)機(jī)理

3.1 農(nóng)業(yè)水資源稟賦和農(nóng)業(yè)安全

水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)性資源稟賦，水資源持續(xù)供給是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)安全目標(biāo)的基礎(chǔ)條件。

20世紀(jì)90年代初，萊斯特·布朗在研究報(bào)告中拋出了“中國(guó)糧食威脅”論。這一論斷在全世界范圍內(nèi)挑起了針對(duì)中國(guó)食物安全狀態(tài)的激烈討論。1998年，布朗又發(fā)表了《中國(guó)的水資源短缺將震撼世界的食物安全》論文，再次提出了“中國(guó)糧食威脅”論，文中布朗著重從水資源要素的角度描述了中國(guó)未來(lái)食物安全的前景和存在的危機(jī)。拋開政治角度上的考慮，布朗指出的中國(guó)水資源問題確實(shí)存在危機(jī)，明確水資源的警戒線，保護(hù)性開發(fā)和利用好有限的水資源，以維護(hù)食物安全，需要引起全社會(huì)的高度重視［5］。

根據(jù)《中國(guó)日?qǐng)?bào)》的數(shù)據(jù)，由于黃河斷流導(dǎo)致山東省1995年糧食減產(chǎn)270萬(wàn)t，270萬(wàn)t糧食基本是900萬(wàn)人口的口糧。到1997年，黃河斷流情況更加嚴(yán)重，使農(nóng)業(yè)受災(zāi)情況更為嚴(yán)重。預(yù)測(cè)在2030年時(shí)我國(guó)人口總量將達(dá)到頂峰，7億t糧食方可滿足16億人口的糧食需求［6］。龐大的人口總數(shù)致使糧食需求量快速增長(zhǎng)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)食物質(zhì)量的要求隨之提高，飲食中的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)日益改善，增加了動(dòng)物類蛋白質(zhì)的消費(fèi)比重，畜牧經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是以糧食作物為基礎(chǔ)。據(jù)此前景判斷，未來(lái)中國(guó)糧食安全問題的關(guān)鍵是解決水資源的高效利用問題。農(nóng)業(yè)用水的大頭是農(nóng)田灌溉，占有絕對(duì)比重，灌溉農(nóng)田的糧食產(chǎn)量相比非灌溉農(nóng)田高1～3倍，灌溉在解決糧食安全問題中發(fā)揮著舉足輕重的作用［7］。

用水量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，廢水排放量也大幅增加，污染范圍擴(kuò)大，波及到食品安全問題。根據(jù)2010年中國(guó)水資源公報(bào)上的數(shù)據(jù)，全國(guó)14萬(wàn)km河流中，符合和優(yōu)于Ⅲ類水的河長(zhǎng)占59.5%，黃、淮、海、松、遼流域的水質(zhì)較差，僅47%～28%的流域面積水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類；全國(guó)43個(gè)大型湖泊中，有27個(gè)湖泊的水質(zhì)屬于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

按照FAO的資料，中國(guó)80%的主要河流的生態(tài)功能已經(jīng)嚴(yán)重退化，退化的河流已不能進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。河流的污染源主要來(lái)自城市中的工業(yè)，包括造紙、制革、煉油和化工行業(yè)。工業(yè)污染導(dǎo)致農(nóng)業(yè)可使用的水資源缺乏，使用污染后的水資源灌溉造成食品安全問題，黃河流域的部分水源被污染的地區(qū)，大米、卷心菜等食物中發(fā)現(xiàn)污染物殘留超標(biāo)。

3.2 農(nóng)業(yè)水資源利用與生態(tài)安全的關(guān)系

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)其賴以生存的生態(tài)環(huán)境的影響，一方面伴隨農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出而產(chǎn)生的生態(tài)保育效益，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的同時(shí)，不僅能起到涵養(yǎng)水源、保育土壤、凈化環(huán)境、供氧固碳的作用，還能維持生物多樣性，在水資源安全方面，能發(fā)揮滯蓄雨水、凈化水質(zhì)及防洪功能，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)本身的利益較低，但是生態(tài)保育功能帶來(lái)的非市場(chǎng)價(jià)值巨大，難以估量。另一方面，受不同時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)和管理水平影響，人類對(duì)水資源開采會(huì)產(chǎn)生不可逆的后果。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部固有自我恢復(fù)的“基本功能”，當(dāng)人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的開采速度超過其承載能力范圍時(shí)，就會(huì)逐漸被摧毀。我國(guó)目前生態(tài)環(huán)境退化問題較為嚴(yán)重，如水土流失嚴(yán)重，土地和草原荒漠化，森林覆蓋率銳減，生物多樣性降低等問題頻繁發(fā)生。

我國(guó)農(nóng)業(yè)用水消耗大，主要原因是輸水管道設(shè)施老化。大部分農(nóng)田依靠渠道引水進(jìn)行灌溉，甚至部分農(nóng)田還利用老土渠引水；大部分引水工程修建于建國(guó)初期，渠系水和田間水的滲漏問題嚴(yán)重，導(dǎo)致輸水損失大量增加。全國(guó)渠系水的利用率為30%～40%；而發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的是混凝土渠道及管道輸水，輸水損失率僅為我國(guó)的1/2。大部分灌區(qū)田間工程配套不完善致使田間水的利用率極低，輸水損失程度高達(dá)20%。

據(jù)專家預(yù)測(cè)，如果整理好田間工程配套及土地平整，田間水的損失率可以降低1/2。當(dāng)前粗放型的水資源開采帶給水資源生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，中日聯(lián)合調(diào)查報(bào)告中指出，在中國(guó)的廣大平原地區(qū)均出現(xiàn)了地下水位下降現(xiàn)象。

水質(zhì)惡化則源于許多外部因素：①水環(huán)境惡化和土地環(huán)境退化之間相輔相成，惡性循環(huán)，土地覆被變化帶來(lái)嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)氮流失問題，形成了地下水污染的主要源頭，深層井水中硝酸鹽含量增高的原因是農(nóng)田徑流和污水排放；②隨意處置的生活垃圾被雨水的沖刷后，廢棄物和垃圾的大量滲濾液排入水體；③農(nóng)用化學(xué)品面源污染是農(nóng)村河流污染和湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)主要源頭，2005年中國(guó)農(nóng)田的化肥施用量平均為300kg/hm2，而國(guó)際上設(shè)置的化肥使用安全上限是225kg/hm2；④大型集約化畜禽養(yǎng)殖造成的非點(diǎn)源污染問題是重要源頭，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)出的廢棄物和污水?dāng)?shù)量龐大。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖的大量污水都未經(jīng)處理直接排入水體，2004年，在廣東省具有一定規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)中，污水處理率只達(dá)到35%，小規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物排放的處理水平更低。

3.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)、安全與農(nóng)業(yè)水資源利用效率的互動(dòng)機(jī)理分析

Karshenas模型闡述了農(nóng)業(yè)水資源利用模式與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的影響關(guān)系見圖1，伴隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，水資源的利用歷程將跨越經(jīng)濟(jì)發(fā)展起步階段（軌跡A）、預(yù)防性發(fā)展階段（軌跡B），最終到達(dá)可持續(xù)性狀態(tài)（軌跡C）。

圖1 資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系

借鑒Karshenas模型，生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)安全的演變關(guān)系可劃分3個(gè)主要階段。

3.3.1 農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)安全，生態(tài)質(zhì)量下降

經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，科學(xué)技術(shù)和資源的管理水平較低，粗放型的水資源開采利用方式雖然可以達(dá)到農(nóng)業(yè)安全，卻危及到水資源的長(zhǎng)期生態(tài)安全。

對(duì)于地下水開采而言，伴隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，用水需求勢(shì)必增加，一旦開采速度超過蓄水層循環(huán)補(bǔ)給的閾值，地下水位將逐年下降，威脅到水資源的生態(tài)安全。黃淮海平原地區(qū)是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，也是水資源稟賦匱乏的地區(qū)。近30年以來(lái)，黃淮海平原累計(jì)超采地下水1000億m3，造成多數(shù)河流斷流。20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)平原地區(qū)的地下水資源長(zhǎng)期遭到過度開采，華北地區(qū)此現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。目前由于超采所形成的大型地下水降落漏斗達(dá)100多個(gè)，面積達(dá)15萬(wàn)km2。

3.3.2 農(nóng)業(yè)安全水平逐漸提高，水資源生態(tài)環(huán)境未繼續(xù)惡化

粗放型的水資源開采和利用模式有效維護(hù)了農(nóng)業(yè)安全，然而生態(tài)安全如何保障取決于水資源利用模式、水資源利用技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)多元化的發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)的面世，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率切實(shí)可行，使得水資源開采利用率低于生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)更新率。改變資源管理水平，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，能在很大程度上減少水資源面源污染，逐步恢復(fù)和完善水資源的生態(tài)自身修復(fù)功能。

3.3.3 農(nóng)業(yè)安全穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境趨于改善

我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)水資源利用現(xiàn)狀：生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全狀態(tài)目前仍處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展起步階段，農(nóng)業(yè)安全目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，水資源的生態(tài)安全狀態(tài)正在降低，農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)安全雙重目標(biāo)沒有實(shí)現(xiàn)雙贏。解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)用水的沖突和矛盾的最佳手段是大幅度提高農(nóng)業(yè)這一用水大戶的利用效率，徹底轉(zhuǎn)變粗放型水資源開采模式為集約型的利用模式。

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