《学习时报》：农林水应从分道扬镳转向一体化发展（孙家驹）

关键是缺水

在今后40年的发展中，全球都面临着人口和粮食需求趋增而耕地趋减的矛盾，我国的这一矛盾尤为突出。我国人均耕地仅为世界平均水平的约40％，1996～2007年，我国耕地面积由19.51亿亩减至18.26亿亩，减少1.25亿亩，年均减少1100万亩，人均耕地面积从1.59亩减至1.38亩，人均减少0.21亩。2005年，全国水土流失面积356万平方公里，退化、沙化、碱化草地面积135万平方公里。耕地难以增加，首先是受到水资源的制约，在现有的耕地中，受干旱、陡坡、瘠薄、洪涝、盐碱等因素影响，中低产田约占2/3，同时还受土地沙化、土壤退化、城市和工矿企业对周边耕地的重金属及有机污染等问题严重影响。我国耕地后备资源约2亿亩，60％以上分布在水源不足的生态脆弱地区，按传统方式开发，存在着经济成本高、增产潜力小、生态风险大的问题。我国人均占有水资源量约为2200立方米，不到世界平均水平的28％，每年农业生产缺水200多亿立方米，且水资源分布极不均衡，水土资源很不匹配。东北和黄准海地区粮食产量占全国的53％，商品粮占全国的66％，但黑龙江三江平原和华北平原很多地区超采地下水灌溉，三江平原近10年来地下水位平均下降2～3米，部分区域下降3～5米；华北平原已形成9万多平方公里的世界最大地下水开采漏斗区(包括浅层地下水和深层承压水)。近年来，我国北方地区降水持续偏少，干旱化趋势严重，随着全球气候变暖，我国干旱缺水呈加重趋势，但北方地区承担我国粮食生产的份额却在加大，2007年，13个粮食主产区产量占全国总产量的75％，其中7个北方产区粮食产量占全国比重由1991年的36.2％提高到2007年的43.5％；而温湿地区的南方粮食生产总量则在下降，6个南方产区粮食产量占全国比重由1991年的36％下降到2007年的31.6％。由于缺水，我国半湿润、半干旱地区占国土面积37％、干旱地区占31％，地虽广却难以为增加粮食生产助力。在到本世纪中叶的40年中，我国将面临人口增长、城市化发展、人均收入提高和人均粮食需求增加，而人均耕地和人均水资源减少不断加大的压力。

传统的农、林、水分离式发展模式不可能解决未来的粮食、淡水、生态安全问题。之所以如此，是因为这种发展模式排它性高、协同性低，一方的发展以它方的牺牲为代价。在这种发展模式中，耕地的增加是以森林、草原、湿地的退缩为代价，粮食的增产以化学药物、化学肥料、能源的高投入和环境污染加重、其他作物种植减少为代价，当这种代价已高到全球性物种大灭绝、气候恶化、水土流失、资源短缺、环境污染、干旱化、荒漠化蔓延时，其增产粮食的潜力就越来越小、风险越来越大，从而不可持续。要使40年后的我国和全球所有的人都能吃饱吃好，我国的粮食产量需要增长50％，全球需要翻一番，传统的农林水分离式发展模式已难以提供这种可能。

转向农林水一体化发展

目前全球陆地年均降水量755毫米(不含降雪特例)，不应缺水；我国年均降水量648毫米，虽然少些，仍属湿润，尤其是我国南方地区年均降水量达1500毫米左右，也很丰沛。但问题是降水在时空上极不平衡，不仅不同地区间的差距很大，而且年际、月际间的波动也很大，全球陆地降水的年际波动量达到0.95万立方公里，波幅约9％，是人类目前直接取用淡水的约2倍，降水在月际间的不平衡是一个较普遍的现象，有些地方的降水集中在两三个月中，且多以暴雨形式出现，全球径流水约占年均降水量的37％，其中的不可利用的暴雨洪水约占降水量的27％，人类可直接取用的淡水只占降水的约5％，加上实际的降水量从来都是以偏离平均量的波动形式出现，这就带来了洪水与干旱困扰，人类为防洪防旱而治水几千年，兴建了各种引水蓄水工程，但面临的却是洪水与干旱不断加剧的困局。

如何较大幅度增加降水？如何稳定地满足人类和生态的水需求？生态水文学通过区分看不见的气态“绿水”和看得见的液态“蓝水”，全面追踪二者的相互转化和地球上的水循环，为我们提供了解决上述问题的科学依据。陆地的降水来自于由太阳辐射驱动的海洋蒸发，这种蒸发由大气流动送入陆地形成降水，降水落到地面即分为绿水和蓝水两部分，其中绿水又分为植物生长过程蒸腾的生产性绿水和地表热能蒸发的非生产性绿水两部分，蓝水也分为地上径流和地下径流两部分，在重力的作用下，所有的水都会回流入海，形成水的大循环，但降水被陆地植物生长利用和下渗到土壤及地下深层，而滞留很大一部分在陆地，并通过陆地植物蒸腾和热能蒸发形成降水的小循环。在距海岸500～1000公里的地带，大循环降水模式居支配地位，随着距离向内陆延伸，大循环降水机制逐渐减弱，转而由内陆的植物蒸腾和热能蒸发所形成的小循环降水模式所主导。

我国绿水约占降水量的56％，比全球绿水约占降水量的63％低约7个百分点，与我国森林覆盖率远比全球低直接相关，因为植物的生物生产量、绿水量、降水量呈正比例线性关系。如果我国通过农林水一体化系统建设和山地森林恢复，使年均降水量增加100毫米以上，不可利用的洪水径流减少约10个百分点，绿水比重提高10个百分点以上，生产性绿水提高到绿水量的70％，粮食生产能力提高50％以上，我国的粮食、淡水、生态长久安全就有了坚实的基础。

要实现这一目标，就需要改变农、林、水分离式发展模式，把多样化的农业与多样性的森林有机地结合起来，形成农林水一体化的多产高产系统，消除增加森林与增加耕地在有限空间中的矛盾，在大幅增加森林覆盖率和内陆降水量的同时，又充分拓展耕地概念和粮食生产空间、大大增加生物多样性和生物资源总量。所谓农林水一体化系统，是指它既是一个农产品多产高产的农业系统，又是一个拥有丰富生物多样性和强健生态调节功能的森林系统，还是一个增加内陆降水的生态气候系统，并且是将降水最大化向生产性绿水转移和稳定地表径流的水利系统，因而是一个农业、林业、水利、生态的复合性系统。

多样性的植物、动物、微生物组合成一个互利共生、具有自调节、自循环、自平衡功能的生态系统，是农林水一体化系统的普遍形态和功能。多样性的植物包括深根和浅根、木本和草本、适阴和适阳、多年生和一年生等多种植物，它们相互补益的组合能达到最大化地利用各种自然资源，最大化地提供生态服务和生产人类所需的各种生物产品。根系深度和侧伸不同的植物所组成的生态系统，能使其所覆盖的土壤普遍变得松软，在雨季时能使降水最大化地渗入土壤深层，从而能最大化地将降水储存于土壤和地下，最大化地减少不可利用的洪水径流；深根树则能将土壤深层的水及营养物质提至表层，使浅根植物在旱季时也能获得水和营养物质而完成生长周期；同时，木本植物蒸腾量远大于草本植物，而且它常年实现有效覆盖，因而其减少非生产性蒸发、增加湿度、增加降水和涵养水土的功能远大于农田和草地。多样性的植食、肉食、腐食性动物和微生物，则可以把系统中人类不能食用和其他难以有效利用的植物、昆虫、鼠类、残物等转化成人类可以食用、利用的肉类、菌类、肥料，并通过这种转化过程不仅实现系统的自循环、自平衡，而且使循环得以加快，产出得以提高。这个系统的所有生物都具有与本地环境的适应性，而不是需要人工的精心呵护才能生存，因而在它形成后，就能自我制土、施肥、给水、抑虫、循环、平衡，能“自己照顾自己”，所需的外部物质、能量、技术投入和人工管护成本很低。因此，出路只能是重建农林水一体化系统。