中国能够养活它自己吗

中国能够养活它自己吗？--中国粮食问题的前景及水资源特别参考杰哈德-K.-海宁冈特-福赛哈利-范-维尔索依森一．导言毫无疑问，在中国的发展进程中水是一个重要的问题。所有的部门的需求都将不断的增长：工业、服务性行业、居民区，当然还有农业。另一方面，资源的分配是极不平均的，污染和不足的废水处理是大问题，定价不合理，而且供水部门的制度化管理需要进一步提高。然而，在我们分析中国农业用水的具体问题之前，有一个观察资料值得重视：在其悠久的历史中，这一文明面临水短缺问题已经有好几个世纪了。因此，中国人在西方建立类似的体系很久以前就已经建立了世界上最先进的灌溉体系。在汉朝的早期，公元前三到四世纪，中国人开始了系统的土地开垦和灌溉规划，将大片的自然土地转化为稻田（方和谢，1994）。后来的王朝官僚机构有系统的规划和调整了这一进程，使其在十一和十二世纪就已经达到了第一个高峰（布拉戴尔，1990）。尽管过去水资源管理上的成功不能当然的保证未来的成功，但它显示了中国对于这一资源有着丰富的文化经验。中国（农业）人口积累的这种知识——后被转化为制度和传统——是应对未来挑战的一个良好起点。令人不安的悲观主义和想象世界末日般场景是没有必要的。二．核心问题是什么虽然不同的作者强调中国水资源问题的不同方面，但是大部分专家很有可能会同意任何分析至少都要考虑以下几个方面：中国淡水资源空间上的极度不平均。（2）降雨和作为其结果的河水流量的强烈的季节性。（3）不断增长的工业和城市地区未经处理的污水排放。（4）与快速增长的需求相比，城市供水系统能力不足。（5）如果和高技术灌溉系统相比，基于开放性的沟渠和农田灌溉的传统灌溉体系效率低下。（6）缺乏足够的价格制定机制，只体现了水资源消费者的不足。（7）不同管理水平上的制度和政治冲突，涉及到计划、筹措资金、有关水资源的基础设施的建设和维护。（8）不同形式的水资源使用的冲突，例如，水力发电，淡水供应，工业用水的开采和排放，农业灌溉，渔业和河流运输。这些水资源问题已经导致了一些值得关注的进一步的影响：（1）地下水的大量开采（特别是华北平原北部的灌溉和城市用水）已经导致了地下水位的下降同时也导致了表层土的旱化。（2）在那些农业集水区和沿海地区近几年工业污染日益严重，生态系统遭到严重破坏。这不仅影响了这些地区的生物多样性，而且威胁了渔业和旅游业以及下游需要灌溉的农民。（3）为满足灌溉、城市使用、工业和水力发电需要而进行的水坝和水库建设受到淤积作用问题的严重影响，特别是黄河中游沿岸地区。水库淤积不仅减少了蓄水能力（也减少了可排出的水量），而且影响了涡轮和其他一些发电设备。而其又阻塞了灌溉基础设施。（4）中国的水坝和沟渠（对水利基础设施至关重要）经常处于恶劣的条件下。将近三分之一的水坝存在着潜在的危险而且需要更好的维护。1999年3月23日的《中国日报》报道了几乎33,000座小型和中型水坝需要修理，这需要大约36亿美元的投资。水利基础设施的恶化大大增加了中国遭遇洪水的危险（由于自然原因洪水灾害已经非常严重了）。自然条件，例如黄河的淤积，使这些问题更加严重：随着黄河河床不断的增高（由于沉积物不断增多）增加大坝高度的战斗还在进行（在某些地区黄河河床比周围地区高八米）。当然，在中国还有很多别的有水资源问题导致的特殊后果，但是现在我们只想关注于农业的形势。三．农业水资源问题分析气候因素，特别是降水，对中国农业非常关键。在中国将水分配极不平均：东南地区供过于求但在西部几乎没有降雨。西江（珠江）盆地和三角洲年降雨量超过了2,000毫米，是中国大陆最高的。广东省的降雨量也是很高的（见图一）。在中国，从东南沿海省份向西北地区降雨量由高到底递减。从南方的云南到华北平原再到东北的黑龙江省这一地区降水量适中。新疆、甘肃、内蒙古、西藏的大部和青海的中部非常干旱。这些省份的平均降雨量通常年均低于200毫米；一些地区几乎没有降雨。一个关键的降水线是大约每年400毫米；低于那一水平，依靠降雨的农业通常是很难维持的或者是不可能维持的。图二中橙色或黄色区域表明中国的大部分地区是低于这一水平线的。中国的解决方案反映了这些变化极大的降水分布。表一中我们分析了有多少人生活在降水不足的地区：在1958年和1988年这三十年间，中国有39.7亿公顷土地的年降水量不足400毫米；但是只有3800万人（或3.3%的人口）生活在这些降水量很低的地区。因此，中国的大部分人口定居在降水充足可以支持依靠降雨的农业的地区。实际上，大约51%的中国人（5.89亿人）住在年均降雨相当高的地区——年均降水量大约或高于1000毫米（相当于22%的土地）。这些地区的人口密度在每平方公里280人至324人之间（见图一和表一）。这一降水模式和人口分布之间的基本关系表明：在中国充足的水资源（以洪水的形式表现出来）比不足的水资源会影响更多的人。这在统计数据中得到了反映，最近历史上的大部分年份受洪水影响的可耕地和人口比受干旱影响的多（见图一）。四．莱斯特-布朗对中国农业缺水做出的令人担忧的诊断错在哪里？以上的结论可能会令那些读过莱斯特-布朗对中国农业缺水做出的令人担忧的诊断的人吃惊（布朗，1998）。他主张“中国依赖于灌溉土地来生产养活12亿中国人的谷物的70%。但是越来越多的农业用水被抽来满足迅速增长的城市和工业用水的需要。”（布朗，1998，10）。他之后的论文中又写道

：“……在一个国家，70%的谷物来自灌溉土地（高于美国的水平），而地下水的开采有时很普遍，那么含水土层的损耗带来的紧迫后果将更为深远。这些论证表明中国的水资源问题——熟悉情况的人都不会否认——事实上影响了中国大部分的粮食生产。这完全是错误的。中国粮食生产的一大部分（例如几乎所有的大米）都是在降水高于降雨支持农业需求的地区生产的。中国湿润的南部和东南地区的降水量足以满足主要稻米生产的需要（直接或间接的通过河流灌溉了大部分地区）。水流的季节性也许是个问题，不那很明显是一个管理上的问题而不是资源短缺的问题。强大的长江南北200公里内所有的地区——平均来看——对灌溉农业来说降水量都多于需要。在中国华北平原的中部和北部依靠降雨的农业种植区的情况就达不一样了，特别是北京和天津附近的城市和农村的结合部，那里的农民从地下水层抽取地下水。依赖于北方缺水的河流的灌溉系统同样存在着问题，比如说黄河。然而，这些北方旱地的灌溉的问题和南方以及东南的水稻田的情况是没法比的。在中国华北平原的北部，工业和城市地区的用水和旱地灌溉用水之间产生了激烈的竞争。水资源短缺的问题的确是非常严重的，但是它只能影响中国农业生产的一部分。关键的问题是：中国的依靠降雨的种植区有多少土地依赖于额外的灌溉才能充分实现其生产力？中国北方和东北的可耕地储备（据估计有三千万公顷）由多少需要灌溉才能实现耕作？IIASA土地使用改造计划署主要研究了中国（降雨支持和灌溉）种植的潜力。根据这一研究，中国所有有潜力的依赖于降雨的可耕地有1.51亿公顷，这些土地能够生产5.21亿吨粮食（见表三和表五）。这考虑到了中国所有有着适当土壤、地形和气候条件的地区——南方和北方都有。这一估计还考虑到5%至15%的合适土地用作基础设施建设的备用地，25%的合适的土地被用来种植非粮食类作物，例如蔬菜、水果和纤维作物。（研究的技术细节见：菲舍尔，/范-维尔索依森，/那炙特格尔，1999）。当我们用同样的方法计算中国灌溉可耕地潜力的时候，我们得出的结论是1.62亿公顷——这等于年产6.52亿吨的粮食（见表二和表四）。换句话来说：通过灌溉，中国可以把潜在的可耕地有1.51亿公顷增加到1.62亿公顷，或者说是增长了7.2%。潜在的粮食产量从5.21吨增至6.52亿吨，或者说增长了25%。产量的增长当然会比土地的增长多，这是因为灌溉可以提高很多北方以及东北的依赖雨水的农田的产量。必须要重视的是，这些关于中国耕作潜力的估计是依照一个非常成熟的农田生态学的区域模型做出的，这一模型是由IIASA和FAO密切合作的基础上依据最近的5乘5分辨率的生物物理和气候数据库做出的。这一估计表明如果中国所有的条件适宜的地区（不包括基础设施和非粮食作物）在目前可行的技术水平上耕种，这一产量是可能的。当然，这一估计比目前的产量要高，这是因为并不是所有的适宜的土地都被使用，而且并不是任何地方的生产力水平都达到了其上限（特别是在偏远的内陆地区粮食生产力不西方的生产力要低很多）。通过这些分析，我们可以得出这样的结论，缺水会影响中国粮食产量的25%，而生产这25%粮食的土地要么完全依赖于灌溉，要么在有灌溉的条件下产量会大大提高。然而，那也意味着75%的粮食生产并没有系统的受到缺水的威胁——要么是因为其生产于湿润地区的水稻田中（那里有着足够的水），要么因为对依靠降雨的生产来说,自然降水还是比较充分的。当然，我们的分析并不意味着南方的农业区总是有着充足的水资源。向世界上其他地方一样，在某些年份会有旱灾。甚至旱灾会持续多年。然而，这些生产中国75%粮食的地区长期降雨量的趋势并没有表明系统的缺水。从几个旱年推断中国整个农业面临着水资源危机是不对的。也许有人会认为如果没有灌溉和水资源管理，甚至是在湿润的南方水稻田都不会有出现现有的一年两熟或者三熟，而只会有一熟或者两熟的结果。这是正确的，但并不是问题的关键所在。我们认为在中国南部和东南的大片地区——从海岸线一直到长江和北京的中间地区——水是一个管理问题，而不是缺水问题。在水资源管理适当的情况下，这一地区通常是由足够的水（来自降雨和河流）来保障一年两熟或者三熟。人们必须把中国南部水资源技术性管理问题和北方的资源缺乏问题区分开来。我们认为有证据支持我们的研究结果。1997年亚太经社会（ESCAP）就中国的淡水资源问题作了广泛的研究。这一研究是与中国水利部南京水文学和水资源研究所合作完成的。主要的研究结果（见表六）表明无论用什么样的方法来衡量中国南方、东南以及西南所有的江河流域的水资源都是非常充足的。人均径流量在2,400和32,000立方米之间。每公顷可耕地的径流量在39,300和327,000立方米之间。还是，无论如何衡量，这些都表明水资源已经十分充足了。在东北也没有严重的问题，因为在那里人均流量几乎达到了1,480立方米，每公顷可耕地的水也有9,560立方米。根据这一资料来源，海河和滦河流域的情况确实是危机的，这一流域占了中国可耕地的11%以及10%的人口。海河/滦河流域以及黄河流域的地表径流同样非常有限。加在一起，北部和东部这三个流域占了全中国可耕地的38.5%，而且这里居住着中国人口的34%。尽管这些地区的问题十分严重，但我们不能说农业在这里就是不可能的。尽管布朗简单的提到了中国所有南方地区和长江流域没有严重的缺水现象，但他还是提到了中国70%的粮食生产面临着缺水的威胁。他忽略了这样一个事实，这70%的粮食生产中至少有一半是在华南和长江流域的水稻田中生产的。这些地区生产了绝大多数的大米（在季风季节），在冬天生产一部分的小麦。5．中国农业水资源问题究竟出在哪？很明显，需要仔细监控中国北部和东北的水资源形势，采取果断的措施来防止严重的农业减产，同时阻止业已存在的自然环境的恶化。我们认为特别是在我们分析北方的水资源形势时，需要考虑三个条件：（1）一个主要的问题在于，中国人口迅速增长的中心—北京-天津城市集中区—和长期降雨量低于400毫米的下限的气候线（这对于依赖于降雨的农业十分重要）非常接近。北京西边和西北方的腹地基本上是贫瘠的。在这一自然缺水的地区（和中国其他大城市不同，例如武汉和上海），城市地区飞速增长的用水需求，与北方的农业需求产生了矛盾。（2）北方有一个降雨量极度不稳定的区域存在，从宁夏到陕西省北部，山西、河北省的大部分以及内蒙古的东部。从图三的增长区间长度表（LGP）中可以清晰的看出——这是我们1958年和1988年间的数据中计算得出的。它们在这些地区年复一年的反复波动——表明这里的气候条件非常不稳定（除了，例如四川省，一个“农业气候稳定的岛屿”）。（3）淤积现象是黄河流域的一个主要问题，这又导致了多种后果。在黄河的上游和中游地区，河流的沉积物正在填满水库，因而减少了水库的蓄水量，破坏涡轮，堵塞灌溉管道和沟渠。据估计，1949和1975年间，陕西、山西、甘肃省和内蒙古自治区每年因淤积作用，水库的总蓄水量减少了1.15%（王，1998）。不断减少的蓄水量降低了对黄河季节性水流的剧烈变化的缓冲作用，反过来，这又增加了下游发生洪水的危险（同时又减少了水力发电的潜力）。情况如果相反也不见得好多少，如果上游的水库蓄水量大，那么下游的水流流速就会减慢，是沉积物更容易淤积在河床上（反过来，又增加了洪水的危险）。对于黄河，不是一个简单的解决方法所能解决的。在这些条件下，谁是中国北方农业的一个主要问题。然而，在处理这些问题时，由许多技术上、经济上和管理上的可能性。下面讨论的就是其中的一些。对于节水来说灌溉效率是至关重要的。目前几乎所有水资源的66%仍然被用作灌溉——大约3430亿立方米，与之相比城市用水占了240亿立方米，工业用水占了89亿立方米（见表七）。如果专家们的估计没有错，中国浪费了30%到40%的灌溉用水，也就是说中国农业可以节约1000亿到1370亿立方米的灌溉用水。如果做到了这一点，目前的城市用水至少可以翻四倍。当然，实际上这种节水是不大可能的；但是这些能节约出来的水的10%就相当于目前城市用水的二分之一。这些数据显示对发展中国的水资源来说，对提高灌溉效率的投资是一个认真的选择。这里有几个简单的实用技术。第一个措施就是增加对维护灌溉沟渠的投资，因为许多沟渠处在恶劣的条件下甚至破损。人们还可以在水渗入地里的时候用塑料条密封小的沟渠的底和边。用管道代替开放的沟渠，这在很大程度上可以防止蒸发。然而，还有很多更先进的技术：例如，低水平的喷灌机或者滴灌技术适用于蔬菜和水果种植。这里我们不可能讨论每一种可能性，因为他们在很大程度上取决于当地特殊的条件。但是，毫无疑问节水的潜力是巨大的，而实现其的技术也是可行的。土壤水分蒸发的损失总量是旱地种植的一个大问题。水不仅仅是从土壤的蒸发作用中流失，植物在光合作用中也通过叶子流失水分。在空气干燥而且风大的时候，这一流失是巨大的。解决这一问题的一个方法就是在塑料大棚下创造一个较为湿润的微观气候条件。用塑料大棚覆盖田地可以防止土壤和作物向干燥的空气中挥发水分。在中国对某些种植业来说，这一系统是相当成功的。但是，在抗旱作物的研究中，植物基因技术很有可能带来迅速的突破。中国正在这一研究领域投入更多的资金。粮食的进口和水的进口基本上是一致的。此外，粮食的进口可以解放一些土地来生产价值高的劳动力密集型产品，例如蔬菜和水果。这会必然的提高农民的收入，同时帮助解决农村失业（就业不足）的问题。但是，粮食的进口是否会缓解中国水资源短缺的压力上不清楚，因为替代的生产（蔬菜、水果、渔业）也许会需要更多的水。不过，经济的合理性表明中国应当考虑每年进口三千到五千万吨的粮食——特别是用作饲料的谷物和小麦。加拿大、法国、美国和澳大利亚将会很高兴把水出口到中国（通过粮食的形势）。另外，这些国家向中国出口这一数量的粮食是不需要理由的。从二十世纪八十年代早期起，来自阿根廷、澳大利亚、加拿大、欧盟和美国的世界粮食出口一直在两亿吨左右徘徊不前——这并不是因为这些国家没有能力生产更多的粮食（像莱斯特-布朗认为的那样），而是因为需求的缺乏、过低的价格以及越来越少的出口补贴。欧盟与过量生产作斗争已有很多年了——农民如果过量生产仍然需要支付现金。6．结论中国的水文条件差异很大：在一些地方，水是很充足的；而在其他一些地方，人们面临着严重的缺水问题。从中南到东北的一条巨大的降雨带有着很强的季节性特征——某些年份，所有的雨几天之内下完，冲走了表土又没有被土壤吸收。在黄土高原水侵蚀了可耕地，而在黄河下游人们正与淤积现象作斗争。在其它一些地方工业和城市污水污染了灌溉用水。在上游地区，农民（和其他用水者）经常浪费水，而在下游的省份这些河流完全干涸。这些具体的问题只能基于一个个案例的基础，并根据当地和区域的条件来分析（和解决）。本文的目的与众不同。我们对国家层面上的战略性问题感兴趣，这可以用以下的问题来概括：“在未来的几十年中，中国政府应该采取什么样的关键性措施来保障包括农业在内的用水者的用水安全？”基于我们的模型和分析，我们认为以下三种措施是最重要的：第一，必须建立和提高有效的淡水消费的价格制定机制。如果没有明确的价格信号，互相竞争的用水者之间的充足水分配是不可能的，如果水被根本上认为是一种免费的资源的话，所有试图提高灌溉用水、工业用水和私人家庭用水的努力都会付诸东流。很明显，问题在于土地贫瘠地区的那些需要灌溉用水的农民不能同沿海城市一样负担同样的价格。因此，在富有的城市地区的用水需求急速增长的情况下，政府就不可避免的通过调控来保护人口和经济中贫穷的那一部分。各种提高水价的计划是可能的，例如向农民、工业和城市消费者收取不同比例的水税。第二，如果中国想在未来的几十年里避免碰到更多的麻烦，在中国几乎所有地方的水利技术和基础设施都需要现代化。中国特别需要在战略上主动，在其迅速发展的城市和城镇地区引进和推广现代化的供水和废水处理系统。随着经济的进一步发展，中国——和世界上其他国家一样——将会经历一场“卫生革命”。随着越来越多的人在他们的公寓中开始使用洗衣机、厨房洗涤槽、冲水马桶和洗澡间，居民的水消费将急速增长。我们还需要有更先进的技术来清洁工业和矿业排放出来的污水。但是，由于中国农业仍然使用了大部分的水资源，通过采用更有效率的灌溉方法我们可以获得最多的提高。很多专家估计蒸发作用和渗漏的沟渠导致了近40%的水资源流失。中国有着巨大的水资源保持潜力。中国还必须做出更多的努力来建设必需的新的水库，将其作为应对河水流量和/或降雨量剧烈的季节性变化的缓冲。需要清理现存的水库的淤积。最后，包括水坝、水库、防洪保留平原和高级监控及早期预警系统在内的综合水文控制方案会降低中国农业最大的威胁——洪水的危险。第三，从南方（长江）到北部和中北部省份的跨流域的水资源转移是不可能的。根据我们详细的对地理-生物物理以及气候的评估（通过AEZ模型），我们相信中国除了目前正被耕种的1.32亿公顷的土地之外，还有三千万公顷的可耕地储备。根据这些土地的土壤、气候和地形条件，这些可耕地储备总的看来是适合种植庄稼的。不幸的是，大约60%的这些储备地位于自然降雨不足的地区（这会导致低产或者根本无法耕种）。但是，如果这些大部分位于中北部和东北的土地有着充分的和管理良好的灌溉，这些土地就可以被用来进行可持续的粮食生产。华北平原的北部的那些目前正被耕作的土地，如果于更好的水资源供给，其中很多都会因此收益。由于地下水的抽取并不是一个长期的办法（需求高于可更新的水资源），从南方水资源丰富的地区调水就成了唯一的选择。虽然目前实行的具体方案是有问题的（由于他们带来的严重的环境后果），但是基本的观点是可取得。为什么中国不应该从南方调水来发展北方——就像美国从北方调水来发展加利福尼亚一样？凤凰城——中部沙漠地区的一个迅速发展的城市，是美国过去的几十年里发展最快的城市地区。中国的北方需要水不仅仅是因为它的农业，还在于北京天津迅速发展的城市工业区。基于AEZ模型，我们相信如果目前所有的耕地都被利用，同时其余的储备地也投入耕作，中国有着巨大的生物物理潜力来生产大约5.2亿吨的粮食。基于目前的农业气候条件（土壤、气温、降水量和地形），目前的技术就能做到这一点。如果所有这些水资源不平衡的土地都能得到灌溉，中国可以将其潜在的粮食产量上限提升到大约6.5亿吨。这表明，即使是只基于依赖降雨的种植业（适用于南方的大部地区），中国就可以养活15亿人（也许并不容易，但这是可能的）。但是，在有着充分灌溉的条件下，安全界限会相当的合理。这说明可持续的水资源发展对于中国的粮食安全是至关重要的。表一：按照降雨量来划分的中国的人口和土地面积分布，1958-1988的平均数。降雨量(毫米)面积(平方公里)面积(占所有的百分比)人口(百万)人口(占所有的百分比)人口密度2000-400036,3500.4121.03241000-20002,064,70021.957749.8280800-1000544,0005.814812.8272600-800986,07510.421418.5217400-6001,845,25019.517014.792200-4001,229,22513.0242.120<2002,742,90029.0141.25资料来源：IIASALUC-GIS本表应如下阅读：1992年大约50%的中国人口（或5.89亿）住在面积占22%土地上，那里1958至1988年间的年均降雨量是在1,000至2,000毫米之间（在一些较小的地区甚至到了4,000毫米）。这些地区的人口密度为每平方公里280至324人。从表中我们还可以看出，1958年至1988年的三十年中，大概97%的人口住在年降雨量超过600毫米的地区。这一降雨量水平通常对于依赖于降雨的农业来说是足够的（倘若降雨的时间分布合理或者用来缓冲季节性变化的蓄水系统适当）。如果我们认为超过400毫米的降水线对于一些依赖降雨的农业是足够的（产量低），我们发现几乎99%的中国人住在这些地区。但在世界上一些降雨量很低的地方，农业也很成功。很明显，400至1,000毫米的范围对于种植来说是困难的。为了节约用水，我们可以说大约5-10%的中国人住在降水极少不适合依赖降水的农业的地区。这一粗略的估计被我们基于AEZ模型（这考虑到了一些其他气候因素，例如最高和最低气温，日照时间，无霜冻时间和风速等）的更为详细的LGP估计所证实。表六：中国地表径流及其有效性，1993（全国总计的%）。河流系统地区水资源（%）人口（%）耕地（%）人均水资源(立方米/每人每年)每公顷耕地的水资源（立方米/每公顷每年）一东北6.910.019.81,4799,560二海河-滦河流域1.510.010.92253,760三淮河流域3.416.014.93896,310四黄河流域2.68.012.76565,730二+三+四7.534.038.5五长江流域34.234.024.02,36939,300六南方13.812.06.83,46567,950七东南9.26.03.22,99973,800八南方-西方20.82.01.731,679327,000五+六