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摘要：尽管我国粮食生产2012年实现“九连丰”，但水资源总量短缺、水土资源不匹配等问题使我国粮食生产面临严峻挑战，粮食安全保障的水资源问题将会刚性地长期存在。面对粮食生产中水资源问题的多重制约，我国应积极扩大有效灌溉面积，尤其是适度提高粮食主产区的有效灌溉面积是提高粮食产量、发挥水资源有力支撑作用的最有效途径。在农业用水总量不增长的刚性约束下，以提高粮食生产的水资源利用效率为中心，挖掘节水潜力，转变单纯供给管理水资源的管理方式，实施最严格水资源管理制度下的供需协调管理方式，优化配置、合理开发、高效利用、严格保护将是水资源支撑我国粮食安全的基本原则和战略举措。
关键词：粮食安全；水资源；粮食主产区；有效灌溉面积；供需协调管理；经济发展；结构调整
中图分类号：F326.1 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2013）06-0070-07
我国作为一个农业大国，以占世界不到9%的耕地、6%的径流量，养活了占世界近22%的人口，这既是对我国农业成就的褒奖，也是我国水土资源匮乏的基本国情对粮食安全问题警钟长鸣的现实写照。2012年，我国粮食总产量5.90亿吨6年稳定在5亿吨以上，实现半个世纪以来的“九连丰”。但与此同时，粮食供求仍将长期处于紧平衡状态，粮食进一步稳步增产的水土资源基础并不稳固。尽管不少声音认为可以通过国际贸易途径化解我国水土资源不足的困境，多进口粮食等于多进口土地和水，如2010年我国进口大豆5 480万吨，表面上看节约了水土资源，但是占到我国粮食总产量10%左右和大豆80%的进口量，明显突破了我国粮食自给率95%的安全保障线，导致大豆及其相关产业主导权受制于人。国际市场上大豆价格出现上涨，不仅带动食用油价格的上涨，还通过饲料及肉禽蛋等价格的一连串传导，引致我国CPI的上涨压力，这无疑给我国粮食安全和经济安全带来了现实风险。“粮食问题是一切问题的基础”[1]，当前我国粮食问题的现实国情是，作为发展中的人口大国，粮食消费需求将伴随城市化、工业化进程的加快呈现出刚性增长态势，国际粮食供求关系、国家经济安全与内外部发展环境决定了我国粮食供给决不可能过度依赖国际市场，必须始终坚持立足于国内实现基本自给，由此水资源的强有力支撑和持续保障对粮食安全的重要意义凸显。因此，我国必须严守1.2公顷（18亿亩）耕地的红线，确立水资源开发利用的控制红线，实施最为严格的水资源管理才能确保我国粮食安全、经济安全的生命线。
一、我国粮食安全对水资源支撑的要求
人多水少、水资源南多北少的时空分布是我国的基本国情和水情。当前，我国粮食主产区①主要集中于北方地区，2011年全国13个粮食主产区粮食总产量达到43 422吨，比2010年增产2 238万吨，增长5.4%，占全国总增产量的90.5%，主产区粮食产量占全国粮食生产总量的76%。[2]粮食主产区作为全国粮食生产的主要提供者，可以说，稳住了粮食主产区的生产能力，就稳住了全国粮食安全的大局。但是占全国2/3左右耕地面积的北方地区，水资源量却仅占全国的不到1/5，自然灾害、干旱缺水成为制约我国北方地区粮食生产和经济发展的突出问题。
然而，近些年我国粮食生产重心不断北移并强化，进一步加剧了北方粮食生产水资源短缺的矛盾。历史图景中的“南粮北运”逆转成今天的“北粮南运”的产销格局，这在很大程度是以牺牲北方本已稀缺的水资源，尤其是以北方的地下水资源和工程性调水补给为代价的，其实质是缺水的北方以粮食为载体调水给水资源相对丰富的南方，使水土资源分布不匹配的矛盾更加尖锐。与此同时，全球气候变暖带来的不利气象因素增多，我国降水南多北少的趋势加大，北方干旱化趋势严重。北方黄河、海河等流域缺水危机不断加剧，春旱夏洪、秋缺冬枯的总体格局，给北方农业生产带来诸多不利影响，北方粮食主产区作为我国粮食安全保障的压力与风险逐步加大，保障粮食安全对我国水资源的支撑提出了更高的要求。
粮食生产对水资源的需求，从静态上看，表现为农业用水占全国总用水量的份额，虽然其所占份额与工业用水等相比始终最大，但是从近10年的情况看，尽管农业用水基本保持在3 400亿m3～3 900亿m3，每年仍缺水300亿m3左右；从动态上看，表现为农业用水构成，近年来与工业用水、生活用水比重逐渐增加不同的是，农业用水构成不断下降。伴随我国粮食生产重心北移，南方北方、旱区非旱区水土粮配置严重失调，从粮食生产的用水需求上看，北方地区农业年均缺水约200亿m3。不仅农业用水供需之间存在巨大缺口，当前我国水资源使用量早已超过当地水资源总量，水资源开发率趋近于饱和，如处于长江中下游的粮食主产区江苏省，其水资源开发率也已达到144%；海河流域河北省的水资源开发率已经达到139%，北京、天津的水资源开发率也都在100%以上（见表1），为了支撑经济发展和满足农田灌溉用水，部分地区大量超采地下水，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。根据水利部《全国水资源综合规划报告》，按照目前全国正常用水需求，每年缺水约300亿m3～400亿m3，其中农业生产缺水260亿m3，农田受旱面积年均0.2亿公顷（3亿亩）以上。可见，水资源短缺问题已成为制约粮食安全和经济发展的最突出问题。
从未来水资源的需求看，依据《国家粮食安全中长期规划纲要（2008-2020）》（简称“《纲要》”），2020年全国粮食消费量将达到5 725亿公斤，将比现有粮食生产能力②增加230亿公斤，要在2011年的基础上再增4.02%。如果按照2010年单位粮食耗水量（见表1）计算，在不考虑技术进步和灌溉效率提高的情况下，新增230亿公斤粮食生产能力，至少需要增加农业用水量155亿m3。根据《全国新增1 000亿斤粮食生产能力规划（2009—2020年）》中增产重点向粮食主产区中的核心区倾斜的原则，核心区新增粮食产能占新增产能的74.2%，需要粮食主产区在2011年的基础上增加农业用水接近100亿m3。无疑这就使本已处于水资源紧张状态的粮食主产区面临更为严峻的挑战，依赖技术进步、科学管理，提高节水灌溉水平的压力日趋加大。为确保我国的粮食安全，我们必须在水资源总量短缺、时空不均、水土资源组合不协调等多重不利因素叠加的情况下，千方百计为我国粮食生产提供水资源的强有力支撑和持续保障。 保障粮食安全和经济发展有赖于水资源的有效支撑，水资源作为一种不可替代的基础性、战略性资源，要充分发挥其积极作用，就必须牢牢把握住优化配置这一根本问题。面对粮食生产中水资源问题的多重约束，本文对全国和粮食主产区粮食生产的水资源支撑问题进行实证分析，并以此为基础研究水资源在保障粮食安全生产中存在的配置、使用与管理等问题，从而为完善我国粮食安全的水资源支撑提供科学依据与政策建议。
二、我国粮食安全水资源支撑的实证分析
目前在已有的关于我国粮食安全问题的研究中，众多学者多是从影响粮食生产综合能力的水土资源因素、科技进步与技术推广因素、国际国内市场供求因素、资本与劳动投入因素、政策调控激励因素等方面展开。比较一致的看法是伴随着我国经济社会发展，粮食生产的水土资源因素成为影响我国粮食安全极为重要的因素。马晓河等（2006）指出，对于人均水资源紧张、地域差异明显的中国，水资源总量无法支撑现有农业用水模式的持续扩张，国家农业生产和粮食安全的决策重点应该是通过农业节水设施的建设、农业节水技术的研究和水污染的治理。张正斌等（2008）认为，我国粮食安全用水正面临水资源短缺、工业和城市用水需求增加、用水管理粗放和水土流失严重等四个方面的挑战。
正是从水资源角度出发，美国学者布朗（Borwn，1994，1998）先后发表了一系列关于中国水资源与粮食安全的文章，认为中国水短缺会动摇世界粮食安全，尽管观点较为悲观，但这也算是为中国关注水资源问题提出警醒。国际粮食政策研究所和国际水资源研究所（2002）联合发布的《2025年全球水资源展望报告》警告，全球水危机不仅存在，而且还会进一步恶化，日益严重的水危机将威胁世界粮食安全，各国政府必须增加对农业科技和水利等基础设施的投入。麦肯锡（2009）的《粮仓变旱地？——华北、东北地区抗旱措施的经济影响评估》报告指出，到2030年，气候变化中等条件下，将使东北地区干旱损失增加50%，极端条件下将使东北地区、华北地区旱灾损失粮食1 380万吨和720万吨，中国亟需采取相关水利及种植结构调整等措施应对旱灾发生的频率和严重程度。
综观目前我国粮食安全的水资源问题的研究成果，大多以全国为研究对象进行了整体性研究，而对占全国粮食生产75%左右的粮食主产区的水土资源优化问题研究不足。为此，以全国和粮食主产区的粮食问题为比较研究对象，通过建立粮食生产的影响因素模型对保障我国粮食安全的水资源支撑问题进行实证分析，便成为本文研究的出发点。
（一）模型、变量与数据处理
本文分别建立全国和粮食主产区粮食产量的柯布—道格拉斯生产函数，根据粮食生产的各影响因素的生产弹性来分析粮食生产的水资源支撑问题。在影响因素变量的选择方面，理论上各类生产要素投入、技术进步、政策因素、灾害因素对粮食生产起着至关重要的影响，但考虑到技术进步因素常常物化在种子、化肥、机械动力的使用方面，因此本模型中没有引入技术变量来反映。考虑到家庭联产承包责任制属于既定的基本制度而长期保持，因此没有假设体制变革因素的变量，对于一些政策性因素对粮食生产的作用，则更多地通过要素投入来反映。
现实中通常对粮食产量有重要影响的因素包括播种面积、生产用水总量、化肥施用量、农用机械总动力和各种自然灾害等。根据数据可获性原则，本文使用有效灌溉面积作为衡量粮食生产用水量对粮食产量的影响因素；使用成灾面积作为衡量各种自然灾害对粮食产量的影响因素（其中假定自然灾害在各种不同作物种类中的分布是均匀的，因此粮食成灾面积可以用粮食播种面积占农作物总播种面积的比例乘以农作物总成灾面积得到）。
在数据选用和处理方面，本文采用1980—2010年全国的粮食总产量（万吨）、粮食播种面积（千公顷）、有效灌溉面积（千公顷）、成灾面积（千公顷）、农用化肥施用量（万吨）、农用机械总动力（亿瓦）的时间序列数据进行模型分析。其中，1980—2008年的数据来源于历年的《中国农村统计年鉴》，2009—2010年的数据来源于《中国统计年鉴》。限于粮食主产区数据的可得性，粮食主产区模型采用1983—2008年的数据来源于历年的《中国农村统计年鉴》。
首先，将六组时间序列数据取对数，得到新的时间系列数据，其中：
y：全国/主产区粮食总产量的对数；
water：全国/主产区有效灌溉面积的对数；
lzm：全国/主产区粮食播种面积的对数；
hf：全国/主产区化肥施用量的对数；
dl：全国/主产区农用机械总动力的对数；
des：全国/主产区粮食成灾面积的对数；
分析各组时间序列数据发现，1980—2010年，粮食播种面积总体呈下降的趋势，而粮食总产量却呈现波动向上的趋势，我们同时注意到有效灌溉面积数据也呈现波动向上的趋势，这大致可以表明我国粮食产量的增长并不单纯依赖于播种面积的增长，而有效灌溉面积更能说明粮食生产依靠的水土资源因素。所以，在下面的分析中将剔除lzm（全国粮食播种面积的对数）时间序列数据。对于上述数据特征，我们的解释是：粮食播种的有效灌溉面积数据其实包含了两方面的意义，一方面反映了粮食生产的用水量，另一方面反映了粮食生产所用的水土资源因素。而这个水土资源因素对粮食产量的影响，其实是农业生产用水量通过作用于土地而间接对粮食产量产生影响，这进一步说明了农业生产用水量对粮食产量的重要意义，从而也说明了选取有效灌溉面积的正确性。
其次，我们分别对全国和粮食主产区模型中的影响因素变量进行平稳性检验，发现y、water、hf、dl和des系列均为一阶单整的。为了分析方便和避免伪回归的问题，将一阶单整的序列都取一阶差分变为平稳序列，对应地分别记为：d（y）、d（water）、d（hf）、d（dl）和d（des）。
（二）模型分析 在进行多次试验后，根据显著性等指标确定使用如下模型：
D（Y）=C+a1d（water）+a2d（hf）+a3d（dl）+a4d（des）+？着
其中？着为残差，a1，a2，a3，a4为参数，分别表示有效灌溉面积、化肥施用量、农用机械总动力和成灾面积增长率对粮食产量增长率的弹性系数。
运用Eviews进行回归，模型结果如下（估计结果参见表2、表3）：
D全国（Y）=-0.069 042+101 014 88×d（water）+0.797 877×d（hf）+0.573 214×d（dl）-0.963 71×d（des）
D主产区（Y）=-0.091 03+1.260 298×d（water）+0.720 159×d（hf）+0.651 677×d（dl）-0.086 167×d（des）
从全国粮食产量的回归模型结果说明：有效灌溉面积每增加1%，粮食产量将增加1.1%；化肥使用量每增加1%，粮食产量将增加0.8%；农用机械总动力使用量每增加1%，粮食产量将增加0.58%；自然灾害（播种粮食土地成灾面积）每年多发生1%，粮食产量将减产将近0.1%。
从粮食主产区的回归模型结果说明：主产区有效灌溉面积每增加1%，粮食产量将增加1.26%；化肥使用量每增加1%，粮食产量将增加0.72%；农用机械总动力使用量每增加1%，粮食产量将增加0.65%；自然灾害（成灾面积）每年多发生1%，粮食产量将减产将近0.09%。
对比全国和粮食主产区模型估计的影响因素结果来看，有效灌溉面积是对全国和粮食主产区粮食产量影响最大的因素，生产弹性分别为1.101 488和1.260 298，这均说明适度扩大有效灌溉面积是提高我国粮食产量最有效的途径。对粮食主产区而言，扩大有效灌溉面积对粮食生产具有更大的影响度，这说明主产区灌溉效率的提高对粮食产量增加的影响要高于全国水平。化肥施用量对全国和粮食主产区粮食生产的影响度差不多，但农业机械动力对主产区粮食产量的影响要显著高于全国平均水平，反映在粮食生产中，粮食主产区比全国具有更高的生产率。事实上，适度增加化肥施用量和提高农业机械化水平将是提高粮食产量的长期努力方向，这需要加快农业科技进步，提高抵御自然灾害的能力，进而提高全国和粮食主产区的粮食生产水平。
上述实证分析表明，我国粮食生产高度依赖灌溉。2010年，全国有效灌溉面积达0.6亿吨（9.05亿亩），相比于2004年增加了0.06亿公顷（0.88亿亩），全国有效灌溉面积约占耕地面积的49.6%，灌溉面积上的粮食产量约占粮食总产量的80%以上，灌溉为我国粮食产量的不断提升提供了有效支撑，也为提高农业科技水平和劳动生产率创造了条件。“为了尽力发展农业，灌溉事业是特别重要的”。[3]因此，积极扩大有效灌溉面积是促进粮食产量提升、保障粮食安全的重中之重，尤其是适度提高粮食主产区的有效灌溉面积。但是经过半个世纪的开发，我国水源、地形等水土资源较好、投资省、见效快的耕地绝大部分已经得到开发，今后大幅度成片开发灌溉面积的可能性较小，新的、面积较大的灌区开发难度更大，灌溉的发展潜力主要体现在对现有灌溉工程设施的挖潜改造，提高设施完善程度和灌溉服务能力与技术水平，开拓中小型的灌溉面积。由此可见，水资源的短缺成为灌溉面积发展的主要制约因素，进而对我国的粮食安全构成威胁。
三、我国粮食安全水资源支撑中存在的问题
虽然灌溉在我国粮食生产中占有举足轻重的地位，但是水资源时空分布不均的基本水情与我国农业发展的格局不相匹配，水资源开发难度越来越大。与此同时，我国农田水利基础设施投入不足等问题，使水利设施效益衰减，节水灌溉发展受到影响。此外，由于水资源体制改革滞后与管理落后，导致水资源管理、维护与服务能力与保障我国粮食安全的要求尚有较大差距。因此，必须正视我国粮食生产中水资源存在的配置、开发利用、水利设施建设以及管理体制四大问题，以着力解决粮食生产中的水资源支撑问题。
（一）保障我国粮食生产的水资源配置问题
我国水土资源分布的总体格局是北方水少地多，南方水多地少，水资源与人口、耕地、生产力布局不相匹配。北方地区（包括松辽、海河、黄河、淮河、内陆河五大流域片）人口占全国的46.5%，耕地占64.8%，GDP占45.2%，但水资源仅占19.6%。其中海河流域人口占全国的10.1%，耕地占11.2%，GDP占11.3%，但水资源仅占1.5%。南方地区（包括长江、珠江、东南诸河、西南诸河四大流域片）人口占全国的53.5%，耕地占35.2%，GDP占54.8%，但水资源却占80.4%，其中，西南诸河人口占全国的1.7%，耕地占1.7%，GDP占0.8%，水资源占21.3%。[4]
从水资源分布的行政区域看，2008年粮食主产区的粮食产量是全国的75%，但是粮食主产区的水资源总量仅仅占全国的36.05%，人均拥有水资源量占66.27%，有效灌溉面积占69%，农业用水量仅占62%，总体上农业用水总量近几年不增反降，农业用水所占比重不断下降。其中，粮食主产区的河北、江苏、山东、河南四省，其人均水资源占有量仅占全国的11.1%、23.85%、16.89%和19.08%（见表1）。无论水资源总量、人均指标还是地下水开采量，粮食主产区的黄河地区、海河地区、辽河地区等均存在透支水资源问题，大量的用水需求通过地下水的透支和区域外调水来满足，资源性缺水引发的调水问题刻不容缓。
从水资源分布的年际季节看，近20年来，黄河、海河等北方主要河流连年偏枯，缺水危机不断加剧。与此同时，受季风气候影响，我国河川径流量季节分布不均，一般6—9月的径流量占全年的2/3以上，形成春旱、夏洪、秋缺、冬枯的总体格局，给农业生产带来很大的不利影响。[5]
此外，由于水资源时空分布不均所引发的干旱问题，也日渐制约着我国粮食主产区的粮食生产。受缺水干旱的影响，20世纪六七十年代我国平均粮食损失是20世纪50年代的2倍，20世纪80年代以来平均损失的粮食是20世纪六七十年代的2倍，2000—2006年平均损失的粮食是20世纪80年代的2倍多。2010年，农作物因旱灾受灾面积为0.13亿公顷（1.99亿亩），成灾面积0.09亿公顷（1.35亿亩），受灾面积占粮食播种面积的12.07%，成灾面积占播种面积的8.98%，因干旱造成的粮食损失高达161亿公斤。近年来，我国自然灾害频发，不利气象因素较多，北方地区降水持续偏少，干旱化趋势严重。今后受全球气候变暖影响，我国旱涝灾害特别是干旱缺水状况将呈加重趋势，极端旱灾的应急措施会因资源的枯竭而变得无能为力。加之目前各地在抗旱过程中，过度依赖灌溉，特别是井灌，进一步“透支”抗旱应急能力，这将对我国中长期粮食安全构成极大威胁。此外，伴随人口增长，城市化、工业化的推进引致的粮食需求的快速增长，将使干旱带给我国粮食安全的负面影响越来越大。因此，加强水利基础设施建设，特别是通过节水灌溉、提高农艺水平、实施种子工程和水利工程等措施，来解决因降水减少、水工程蓄水不足引起的农业生产用水资源短缺问题，对稳定我国粮食生产，尤其是稳定粮食主产区的粮食生产尤为必要。 （二）我国粮食生产中的水资源开发利用问题
我国在水资源短缺的同时，各地水资源开发利用也很不平衡，普遍存在水资源浪费、水资源利用效率低等不合理的现象。近年来，我国农业用水份额一直呈现不断减少的态势，虽然用水绝对量一直变化不大，但是农业依然是我国水资源最大的使用者。世界水资源利用的经验告诉我们，随着城市化和工业化水平的提高，生活和工业用水还将进一步增加，农业用水份额下降趋势还将继续。在供水能力有限的情况下，为了保持国民经济的高速发展，农业不可避免地要面对来自工业和城市的激烈用水竞争。
水资源开发利用率是衡量一个地区水资源开发利用程度的重要指标。2008年，全国有6个省市区水资源开发利用率超过100%，分别是北京、天津、河北、上海、江苏和宁夏，主要分布在北方的黄河中下游地区、海河流域、长江中下游地区。根据全国水资源规划（2008）的数据分析显示，作为粮食主产区的北方地区，水资源开发程度已接近饱和，并呈过度开发态势，其水资源可利用率为48.2%，但开发率已达48.3%，其中以黄河地区和海河地区最为严重，地下水超采严重，过度开发使得当地生态恶化透支，资源性缺水引发的调水问题刻不容缓。
在农业用水量紧张的同时，我国农业水资源耗费强度一直较大。根据中国科学院的《2006中国可持续发展报告》，从全球范围来看，我国单位农业增加值耗水量（按汇率计算）高于世界平均水平20%左右，单位农业增加值耗水量是以色列的275.43倍、芬兰的137.71倍、爱尔兰的113.41倍、英国的96.40倍、法国的31.61倍、德国的5.01倍、美国的2.15倍、日本的1.42倍。这在一定程度上表明，我国农业水资源耗费强度大往往意味着农业水资源集约利用还有很大的提升空间，集约利用的潜力巨大。
比较国内各省区的水资源消耗情况，可以进一步反映出我国农业水资源消耗状况。2008年，从全国平均来看，万元国内生产总值用水量为193m3，农田实际灌溉亩均用水435m3，每公斤粮食生产用水量为0.693m3。按可比价计算，2008年全国万元国内生产总值用水量比2007年下降了7%。从各省区来看，万元国内生产总值用水量指标和农业耗水量指标差别很大，亩均灌溉用水量高于全国平均值435m3的地区有粮食主产区的辽宁、黑龙江、江苏、江西、湖北和湖南，其他地区有新疆、青海、宁夏、海南、云南、贵州、广东、广西、上海和福建，小于300m3的有北京、天津、河北、河南、山东、山西、重庆，河南省亩均灌溉用水量最低。地区间单位粮食耗水量最低和最高值的差距高达31.85倍，粮食主产区农田实际灌溉亩均用水量大大低于主销区和平衡区指标。
此外，从前文表1中还可以看出，在我国水资源最为贫乏的西北地区，绝大多数省区的单位粮食生产耗水量和亩均灌溉用水量却并不低，基本上都高于全国平均水平。这说明，在水资源短缺的同时，还普遍存在水资源浪费、水资源利用效率低等不合理的现象。我国的农业水灌溉利用系数为0.3～0.4，而发达国家则达到0.7～0.8，这也就是说我国大约有一半的水白白浪费掉了。[6]在田间灌水中，大畦漫灌导致每次的灌水量过大，从而总灌溉定额也偏大，北方灌区的灌溉定额多倍于作物实际需要。灌溉区的生产效率低下与农业用水方式落后、农田水利设施差和用水管理薄弱密切相关。
（三）我国粮食生产中的农田水利设施建设问题
近几年虽然我国灌溉用水量基本没有增加，但是我国粮食产量却实现连连增收，灌溉面积不断增加，这在很大程度上得益于我国农田水利设施的逐步改善。2000—2010年，粮食主产区新增有效灌溉面积420.3万公顷（6 304.1万亩），占全国新增有效灌溉面积的64.4%。农田水利基础设施建设大大增加了粮食主产区的有效灌溉面积，其中，节水灌溉工程的潜力依然巨大。然而，农田水利在为我国粮食生产做出突出贡献的同时，农田水利设施建设滞后制约着我国农业的稳定发展，是国家粮食安全的最大威胁之一。
1. 现在的农业灌溉用水多数仍沿用传统的土渠输水、大水漫灌方式，导致我国水资源利用率低下，水浪费现象严重。尽管近年来农业综合开发项目区的农田水利基础设施较为完备，但大部分农田水利基础设施的水库、渠、沟、井等修建于20世纪50—70年代，老化失修严重。限于当时的资金、技术水平以及建管体制等方面的制约，普遍存在建设标准低、配套不完善、工程质量差、技术落后等问题，而近几年农村道路“村村通”和高速公路建设更是打乱了原有的排灌体系，使旱能浇、涝能排的功能明显弱化，农田水利设施面临以提高水利用效率为核心的调整和改造任务。目前全国有一半以上耕地缺少基本灌排条件，有40%的大型灌区骨干工程、50%～60%的中小型灌区、50%的小型农田水利工程设施不配套、老化失修，大型灌排泵站设备完好率不足60%，农田灌溉“最后一公里”问题十分突出。[7]
2. 当前农田水利基础设施投入水平的滞后，与当前农民的投入能力与投入意愿等不足有着很大关系。由于田间配套工程等主要依靠农民自筹，农民投入能力本就有限，特别是农村义务工、积累工取消后，原来以受益农户无偿投劳为主的投入体系发生变化，农民的投入意愿和投入积极性在农业比较收益不高的情况下而不断减弱，投入严重不足已成为制约节水灌溉发展的直接原因，甚至在维持现有节水灌溉规模上都出现困难。
3. 由于农田水利建设项目面广量大、小型分散，加上大量项目同步展开，基建占地、建设管理、施工监理等问题日益突出，建设质量、工程维护等问题没有在根本上得到长效解决，从而导致工程建设及其维护成为工程效益没有得到充分发挥的一大制约。全国实现2020年新增500亿公斤粮食生产能力规划目标，确保国家粮食安全最关键的因素是水，最重要的基础是农田水利，我国农田水利基础设施建设的重点不仅仅是要扩大灌溉而积，而且还要在田间配套工程、提高灌溉保证率和灌溉用水利用率等方面下功夫，加大加快农田水利设施中节水灌溉工程的力度和速度。 （四）我国粮食生产中的水资源管理体制问题
农业水资源生产效率低下，还与水资源管理体制机制的创新发展滞后密切相关。随着社会主义市场经济体制的建立，灌区管理单位往往从自身利益出发，一方面存在多放水以争取更多水费收入的倾向，节水动力不足的问题；另一方面由于水费收入是维持工程管护的基础，水价偏低造成工程损耗与维护管理难以得到有效补偿，造成行业贫困、队伍不稳、管理落后和缺乏监管，中间加价和搭车收费则又加重了农民的负担，市场作用机制与节水灌溉的公益作用关系没有理顺。与此同时，对于分散经营的农业生产来说，在灌溉供水系统不完善、计量不到位的情况下，水费与用水量没有直接关系，导致用水农户和水资源管理单位缺乏节水积极性，大水漫灌在一些地区仍较普遍，造成灌溉用水的低效使用，水资源管理体制与机制创新亟待新突破。
伴随农业用水资源短缺和利用效率问题日益突出的同时，水资源的污染治理问题更加严峻。统计显示，2010年全国废污水排放总量792亿吨，比2008年增加排放220亿吨。大量的工业废水和生活污水未经处理排入水中，造成河流与农田不同程度受到污染。农业一方面深受水资源的污染危害；另一方面由于大量使用化肥、农药，又加剧了农田和水环境的污染。水利部2010年对全国17.6万km的河流水质进行了监测评价，Ⅰ类水河长占评价河长的4.8%，Ⅱ类水河长占30.0%，Ⅲ类水河长占26.6%，Ⅳ类水河长占13.1%，Ⅴ类水河长占7.8%，劣Ⅴ类水河长占17.7%。全国全年Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为61.4%，比2009年提高2.5个百分点。全国10个水资源一级区Ⅰ～Ⅲ类水河长比例由高至低排序，依次为：西北诸河区95.8%、西南诸河区86.9%、东南诸河区75.7%、珠江区70.8%、长江区67.4%、松花江区50.8%、黄河区42.5%、辽河区41.7%、淮河区38.9%、海河区37.2%。[8]水污染总体趋势表现为：支流向干流延伸、地表水向地下水延伸、城市向农村拓展、陆地向海洋拓展的趋势。由于粮食主产区正是我国农业最集中地方，更是农业水资源消耗最多、生态破坏最严重的地方，部分农田被迫利用污水灌溉，水资源污染监管与治理的不到位，给我国的粮食安全问题增添新的难题。
四、结论与政策建议
在农业用水总量保持基本不变的刚性约束下，我国发展农业生产必然有赖于扩大和改善有效灌溉面积，提高灌溉用水效率和农业水资源生产效率，以水资源的持续高效利用来保障我国的粮食安全，实现经济社会的可持续发展。因此，强化水资源安全是对我国粮食安全的有力支撑，需要切实转变水资源开发利用观念和管理方式，实施最严格水资源管理制度下的供需协调管理，将是保障我国粮食安全的基本原则和战略举措。
（一）加强以优化配置、合理开发、集约利用水资源为基础的供给管理，支撑粮食安全
1. 优化配置水资源保障粮食安全。基于南方水资源丰富、复种潜力高于北方的现实，提高南方的复种指数，提高南方粮食生产量，一方面将极大地增强南方地区粮食自给率和国家粮食安全的可靠性，另一方面将极大地缓解北方地区粮食生产旱灾风险的压力和水资源短缺的困局。此外，考虑到我国粮食生产的总体布局，大中型灌区将是保障国家粮食安全的主力军，因此，抓住了灌区就抓住了全国粮食安全的大局。针对松花江地区、长江中下游、四川盆地等水土资源条件较好的地区，大力加强农田水利工程设施建设，适度增加灌溉面积和供水量，提高全国粮食生产能力。针对黄河、海河、辽河等水资源开发程度较高和超标地区，通过南水北调工程的调水及水资源合理配置来置换部分挤占的生态用水和超采的地下水，从而减少对农业用水的挤占，对粮食安全提供重要保障。
2. 农田水利设施等基础建设保障粮食安全。保障我国粮食安全，提高粮食生产能力，其提高途径不外乎扩大、改善有效灌溉面积，提高复种指数以及提高单产水平，但无论哪种途径，均需要通过节水挖潜来解决其增加的灌溉需水量，节水灌溉是根本性的、全局性的战略措施。对于一些耕作方式粗放而用水紧张的地区，推广节水技术、节水设施、集约高效地利用水资源比工程调水更重要。以产粮大县为重点，建设高标准的基本农田，加快实施大中型灌区的续建配套与节水改造，加强对排灌泵站的更新改造和抗旱应急水源工程建设，扩大高产稳产、旱涝保收面积，确保抗灾减灾能力的提高。但是，水的利用率和水的利用效率不是靠一项或几项工程措施能实现的，而是要构建节水灌溉与节水农艺措施相结合的技术支撑体系。北方地区应更为注重提高农田水分利用效率和效益，优化井渠结合的灌溉模式。渠灌区要在农田灌溉的渠系输水、田间配水、田间灌溉三个环节实现节水技术有所突破，井灌区需要发展低压管道输水、喷灌滴灌等环节，形成农业水资源高效利用技术体系，显著提高灌区水利用率及利用效率。
3. 集约利用雨水、再生水保障粮食安全。高效利用雨水资源自然就成为旱区农业生产力提高的关键。根据耕地与非耕地的比例和流域特点，统筹考虑流域上下游的整体效益，合理规划雨水的截流增蓄，因地制宜修建小型集雨补灌降水蓄积工程，增加农田对降水的渗透吸纳，也是北方粮食主产区雨水利用的基本方向。再生水利用是减轻水体污染、实现水资源集约利用、循环利用的重要环节。需要尽快建设再生水回灌农田的示范性工程，以确定再生水适宜回用农作物的范围，解决再生水灌溉对土壤、地下水、作物等生态影响评价和流程设计及调蓄等技术问题，以不断提高和保证农业再生水循环利用的安全性。
（二）强化以发挥水价杠杆调节、调整农业种植结构、建设节水型农业为核心的需求管理，保障粮食安全
1. 发挥水价杠杆调节作用，推进农业水价综合改革。水资源作为粮食生产的重要要素，具有特殊的使用价值。建立科学合理的水价体系，亟需完善促进节水的经济激励机制、生态补偿机制、奖励惩罚机制和水权交易机制，按供求关系、丰枯时节和定额外累进加价的原则实行动态水价，确保水资源地区间、行业间的有效分配。建立科学合理的水价体系，推行农业水价综合改革，成为推行节水农业的关键，关系到提高农民节水意识，关系到农业灌溉设施的改造更新和维护发展，政府必须统筹调控，通过财政补贴政策，支持和激励农民加快采用节水技术，提高用水效率，减少水资源浪费。通过水价由行政控制向市场调节的转变，促进农户参与灌溉管理，在宏观和微观两个层面实现农业水资源生产配置效率的提高。 2. 调整农业种植结构，加快节水型农业建设。北方的粮食主产区作为节水重点，要以提高灌溉水利用系数为核心，加强灌区配套与节水改造，根据水资源承载能力逐步调整优化农业种植结构，扩大抗旱节水型粮食作物的播种面积，采用地膜覆盖、保护性耕作等技术发展旱作农业，切实加快节水型农业建设。从长远看，节水型农业建设与农业节水设施、技术的建设开发和水质治理，形成持续高效的农业生产能力将是实现我国粮食安全目标的决策基点。
（三）严控水资源开发利用、用水效率、水功能区限制纳污的“三条红线”，严格制度治水，确保粮食安全
1. 严格把控水资源开发利用红线，建立统一高效的水资源管理体制。实施最严格的水资源管理制度，严格实行用水总量控制，执行地下水取水总量与水位的严格管控，逐步实现地下水的采补平衡。在水资源短缺地区，尤其是北方的粮食主产区和生态脆弱区，严格控制高耗水项目的盲目发展和灌溉面积的盲目扩大，从而做到以供定需、量水而行，实现生活、生产、生态环境用水的和谐发展。对于水资源开发利用程度已经超过当地水资源的承载能力的地区，需要更加注重建立以流域为单元的水资源统一管理体系，统筹上下游地区之间、农业工业等行业之间、城乡之间的用水矛盾与综合治理。
2. 严格把控用水效率红线，应对逐步严重的水量与水质危机。水资源的高效利用，必须着眼于农业用水资源的优化利用而非透支供水能力和调水来满足未来水需求。为此，应加大中央与地方农田水利建设资金总体规模与集中使用力度，创新投资体制机制，采取以奖代补等，鼓励和支持社会资金广泛参与小型农田水利设施的建设和管护，促进节水技术的普及推广。
3. 严格把控水功能区的限制纳污红线，实现水质水生态的综合治理。在总量上从严核定水域纳污容量，对排污量超出限制的地区，应以更为严格的监督管理方式来限制新增取水口和排污口。农田排水技术要由水量水位控制调节功能扩展到水质控制、污染防治和水生态环境保护等功能，从而减少点源污染，减轻面源污染，促进灌区环境、生态、粮食生产的可持续发展。
注释：
①国家按照播种面积、粮食总产量及提供的商品粮数量等标准，将黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、江苏、安徽、江西、湖北、湖南和四川等13个省区确定为我国的粮食主产区；北京、上海、天津、浙江、福建、广东、海南为粮食主销区，其它11省区为粮食基本平衡区。
②现有生产能力按近三年产量平均值计算为5 495亿公斤（2009年5 308亿公斤，2010年5 465亿公斤，2011年5 712亿公斤）。
参考文献：
[1]列宁全集[M].北京：人民出版社，1986：348.
[2]本报评论员.主产区是粮食稳定发展的“定海针”[N].农民日报，2011-12-30.
[3]列宁全集[M].北京：人民出版社，1986：306.
[4][5]中国粮食研究培训中心.中国粮食安全发展战略与对策[M].北京：科学出版社，2009.
[6]张利平，夏军，胡志芳.中国水资源状况与水资源安全问题分析[J].长江流域资源与环境，2009，（2）.
[7]回良玉.在全国冬春农田水利基本建设电视电话会议上的讲话[EB/OL].http：//www.gov.cn/wszb/zhibo482/content_1984
501.htm，2011-11-02.
[8]中华人民共和国水利部.2008年—2010年中国水资源公报[R].http：//www.mwr.gov.cn，2012-05-10.
[9]江虹.WTO《农业协定》对发展中国家粮食安全的影响[J].江西社会科学，2011，（9）.
[10]吕晨钟，许路遥.我国粮食安全与补贴政策研究[J].经济与管理，2012，（10）.
责任编辑、校对：秦学诗
关键词：粮食安全；水资源；粮食主产区；有效灌溉面积；供需协调管理；经济发展；结构调整
中图分类号：F326.1 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2013）06-0070-07
我国作为一个农业大国，以占世界不到9%的耕地、6%的径流量，养活了占世界近22%的人口，这既是对我国农业成就的褒奖，也是我国水土资源匮乏的基本国情对粮食安全问题警钟长鸣的现实写照。2012年，我国粮食总产量5.90亿吨6年稳定在5亿吨以上，实现半个世纪以来的“九连丰”。但与此同时，粮食供求仍将长期处于紧平衡状态，粮食进一步稳步增产的水土资源基础并不稳固。尽管不少声音认为可以通过国际贸易途径化解我国水土资源不足的困境，多进口粮食等于多进口土地和水，如2010年我国进口大豆5 480万吨，表面上看节约了水土资源，但是占到我国粮食总产量10%左右和大豆80%的进口量，明显突破了我国粮食自给率95%的安全保障线，导致大豆及其相关产业主导权受制于人。国际市场上大豆价格出现上涨，不仅带动食用油价格的上涨，还通过饲料及肉禽蛋等价格的一连串传导，引致我国CPI的上涨压力，这无疑给我国粮食安全和经济安全带来了现实风险。“粮食问题是一切问题的基础”[1]，当前我国粮食问题的现实国情是，作为发展中的人口大国，粮食消费需求将伴随城市化、工业化进程的加快呈现出刚性增长态势，国际粮食供求关系、国家经济安全与内外部发展环境决定了我国粮食供给决不可能过度依赖国际市场，必须始终坚持立足于国内实现基本自给，由此水资源的强有力支撑和持续保障对粮食安全的重要意义凸显。因此，我国必须严守1.2公顷（18亿亩）耕地的红线，确立水资源开发利用的控制红线，实施最为严格的水资源管理才能确保我国粮食安全、经济安全的生命线。
一、我国粮食安全对水资源支撑的要求
人多水少、水资源南多北少的时空分布是我国的基本国情和水情。当前，我国粮食主产区①主要集中于北方地区，2011年全国13个粮食主产区粮食总产量达到43 422吨，比2010年增产2 238万吨，增长5.4%，占全国总增产量的90.5%，主产区粮食产量占全国粮食生产总量的76%。[2]粮食主产区作为全国粮食生产的主要提供者，可以说，稳住了粮食主产区的生产能力，就稳住了全国粮食安全的大局。但是占全国2/3左右耕地面积的北方地区，水资源量却仅占全国的不到1/5，自然灾害、干旱缺水成为制约我国北方地区粮食生产和经济发展的突出问题。
然而，近些年我国粮食生产重心不断北移并强化，进一步加剧了北方粮食生产水资源短缺的矛盾。历史图景中的“南粮北运”逆转成今天的“北粮南运”的产销格局，这在很大程度是以牺牲北方本已稀缺的水资源，尤其是以北方的地下水资源和工程性调水补给为代价的，其实质是缺水的北方以粮食为载体调水给水资源相对丰富的南方，使水土资源分布不匹配的矛盾更加尖锐。与此同时，全球气候变暖带来的不利气象因素增多，我国降水南多北少的趋势加大，北方干旱化趋势严重。北方黄河、海河等流域缺水危机不断加剧，春旱夏洪、秋缺冬枯的总体格局，给北方农业生产带来诸多不利影响，北方粮食主产区作为我国粮食安全保障的压力与风险逐步加大，保障粮食安全对我国水资源的支撑提出了更高的要求。
粮食生产对水资源的需求，从静态上看，表现为农业用水占全国总用水量的份额，虽然其所占份额与工业用水等相比始终最大，但是从近10年的情况看，尽管农业用水基本保持在3 400亿m3～3 900亿m3，每年仍缺水300亿m3左右；从动态上看，表现为农业用水构成，近年来与工业用水、生活用水比重逐渐增加不同的是，农业用水构成不断下降。伴随我国粮食生产重心北移，南方北方、旱区非旱区水土粮配置严重失调，从粮食生产的用水需求上看，北方地区农业年均缺水约200亿m3。不仅农业用水供需之间存在巨大缺口，当前我国水资源使用量早已超过当地水资源总量，水资源开发率趋近于饱和，如处于长江中下游的粮食主产区江苏省，其水资源开发率也已达到144%；海河流域河北省的水资源开发率已经达到139%，北京、天津的水资源开发率也都在100%以上（见表1），为了支撑经济发展和满足农田灌溉用水，部分地区大量超采地下水，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。根据水利部《全国水资源综合规划报告》，按照目前全国正常用水需求，每年缺水约300亿m3～400亿m3，其中农业生产缺水260亿m3，农田受旱面积年均0.2亿公顷（3亿亩）以上。可见，水资源短缺问题已成为制约粮食安全和经济发展的最突出问题。
从未来水资源的需求看，依据《国家粮食安全中长期规划纲要（2008-2020）》（简称“《纲要》”），2020年全国粮食消费量将达到5 725亿公斤，将比现有粮食生产能力②增加230亿公斤，要在2011年的基础上再增4.02%。如果按照2010年单位粮食耗水量（见表1）计算，在不考虑技术进步和灌溉效率提高的情况下，新增230亿公斤粮食生产能力，至少需要增加农业用水量155亿m3。根据《全国新增1 000亿斤粮食生产能力规划（2009—2020年）》中增产重点向粮食主产区中的核心区倾斜的原则，核心区新增粮食产能占新增产能的74.2%，需要粮食主产区在2011年的基础上增加农业用水接近100亿m3。无疑这就使本已处于水资源紧张状态的粮食主产区面临更为严峻的挑战，依赖技术进步、科学管理，提高节水灌溉水平的压力日趋加大。为确保我国的粮食安全，我们必须在水资源总量短缺、时空不均、水土资源组合不协调等多重不利因素叠加的情况下，千方百计为我国粮食生产提供水资源的强有力支撑和持续保障。 保障粮食安全和经济发展有赖于水资源的有效支撑，水资源作为一种不可替代的基础性、战略性资源，要充分发挥其积极作用，就必须牢牢把握住优化配置这一根本问题。面对粮食生产中水资源问题的多重约束，本文对全国和粮食主产区粮食生产的水资源支撑问题进行实证分析，并以此为基础研究水资源在保障粮食安全生产中存在的配置、使用与管理等问题，从而为完善我国粮食安全的水资源支撑提供科学依据与政策建议。
二、我国粮食安全水资源支撑的实证分析
目前在已有的关于我国粮食安全问题的研究中，众多学者多是从影响粮食生产综合能力的水土资源因素、科技进步与技术推广因素、国际国内市场供求因素、资本与劳动投入因素、政策调控激励因素等方面展开。比较一致的看法是伴随着我国经济社会发展，粮食生产的水土资源因素成为影响我国粮食安全极为重要的因素。马晓河等（2006）指出，对于人均水资源紧张、地域差异明显的中国，水资源总量无法支撑现有农业用水模式的持续扩张，国家农业生产和粮食安全的决策重点应该是通过农业节水设施的建设、农业节水技术的研究和水污染的治理。张正斌等（2008）认为，我国粮食安全用水正面临水资源短缺、工业和城市用水需求增加、用水管理粗放和水土流失严重等四个方面的挑战。
正是从水资源角度出发，美国学者布朗（Borwn，1994，1998）先后发表了一系列关于中国水资源与粮食安全的文章，认为中国水短缺会动摇世界粮食安全，尽管观点较为悲观，但这也算是为中国关注水资源问题提出警醒。国际粮食政策研究所和国际水资源研究所（2002）联合发布的《2025年全球水资源展望报告》警告，全球水危机不仅存在，而且还会进一步恶化，日益严重的水危机将威胁世界粮食安全，各国政府必须增加对农业科技和水利等基础设施的投入。麦肯锡（2009）的《粮仓变旱地？——华北、东北地区抗旱措施的经济影响评估》报告指出，到2030年，气候变化中等条件下，将使东北地区干旱损失增加50%，极端条件下将使东北地区、华北地区旱灾损失粮食1 380万吨和720万吨，中国亟需采取相关水利及种植结构调整等措施应对旱灾发生的频率和严重程度。
综观目前我国粮食安全的水资源问题的研究成果，大多以全国为研究对象进行了整体性研究，而对占全国粮食生产75%左右的粮食主产区的水土资源优化问题研究不足。为此，以全国和粮食主产区的粮食问题为比较研究对象，通过建立粮食生产的影响因素模型对保障我国粮食安全的水资源支撑问题进行实证分析，便成为本文研究的出发点。
（一）模型、变量与数据处理
本文分别建立全国和粮食主产区粮食产量的柯布—道格拉斯生产函数，根据粮食生产的各影响因素的生产弹性来分析粮食生产的水资源支撑问题。在影响因素变量的选择方面，理论上各类生产要素投入、技术进步、政策因素、灾害因素对粮食生产起着至关重要的影响，但考虑到技术进步因素常常物化在种子、化肥、机械动力的使用方面，因此本模型中没有引入技术变量来反映。考虑到家庭联产承包责任制属于既定的基本制度而长期保持，因此没有假设体制变革因素的变量，对于一些政策性因素对粮食生产的作用，则更多地通过要素投入来反映。
现实中通常对粮食产量有重要影响的因素包括播种面积、生产用水总量、化肥施用量、农用机械总动力和各种自然灾害等。根据数据可获性原则，本文使用有效灌溉面积作为衡量粮食生产用水量对粮食产量的影响因素；使用成灾面积作为衡量各种自然灾害对粮食产量的影响因素（其中假定自然灾害在各种不同作物种类中的分布是均匀的，因此粮食成灾面积可以用粮食播种面积占农作物总播种面积的比例乘以农作物总成灾面积得到）。
在数据选用和处理方面，本文采用1980—2010年全国的粮食总产量（万吨）、粮食播种面积（千公顷）、有效灌溉面积（千公顷）、成灾面积（千公顷）、农用化肥施用量（万吨）、农用机械总动力（亿瓦）的时间序列数据进行模型分析。其中，1980—2008年的数据来源于历年的《中国农村统计年鉴》，2009—2010年的数据来源于《中国统计年鉴》。限于粮食主产区数据的可得性，粮食主产区模型采用1983—2008年的数据来源于历年的《中国农村统计年鉴》。
首先，将六组时间序列数据取对数，得到新的时间系列数据，其中：
y：全国/主产区粮食总产量的对数；
water：全国/主产区有效灌溉面积的对数；
lzm：全国/主产区粮食播种面积的对数；
hf：全国/主产区化肥施用量的对数；
dl：全国/主产区农用机械总动力的对数；
des：全国/主产区粮食成灾面积的对数；
分析各组时间序列数据发现，1980—2010年，粮食播种面积总体呈下降的趋势，而粮食总产量却呈现波动向上的趋势，我们同时注意到有效灌溉面积数据也呈现波动向上的趋势，这大致可以表明我国粮食产量的增长并不单纯依赖于播种面积的增长，而有效灌溉面积更能说明粮食生产依靠的水土资源因素。所以，在下面的分析中将剔除lzm（全国粮食播种面积的对数）时间序列数据。对于上述数据特征，我们的解释是：粮食播种的有效灌溉面积数据其实包含了两方面的意义，一方面反映了粮食生产的用水量，另一方面反映了粮食生产所用的水土资源因素。而这个水土资源因素对粮食产量的影响，其实是农业生产用水量通过作用于土地而间接对粮食产量产生影响，这进一步说明了农业生产用水量对粮食产量的重要意义，从而也说明了选取有效灌溉面积的正确性。
其次，我们分别对全国和粮食主产区模型中的影响因素变量进行平稳性检验，发现y、water、hf、dl和des系列均为一阶单整的。为了分析方便和避免伪回归的问题，将一阶单整的序列都取一阶差分变为平稳序列，对应地分别记为：d（y）、d（water）、d（hf）、d（dl）和d（des）。
（二）模型分析 在进行多次试验后，根据显著性等指标确定使用如下模型：
D（Y）=C+a1d（water）+a2d（hf）+a3d（dl）+a4d（des）+？着
其中？着为残差，a1，a2，a3，a4为参数，分别表示有效灌溉面积、化肥施用量、农用机械总动力和成灾面积增长率对粮食产量增长率的弹性系数。
运用Eviews进行回归，模型结果如下（估计结果参见表2、表3）：
D全国（Y）=-0.069 042+101 014 88×d（water）+0.797 877×d（hf）+0.573 214×d（dl）-0.963 71×d（des）
D主产区（Y）=-0.091 03+1.260 298×d（water）+0.720 159×d（hf）+0.651 677×d（dl）-0.086 167×d（des）
从全国粮食产量的回归模型结果说明：有效灌溉面积每增加1%，粮食产量将增加1.1%；化肥使用量每增加1%，粮食产量将增加0.8%；农用机械总动力使用量每增加1%，粮食产量将增加0.58%；自然灾害（播种粮食土地成灾面积）每年多发生1%，粮食产量将减产将近0.1%。
从粮食主产区的回归模型结果说明：主产区有效灌溉面积每增加1%，粮食产量将增加1.26%；化肥使用量每增加1%，粮食产量将增加0.72%；农用机械总动力使用量每增加1%，粮食产量将增加0.65%；自然灾害（成灾面积）每年多发生1%，粮食产量将减产将近0.09%。
对比全国和粮食主产区模型估计的影响因素结果来看，有效灌溉面积是对全国和粮食主产区粮食产量影响最大的因素，生产弹性分别为1.101 488和1.260 298，这均说明适度扩大有效灌溉面积是提高我国粮食产量最有效的途径。对粮食主产区而言，扩大有效灌溉面积对粮食生产具有更大的影响度，这说明主产区灌溉效率的提高对粮食产量增加的影响要高于全国水平。化肥施用量对全国和粮食主产区粮食生产的影响度差不多，但农业机械动力对主产区粮食产量的影响要显著高于全国平均水平，反映在粮食生产中，粮食主产区比全国具有更高的生产率。事实上，适度增加化肥施用量和提高农业机械化水平将是提高粮食产量的长期努力方向，这需要加快农业科技进步，提高抵御自然灾害的能力，进而提高全国和粮食主产区的粮食生产水平。
上述实证分析表明，我国粮食生产高度依赖灌溉。2010年，全国有效灌溉面积达0.6亿吨（9.05亿亩），相比于2004年增加了0.06亿公顷（0.88亿亩），全国有效灌溉面积约占耕地面积的49.6%，灌溉面积上的粮食产量约占粮食总产量的80%以上，灌溉为我国粮食产量的不断提升提供了有效支撑，也为提高农业科技水平和劳动生产率创造了条件。“为了尽力发展农业，灌溉事业是特别重要的”。[3]因此，积极扩大有效灌溉面积是促进粮食产量提升、保障粮食安全的重中之重，尤其是适度提高粮食主产区的有效灌溉面积。但是经过半个世纪的开发，我国水源、地形等水土资源较好、投资省、见效快的耕地绝大部分已经得到开发，今后大幅度成片开发灌溉面积的可能性较小，新的、面积较大的灌区开发难度更大，灌溉的发展潜力主要体现在对现有灌溉工程设施的挖潜改造，提高设施完善程度和灌溉服务能力与技术水平，开拓中小型的灌溉面积。由此可见，水资源的短缺成为灌溉面积发展的主要制约因素，进而对我国的粮食安全构成威胁。
三、我国粮食安全水资源支撑中存在的问题
虽然灌溉在我国粮食生产中占有举足轻重的地位，但是水资源时空分布不均的基本水情与我国农业发展的格局不相匹配，水资源开发难度越来越大。与此同时，我国农田水利基础设施投入不足等问题，使水利设施效益衰减，节水灌溉发展受到影响。此外，由于水资源体制改革滞后与管理落后，导致水资源管理、维护与服务能力与保障我国粮食安全的要求尚有较大差距。因此，必须正视我国粮食生产中水资源存在的配置、开发利用、水利设施建设以及管理体制四大问题，以着力解决粮食生产中的水资源支撑问题。
（一）保障我国粮食生产的水资源配置问题
我国水土资源分布的总体格局是北方水少地多，南方水多地少，水资源与人口、耕地、生产力布局不相匹配。北方地区（包括松辽、海河、黄河、淮河、内陆河五大流域片）人口占全国的46.5%，耕地占64.8%，GDP占45.2%，但水资源仅占19.6%。其中海河流域人口占全国的10.1%，耕地占11.2%，GDP占11.3%，但水资源仅占1.5%。南方地区（包括长江、珠江、东南诸河、西南诸河四大流域片）人口占全国的53.5%，耕地占35.2%，GDP占54.8%，但水资源却占80.4%，其中，西南诸河人口占全国的1.7%，耕地占1.7%，GDP占0.8%，水资源占21.3%。[4]
从水资源分布的行政区域看，2008年粮食主产区的粮食产量是全国的75%，但是粮食主产区的水资源总量仅仅占全国的36.05%，人均拥有水资源量占66.27%，有效灌溉面积占69%，农业用水量仅占62%，总体上农业用水总量近几年不增反降，农业用水所占比重不断下降。其中，粮食主产区的河北、江苏、山东、河南四省，其人均水资源占有量仅占全国的11.1%、23.85%、16.89%和19.08%（见表1）。无论水资源总量、人均指标还是地下水开采量，粮食主产区的黄河地区、海河地区、辽河地区等均存在透支水资源问题，大量的用水需求通过地下水的透支和区域外调水来满足，资源性缺水引发的调水问题刻不容缓。
从水资源分布的年际季节看，近20年来，黄河、海河等北方主要河流连年偏枯，缺水危机不断加剧。与此同时，受季风气候影响，我国河川径流量季节分布不均，一般6—9月的径流量占全年的2/3以上，形成春旱、夏洪、秋缺、冬枯的总体格局，给农业生产带来很大的不利影响。[5]
此外，由于水资源时空分布不均所引发的干旱问题，也日渐制约着我国粮食主产区的粮食生产。受缺水干旱的影响，20世纪六七十年代我国平均粮食损失是20世纪50年代的2倍，20世纪80年代以来平均损失的粮食是20世纪六七十年代的2倍，2000—2006年平均损失的粮食是20世纪80年代的2倍多。2010年，农作物因旱灾受灾面积为0.13亿公顷（1.99亿亩），成灾面积0.09亿公顷（1.35亿亩），受灾面积占粮食播种面积的12.07%，成灾面积占播种面积的8.98%，因干旱造成的粮食损失高达161亿公斤。近年来，我国自然灾害频发，不利气象因素较多，北方地区降水持续偏少，干旱化趋势严重。今后受全球气候变暖影响，我国旱涝灾害特别是干旱缺水状况将呈加重趋势，极端旱灾的应急措施会因资源的枯竭而变得无能为力。加之目前各地在抗旱过程中，过度依赖灌溉，特别是井灌，进一步“透支”抗旱应急能力，这将对我国中长期粮食安全构成极大威胁。此外，伴随人口增长，城市化、工业化的推进引致的粮食需求的快速增长，将使干旱带给我国粮食安全的负面影响越来越大。因此，加强水利基础设施建设，特别是通过节水灌溉、提高农艺水平、实施种子工程和水利工程等措施，来解决因降水减少、水工程蓄水不足引起的农业生产用水资源短缺问题，对稳定我国粮食生产，尤其是稳定粮食主产区的粮食生产尤为必要。 （二）我国粮食生产中的水资源开发利用问题
我国在水资源短缺的同时，各地水资源开发利用也很不平衡，普遍存在水资源浪费、水资源利用效率低等不合理的现象。近年来，我国农业用水份额一直呈现不断减少的态势，虽然用水绝对量一直变化不大，但是农业依然是我国水资源最大的使用者。世界水资源利用的经验告诉我们，随着城市化和工业化水平的提高，生活和工业用水还将进一步增加，农业用水份额下降趋势还将继续。在供水能力有限的情况下，为了保持国民经济的高速发展，农业不可避免地要面对来自工业和城市的激烈用水竞争。
水资源开发利用率是衡量一个地区水资源开发利用程度的重要指标。2008年，全国有6个省市区水资源开发利用率超过100%，分别是北京、天津、河北、上海、江苏和宁夏，主要分布在北方的黄河中下游地区、海河流域、长江中下游地区。根据全国水资源规划（2008）的数据分析显示，作为粮食主产区的北方地区，水资源开发程度已接近饱和，并呈过度开发态势，其水资源可利用率为48.2%，但开发率已达48.3%，其中以黄河地区和海河地区最为严重，地下水超采严重，过度开发使得当地生态恶化透支，资源性缺水引发的调水问题刻不容缓。
在农业用水量紧张的同时，我国农业水资源耗费强度一直较大。根据中国科学院的《2006中国可持续发展报告》，从全球范围来看，我国单位农业增加值耗水量（按汇率计算）高于世界平均水平20%左右，单位农业增加值耗水量是以色列的275.43倍、芬兰的137.71倍、爱尔兰的113.41倍、英国的96.40倍、法国的31.61倍、德国的5.01倍、美国的2.15倍、日本的1.42倍。这在一定程度上表明，我国农业水资源耗费强度大往往意味着农业水资源集约利用还有很大的提升空间，集约利用的潜力巨大。
比较国内各省区的水资源消耗情况，可以进一步反映出我国农业水资源消耗状况。2008年，从全国平均来看，万元国内生产总值用水量为193m3，农田实际灌溉亩均用水435m3，每公斤粮食生产用水量为0.693m3。按可比价计算，2008年全国万元国内生产总值用水量比2007年下降了7%。从各省区来看，万元国内生产总值用水量指标和农业耗水量指标差别很大，亩均灌溉用水量高于全国平均值435m3的地区有粮食主产区的辽宁、黑龙江、江苏、江西、湖北和湖南，其他地区有新疆、青海、宁夏、海南、云南、贵州、广东、广西、上海和福建，小于300m3的有北京、天津、河北、河南、山东、山西、重庆，河南省亩均灌溉用水量最低。地区间单位粮食耗水量最低和最高值的差距高达31.85倍，粮食主产区农田实际灌溉亩均用水量大大低于主销区和平衡区指标。
此外，从前文表1中还可以看出，在我国水资源最为贫乏的西北地区，绝大多数省区的单位粮食生产耗水量和亩均灌溉用水量却并不低，基本上都高于全国平均水平。这说明，在水资源短缺的同时，还普遍存在水资源浪费、水资源利用效率低等不合理的现象。我国的农业水灌溉利用系数为0.3～0.4，而发达国家则达到0.7～0.8，这也就是说我国大约有一半的水白白浪费掉了。[6]在田间灌水中，大畦漫灌导致每次的灌水量过大，从而总灌溉定额也偏大，北方灌区的灌溉定额多倍于作物实际需要。灌溉区的生产效率低下与农业用水方式落后、农田水利设施差和用水管理薄弱密切相关。
（三）我国粮食生产中的农田水利设施建设问题
近几年虽然我国灌溉用水量基本没有增加，但是我国粮食产量却实现连连增收，灌溉面积不断增加，这在很大程度上得益于我国农田水利设施的逐步改善。2000—2010年，粮食主产区新增有效灌溉面积420.3万公顷（6 304.1万亩），占全国新增有效灌溉面积的64.4%。农田水利基础设施建设大大增加了粮食主产区的有效灌溉面积，其中，节水灌溉工程的潜力依然巨大。然而，农田水利在为我国粮食生产做出突出贡献的同时，农田水利设施建设滞后制约着我国农业的稳定发展，是国家粮食安全的最大威胁之一。
1. 现在的农业灌溉用水多数仍沿用传统的土渠输水、大水漫灌方式，导致我国水资源利用率低下，水浪费现象严重。尽管近年来农业综合开发项目区的农田水利基础设施较为完备，但大部分农田水利基础设施的水库、渠、沟、井等修建于20世纪50—70年代，老化失修严重。限于当时的资金、技术水平以及建管体制等方面的制约，普遍存在建设标准低、配套不完善、工程质量差、技术落后等问题，而近几年农村道路“村村通”和高速公路建设更是打乱了原有的排灌体系，使旱能浇、涝能排的功能明显弱化，农田水利设施面临以提高水利用效率为核心的调整和改造任务。目前全国有一半以上耕地缺少基本灌排条件，有40%的大型灌区骨干工程、50%～60%的中小型灌区、50%的小型农田水利工程设施不配套、老化失修，大型灌排泵站设备完好率不足60%，农田灌溉“最后一公里”问题十分突出。[7]
2. 当前农田水利基础设施投入水平的滞后，与当前农民的投入能力与投入意愿等不足有着很大关系。由于田间配套工程等主要依靠农民自筹，农民投入能力本就有限，特别是农村义务工、积累工取消后，原来以受益农户无偿投劳为主的投入体系发生变化，农民的投入意愿和投入积极性在农业比较收益不高的情况下而不断减弱，投入严重不足已成为制约节水灌溉发展的直接原因，甚至在维持现有节水灌溉规模上都出现困难。
3. 由于农田水利建设项目面广量大、小型分散，加上大量项目同步展开，基建占地、建设管理、施工监理等问题日益突出，建设质量、工程维护等问题没有在根本上得到长效解决，从而导致工程建设及其维护成为工程效益没有得到充分发挥的一大制约。全国实现2020年新增500亿公斤粮食生产能力规划目标，确保国家粮食安全最关键的因素是水，最重要的基础是农田水利，我国农田水利基础设施建设的重点不仅仅是要扩大灌溉而积，而且还要在田间配套工程、提高灌溉保证率和灌溉用水利用率等方面下功夫，加大加快农田水利设施中节水灌溉工程的力度和速度。 （四）我国粮食生产中的水资源管理体制问题
农业水资源生产效率低下，还与水资源管理体制机制的创新发展滞后密切相关。随着社会主义市场经济体制的建立，灌区管理单位往往从自身利益出发，一方面存在多放水以争取更多水费收入的倾向，节水动力不足的问题；另一方面由于水费收入是维持工程管护的基础，水价偏低造成工程损耗与维护管理难以得到有效补偿，造成行业贫困、队伍不稳、管理落后和缺乏监管，中间加价和搭车收费则又加重了农民的负担，市场作用机制与节水灌溉的公益作用关系没有理顺。与此同时，对于分散经营的农业生产来说，在灌溉供水系统不完善、计量不到位的情况下，水费与用水量没有直接关系，导致用水农户和水资源管理单位缺乏节水积极性，大水漫灌在一些地区仍较普遍，造成灌溉用水的低效使用，水资源管理体制与机制创新亟待新突破。
伴随农业用水资源短缺和利用效率问题日益突出的同时，水资源的污染治理问题更加严峻。统计显示，2010年全国废污水排放总量792亿吨，比2008年增加排放220亿吨。大量的工业废水和生活污水未经处理排入水中，造成河流与农田不同程度受到污染。农业一方面深受水资源的污染危害；另一方面由于大量使用化肥、农药，又加剧了农田和水环境的污染。水利部2010年对全国17.6万km的河流水质进行了监测评价，Ⅰ类水河长占评价河长的4.8%，Ⅱ类水河长占30.0%，Ⅲ类水河长占26.6%，Ⅳ类水河长占13.1%，Ⅴ类水河长占7.8%，劣Ⅴ类水河长占17.7%。全国全年Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为61.4%，比2009年提高2.5个百分点。全国10个水资源一级区Ⅰ～Ⅲ类水河长比例由高至低排序，依次为：西北诸河区95.8%、西南诸河区86.9%、东南诸河区75.7%、珠江区70.8%、长江区67.4%、松花江区50.8%、黄河区42.5%、辽河区41.7%、淮河区38.9%、海河区37.2%。[8]水污染总体趋势表现为：支流向干流延伸、地表水向地下水延伸、城市向农村拓展、陆地向海洋拓展的趋势。由于粮食主产区正是我国农业最集中地方，更是农业水资源消耗最多、生态破坏最严重的地方，部分农田被迫利用污水灌溉，水资源污染监管与治理的不到位，给我国的粮食安全问题增添新的难题。
四、结论与政策建议
在农业用水总量保持基本不变的刚性约束下，我国发展农业生产必然有赖于扩大和改善有效灌溉面积，提高灌溉用水效率和农业水资源生产效率，以水资源的持续高效利用来保障我国的粮食安全，实现经济社会的可持续发展。因此，强化水资源安全是对我国粮食安全的有力支撑，需要切实转变水资源开发利用观念和管理方式，实施最严格水资源管理制度下的供需协调管理，将是保障我国粮食安全的基本原则和战略举措。
（一）加强以优化配置、合理开发、集约利用水资源为基础的供给管理，支撑粮食安全
1. 优化配置水资源保障粮食安全。基于南方水资源丰富、复种潜力高于北方的现实，提高南方的复种指数，提高南方粮食生产量，一方面将极大地增强南方地区粮食自给率和国家粮食安全的可靠性，另一方面将极大地缓解北方地区粮食生产旱灾风险的压力和水资源短缺的困局。此外，考虑到我国粮食生产的总体布局，大中型灌区将是保障国家粮食安全的主力军，因此，抓住了灌区就抓住了全国粮食安全的大局。针对松花江地区、长江中下游、四川盆地等水土资源条件较好的地区，大力加强农田水利工程设施建设，适度增加灌溉面积和供水量，提高全国粮食生产能力。针对黄河、海河、辽河等水资源开发程度较高和超标地区，通过南水北调工程的调水及水资源合理配置来置换部分挤占的生态用水和超采的地下水，从而减少对农业用水的挤占，对粮食安全提供重要保障。
2. 农田水利设施等基础建设保障粮食安全。保障我国粮食安全，提高粮食生产能力，其提高途径不外乎扩大、改善有效灌溉面积，提高复种指数以及提高单产水平，但无论哪种途径，均需要通过节水挖潜来解决其增加的灌溉需水量，节水灌溉是根本性的、全局性的战略措施。对于一些耕作方式粗放而用水紧张的地区，推广节水技术、节水设施、集约高效地利用水资源比工程调水更重要。以产粮大县为重点，建设高标准的基本农田，加快实施大中型灌区的续建配套与节水改造，加强对排灌泵站的更新改造和抗旱应急水源工程建设，扩大高产稳产、旱涝保收面积，确保抗灾减灾能力的提高。但是，水的利用率和水的利用效率不是靠一项或几项工程措施能实现的，而是要构建节水灌溉与节水农艺措施相结合的技术支撑体系。北方地区应更为注重提高农田水分利用效率和效益，优化井渠结合的灌溉模式。渠灌区要在农田灌溉的渠系输水、田间配水、田间灌溉三个环节实现节水技术有所突破，井灌区需要发展低压管道输水、喷灌滴灌等环节，形成农业水资源高效利用技术体系，显著提高灌区水利用率及利用效率。
3. 集约利用雨水、再生水保障粮食安全。高效利用雨水资源自然就成为旱区农业生产力提高的关键。根据耕地与非耕地的比例和流域特点，统筹考虑流域上下游的整体效益，合理规划雨水的截流增蓄，因地制宜修建小型集雨补灌降水蓄积工程，增加农田对降水的渗透吸纳，也是北方粮食主产区雨水利用的基本方向。再生水利用是减轻水体污染、实现水资源集约利用、循环利用的重要环节。需要尽快建设再生水回灌农田的示范性工程，以确定再生水适宜回用农作物的范围，解决再生水灌溉对土壤、地下水、作物等生态影响评价和流程设计及调蓄等技术问题，以不断提高和保证农业再生水循环利用的安全性。
（二）强化以发挥水价杠杆调节、调整农业种植结构、建设节水型农业为核心的需求管理，保障粮食安全
1. 发挥水价杠杆调节作用，推进农业水价综合改革。水资源作为粮食生产的重要要素，具有特殊的使用价值。建立科学合理的水价体系，亟需完善促进节水的经济激励机制、生态补偿机制、奖励惩罚机制和水权交易机制，按供求关系、丰枯时节和定额外累进加价的原则实行动态水价，确保水资源地区间、行业间的有效分配。建立科学合理的水价体系，推行农业水价综合改革，成为推行节水农业的关键，关系到提高农民节水意识，关系到农业灌溉设施的改造更新和维护发展，政府必须统筹调控，通过财政补贴政策，支持和激励农民加快采用节水技术，提高用水效率，减少水资源浪费。通过水价由行政控制向市场调节的转变，促进农户参与灌溉管理，在宏观和微观两个层面实现农业水资源生产配置效率的提高。 2. 调整农业种植结构，加快节水型农业建设。北方的粮食主产区作为节水重点，要以提高灌溉水利用系数为核心，加强灌区配套与节水改造，根据水资源承载能力逐步调整优化农业种植结构，扩大抗旱节水型粮食作物的播种面积，采用地膜覆盖、保护性耕作等技术发展旱作农业，切实加快节水型农业建设。从长远看，节水型农业建设与农业节水设施、技术的建设开发和水质治理，形成持续高效的农业生产能力将是实现我国粮食安全目标的决策基点。
（三）严控水资源开发利用、用水效率、水功能区限制纳污的“三条红线”，严格制度治水，确保粮食安全
1. 严格把控水资源开发利用红线，建立统一高效的水资源管理体制。实施最严格的水资源管理制度，严格实行用水总量控制，执行地下水取水总量与水位的严格管控，逐步实现地下水的采补平衡。在水资源短缺地区，尤其是北方的粮食主产区和生态脆弱区，严格控制高耗水项目的盲目发展和灌溉面积的盲目扩大，从而做到以供定需、量水而行，实现生活、生产、生态环境用水的和谐发展。对于水资源开发利用程度已经超过当地水资源的承载能力的地区，需要更加注重建立以流域为单元的水资源统一管理体系，统筹上下游地区之间、农业工业等行业之间、城乡之间的用水矛盾与综合治理。
2. 严格把控用水效率红线，应对逐步严重的水量与水质危机。水资源的高效利用，必须着眼于农业用水资源的优化利用而非透支供水能力和调水来满足未来水需求。为此，应加大中央与地方农田水利建设资金总体规模与集中使用力度，创新投资体制机制，采取以奖代补等，鼓励和支持社会资金广泛参与小型农田水利设施的建设和管护，促进节水技术的普及推广。
3. 严格把控水功能区的限制纳污红线，实现水质水生态的综合治理。在总量上从严核定水域纳污容量，对排污量超出限制的地区，应以更为严格的监督管理方式来限制新增取水口和排污口。农田排水技术要由水量水位控制调节功能扩展到水质控制、污染防治和水生态环境保护等功能，从而减少点源污染，减轻面源污染，促进灌区环境、生态、粮食生产的可持续发展。
注释：
①国家按照播种面积、粮食总产量及提供的商品粮数量等标准，将黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、江苏、安徽、江西、湖北、湖南和四川等13个省区确定为我国的粮食主产区；北京、上海、天津、浙江、福建、广东、海南为粮食主销区，其它11省区为粮食基本平衡区。
②现有生产能力按近三年产量平均值计算为5 495亿公斤（2009年5 308亿公斤，2010年5 465亿公斤，2011年5 712亿公斤）。
参考文献：
[1]列宁全集[M].北京：人民出版社，1986：348.
[2]本报评论员.主产区是粮食稳定发展的“定海针”[N].农民日报，2011-12-30.
[3]列宁全集[M].北京：人民出版社，1986：306.
[4][5]中国粮食研究培训中心.中国粮食安全发展战略与对策[M].北京：科学出版社，2009.
[6]张利平，夏军，胡志芳.中国水资源状况与水资源安全问题分析[J].长江流域资源与环境，2009，（2）.
[7]回良玉.在全国冬春农田水利基本建设电视电话会议上的讲话[EB/OL].http：//www.gov.cn/wszb/zhibo482/content_1984
501.htm，2011-11-02.
[8]中华人民共和国水利部.2008年—2010年中国水资源公报[R].http：//www.mwr.gov.cn，2012-05-10.
[9]江虹.WTO《农业协定》对发展中国家粮食安全的影响[J].江西社会科学，2011，（9）.
[10]吕晨钟，许路遥.我国粮食安全与补贴政策研究[J].经济与管理，2012，（10）.
责任编辑、校对：秦学诗