水足迹：农业水资源管理的新工具

 

发展节水农业不仅仅是一个科学技术问题或工程实践问题，更重要的是水资源的管理问题，或者说是水土资源管理的问题。

 

水危机对水资源管理的挑战

 

保障全球粮食安全是当今世界面临的一大挑战，目前全球粮食产量还未能保障全球70多亿人口的有效供给。根据联合国The State of Food Insecurity in the World 2013报告显示，在2011~2013年期间，全球仍有高达8.42亿的人口因缺乏足够的食物供给而遭受长期饥饿。水资源是维系农业生产的重要基础资源，就全球尺度而言，农业用水量占总用水量的70%以上。随着工业、生活和生态用水的增加，农业可利用水资源日益受到压缩。

 

资料显示：1955年，全球只有7个国家受到水资源短缺威胁，而到1990年，这一数字上升到20个。预计到2050年全球人口将达到90亿，将有近2/3的人口遭受水资源短缺威胁。同时，到2050年，全球对谷物的需求将超过30亿吨，这无疑将给粮食生产用水带来巨大压力，未来的水资源能否满足人类所需粮食的生产是全球面临的重大挑战。

 

作为世界上人口最多的国家，中国的粮食与水资源安全是影响世界粮食与水资源安全的重要因素。包括中国在内，水资源已成为制约全球粮食生产的主要因素之一。水资源短缺与区域水土资源分布不均已成为限制中国粮食安全的主要瓶颈之一。日益紧缺的水资源能否为粮食生产提供有力支撑是各国政府和学者关注的焦点，而未来全球人口增加以及气候变化所带来的不确定性都将对粮食生产形成潜在挑战。农业作为全球用水的主要部门，水资源在农业生产过程中能否高效、可持续利用是决定全球水资源与粮食安全的重要因素。提高农业用水管理水平，实现农业水资源的高效和可持续利用是保障水资源与粮食安全的重要举措。

 

以往水资源利用的研究与实践中，人们更多地关注了生产过程中的用水问题，并将注意力集中到了如何提高生产过程中的用水效率，认为只要提高了生产过程中的用水效率就可以提高水资源的利用效率，从而缓解水资源危机，进而实现水资源的可持续利用。当虚拟水与水足迹概念提出并被接受之后，人们发现不需要修建大型水利工程也可实现水资源的远距离调运，人们的消费水平与消费方式也与水资源的利用效率密切相关。这就为人类解决水资源危机问题提供了一个新的视野与思维方式。

 

水足迹对现代农业水资源管理的启示

 

在从事多年节水农业科学研究与工程实践中，笔者有一个非常深刻的体会，即发展节水农业不仅仅是一个科学技术问题或工程实践问题，更重要的是还有一个水资源的管理问题，或者说是水土资源管理的问题，当然水资源的管理可能更为重要一些。所以，大家经常讲节水农业是一个复杂的系统工程。但以往人们对节水农业科学研究、技术研发以及工程实践相对重视一些，而对农业水资源的管理重视不够。事实上，水管理问题在节水农业发展过程中的作用日渐明显，甚至有专家估计农业节水潜力的50%在管理方面。当然这里所讲的管理是一个综合概念，包括发展节水农业的体制、机制与政策等多项内容。

 

这也是笔者课题组一直对水足迹与虚拟水这一理念与工具特别给予关注的主要原因。笔者课题组一直希望能够将这一工具引入节水农业研究领域，为解决我国农业用水问题，特别是农业用水管理问题，甚至如何实施最严格的水资源管理制度提供一定的帮助与参考。基于上述考虑，近年来团队在研究消化吸收的基础上，就如何将水足迹与虚拟水理论引入到节水农业研究领域作了一些探索性研究。

 

通过多年对节水农业理论与技术的研究，深感要解决我国的农业用水问题可能不仅仅是一个简单的技术问题。特别是区域经济格局发生重大变化之后，如南北差距、东西差距以及“南粮北运”转为“北粮南调”以后，结合我国耕地资源在北方，水资源在南方的水土资源分布的现实，更应深刻认识到水资源管理在解决农业用水问题中的重要性。实际上，农业用水问题是一个复杂的系统工程，要实现高效、可持续用水，不仅需要多学科共同研究攻关，更需要全社会给予高度关注。

 

基于水足迹的农业水资源管理研究进展

 

西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院作为国内较早进行水足迹研究的国内机构，针对水足迹理论特点和自身研究特色，将水足迹理论应用于农业水资源管理和节水农业的研究中。几年来，课题组结合农业水管理问题的实际与特点，在对水足迹计算方法修正的基础上，提出了粮食生产水足迹的概念与计算方法，分别对中国粮食生产水足迹时空演变、全球粮食生产水足迹时空变异，我国“北粮南运”所引起的农业虚拟水“北水南调”工程以及在大中型灌区粮食生产水足迹空间分异特征等方面进行了探索性研究；也初步提出通过制定区域农业水足迹控制标准，实施农业用水补偿机制，来实现农业用水科学管理的理念，配合国家实施最严格的水资源管理制度。

 

课题组通过对农业水足迹理论、各尺度作物生产水足迹量化方法以及粮食虚拟水流动等课题进行了系列研究，并取得一定进展，先后在国际、国内SCI、EI等期刊发表学术论文近30篇，并从2012年开始连续出版2010年、2011年、2012年和2013年的《中国粮食生产水足迹与区域虚拟水流动报告》年度报告。

 

通过上述研究，在该领域获得一定的国际认知度，课题组与国际水足迹研究的权威机构世界水足迹网络保持良好的沟通、合作。于2014年与水足迹创始人荷兰屯特大学Hoekstra教授一同出版《现代消费社会水足迹》一书。2015年5月，笔者受第十五届世界水大会组委会和世界水足迹网络的邀请，参加了在英国爱丁堡举办的第十五届世界水大会，并应邀在“水足迹评估”特别会议上作了题为《水足迹及其在农业水管理中的应用》的主题报告。报告介绍了西北农林科技大学水足迹课题组在水足迹概念、量化方法、案例研究以及在农业水资源管理中应用的研究进展。

 

会议期间，笔者代表西北农林科技大学与荷兰屯特大学、世界水足迹网络、北京林业大学等机构共同成立了世界水足迹研究联盟（WFRA），西北农林科技大学水足迹课题组将作为联盟发起组织之一，与世界水足迹研究领域的研究机构一同就水足迹及其应用方面展开合作。

 

上述研究成果为科学评价我国农业生产与水资源的问题提供了崭新的思路，并为国家如何保障粮食安全提供决策支持。

 

为了更好地为我国农业水资源管理服务，课题组将进一步开展农业虚拟现实水循环与调控的研究，通过分析水资源在自然、社会、经济系统中的流动和转化规律，寻找水资源各个维度的平衡点，为实现旱区水资源的高效、可持续利用提供理论支撑。

 

（作者系西北农林科技大学副校长）

 

背景知识

 

虚拟水最早由英国学者Tony Allan于20世纪90年代提出。虚拟水指以虚拟的形式嵌在产品中看不见的水，通常指代生产产品所消耗的水资源数量。虚拟水贸易(流动)指伴随着产品的区域贸易(流动)，内嵌在产品中的水资源以虚拟的形态在区域间流动的现象。而虚拟水战略是指贫水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水资源密集型产品（主要为农产品）来缓解本国的水资源压力，保障水资源安全。

 

水足迹这一概念最早由荷兰学者Hoekstra在2002 年荷兰代尔夫特举办的虚拟水贸易国际专家会议上提出。水足迹既可以表示一个国家、地区或一个人，在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源总量，也可以表示产品生产过程、企业或某一商业活动所消耗的水资源数量。根据水足迹不同的评价目标，可将水足迹进一步划分为：产品生产水足迹、个人消费水足迹、团体(社区)消费水足迹、商业水足迹、区域水足迹（包括流域、省、国家、全球等）等。

 

《中国科学报》 (2015-07-01 第6版 科研)