节水高效农业技术ppt课件.ppt
我国粮食安全与水资源保障,梅旭荣 研究员,内容提要,中国农业主题与战略粮食安全与短缺资源替代水土资源保障重大技术策略,2022/11/24,2,粮食安全与水资源保障,一、中国农业主题与战略,2022/11/24,3,粮食安全与水资源保障,中国农业发展形势中国农业战略任务农业发展主题与战略,19% 谷物 9% 耕地 30% 肉类 6% 可再生水资源 38% 水果蔬菜32% 化学肥料 20% 人口,4,中国农业发展形势,粮食安全与水资源保障,中国农业取得举世瞩目的成就也付出了沉重的资源环境代价,2022/11/24,保障粮食安全(food sustainability)保护农业生态系统(environment sustainability)消除贫困(economic sustainability)促进城镇化，建设新农村 (social sustainability),5,中国农业战略任务,粮食安全与水资源保障,历史赋予了中国农业多重功能与任务,2022/11/24,农业发展主题与战略,Q/A：农业转型,Q/A：领域拓展,Q/A：资源替代,Q/A：源头解铃,科技跨越能力提升,2022/11/24,6,粮食安全与水资源保障,二、粮食安全与短缺资源替代,2022/11/24,7,粮食安全与水资源保障,我国粮食安全形势水土资源短缺态势短缺资源替代战略,全球粮食短缺,世界粮食形势极不乐观资源依赖型粮食增速放缓。世界粮食年增长速度：1960s3%；1980s2%；最新预测2010s0.8%全球粮食贸易总量不足3亿吨，粮食备降到30年来的最低水平（4亿吨左右），并呈下滑趋势生物质能源“挟持农业”， “富人车轮子”抢“穷人米袋子” ；粮食生产遭遇“效益洼地”，短缺水资源“挤出效应”明显。,2022/11/24,8,粮食安全与水资源保障,全球粮食短缺,全球粮食市场求大于供，国际粮食市场交易量难有增加气候变化、灾害、贫困、国际资本操控导致欠发达国家粮食短缺，饥饿困扰全球稳定,2022/11/24,9,粮食安全与水资源保障,我国粮食安全形势,粮食需求刚性增长根据国家粮食中长期发展规划纲要2020年粮食需求达到11450亿斤2030年粮食需求达到12600亿斤按照95%自给率计算2020年粮食产能达到10900亿斤2030年粮食产能达到12000亿,2022/11/24,10,粮食安全与水资源保障,我国粮食安全形势,我国不同时期粮食生产各要素变动情况（19492008）,2022/11/24,11,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,耕地资源刚性制约耕地面积净减：到2020年减少10，人均耕地面积由1.5亩减少到1.2亩（李元，2000）粮食用地不减：2020和2030年粮食用地不低于12亿亩（其中谷物11亿亩），播种面积不低于15.8亿亩，复种指数不低于130%，粮食单产分别达到350和385公斤/亩,2022/11/24,12,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,13,粮食安全与水资源保障,全国中低产田面积比例达71%（2007）,29%,39%,32%,2022/11/24,水土资源短缺态势,土壤有机养分逐年下降,土壤障碍因素增多,粮食安全与水资源保障,14,2022/11/24,水土资源短缺态势,15,粮食安全与水资源保障,化肥增产“拐点”出现！,2022/11/24,水土资源短缺态势,农业水资源刚性制约农业用水无增：未来农业用水4000亿m3 （ 钱正英，2002）， 19992008农业用水由3900亿m3下降到3600亿m3灌溉用水减少：灌溉用水约占农业用水90%，约3240m3，比10年前下降300m3（节水、非农化）,2022/11/24,16,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,未来农业缺水加剧我国粮食生产耗水约5700亿m3，其中1700亿m3来自灌溉水，其余约4000亿m3来自降水。利用灌溉水（蓝水）3500亿m3（实际3200亿m3），降水（绿水）7300亿m32030年粮食生产需要6600亿方m3（假定水分利用率和效率不变，即灌溉水利用率48%，降水利用率55%，水分利用效率1100m3/t）,2022/11/24,17,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,2022/11/24,18,粮食安全与水资源保障,未来农业增产只能依靠：提高降水利用+提高单方水产出,水土资源短缺态势,增水能力有限，灌溉增产贡献下降19491978：总产 vs 灌溉面积 = 169% vs 183%19792008：总产 vs 灌溉面积 = 73% vs 26%20082030：总产 vs 灌溉面积 = 15% vs 0%?!,2022/11/24,19,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,灌溉增产作用下降，保障作用上升全国2000多个县调查数据（2007年）显示，旱地粮食总产占的比例近5年来每年提高一个百分点，达到45%耕地非农化，灌溉非粮化。短缺条件下，水权转换与交易总是向高效益方向发展，国家粮食安全的资源基础受到挑战。,2022/11/24,20,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,区域性和结构性缺水问题突出50%的灌溉农田为水田，主要集中在水资源丰富的南方地区“北粮南运”与“南水北调”，约150200亿方水“南运”，1/3黄河流量缺水地区更缺水，节水潜力最大的地区不缺水,2022/11/24,21,粮食安全与水资源保障,水土资源短缺态势,按现状水土资源生产力水平测算：实现2030年粮食增产1亿吨目标（达到6亿吨），需增加农业用水约900亿m3（缺1200亿m3），增加耕地3.5亿亩。,2022/11/24,22,粮食安全与水资源保障,农业缺水少土！,气候变化农业影响加剧,23,气候变化事实：19512004 全国气温变化,粮食安全与水资源保障,2022/11/24,气候变化农业影响加剧,气候变化情景,24,SRES A2情景下，20712100年气候变化响应（相对于 19611990背景)左图：温度右图：降水全年冬季夏季,粮食安全与水资源保障,2022/11/24,气候变化农业影响加剧,气候变化农业影响,25,如果不采取气候变化适应对策2030年全国粮食综合生产能力 将下降510% 21世纪后半叶，水稻、小麦、玉米等作物产量将下降 37%上图：2080水稻产量下图：2080可耕地: -13%,粮食安全与水资源保障,2022/11/24,气候变化农业影响加剧,26,粮食安全与水资源保障,2022/11/24,粮食增长非资源环境约束,经济活动目标影响农业水资源配置粮食安全国家目标与农民增收目标争夺资源农业用水非农化：生活、工业用水农业用水非粮化：水果蔬菜和经济作物用水增加经济活动方式影响农业发展农产品与农资价格偏低小农户与大市场小农户规模与大面积技术应用,2022/11/24,27,粮食安全与水资源保障,粮食安全与资源替代战略,资源替代战略：通过科技和人力资本的集约化投入，提高农业资源的生产率，大幅度缓解水土资源紧缺对农业增长的约束。以质量替代数量（提高耕地质量）以效率替代规模（提高水肥利用效率）以循环替代浪费（农业废弃C再利用）,2022/11/24,28,粮食安全与水资源保障,粮食安全与资源替代战略,1200亿方水资源替代潜力灌溉节水15% 450500亿m3提高雨水利用10% 350450亿m3生物节水（WUE提高）15% 500600亿m3非常规水利用 80120亿m3粮食贸易替代 100亿m3 14801770亿m3,2022/11/24,29,粮食安全与水资源保障,3.5亿亩耕地替代潜力通过提高耕地质量、水分养分利用率，可实现的最佳经济产量为潜力的 70%75%目前潜力开发程度：东部地区60%65%；中部地区45%55%；西部地区35%40%全国50%，潜力10%即1亿吨产量，按现有生产水平计算，相当于3.5亿亩耕地,粮食安全与资源替代战略,2022/11/24,30,粮食安全与水资源保障,进一步挖掘和提高农作物遗传潜力恢复和培育土壤生物肥力，合理平衡施肥，协调C/N关系，实施合理轮作，提高耕地产出效能大力发展节水高效农业，提高农业单方水产出以环境替代资源，推动以设施农业、植物工厂的增效、节能、减排、降耗,粮食安全与资源替代战略,2022/11/24,31,粮食安全与水资源保障,节水农业 为粮食安全提供资源保障集水：土壤水库田间根域集雨集雨补灌保水：保护耕作覆盖制剂用水：优化栽培节水灌溉水肥一体化节水：品种节水制度生理节水,唯有活水田间来！,粮食安全与资源替代战略,2022/11/24,32,粮食安全与水资源保障,三、水资源保障重大技术策略,2022/11/24,33,粮食安全与水资源保障,加强农业土壤碳管理重视旱作农业战略地位科学管理农业水资源,加强农业土壤碳管理,应对全球气候变化农业减源增汇治理农田生态退化提高土壤生物肥力培育农田土壤水库改善土壤水文特性削减氮磷污染负荷减少化学肥料投入,2022/11/24,34,粮食安全与水资源保障,现代农业与农业转型战略,是N多了？还是C少了？,加强农业土壤碳管理,2022/11/24,35,粮食安全与水资源保障,现代农业与农业转型战略,C与N肥利用率低,加强农业土壤碳管理,2022/11/24,36,粮食安全与水资源保障,现代农业与农业转型战略,CNW与系统生产力,加强农业土壤碳管理,2022/11/24,37,粮食安全与水资源保障,重视旱作农业的战略地位,2022/11/24,38,粮食安全与水资源保障,重视旱作农业的战略地位,粮食安全的“稳压器”我国粮食总量中，旱地粮食比例提高至45%提高旱作区粮食单产，稳定自给能力，腾出资源空间，优化农业结构，提高农业效益,2022/11/24,39,粮食安全与水资源保障,重视旱作农业的战略地位,生态安全的“大屏障”沙源草地碳汇生物多样性保护,2022/11/24,40,粮食安全与水资源保障,重视旱作农业的战略地位,消除贫困的“最前线”贫困人口聚集气候、生物等资源多样性丰富优质特色农产品的产地市场瓶颈（如运输等）逐步消除相对丰富的土地资源,2022/11/24,41,粮食安全与水资源保障,科学管理农业水资源,兼顾生产和生态的适水种植结构以节水促进产业结构升级，以增收激活节水水土资源承载力和水环境容量粮食安全目标和区域节水潜力可行的适水种植结构和种植模式,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,42,科学管理农业水资源,生物性节水潜力及机理以最少的耗水实现最大的产出真正的节水作物节水抗旱的生物多样性及其利用作物需水系数、水分亏缺产量响应系数的分子生物学遗传改良,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,43,科学管理农业水资源,土壤水库集雨、产水、保墒C/N关系与土壤水库容量低效水的有效化集雨保墒一体化,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,44,科学管理农业水资源,水分养分精准化节水增效灌溉施肥节水灌溉与农艺节水技术的有机集成适用模式,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,45,科学管理农业水资源,小流域管理从田间走向控制单元流域水土资源承载力与生产能力流域控制单元与水土流失关系农业生物多样性配置与利用,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,46,科学管理农业水资源,农业用水与生态用水农业自身多功能 PK 现实功能单一化农业本身的生态功能灌溉节水与生态用水农业生态用水节约,2022/11/24,粮食安全与水资源保障,47,科学管理农业水资源,农业结构高级化：节水增效降污生产与生态“双赢”生物性节水曙光：Kc、Ky降低1520%技术集成化：模式和方式更有效从技术到政策：得失平衡才和谐,2022/11/24,48,粮食安全与水资源保障,谢谢！,2022/11/24,49,粮食安全与水资源保障,
