我国以占全球6%的淡水资源、9%的耕地养活了全球21%的人口，农业灌溉功不可没。但我国水资源紧缺，年人均水资源量2100m³，仅占世界平均水平的28%；每公顷耕地水资源占有量21000m³，仅占世界平均水平的50%。另一方面，2017年我国农业用水占总用水量的62.3%，而世界发达国家农业用水比例多在50%以下；我国灌溉水有效利用系数仅为0.548，低于节水先进国家0.7～0.8的水平。

缓解水资源短缺和区域灌溉用水增加导致的生态环境问题，迫切需要降低农业灌溉用水量。然而盲目减少灌溉用水量将导致农业生产能力下降，威胁国家食物安全和农产品有效供给。如何根据水资源承载力发展适水农业，大力提高农业用水效率，成为破解农业用水短缺与食物持续稳产高产矛盾的关键。

充分认清目前及未来变化环境下的水资源安全和食物安全形势，找准农业适水发展和农业水资源高效利用的核心问题，通过科技进步与管理改革提高水的利用效率，在保障优质高产的前提下大幅度减少农业用水量，是解决当前中国水危机并保障食物安全与农业可持续发展的根本途径。

近期国家发展改革委和水利部联合印发了《国家节水行动方案》，在农业节水方面，提出农业节水增效行动及大力推进节水灌溉和优化调整作物种植结构两项节水重点任务。这些措施的落实迫切需要推动我国适水农业发展，推动绿色高效节水。

一、推动适水农业发展

适水农业就是以水定农业规模、以水定种植结构、以水定作物产量，控制水资源开发利用的不利环境影响，保障水资源可持续利用和农业可持续发展。发展适水农业是更高层面的农业高效节水战略。

华北平原农业节水技术已研究推广30多年，并没有改变地下水资源继续恶化的现状，主要原因是种植制度一直向高耗水结构发展；西北内陆干旱区流域由于上中游灌溉面积盲目扩大，引发了下游严峻的生态环境问题，近些年虽然流域重点治理取得一些成效，但灌区改造和节水措施实施后灌溉面积反而增加，区域总耗水不减反增；东北三江平原大规模打井发展水稻灌溉，也导致了一些区域的地下水水位下降。产生上述问题的根本原因是农业没有“适水”发展、种植结构不合理。

例如，河北高耗水蔬菜种植比例逐年增加，其年灌溉用水从20世纪70年代的12.2亿m³增至现在的近40亿m³，区域蔬菜用水增加量远大于农业节水技术应用的节水量，存在面积无序扩大、效益不稳等问题。目前河北蔬菜种植面积122万hm²，年总产量8126万t，而按京津冀地区人均营养消费140kg/a（2020年食品营养纲要规定值）计算，年消费蔬菜不超过2000万t，每年高达6000万t被调出或浪费，按照蔬菜水分生产效率平均27kg/m³计算，相当于多消耗水量22亿m³，约占河北省农业地下水年超采量的40%以上。

河北省尚义县七甲村蔬菜种植

随着水资源进一步短缺及农业用水份额持续降低，必须坚持适水发展和节水优先战略，根据不同区域水资源特点，通过系统设计、协同推进，以水定种、以水限产、提质增效。

结合当前深化农业供给侧结构性改革，适度压缩京津冀地下水严重超采区高耗水蔬菜和粮食产能，但应充分认识冬小麦的生态功能，短期不宜大规模压缩其种植面积，而应以水限产，提升品质。建立适水农业种植结构，适度缩减高耗水蔬菜种植规模，压减蔬菜种植面积25%～30%，即30.5万～36.7万hm²，一年可减少灌溉用水10亿～12亿m³，对减少地下水开采效果显著。同时在稳定蔬菜价格和提升品质基础上，保障农民收益。

在缺水区利用节水补偿政策引导农民降低灌溉用水强度，发展非充分灌溉。中国科学院遗传发育生物学研究所农业资源中心的研究表明，河北玉米休闲期土壤蒸发110～130mm，冬小麦休闲期土壤蒸发60～120mm。减少种植面积和熟制，将增加土壤无效蒸发损失，对产量影响大，而通过降低单位面积灌溉用水强度对产量影响较小，并可大面积实施，压减灌溉水量。针对浅层地下水超采的北京市6个区（县）、天津市9个区（县）和河北省50个县（市），保持当前的“冬小麦—夏玉米”一年两熟制不变，实施冬小麦减少灌溉次数，足墒播种，前期适度亏缺的方法，促进小麦根系深扎，充分利用土壤水，拔节期灌溉一次，干旱年在开花期追加一次灌水，冬小麦生育期减少耗水70～90mm，产量稳定在6000kg/hm²，夏玉米产量保持不变，对区域粮食安全不会造成显著影响，并可基本实现浅层地下水采补平衡。通过发展优质小麦，提升小麦品质可基本保障农民收入不减少。

在严重缺水区利用补贴政策引导农民发展半旱地农业。针对深层地下水严重超采的河北省51个县和天津4个区（县），考虑到京津冀对我国小麦供应的重要性以及冬小麦秋播后可形成有效地表覆盖层，对减少冬春沙尘风险有重要作用，保持当前“冬小麦—夏玉米”一年两熟制和种植面积不变，但可减少籽粒玉米面积，增加青贮玉米面积，有利于农牧结合，有机质还田，提升土壤肥力，发展较少依赖地下水抽取的半旱地农业。冬小麦生育期不灌溉，玉米播种可适当灌水一次，保证正常出苗，维持小麦—玉米农田年耗水600mm左右，可实现深层地下水位不再下降，冬小麦单产会降低1800～2250kg/hm²，但可保障当地农民口粮安全。通过财政补助3750～4500元/hm²，可弥补农民由于减产造成的收益降低。

中国农业大学中国农业水问题研究中心承担的国家自然科学基金“黑河流域生态—水文集成研究”重大计划集成项目成果表明，过去30年西北内陆干旱区河西走廊黑河流域中游农业区耕地规模扩张了343km²，灌溉用水量增加，水域面积减少，地下水超采，导致地下水水位下降，生态环境恶化，生态服务价值减小。单位面积耗水呈不显著增加趋势，而区域总耗水呈显著增加趋势，特别是最近10年总耗水增加了2.0亿m³，这主要是由于耕地和灌溉面积增大而致；未来变化环境下，绿洲耗水还将增加0.43亿～1.44 亿m³。现状条件下绿洲地下水负均衡平均约2.76亿m³/a，未来变化环境下可能增加到4亿m³/a。因此，控制农业开发规模与优化种植结构，发展适水农业，减少地下水开采量，提升灌溉水生产力是中游绿洲水资源可持续利用和农业可持续发展的重要保障。

按照生态健康标准，黑河中游适宜的农业规模偏丰水年1571km²，需要在现状基础上压缩农业种植面积358km²；种植结构优化在给定农业用水条件下，粮食玉米和制种玉米分别调减9153hm²和2680hm²；小麦和饲草分别调增4667hm²和8213hm²；高原夏菜调减2653hm²；粮经饲比例由现状19.4∶78.7∶1.7调整为16.0∶76.2∶7.8。耗水时空格局优化可使得绿洲农业种植效益提升8.87%；通过优化配水较现状配水可节约0.55 亿m³。

中国农业大学石羊河实验站农田水热碳通量观测系统

迫切需要依靠科技创新，推动水资源严重短缺区发展提质增效的适水农业新模式，提升农业产业竞争力。应尽快组织启动水资源严重短缺区适水农业科技专项，根据不同区域特点，研究气候变化和未来不确定条件下农业用水总量红线和单位面积耗水强度红线，研制高效低成本农业用水监控设备以及区域联网用水监控系统，研究适水作物种植结构和熟制，探索区域适水农业发展新模式，最终实现依靠科技创新驱动水资源严重短缺条件下适水农业的绿色可持续发展。

二、促进高效节水灌溉发展

农业高效节水要从生物节水、农艺节水、工程节水三方面挖掘潜力，三者缺一不可。

我国现代农业迫切需要转型升级、提质增效和绿色发展。近些年，我国农业生产的比较效益逐年减小，主要粮食作物产值已接近生产成本，农业补贴幅度已经逼近国际贸易黄线；农村劳动力减少，人工成本增加较快；农户分散经营，我国农业劳均负担耕地面积约0.2hm²，世界平均1.07hm²。所以我国农业的劳动生产率低，缺乏竞争力。近年，我国耕地流转持续推进，耕地流转规模已经从2007年的426.7万hm²增加到2016年的3140万hm²，流转面积占比达到35.1％。合作社与家庭农场是耕地流转去向的主要主体，截至2016年年底，我国有家庭农场约87.7万个，经营耕地面积1173万hm²，平均规模13.35hm²，逐渐成为农业生产的生力军。根据我们调查，当家庭农场面积超过20hm²时对发展高效节水灌溉很迫切。

2018年2月我在美国堪萨斯州西北部兄弟农场（FRAHM FARMLAND INC）考察时看到一台喷药和施肥的机器，每小时作业面积80hm²，当时我才感觉到什么是农业现代化，什么是农业竞争力。要增强农业的竞争力，必须实现规模化经营，促进农业转型升级和提质增效。规模化经营为大规模推广应用高效节水灌溉提供了很好的机遇。如果规模化经营只有播种收获的机械化，没有灌溉的现代化，也达不到农业现代化。因此，发展高效节水灌溉是现代农业转型升级的重要手段。

美国科罗拉多州立大学试验站大型平移式喷灌系统

美国的喷微灌面积为全球第一位，达到1333.3万hm²。我国喷微灌面积已达1000万hm²，在全球排第二位，但我国是近10多年全球喷微灌面积增速最快的国家，每年净增高效节水灌溉面积133.3万hm²。为了进一步促进农业转型升级、提质增效，还需要在加强土地流转的基础上大力发展高效节水灌溉。

目前我国的灌溉水有效利用系数和作物水分利用效率与发达国家相比还有一定差距，根据统计，美国玉米、小麦、水稻的水分利用效率分别为2.94kg/m³、1.24kg/m³和1.39kg/m³，而我国分别为2.04kg/m³、1.19kg/m³和0.8kg/m³，仅占美国的69.1%、96.0%、56.7%。存在这些差异的主要原因，是高效节水灌溉技术与农艺技术不配套、灌溉用水缺乏科学调配与精量控制、区域灌溉水配置与作物需水不相匹配，还需要在上述方面做更多的工作。

广东湛江遂溪县农业高效节水项目

三、实施灌区现代化改造

灌溉是提升粮食产量的最主要条件之一，灌区是我国最重要的公益性基础设施工程，是国家粮食安全的最大保障，我国最大的节水潜力也在灌区。目前，全国有大中型灌区7748处，小型农田水利工程2200多万处，农田灌溉面积由 1949年的1593万hm² 发展到2016年的6714万hm²，位列世界第一。每年占全国耕地面积约49％的灌溉面积上生产的粮食占全国总量的约75％，生产的经济作物占90％以上。我国灌区粮食平均单产8550kg/hm²，是全国平均单产的1.8倍，是旱地平均亩产的2.9倍。

虽然近些年国家投入大量资金进行了大型灌区的节水改造，但对于全国量大面广的灌区来说，这些投资仅仅是杯水车薪，灌区改造的速度和力度还远不能满足灌区现代化发展的需要。

目前灌区面临的问题还很严峻，灌排设施不配套、现代化管理水平低、灌溉除涝保证率低；农田高标准率低、生产集约化率低、农业生产技术水平低；土地产出率、资源利用率、劳动生产率、产品商品率较低；灌溉导致的化肥农药流失和面源污染、土壤侵蚀和板结重；过度开发导致地下水大幅下降、节水改造的生态影响明显；农田排水被忽视、土壤次生盐碱化严重、中低产田比例高；投入不足、重建设、轻管理、灌区水利服务体系尚不完善。这些问题严重影响了灌区现代化和灌溉农业的绿色可持续发展。

现代灌区应该是以山、水、林、田、居、生态、景观和规模化、集约化、高标准农田为载体，用现代灌排机械与工程设施装备，用现代机械化、标准化的绿色高效技术生产，用现代科学技术创新驱动发展，用现代经营理论和方法管理，用高效便捷的信息系统和社会化服务体系服务，用良好的生态环境支持，具有较高的土地产出率、资源利用率、劳动生产率和产品商品率；应该是生产、生活、生态和景观相结合，农村与城镇、农业与工业发展相统筹，资源高效利用与生态环境保护相协调，实现资源节约、产出高效、产品安全、环境友好、可持续发展的新型灌区。

安徽省淠史杭大型灌区红石嘴渠首工程

现代灌区的标志就是灌区现代化。灌区现代化包括：

一是灌溉排水设施现代化，以比较完善的现代化灌溉排水工程系统为基础，集约化、高效率地使用水、肥等现代生产物质投入和农业劳动力投入，从而达到提高农业生产率的目的。

二是灌区科学技术现代化，广泛采用先进适用的科学技术，提高农产品产量和改善品质、降低生产成本，以适应市场对农产品需求优质化、多样化、标准化的发展趋势。

三是灌区农业生产方式现代化，广泛采用机械化、集约化、标准化的生态农业、有机农业、绿色农业等现代绿色高效生产技术和生产模式，实现水、肥、药、土地等农业资源的可持续利用，达到区域生态的良性循环，灌区农业本身成为一个良好的可循环的生态系统。

四是灌区管理方式现代化，灌溉排水管理成为商业化的产业，通过市场机制配置水资源，建立完善的水权交易市场体系。广泛采用先进的经营方式、管理技术和管理手段，具有很高的组织化程度。有相对稳定、高效的灌溉排水管理队伍，有高效率地把分散的农民组织起来的组织体系。

五是较高的综合生产率，包括较高的土地产出率和劳动生产率。灌溉农业成为一个有较高经济效益和市场竞争力的产业，产品的商品化率高，有完善的农产品现代流通体系，这是灌区现代化的重要标志。

六是灌区劳动者智能化，从事灌区管理和农业生产或经营的人，具备现代化水平的文化知识和技能水平。提高劳动者的文化知识和技能水平，既是灌区现代化的目标，同时也是要实现目标的可靠保证。

灌区现代化改造要聚焦挖掘节水潜力、提高供水服务保障能力，为农业丰产增收提供支撑，为经济社会发展和生态建设提供有力水源保障。

灌区现代化改造的方向：

一是要突出建设节水型灌区，加强支渠以下工程配套改造，进一步提高供水效率、挖掘节水潜力；要不断完善灌区量测水设施，进一步精确供水计量；要通过农业水价综合改革，充分发挥价格的调节作用，促进节约用水。

二是要突出建设生态型灌区，要紧密结合现代农业发展，加强水质、水环境监控，减少面源污染和地下水污染；加强灌区水生态保护和水生态与水文化景观建设。

三是要突出建设智慧型灌区，广泛应用先进科学技术推进灌区管理智慧化，特别是把智慧灌区成果应用到灌区生产中，使之成为推动灌区发展的有力措施。

四是要突出建设创新型灌区，要转变传统发展理念，根据生产需要不断进行研究和创新，加强同科研机构、高等院校合作，切实增强自主创新能力。

要进一步拓宽视野，展示灌区节水改造的最新成果，把节水灌溉示范与农业农村现代化发展统筹结合，依托节水新技术应用推广，打造集种植、养殖、农产品加工、休闲农业体验、科普教育、乡村旅游于一体的综合性灌区节水示范园区；要进一步提升现代化改造规划的理念，立足“水利工程补短板、水利行业强监管”，在工程设施升级改造、信息化建设应用的基础上，突出水生态和水文化传承，突出体制机制和创新能力的建设，达到灌区现代化指标，打造节水、生态、人文、智慧、创新、高效的现代化灌区。

河套灌区

四、重在解决农业高效节水发展实际问题

农业高效节水在发展过程中还面临着体制、机制和技术方面的问题。

一是农业节水补偿机制尚未形成，农民自觉节水的内在动力不足。例如河北目前地表灌区到斗口的灌溉水价为0.15元/m³，每公顷节水1500m³仅减少225元水费成本，而农民采用滴灌节水技术每公顷需投入15000元以上，但在实际生产中又没有体现出多节水多补偿。

二是高效节水工程建设标准低，加之重建设、轻管理，影响了效益的发挥。

三是高效节水科技推广与服务体系不完善，导致工程建成后没有专门化技术服务机构给用户提供技术指导，用户不会正确使用或出了问题无法及时得到解决，工程良性运行困难，可持续性差，节水效果大打折扣。

四是农业高效节水试验与监测网络建设滞后，缺乏对区域农业用水以及严重超采区地下水的监控，影响了对农业用水总量和单位面积耗水强度的有效控制。

作物水分试验大型防雨棚系统

五是不同部门政策与措施缺乏协调，高效节水灌溉技术与农艺节水技术配套不紧密，缺乏可规模化应用的标准化农艺节水技术模式。例如在地下水严重超采区，一方面是投入大量资金进行节水限采试点，以水定地、以水定产，农田休耕和粮食去产能；另一方面又投入大量资金建设粮仓，扩大粮食种植面积和增加粮食产能，继续增加水资源消耗。建设的高效节水工程缺乏与不同作物耕作种植和需水特点、土地经营方式等的协调，经常出现灌溉工程建设不能满足农田节水灌溉需求的情况，导致一些工程流于形式。在农艺节水技术方面，有多领域研究人员开展了多年攻关，取得了一批成果，但还未形成可规模化应用的标准化模式。

六是土地分散经营模式限制高效节水技术的应用。

七是缺乏变化环境下节水的基础性研究工作，缺乏不同区域不同作物的节水标准以及经济、可靠、耐用、适应性广的先进实用技术。

解决上述问题必须做好以下工作： 

1.高度重视高效节水灌溉技术与农艺技术的配套集成，大力推广作物水肥药一体化技术

节水高效农业的核心是通过集成多种技术最大程度减少输水、配水、灌水及作物耗水过程中的水损失，充分提高灌溉水利用率和作物水分利用效率，控制区域大规模节水的生态环境影响，获得最佳经济、社会和生态效益。如果只有节水工程的完善，而没有农艺技术的集成，没有科学的管理，即使喷滴灌管道铺到地里，水输送到田里，也发挥不了效益，实现不了高效，还不是真正的高效节水灌溉。

发展高效节水灌溉，一定要与农艺技术结合好，农艺方面也要主动适应发展高效节水灌溉带来的新要求。我们在甘肃河西走廊的研究表明，膜下滴灌制种玉米水肥一体化条件下，必须配套提高种植密度才能更好发挥其节水增产的效能，当种植密度达到12.75万株/hm²时，其总产量和水分利用效率最高。

水肥药一体化技术是很好的高效节水灌溉与农艺技术配套集成的综合技术，是发展现代农业的重大技术，更是“资源节约、环境友好”现代绿色农业的“一号技术”。我们在甘肃河西走廊研究的膜下滴灌制种玉米水肥一体化技术模式，每公顷可节水1935m³，节肥109.5kg（折纯量），水分利用效率提高76%。需要大力促进节水灌溉工程和农艺节水技术的有机融合，并通过制定规范化、标准化的应用技术规程，为农民提供“套餐式”服务，促进高效节水技术的应用。

中国农业大学石羊河实验站作物水肥一体化技术及应用现场培训

2.高度关注灌溉作物生产的“三高三低”现象，大力推广特色经济作物节水调质优产高效灌溉技术

在我国特色果业和设施蔬菜中，高效节水灌溉技术由于比较效益相对较高，易于推广，应用面积较大。

我国果园面积2016年达到1298万hm²，占总耕地面积的9.6%，是世界第一大果品生产大国。1994年以来，我国水果总产量稳居世界第一位，2016年水果总产量达2.83亿t。我国设施蔬菜栽培面积逐年增加，2016年达到391.5万hm²。随着生活水平的提高，消费者更加关注农产品的品质，对高品质果菜的需求逐渐增大。虽然国内水果市场日趋饱和，但进口高档水果对国内水果市场的冲击越来越明显。

特色农产品市场的竞争实际上是品质的竞争，从总体上提高农产品的品质是特色果菜可持续发展的关键。在水资源严重紧缺的状况下，特色瓜果和温室蔬菜生产中，仍然大量存在着过度依赖灌溉和施肥获得高产的“三高”（高水、高肥、高产）现象，导致“三低”（低品质、低价格、低效益）。研究发现，某些作物产量随灌水量增加而增加，但品质随灌水量增加而下降。许多研究表明一定程度的亏缺灌溉降低番茄果实大小和产量，但改善了果实品质。

2018年6月我在法国波尔多葡萄与葡萄酒研究所访问时了解到，当地为了保障葡萄酒的品质，严格限制葡萄产量和控制灌溉。我们从15年前开始，通过对不同水分条件与灌溉模式下作物外观品质、风味品质、营养品质、贮运品质和加工品质参数的监测，分析不同品质参数对不同生育阶段水分的响应关系，建立不同作物的单一品质参数对水分的响应函数，建立作物水分—产量—品质耦合模型，形成了不同作物的节水调质优产高效灌溉技术应用模式。

在水利部公益性行业专项资助下，通过研究提出了温室番茄“苗少—花适—采丰—收前停”的节水优产调质高效灌溉模式，在冬春茬和越冬茬番茄产量保持180t/hm²和285t/hm²不降低的情况下，分别节水1530m³/hm²和1920m³/hm²，并提高了番茄的含糖量、番茄红素和Vc含量等品质指标。应大力推广应用特色经济作物节水调质优产高效灌溉技术，促进果蔬生产的提质增效，把发展高效节水灌溉与农民增益紧密结合起来。

中国最大番茄智能温室生产基地——北京宏福农业番茄生产园区