气候变化专家警告：水资源缺乏将威胁中国粮食安全

据科学与发展网络报道：中国权威气候变化专家警告，水资源缺乏将成为本世纪中国农业的最大威胁，最近的全国性干旱只是个开始。
中国气候变化专家林而达说：“如果我们不及时采取有效的措施，20年之后中国将面临5%到10%的食物短缺。对于一个拥有13亿人口的大国来说，这个结果将是很可怕的。”目前林而达是中英合作项目“气候变化对中国农业的影响”的中方带头人。
林而达表示，气候变化对中国农业用地的影响范围正日益扩大。2005年农田受灾面积为3882公顷，而到了2007年，这个数字攀升到4899公顷。最近50年不遇的全国性干旱仅仅是个提醒，随着气候变化影响的加重，中国的北方将面临更加频繁、更加恶劣的干旱。”
在二月初情况最严重的时候，春旱影响了被称为“中国面包篮子”的北部冬麦主产区，至少12个省份受灾，共计160万公顷的农作物面临枯死的危险。
2007年由多个中国政府部门联合出台的对气候变化影响的评估报告认为，在未来几十年内，随着气候变暖，中国的年平均降水量将增加7%到10%。
林而达说，过去半年内降水不足只会——而且将会继续——加重水资源缺乏对中国北方的长期困扰。在过去几十年里，随着集约化农业的开展、工业的迅猛发展以及城市化进程的日益推进，这个原本干燥的地区的水资源消耗也在急剧增加。
中国工程院院士、旱地农业生理生态学家山仑说，华北拥有不到全国20%的储水量，却居住着超过全国40%的人口，是国家重要的工业基地，还拥有超过全国50%的可耕地。他说，这使华北平原的水资源供给每年面临400亿吨的短缺。
根据模拟未来大气中二氧化碳浓度的实验，林而达和他的同事们估算，到2050年气候变化将使中国的农作物歉收14%到23%。
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千余科学家写报告警告人类生存岌岌可危0
管理提醒： 本帖被 txwd 执行加亮操作(2009-03-02)10月25日，联合国环境规划署(UNEP)发布了凝聚全球1400名顶尖科学家心血的《全球环境展望-4》(GEO-4)综合报告。为地球“会诊”的结果令人触目惊心——自1987年以来的20年间，人类消耗地球资源的速度已经将我们自身的生存置于岌岌可危的境地。
地球不能承受之重
这份报告中运用多种模式，分别对大气、土地、水和生物多样性进行评估，并在评估的基础上对各地区以及全球环境进行分析和预测。报告指出，环境变化的威胁是目前最迫在眉睫的问题之一，人类社会必须在本世纪中叶之前大幅减少温室气体的排放。
由于全球人口的膨胀，地球的生态承载力已经超支1/3。人类农田灌溉已经消耗了70%的可用水。预计到2025年前，发展中国家的淡水使用量还将增长50%，发达国家将增长18%。报告称：“水需求量的日益增长将成为缺水国家无法承担的负担。”同时，水质的下降趋势仍在继续。从全球范围而言，污染的水源是人类致病、致死的最大单一原因。
当前生物多样性锐减的速度也是人类历史上最快的。在已经被全面评估的脊椎动物物种中，30%的两栖动物、23%的哺乳动物和12%的鸟类的生存受到威胁。“第6次生物大灭绝已经开始，而这一次原因是人类活动。”为了满足自身的食物需求，人类还会继续发展农业并开拓耕地，但这对其他物种来说则意味着生存空间进一步被压缩。在地球长达40亿年的历史上，曾出现过5次物种大灭绝，最近一次发生在距今6500万年的白垩纪末，恐龙就是在那次大灭绝中从地球上消失的。
这份报告还首次将世界划分为非洲、亚太、西亚、欧洲、拉美和加勒比、北美和极地7个地区，进行了分地区的环境评估和预测。对于拥有全球60%人口的亚太地区来说，环境资源的消耗和废物处理是其面临的首要问题，包括城市空气质量、淡水、农业用地使用、电子和有害废物的非法走私。
“希望是最后一次警告”
“全球环境展望”是在前联合国秘书长安南倡导下开展的一项重要联合国项目。UNEP此前已分别于1997、2000和2003年发布了3个全球环境展望报告。
最新的报告是联合国迄今发布的最全面的环境报告，共分为10个章节。来自世界各国的近400名科学家分为10个小组，分别负责其中一章内容的调查和起草，其中157人是48个国家政府直接指定的专家，其他人则是从47个国家的50多个研究中心挑选的各领域权威。此外，还有1000名科学家负责报告的审核。预计UNEP以后每5年会发布一次全球环境展望综合报告，期间每年发布年报。
联合国副秘书长兼联合国环境规划署执行主任阿奇姆·施泰纳表示：“自1987年联合国发布《我们共同的未来》环境报告以来，我们已经听到无数次警告声。我真诚地希望GEO-4是最后一次。对大自然和地球资源的系统性破坏已经到了这样的关头——世界经济体的经济生存能力受到严重挑战，而我们为子孙留下的账单是他们无法负担的。”
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美研究称：当今的蔬果个头大营养少0
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（图片来自《时代》网站）
“干物质”
个头较大的农产品通常含有更多的“干物质”，这种物质会对集中在一起的矿物质成分产生稀释作用，即所谓的“稀释效应”。换句话说，在种植蔬菜水果时，较小的个体往往含有更多的营养成分。
美国《园艺科学》（HortScience）杂志2月号发表文章称，如今在几乎任何市场上所售卖的蔬菜水果，其营养尤其是矿物质含量比50年前收获的同类农作物平均降低了5%至40%。这些矿物质包括镁、铁、钙、锌等。
原因一：个头大“干物质”多
曾在美国得克萨斯州大学生化学院工作的研究员唐纳德·戴维斯表示，如今在美国，不仅人们越来越感到蔬菜水果的味道不如祖父母那一代，而且蔬菜水果实际所包含的营养也减少了。研究发现，现代蔬果的矿物质含量比50年前收获的同类农作物平均降低了5%至40%。
相对数十年前的蔬菜，现代农业生产的蔬菜，其体积往往也更大些，如果你以为这就意味着它们含有更多的营养成分，那就错了。
戴维斯表示，个头较大的农产品通常含有更多的“干物质”，这种物质会对集中在一起的矿物质成分产生稀释作用，即所谓的“稀释效应”。换句话说，在种植蔬菜水果时，较小的个体往往含有更多的营养成分。1981年，农学专家W.M.贾雷尔和R.B.贝弗利发表研究报告，率先提到了这一点。论文发表后，学界引用这一观点至今已超过180次。“可见，这一观点已被广泛认可。 ”戴维斯说。
原因二：盲目追求产量
另外，现代农业生产方式对产量的追求也对农作物营养造成不利影响，主要体现在对营养多样化的限制上。1996年至1997年间，南卡罗莱纳州为提高椰菜的产量，只选择产量高的单一品种进行种植，结果导致椰菜整体的蛋白质、氨基酸及多达6种矿物质含量下降。
由于近90％的“干物质”是碳水化合物，“选择高产量的蔬菜品种进行种植，实际上主要只是提高了产品中的碳水化合物，却并不能保证许多其他的营养素及数千种植物化学物质能随着产量增加的比例相应增加。”
原因三：工业化生产有损营养
工业化生产也会影响农作物的营养成分含量。在农作物种植过程中，人们越来越多地使用化肥和农药，令现代作物在收获时间上比以往任何时候都要快。但是，“早熟”意味着农作物没有足够的时间从土壤等环境中吸收养分，而氮磷钾肥料的“钾”常常会妨碍农作物吸收养分。
时下，有机食品正受到越来越多的人青睐。戴维斯的研究则从另一角度证明了有机食品的价值。据悉，世界范围内超过30亿人口都或多或少地缺乏营养素。同时，世界范围内仍有不少地区在一味追求农作物产量，而导致产品营养素匮乏。不过，与蔬菜相比，水果受遗传及环境“稀释效应”的影响要小些。
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联合国报告称环境恶化将加剧粮食危机0
管理提醒： 本帖被 txwd 执行加亮操作(2009-02-19)联合国环境规划署在2月17日公布的一份报告中发出警告说，虽然去年的粮食危机暂时淡出了人们的视线，但如果环境继续恶化以及人们仍不能以环保的方式发展农业，未来全球可能面临更加严重的粮食危机。
这份题为《环境在防止未来粮食危机中的角色》的报告指出，过去100年来，粮食价格不断下降的趋势可能已经走到尽头，今后几十年，全球粮价可能将上涨30％到50％。而极端贫困人群将成为最大的受害者，因为食品支出占他们收入的比例最高可达90％。报告认为，如果不采取有效措施，到2050年，全球环境恶化造成的粮食产量下降幅度可能高达25％，从而产生严重的粮食危机。
报告说，现在全球有超过三分之一的粮食被用作牲畜饲料，按照这一趋势发展下去，随着牲畜数量的不断增长，到2050年这一比例将上升至50％，从而进一步加剧粮食危机。报告作者建议加快开发环保技术，比如从秸秆、果壳等一些作物的废弃部分中提取牲畜饲料，以减少粮食的消耗。
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耕作制度是导致干旱的罪魁祸首吗0
管理提醒： 本帖被 txwd 执行加亮操作(2009-02-16)中科院南京土壤研究所封丘站站长张佳宝研究员专访
一篇名为《“制度性干旱”——论中国北方恶性水源危机的社会成因》的文章在去年八九月间就在一些网站流传，在此次北方大旱之际，此文又引发了争议。
该文作者署名为：北京大学中国与世界研究中心特约研究员孟凡贵（苏拉密），其核心结论令人触目惊心，诸如：“包产到户”终结了中国古典农业“中耕保墒”体制，逆转了毛泽东时代建立的农业“灌溉保水”方向，从而加大了农田蒸发。根据实验成果，仅黄淮海流域，因放弃“保水耕作”而加大的农田蒸发每年高达890亿立方米；接近于1条黄河再加2条海河，相当于10条“南水北调”中线！这才是“大水荒”最根本的成因。
那么情况究竟是怎样的？针对此文中的一些观点，《科学时报》记者近日采访了中国科学院南京土壤研究所封丘站站长张佳宝研究员。
《科学时报》：您认同《“制度性干旱”》一文中的基本观点吗？
张佳宝：某些论断有些极端了！北方“大水荒”是由多方面因素造成的，这在国际上都是有共识的。之所以能得出一些令人触目惊心的结论，是因为该文在计算各项水资源消耗量时有一些问题。比如城市化工业化，除了要计算直接耗水量外，还要计算间接耗水量对北方地区的影响，以北京为例，单是每年农副产品和粮食的间接耗水量就超过100亿立方米，也就是说，农副产品和粮食如果是来自北京周边地区或其他更远一些的地区，这个间接耗水量就是指要消耗这些地区的一些水。何况北方的城市化工业化蓬勃发展，对北方水资源的消耗本身就非常大。
农业是耗水大户，但驱动的根本原因是13亿多人对食物和纤维的庞大需求，而不能归咎于放弃了“中耕保墒”。粮食需求的增加，绝对耗水量肯定会增加，但由于技术进步，相对耗水的确是降低的，也就是说生产每吨粮食的耗水量与改革开放前相比是降低的。这就能充分说明即使放弃了“中耕保墒”措施，但其他技术的应用已经取得了比“中耕保墒”措施更好的效果。
《科学时报》：该文中引述《齐民要术》语：“锄不厌数，勿以无草而中辍”。还有俗语“锄三省一”的说法——锄三遍可少浇一水，这种说法有道理吗？
张佳宝：多锄几遍地能切断毛管保墒，是可以省水，但省水不一定非要通过锄地的办法，完全可以用替代技术解决，比如抗旱品种、覆盖、新的栽培技术等。现在的水分利用率比过去高，已经证明这些替代技术是有效的。当然，我国的农业水分利用率与发达国家相比还有距离，相信通过技术的发展和政策的调控可以节省更多的水。
在过去中国历史上，在刀耕火种时代，甚至在改革开放前，由于技术的落后，加上没有什么其他产业，农民锄地是一种不得已而为之的措施。现在由于农业的比较效益低，再实施这种劳动密集型的模式不会有农民响应。
《科学时报》：该文中有一个说法：在中国北方广大的干旱、半干旱农业区，作物年需水量为1000毫米左右，年降水量却只有200～600毫米，而且降水的季节分布极不平衡。靠透支地下水、土壤水等水源储量或克扣生态需水来维持，时间长了，入不敷出是必然的，您认为是这种状况吗？
张佳宝：北方地区透支水资源不是一个新观点，而是一个政府、学术界甚至广大民众都知道的一个事实。人口基数的庞大、粮食的刚性需求在我们还没有找到替代资源生产粮食之前，还不能放弃北方地区的粮食生产。目前需要解决的问题是，如何用有限的水生产出更多的粮食，或者说生产一定的粮食，如何降低水分的消耗。中国广大的北方作物年需水量为1000毫米左右是一种奢侈的说法，除了有灌溉条件的地区能消耗到这个数字以外，大部分雨养地区年需水量与多年平均降雨量基本是平衡的或略低。但灌溉地区的产量是高的，我们的观测表明，1000毫米的腾发量，每亩年产量可以达到1000公斤，而且水分利用效率比雨养地高。如果采取一些节水措施，850毫米的腾发量就可以达到每亩年产量1000公斤。
《科学时报》：在不耕作的情况下，自然的蒸发量和降水量比对，是什么样的状况？
张佳宝：在自然状态下，北方干旱、半干旱区多年平均的实际蒸发量仅略小于多年平均的降水量，这个小于的量就是通过径流流出某区域的量。这主要是因为北方地区本身降雨量少、蒸发力强，除非是暴雨或丘陵山区能产生较大的径流外，其他地区径流并不多。历史的水文资料能证明，北方的主要入海河流流量都不大。
《科学时报》：按该文说法，以现在的耕作制度，土壤水等蒸发得更多了，不得不用地下水来灌溉。而事实也是：华北地区地下水漏斗特别多，现在是入不敷出的状态。未来前景不能不令人担忧！
张佳宝：对某些地区，地下水下降也不完全是件坏事，关键是个度的问题。比如，在华北盐碱土地区，将地下水下降到三五米以下就能消减盐碱危害，但如果下降太多就不合适了。
华北地区地下水漏斗特别多，准确地讲是以北京为中心的河北境内的地下水漏斗特别多。这里的大城市密集，加上粮食和农副产品的大量生产，地下水超采严重，这也正好说明水荒是多个因素作用的结果。
《科学时报》：该文对灌溉制度也持怀疑态度，认为最终会导致灌溉体系崩溃。
张佳宝：西方学者早就提出过灌溉农业是死亡农业，认为耗尽水源、蒸腾掉纯水、留下盐碱，最终会走向死亡，但那是有前提的，是指在干旱区发展灌溉农业。华北地区按目前的透支灌溉制度，确实难使灌溉农业持续发展，该文如果对华北平原目前的灌溉制度持怀疑态度，是有一定道理的。但灌溉制度是可以调整的，也就是说灌溉制度不是一成不变的，如果将华北平原的灌溉制度调整到一个合理的范围，灌溉体系是会持续的。两千多年的都江堰灌区就是一个最好的例证，一个合适的灌溉制度和体系具有很好的持续性。
《科学时报》：他也对免耕法提出异议，认为免耕主要是靠腐殖质来覆盖，以免蒸发，中国直到现在都还普遍使用“漫灌”，这会影响到“腐殖层”，也影响到免耕法的效果。是这种情况吗？
张佳宝：这里首先要解释一个概念，腐殖质是指施入农田的生物质如秸秆、厩肥、绿肥等经过土壤微生物分解转化而形成的一种较稳定的有机化合物质，是土壤有机质主要组成部分。该文认为免耕主要是靠腐殖质覆盖来防止蒸发是不确切的，应该改为作物残茬和秸秆覆盖。
自上世纪60代年美国推广应用免耕技术以来，许多国家都给予了重视和不同程度的采用。免耕可以用四句话来概括: 秸秆覆盖、免耕播种、以松代翻、化学除草。免耕的最主要优点是能蓄水保墒，减少水土流失，降低成本和能耗，所以也叫保护性耕作。正像任何一种技术一样，免耕也存在一些问题，如病、虫、杂草防除效果欠佳，长期不耕下层土壤板结，播种质量不高等，因此，免耕技术还需要不断完善。我们的研究结果表明，采用较大功率的联合作业免耕播种机进行作业有比较好的效果。免耕的应用还要特别注意的问题就是适宜性，如在低洼地、土壤质地黏重和耕层结构不良的土壤以及低温地区不宜采用。我们并不主张一直免耕，应采用灵活的方式，比如过三五年就耕翻一次。至于该文说“漫灌”会影响到免耕的效果，那是灌溉技术需要改变，而不是免耕技术的问题。
《科学时报》：特别是大水漫灌，对水资源浪费很多，是不是节水灌溉技术推广还不够多？
张佳宝：首先可以肯定的是，大水漫灌是一个不可取的灌溉方式。如果大水漫灌仅是水分向下入渗，补充土壤水库，或再回到地下水，最多是多消耗一些能源，对水资源来说问题还不大，关键是大水漫灌能促进更多的水分蒸发，这是问题的所在。
既然大水漫灌不好，为什么农民还坚持采用呢？主要是农民追求的目标与国家目标不同，农民在进行农业生产时需要降低成本提高效益，在资源保护上考虑较少，而国家除了希望生产更多的农产品外，还需要尽可能地减少资源消耗。但农民毕竟是生产者，他们掌握主动权，尽管有很多节水技术，但他们还是喜欢采用相对简单而成本又较低的大水漫灌的灌溉方式。这就需要我们发展更简便的低成本节水技术，同时在政策上给予支持。
《科学时报》：如果不是今年干旱的话，一般情况下给人的印象是粮食状况不是那么紧张，如果出于节水的目的，没必要非要达到亩产多少吨吧？
张佳宝：根据国家的统计结果，我国的粮食供需处在一个紧平衡状态，也就是刚刚够略有剩余。我们都知道，我国的人口还在增长，粮食的需求量必然继续增加。但我国的耕地面积确实在不断减少，唯一的出路就是提高单产。我国粮食需求基数大，为了保证粮食安全，不能将粮食需求寄托在国际贸易上，而是希望有95%的自给率，另5%通过进口，就是5%，也超过500亿斤。事实上世界粮食市场的潜力也是非常有限的，中国一紧张，一加大进口，非洲可能就没粮食吃了。
《科学时报》：其他国家的耕作方式是怎样的？比如，像中国传统的精耕细作，还有人去做那样的工作吗？免耕法现在发展到一个什么样的程度了？
张佳宝：耕作制度一般是与每个国家的经济和资源状况相适应的，发达国家更多采用的是保护资源降低成本的耕作方式。由于农业的比较效益低，再以劳动密集型的方式实施精耕细作已不太可能，但精耕细作可作为经验和知识来指导我们发展替代技术，以达到精耕细作的效果。
正像前面所说的，免耕的优点很明显，但缺点也不少。西方国家免耕发展较早、技术相对成熟，加上免耕机械配套，推广的面积相对较大。我国目前农户的生产规模太小，一般农户难以购置成套免耕机械，难以保证免耕的质量。因此，建立免耕机械服务体系是一个有待研究的问题。
《科学时报》：腐殖质一般是靠什么产生的？腐殖质可以减少蒸发吗？按该文说法，有机肥可能相对腐殖质会多一些，在你们的试验中，化肥和有机肥的差异比较是怎样的？是不是这样的结果？
张佳宝：腐殖质是土壤有机质的主要成分，主要是由施入土壤中有机物和土壤中的残茬转化而成。土壤有机质的增加能提高土壤的保水能力。多施有机肥能比施化肥更提高土壤有机质。但在华北平原，要大幅度提高耕地的土壤有机质几乎是不太可能的，这是因为耕地土壤有机质存在一个相对饱和值，到达这个饱和值，即使再施很多的有机肥，土壤有机质也增加有限。华北平原是微碱性土壤，土壤有机质的饱和值与南方和东北土壤相比要低得多，因此，即使大量施用有机质，提高土壤有机质还是非常缓慢的。