绿水：走出粮食和水危机的希望（孙家驹）

河流、湖泊、地下的液态水，是人类的工农业生产和日常生活都离不开的物质。这种液态水曾经取之不尽，但现在日趋短缺。生态水文学“绿水”概念的提出，大大拓宽了人类的水视野，为人类走出粮会和水危机及实现与自然的和谐提供了重要途径。

一、“绿水”与“蓝水”

生态水文学把陆地上的水划分为“绿“水和”蓝“水，绿水是看不见的地表蒸发和植物蒸腾的气态水，其中植物生长蒸腾的绿水是生产性绿水；蓝水是看得见的地表径流和地下径流的液态水。据最新的水文观测和监测所得的数据，全球年平均降雨量约为119000km3，其中蓝水约为42650km3，绿水约为76350km3，蓝水约占1/3，绿水约占2/3。

绿水不仅为所有陆地植物提供生长的必备条件，调节着全球的气温，并对陆地的降水模式起着重要的调节作用。在全球尺度上，海洋蒸发的水汽在风的作用下进入陆地，形成陆地40%的降水，另外60%的降水则来自陆地的蒸发和蒸腾，因而绿水构成了陆地一个具有支配作用的水汽反馈圈，根据观测，若海洋水汽途经陆地的距离大于500~1000公里，则陆地绿水对陆地水循环的影响比海洋水汽更大，如撒哈拉地区90%的降水来自绿水，美国中部地区60%的降水来自绿水。

植物的生物生产量、绿水量、降水量三者成正比例线性关系，并构成一个循环模式。生物生产量越大，蒸腾量即生产性绿水量也越大，降水也越多。反之，森林植被覆盖和植物生产量不断减少，降水会越来越多地成为地表径流流走，植物蒸腾也就越来越小，降水模式随之改变，气候也就变得日益干燥。

二、增加绿水的途径

蓝水约占全球降水的37%，其中不可利用的暴雨径流又占了降水的27%，可利用的仅占10%，蓝水又是淡水生物的生境，人类不能取尽用竭，按中度风险的标准，应留一半以保持河流径流稳定从而保护这一生境，人类可取用的水就只剩下5%，工业和城市生活还要用去1—2%的水，则可用于农业灌溉的水只有约3%，约为12800km3。经过各种折算，目前全球人均年食物生产用水量约为1200m3。

迄今为止，人类农业发展所走的是一条绿水不断向蓝水转移的路子，这种转移表现为：耕地和季节性单一化种植靣积不断扩张—森林植被不断破坏—表土不断流失—土壤入渗水不断下降—植物蒸腾不断减少的过程。降雨迅速流过板结的地表进入河道，地表径流迅速增加，但这种径流已日益失去了在森林植被高覆盖下的稳定性，而以暴落暴涨的形式出现，从而变得干旱时无水可用或暴雨时洪水无法利用。森林植被不断地被耕地和人工建筑物取代，内陆的“蒸腾——降雨”水汽循环机制也就日趋衰微，海洋蒸发所形成的降雨带不断向近海岸收缩，内陆干旱化蔓延，水利工程虽越建越多，但解决不了水需求日增，降储水日少的根本性矛盾，地下水的补充虽可缓解一时，但却不能持续长远。向蓝水转移的路子最终陷入山穷水尽的困境。现在人们就已经看到，许多地方的降水模式已经改变，许多河流下游已经干涸，许多地区地下水的抽取量远大于补给量，干旱化荒漠化盐渍化在蔓延，气候灾害和生态灾害在加剧……没有水观念和用水方式的根本性转变，人类就会在用水问题上陷入越来越深的困境。

要走出这种困境，就需要开辟一条向生产性绿水转移的新路，这就是要通过生态恢复和重建，大大增加森林植被的覆盖率，充分发挥森林植被的陆地生态支柱功能，以大大减少洪水径流和蒸发，增加蒸腾和内陆水汽循环，把农业生产系统融入到自然生态系统中，从而大幅度提高雨养农业的经济和生态贡献。

三、转换农业模式

人们对今天遍及全球的水土流失、干旱化和环境污染加剧深感忧虑；对占陆地表面约40%的半干旱和干旱亚湿润地区70%以上的土地退化，旱季时几乎看不到地表径流，雨季时径流一泻而逝，人穷地竭恶性循环的状况更感失望。造成这种恶果的是人违背了自然规律。自然生态系统处处都展示着惊人的生物与环境和谐杰作，关键是人类要读懂它。非洲萨赫勒和澳大利亚干旱稀树草原区的虎斑纹状丛林，其灌木林被一条条裸土带隔开，从空中看像老虎的斑纹，大自然在这里以最明白的方式向我们演示了生物将降水最大限度地向生产性绿水转移的机制：裸土带硬的外壳使降水下渗很少，降水最大限度地形成地表径流集中流向灌木丛，使灌木丛获得比降水多几个量级的土埌水，这就最大限度地降低了降水的季节性变化给植物生长带来的风险。效法自然生态系统去重建可持续的绿水农业，无疑是人类走出水危机和粮食危机的一个具有根本性意义的选择。

除少数雨水丰沛的地区有条件发展灌溉农业外，全球大多数地区需要转换农业模式，走绿水农业的路子。绿水农业是以自然森林植被生物多样性和生态功能的恢复为基础，与各地自然环境相适应的多样化的农业体系。其共同特征是生物多样性包括多样性的植物、动物、微生物协同作用，能最大限度地实现降水向生产性绿水转移和水汽循环，地面常年为植被覆盖、自我制土施肥灌溉抑虫、持续收获、多产高产。这是本地经验与现代生物学、生态学等知识的集成，是自然森林系统的缩影，是立足于持久效率和信赖自然能力的农业，因而被称之为“天然系统农业”。这种农业目前当然还远没有达致完善和普及，但从热带森林到温带森林到半干旱草原、荒漠，都在实验，并有着一系列振奋人心的成果。如热带森林中斑块状模拟丛林多样性的多年轮作种植，其产出的食物高出同地域等面积畜牧场产量的几个量级，即使是在半干旱稀树草原，相关的初步研究和实验表明，这种农业在改善其生态环境的同时，可以使农作物产量提高2—3倍。如果在使占目前全球粮食总量60%—70%的旱作农业出产翻1-2番的同时，又大大改善了全球的生态环境，则21世纪的粮食和水危机都将得到有效化解。

(作者: 孙家驹)