趙英，王海霞，王毅，牛忠恩，胡秋麗，趙芬，索立柱，徐征和，陳小兵

（1. 魯東大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025；2. 濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，濟(jì)南 250022；3. 中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，山東煙臺(tái) 264003）

一、前言

水資源既是基本的自然資源，也是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，缺乏水資源或其不合理分配將導(dǎo)致潛在的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。隨著全球氣候變化、人類活動(dòng)影響的加劇，農(nóng)業(yè)水資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾更為尖銳，使得流域水資源管理中水資源優(yōu)化配置的作用進(jìn)一步凸顯。開(kāi)展全流域水資源系統(tǒng)各要素的綜合研究、水資源高效利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的深入剖析，有助于實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置，解決流域不同區(qū)域、不同生態(tài)保護(hù)水平條件下的農(nóng)業(yè)用水需求和用水效率問(wèn)題。

黃河流域既是我國(guó)關(guān)鍵的生態(tài)屏障，又是糧食生產(chǎn)核心區(qū)、保障糧食安全的重點(diǎn)區(qū)域，相應(yīng)生態(tài)保護(hù)和農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)都具有戰(zhàn)略意義。黃河流域年平均降水量?jī)H為447 mm，明顯低于全國(guó)平均水平（628 mm）。黃河流域農(nóng)業(yè)用水占全流域用水超過(guò)70%，在很大程度上擠占了生態(tài)用水空間，生產(chǎn)與生態(tài)之間的用水沖突尖銳；在有限水資源的條件下，實(shí)現(xiàn)黃河流域全域國(guó)土空間下的糧食安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙重目標(biāo)，具有挑戰(zhàn)性。從20世紀(jì)末開(kāi)始，我國(guó)食物消費(fèi)需求從“吃得飽”向“吃得好”階段快速轉(zhuǎn)變，食物結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。近年來(lái)，樹(shù)立大食物觀、構(gòu)建多元化食物供給體系成為國(guó)家要求。因此，研究關(guān)注點(diǎn)需要從過(guò)去黃河流域農(nóng)區(qū)耕地的常規(guī)農(nóng)業(yè)，轉(zhuǎn)向基于整個(gè)黃河流域空間來(lái)發(fā)展“農(nóng)林牧副漁”的大農(nóng)業(yè)，進(jìn)一步厘清黃河流域上、中、下游之間以水為紐帶關(guān)系的系統(tǒng)性問(wèn)題；審視農(nóng)業(yè)、自然資源、生態(tài)保護(hù)各部門(mén)政策的一致性，在大食物觀視角下建立多元化的食物生產(chǎn)體系，以期充分發(fā)揮政策的協(xié)同效應(yīng)，提升黃河流域以水資源為紐帶關(guān)系的協(xié)同管理水平，在全球綜合應(yīng)對(duì)氣候、糧食安全、自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等多個(gè)議題層面提供中國(guó)方案。

黃河流域生態(tài)保護(hù)、高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略都強(qiáng)調(diào)“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”原則。著力推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理，加快建設(shè)國(guó)土空間保護(hù)利用新格局，凸顯了黃河流域水資源優(yōu)化管理的重要性和緊迫性。目前，針對(duì)黃河流域水資源優(yōu)化配置[1,2]、生態(tài)環(huán)境保護(hù)[3]等，在區(qū)域尺度上進(jìn)行了深入研究，但從全流域尺度探討“水資源 - 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) - 生態(tài)環(huán)境”耦合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、優(yōu)化與綜合管理的研究甚少，導(dǎo)致黃河流域協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)的系統(tǒng)方案構(gòu)建面臨支撐不足的情況。針對(duì)于此，本文采用系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)和生態(tài)思維，面向黃河流域農(nóng)田水分高效利用和可持續(xù)發(fā)展，以水為中心并從全流域視角出發(fā)，探討黃河全流域農(nóng)業(yè)水資源高效利用與優(yōu)化配置涉及的關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)方法，以期為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展研究提供參考。

二、黃河流域農(nóng)業(yè)水資源研究的需求和意義

（一）水資源短缺背景下的糧食安全方略

糧食安全作為國(guó)家三大基礎(chǔ)安全之一，一直是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)領(lǐng)域，疊加積極應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)的需要，其重要性日益凸顯。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)仍然存在人均占有低、總產(chǎn)增長(zhǎng)率低、種糧效益低、糧食質(zhì)量低的問(wèn)題，導(dǎo)致糧食安全形勢(shì)不容樂(lè)觀。在黃河流域，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展意味著在壯大經(jīng)濟(jì)規(guī)模的同時(shí)，必須更加注重提高質(zhì)量和效益。盡管黃河流域擁有良好的光熱條件，但大部分地區(qū)屬于干旱 / 半干旱區(qū)，水資源條件有限，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到水資源的嚴(yán)格約束。為了保障糧食安全、提升沿黃流域的農(nóng)村治理能力，亟待優(yōu)化全流域水資源配置，提高水土資源的有效利用率（見(jiàn)圖1）。

圖1 國(guó)土空間格局與水土資源配置示意圖

（二）生態(tài)文明建設(shè)下的水資源空間優(yōu)化

自20 世紀(jì)下半葉以來(lái)，水資源短缺導(dǎo)致的生產(chǎn)、生活、生態(tài)問(wèn)題趨于嚴(yán)重，世界上部分地區(qū)甚至由此導(dǎo)致了嚴(yán)重沖突，引起各國(guó)政府的高度關(guān)注。在我國(guó)，黃河流域穿越9個(gè)省份，盡管不存在跨境水資源利用爭(zhēng)端，但各地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平有差異，對(duì)水資源開(kāi)發(fā)和利用的訴求不一致。部分地區(qū)水資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)加重了地表植被、水資源數(shù)量與質(zhì)量（如水污染）、生態(tài)環(huán)境等方面的問(wèn)題，已超過(guò)流域的生態(tài)承載力，制約了生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)程。黃河水量少、含沙量高，水沙關(guān)系失衡，導(dǎo)致水旱災(zāi)害頻發(fā)、水污染等嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題，使得黃河治理面臨長(zhǎng)期、復(fù)雜和艱巨挑戰(zhàn)[4]。當(dāng)前，國(guó)家提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水方針，因而強(qiáng)化黃河流域的“生態(tài)保護(hù)大局、統(tǒng)籌管理”的戰(zhàn)略思維至關(guān)重要（見(jiàn)圖1）。

（三）氣候變化影響下的水資源預(yù)測(cè)和優(yōu)化管理

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境受氣候變化的作用日益顯著，需要在流域水資源管理中充分考慮氣候變化帶來(lái)的影響。氣候變化導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加，而對(duì)于不同氣候變化情景下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和流域水資源趨勢(shì)的預(yù)測(cè)能力仍顯薄弱。當(dāng)前，黃河流域徑流量、泥沙量均大幅減少，但此變化在多大程度上受氣候變化的影響尚不明確。此外，大規(guī)模流域的農(nóng)業(yè)水資源預(yù)測(cè)、決策管理工具等也顯缺乏，迫切需要研究黃河流域氣候智能型的水資源管理方案，支持提升流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的能力。

（四）大食物觀理念下的適水農(nóng)業(yè)發(fā)展新思路

黃河水資源總量受限，因而合理分配水資源、發(fā)展適水農(nóng)業(yè)尤為關(guān)鍵。黃河上、中游地區(qū)的耕地占比較高，但農(nóng)業(yè)水資源非常有限且用水效率不高，耕地與水資源的時(shí)空匹配矛盾日益凸顯。黃河流域水資源短缺以及地區(qū)灌溉用水增長(zhǎng)帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出，特別是包括河套灌區(qū)等大型灌區(qū)在內(nèi)的耕地次生鹽堿化的防治與鹽堿荒地的耕地化改造難度較大，迫切需要農(nóng)業(yè)適水發(fā)展并突破高效利用農(nóng)業(yè)水資源的核心技術(shù)?；诖笫澄镉^理念，開(kāi)展流域尺度上水資源、糧食、生態(tài)的協(xié)同優(yōu)化，研究節(jié)水、減污、提質(zhì)兼顧的農(nóng)業(yè)管理方法，提出適水產(chǎn)業(yè)規(guī)模和布局方案，“宜農(nóng)則農(nóng)、宜牧則牧”，是黃河流域適水農(nóng)業(yè)發(fā)展的新思路[1]。

三、黃河流域上、中、下游生態(tài)保護(hù)和農(nóng)業(yè)水資源利用的現(xiàn)狀及不足

（一）上游：生態(tài)系統(tǒng)功能和水源涵養(yǎng)能力降低，亟需發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)

黃河源頭地區(qū)是黃河流域的“水塔”、最關(guān)鍵的水源和產(chǎn)流區(qū)，對(duì)整個(gè)流域的水資源、糧食產(chǎn)量、生態(tài)環(huán)境具有決定性作用。自1951年起，黃河源區(qū)經(jīng)歷了顯著的氣候變暖和濕潤(rùn)化過(guò)程，導(dǎo)致冰川和積雪加速融化、凍土層逐漸消退。然而，這種濕潤(rùn)化能否轉(zhuǎn)化為有效的水資源，尤其是在長(zhǎng)時(shí)間尺度上的成效仍需進(jìn)一步研究。一般來(lái)說(shuō)，盡管冰川和積雪融化在一定時(shí)期內(nèi)增加徑流，但會(huì)增加損耗；隨著氣溫上升，凍土層下降、不飽和土層變厚，導(dǎo)致產(chǎn)流量減少。目前，黃河源區(qū)的天然河川徑流量已呈下降趨勢(shì)，而草地退化進(jìn)一步削弱了該區(qū)域的水分涵養(yǎng)能力。因而迫切需要探究草地植被與寒區(qū)冷生土壤水文之間的相互作用，確定草地的需水量，明確保障黃河水源涵養(yǎng)需求的草地恢復(fù)閾值。

黃河上游雖是河流源區(qū)，但降水量有限，而居民和農(nóng)田多集中于河流周圍并以河水為主要水源；黃河水大部分用于灌溉，由此發(fā)展出了特色“綠洲農(nóng)業(yè)”[5]。近40 年來(lái)，伴隨著大面積農(nóng)田的開(kāi)發(fā)，灌溉用水需求不斷增加[6]。當(dāng)前，農(nóng)田灌溉計(jì)劃主要根據(jù)耕作經(jīng)驗(yàn)和水資源可及性進(jìn)行安排，水分利用效率低，深層滲漏比例大，次生鹽堿化加劇，農(nóng)田排水對(duì)尾閭濕地的影響變大[7]。整體上，該地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)應(yīng)調(diào)整為節(jié)水農(nóng)業(yè)，推行節(jié)水灌溉技術(shù)、實(shí)施計(jì)劃用水、實(shí)行按方收費(fèi)制度是緩解該地區(qū)水資源短缺并實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必需[6～9]。

（二）中游：植被恢復(fù)導(dǎo)致土壤儲(chǔ)水下降，亟需發(fā)展高效旱作農(nóng)業(yè)

黃河中游是黃河流域水沙環(huán)境變化調(diào)控的“樞紐”、進(jìn)行水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵區(qū)域。黃河90%的泥沙來(lái)自黃土高原土壤侵蝕，歷史上的坡耕地行為加劇了水土流失，造成根層厚度減少、土壤蓄水能力下降。20 世紀(jì)90 年代末實(shí)施了包括“退耕還林（草）工程”在內(nèi)的一系列大型造林活動(dòng)[10]，顯著提高了區(qū)域的植被覆蓋率，有效遏制了水土流失，但也造成土壤干燥化[11]，特別是深層土壤儲(chǔ)水下降[12]、地下水補(bǔ)給減弱[13]，可能對(duì)區(qū)域水循環(huán)和氣候產(chǎn)生強(qiáng)烈的反饋?zhàn)饔?。該地區(qū)的植樹(shù)造林已接近水分承載力上限，進(jìn)一步擴(kuò)大造林面積將加劇土壤水分耗散、水資源短缺等問(wèn)題[14]。為此，確定植被生產(chǎn)的區(qū)域承載力是該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)措施可持續(xù)的前提[15]，亟需明確退耕還林（草）后生態(tài) -水文 - 土壤過(guò)程耦合作用及其產(chǎn)水、產(chǎn)沙機(jī)制，界定不同地貌類型區(qū)的生態(tài)水文閾值，提出生態(tài)建設(shè)格局優(yōu)化方案。

黃河中游也是我國(guó)的重要旱作農(nóng)耕區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，該地區(qū)發(fā)展了許多節(jié)水抗旱保墑的覆蓋栽培措施[16]，如集水農(nóng)業(yè)工程、結(jié)合滴灌、地膜覆蓋集水增溫保墑等技術(shù)；也有眾多研究分析了黃土旱塬區(qū)不同覆蓋模式下的水分高效利用潛力，評(píng)價(jià)了適合該地區(qū)的水土資源調(diào)配及合理利用途徑。面向未來(lái)，確定氣候和土地利用在土壤水平衡中的主導(dǎo)地位，對(duì)于制定本地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源管理策略至關(guān)重要。研究表明，實(shí)際蒸散量的變化主要受降水、溫度的影響，但地下水補(bǔ)給量的變化主要受農(nóng)田向林地轉(zhuǎn)化的控制[8]。為此，制定平衡的農(nóng)林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、維持水資源可持續(xù)性，是未來(lái)本地區(qū)合理土地利用的重要考慮因素[17]。

（三）下游：河道生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)保護(hù)，亟需進(jìn)行多水源聯(lián)動(dòng)的鹽堿農(nóng)業(yè)高效發(fā)展

黃河最下游的三角洲地區(qū)，既擁有我國(guó)暖溫帶最為完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)，又有超過(guò)5×105hm2的鹽堿地后備耕地資源，是探索區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、生態(tài)健康發(fā)展共贏的良好區(qū)域[18]。建設(shè)黃河下游綠色生態(tài)走廊，加大濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，促進(jìn)河道生態(tài)功能提升和入?？谏鷳B(tài)環(huán)境改善，是該地區(qū)的發(fā)展重點(diǎn)。目前，編制黃河三角洲濕地保護(hù)修復(fù)規(guī)劃并建設(shè)黃河口國(guó)家公園是重要舉措。精準(zhǔn)確定濕地生態(tài)需水量是濕地水文恢復(fù)與水資源調(diào)配的前提及基礎(chǔ)，但缺少對(duì)濕地水文和濕地生態(tài)過(guò)程之間關(guān)系的深入理解、對(duì)濕地未來(lái)演變動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)；亟需構(gòu)建具有物理過(guò)程機(jī)制的濕地生態(tài)水文模型，確定濕地保護(hù)與恢復(fù)所需的適宜生態(tài)水資源及其閾值。

與我國(guó)其他區(qū)域的鹽堿地相比，黃河三角洲鹽堿地受海水頂托浸潤(rùn)作用明顯，地下水埋深淺且礦化度高，土壤鹽堿化嚴(yán)重且分布廣。因此，地下水管控是黃河三角洲鹽堿農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。厘清農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和地下水文過(guò)程的互饋機(jī)制，研發(fā)基于控制性灌排工程的地下水優(yōu)化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，可為黃河三角洲鹽漬土改良、農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供理論和工程依托。可以新定義“地下水效益區(qū)間”——將地下水位調(diào)控在臨界地下水位以下、地下水產(chǎn)量補(bǔ)貼邊界（即最佳地下水位附近）兩者重疊的區(qū)間，以此作為地下水調(diào)控的理論標(biāo)準(zhǔn)[19]。隨著區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)種植面積的擴(kuò)大，淡水資源供給更顯不足，農(nóng)業(yè)用水開(kāi)始轉(zhuǎn)向利用淺層地下咸水、咸淡水結(jié)合灌溉。高效合理地“開(kāi)源節(jié)流”，對(duì)于緩解淡水資源短缺十分必要，需要探討多水源聯(lián)動(dòng)的高效利用機(jī)制，發(fā)展適合該區(qū)域的節(jié)水灌溉技術(shù)并優(yōu)化相應(yīng)種植結(jié)構(gòu)。

（四）黃河流域上、中、下游聯(lián)動(dòng)

黃河流域跨越我國(guó)東部、中部、西部的三大氣候帶，具有復(fù)雜的自然環(huán)境和獨(dú)特的河流特征，在治理和保護(hù)策略上需要全面規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、綜合實(shí)施[20]。在通常情況下，流域上、下游的水文循環(huán)主要取決于中游的可持續(xù)發(fā)展及其與上、下游生態(tài)系統(tǒng)健康之間的平衡。在黃河上中游地區(qū)，農(nóng)業(yè)與生態(tài)用水之間的矛盾尤為突出，導(dǎo)致土壤干燥化、地下水位下降、土壤次生鹽堿化、非點(diǎn)源污染等嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)下游地區(qū)的生態(tài)和農(nóng)業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了不利影響。然而，在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展方面，針對(duì)全流域的系統(tǒng)研究還較少，加之黃河水沙問(wèn)題仍然突出，迫切需要協(xié)調(diào)上、中、下游的差異性，充分認(rèn)識(shí)到流域功能的整體性、系統(tǒng)性、綜合性。

全流域系統(tǒng)水文學(xué)是水文學(xué)的一個(gè)分支，主要研究全流域范圍內(nèi)的水文過(guò)程和水資源管理，綜合考慮水的循環(huán)、水量與水質(zhì)變化、人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響等因素。通過(guò)全流域水文過(guò)程研究，能夠更好地管理和利用水資源，促進(jìn)水環(huán)境保護(hù)并減少水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，隨著水科學(xué)研究的不斷深入，關(guān)注重點(diǎn)轉(zhuǎn)向以地球關(guān)鍵帶為單元的生態(tài) - 水文過(guò)程，為流域環(huán)境綜合管理確立基礎(chǔ)。地球關(guān)鍵帶拓展了生態(tài)系統(tǒng)與水文過(guò)程的研究范疇，強(qiáng)化了土壤水文過(guò)程在陸地表層系統(tǒng)剖面、坡面、流域等多尺度物質(zhì)運(yùn)移及循環(huán)中的重要作用[21]。例如，在分析自然 - 社會(huì)二元水循環(huán)與流域生態(tài)保護(hù)關(guān)系的基礎(chǔ)上，針對(duì)黃河流域生態(tài)本底及特征，分別從空間格局、時(shí)間過(guò)程上提出了維護(hù)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)完整性的主要原則[22]。未來(lái)應(yīng)以黃河上、中、下游的典型農(nóng)業(yè)區(qū)（如河套灌區(qū)、黃土高原旱作區(qū)、華北平原農(nóng)作區(qū)、黃河下游及三角洲地區(qū)）為關(guān)鍵區(qū)域，圍繞限制不同區(qū)域農(nóng)田的水分高效利用問(wèn)題，開(kāi)展系統(tǒng)整合分析；明確不同區(qū)域農(nóng)田的主導(dǎo)水文過(guò)程與調(diào)控方案，為黃河流域不同地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水、作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、生態(tài)保育、水資源優(yōu)化配置提供科學(xué)依據(jù)及技術(shù)保障；探索黃河流域節(jié)余水權(quán)的市場(chǎng)配置機(jī)制，在保證不突破黃河流域水資源剛性約束紅線的前提下，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)節(jié)方式促進(jìn)水資源向高效益農(nóng)業(yè)利用的地區(qū)轉(zhuǎn)移，從而以水資源利用效益及效率的提高來(lái)實(shí)現(xiàn)流域尺度上的水資源節(jié)約與集約利用。

四、黃河流域農(nóng)業(yè)水資源配置的關(guān)鍵問(wèn)題

（一）如何進(jìn)一步提升黃河流域農(nóng)田用水效率

水資源不足是制約黃河流域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素，實(shí)現(xiàn)地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源高效利用是首要任務(wù)。在我國(guó)，無(wú)論是旱作農(nóng)業(yè)區(qū)還是灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，水資源利用率、水分生產(chǎn)效率都明顯低于農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，主要糧食作物平均水分生產(chǎn)力實(shí)際值與理論值也有很大距離，說(shuō)明開(kāi)發(fā)潛力很大。黃河流域的農(nóng)田經(jīng)過(guò)了上千年的改造，特別是較為成熟的農(nóng)藝和工程措施的應(yīng)用，已經(jīng)極大提高了水分生產(chǎn)力；但上游、中游、下游主要作物耗水過(guò)程的系統(tǒng)比較分析缺失，限制了區(qū)域之間水資源調(diào)配、節(jié)水技術(shù)的推廣潛力，不利于用水效率提升。黃河流域上、中、下游地區(qū)典型農(nóng)業(yè)的作物種植與管理，如黃土高原地膜覆蓋、起壟耕作、梯田工程措施對(duì)提高作物水分利用率產(chǎn)生顯著影響，但對(duì)根區(qū)水分傳輸機(jī)理的研究不夠深入。在氣候暖干化、徑流急劇減少、人類用水不斷增加的背景下，亟需厘清黃河流域農(nóng)田用水效率提升的作用機(jī)理[23]，精準(zhǔn)實(shí)施全流域、全過(guò)程、全行業(yè)節(jié)水。

（二）如何改進(jìn)黃河流域水 - 糧食 - 生態(tài)協(xié)同優(yōu)化技術(shù)

水土資源的合理組合對(duì)作物生產(chǎn)起到?jīng)Q定性作用，然而過(guò)去的研究更多關(guān)注總量關(guān)系，較少關(guān)注結(jié)合土地資源特性進(jìn)行的時(shí)空優(yōu)化配置（見(jiàn)圖1）。黃河流域特色農(nóng)業(yè)發(fā)展亟需相應(yīng)的土地利用理論和技術(shù)。水 - 糧食 - 生態(tài)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，探究其互動(dòng)機(jī)制和協(xié)同優(yōu)化是關(guān)鍵內(nèi)容。當(dāng)前研究集中在糧食生產(chǎn)的水資源安全保障、以水資源承載能力為限制的配置方案等方面，而整體協(xié)同優(yōu)化仍處于概念階段。需要研究不同土地利用類型對(duì)綠水和藍(lán)水入滲、滲漏及蒸發(fā)的影響，提高綠水和藍(lán)水的綜合利用率；通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)配藍(lán)水并有效儲(chǔ)存綠水，滿足作物需水量。進(jìn)一步，開(kāi)發(fā)水 - 糧食 - 生態(tài)關(guān)系分析模擬模型，根據(jù)不同區(qū)域的水碳足跡分析結(jié)果，評(píng)估黃河流域各區(qū)域水 - 糧食 - 生態(tài)的適應(yīng)性與風(fēng)險(xiǎn)水平。在變化的環(huán)境下，研發(fā)水資源配置方案和技術(shù)，制定水 - 糧食 - 生態(tài)協(xié)同安全保障策略、空間布局和調(diào)控措施[24]，將黃河流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)有機(jī)結(jié)合。此外，可評(píng)估不同配置方案的水足跡，從虛擬水流動(dòng)角度開(kāi)展流域水 - 糧食 - 生態(tài)的協(xié)同優(yōu)化，提出適應(yīng)黃河流域氣候的智慧型農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)管理策略（見(jiàn)圖2）。

圖2 水 - 糧食 - 生態(tài)紐帶關(guān)系示意圖

（三）如何構(gòu)建黃河流域水資源立體監(jiān)測(cè)體系

黃河流域具有廣泛的生態(tài)脆弱區(qū)域、豐富的脆弱生態(tài)類型。當(dāng)前，需要深入研究黃河水沙關(guān)系長(zhǎng)期演變趨勢(shì)及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，提高黃河流域水利工程聯(lián)合調(diào)度平臺(tái)的能力，推動(dòng)上、中、下游地區(qū)防洪抗旱協(xié)同應(yīng)對(duì)。例如，自2002年流域尺度水沙調(diào)節(jié)計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，約有28%的河流徑流、57%的泥沙通過(guò)小浪底水庫(kù)的控釋而快速排放，導(dǎo)致黃河三角洲的形態(tài)與景觀格局發(fā)生了明顯變化；然而由于缺乏長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)，黃河三角洲濕地生態(tài)對(duì)水沙排放模式的動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒(méi)有得到充分研究[25]，黃河流域水資源配置與水沙調(diào)控措施對(duì)水沙時(shí)空變化、區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響并不清楚。又如，盡管黃土高原植樹(shù)造林工程使區(qū)域環(huán)境得到改善、泥沙徑流明顯減小，但也導(dǎo)致黃河下游泥沙補(bǔ)給不足，在局部已呈現(xiàn)為凈侵蝕，黃河三角洲面積有所縮?。ㄒ?jiàn)圖3）。為量化這種人類活動(dòng)導(dǎo)致的水沙環(huán)境變化，需要提高黃河流域水資源監(jiān)控能力，建立基于“天 - 空 - 地”多時(shí)空尺度、“水 -土 - 氣 - 生”綜合觀測(cè)協(xié)同的黃河流域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合共享；為水資源在流域尺度上的調(diào)整及優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、態(tài)勢(shì)感知、預(yù)警預(yù)測(cè)、輔助決策，推動(dòng)黃河流域智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)。

圖3 黃河流域水沙關(guān)系變化示意圖

（四）如何完善變化環(huán)境下的黃河流域水量分配方案

跨界河流分水問(wèn)題事關(guān)河流健康，“人、地、水”關(guān)系，區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展甚至社會(huì)穩(wěn)定。1987年頒布的分水方案仍是當(dāng)前黃河沿岸各省份耗水量指標(biāo)的依據(jù)[26]，在歷史上為黃河流域有序用水發(fā)揮了重要作用。然而，近年來(lái)黃河水沙條件，水資源稟賦，流域供用水背景，上、中、下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局變化很大，如南水北調(diào)東中線一期工程已經(jīng)投入運(yùn)行、沿海地區(qū)海水利用規(guī)模擴(kuò)大等。當(dāng)前，氣候變化明顯、水資源短缺、極端氣候頻繁，需要構(gòu)建黃河流域分布式生態(tài) - 水文 - 泥沙耦合模型，預(yù)估未來(lái)氣候和土地利用情境下的黃河流域水文與泥沙變化過(guò)程以及時(shí)空變化趨勢(shì)，從而輔助決策水量分配優(yōu)化方案與管理模式，確?！按蠓€(wěn)定、小調(diào)整”。例如，可利用區(qū)域氣候模式、降尺度方法，研究黃河上、中、下游地區(qū)近百年的氣候變化趨勢(shì)，結(jié)合野外人工氣候場(chǎng)，模擬不同降雨和氣溫情景下的農(nóng)業(yè)水文過(guò)程，建立氣候變化對(duì)區(qū)域作物用水與產(chǎn)量影響的預(yù)測(cè)方法及模型，預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化情景下作物需水量和作物產(chǎn)量的變化規(guī)律；有助于遴選基于全流域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保育多目標(biāo)的水資源區(qū)域聯(lián)調(diào)方案，全面揭示變化背景下黃河流域“人地水”耦合控制機(jī)理。

五、黃河流域農(nóng)業(yè)水資源持續(xù)利用的重點(diǎn)舉措

（一）作物高效用水與土壤水鹽過(guò)程調(diào)控技術(shù)

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的角度看，推動(dòng)節(jié)水產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展以確保水資源安全，具有明顯的時(shí)代價(jià)值。當(dāng)前，不同區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)手段既有一致性又有差異性，不同領(lǐng)域、學(xué)科之間也是共識(shí)與分歧并存。以地下水資源保護(hù)為例：① 黃河上、中游采用的節(jié)水技術(shù)導(dǎo)致了地下水位下降，但黃河下游農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)面臨的問(wèn)題恰恰出在地下水位過(guò)高；② 華北平原地區(qū)地下水超采造成了地面沉降、濕地退化等問(wèn)題，對(duì)生活和生態(tài)用水不利，但地下水下降卻在一定程度上緩解了該地區(qū)土壤鹽堿化的問(wèn)題，對(duì)農(nóng)業(yè)（短期）生產(chǎn)反而有利；③ 黃土高原植樹(shù)造林改善了環(huán)境，但導(dǎo)致深層土壤干燥化乃至地下水枯竭，保護(hù)地表生態(tài)與地下水資源補(bǔ)給之間存在矛盾；④ 國(guó)外已在地下水回補(bǔ)技術(shù)方面進(jìn)行了大量研究和應(yīng)用，而我國(guó)的相關(guān)工作還很欠缺，有必要進(jìn)行跨區(qū)域、跨部門(mén)的協(xié)同甚至跨學(xué)科的交叉融合。然而，已有研究集中于黃河流域典型生態(tài)系統(tǒng)或者小流域，局限在植物 - 土壤格局變化對(duì)生態(tài)水文過(guò)程的影響層面；亟需從全流域尺度上開(kāi)展整體性、系統(tǒng)性研究，揭示植被變化影響蒸散及其組分分配等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的生態(tài)水文效應(yīng)，刻畫(huà)人為調(diào)控措施對(duì)黃河源區(qū)、黃土高原、黃河三角洲等典型地區(qū)的生態(tài)水文效應(yīng)，發(fā)展全流域尺度的農(nóng)業(yè)水文模型。

人類活動(dòng)通過(guò)改變流域下墊面條件來(lái)影響水循環(huán)過(guò)程。根據(jù)黃河流域上、中、下游的水文地質(zhì)條件，因地制宜構(gòu)建基于農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)管理的農(nóng)作體系（包括作物、耕作、灌溉、施肥、土地管理），具有挑戰(zhàn)性。相關(guān)工作涉及區(qū)域適宜性評(píng)價(jià)，需要?jiǎng)?chuàng)建農(nóng)業(yè)節(jié)水新理論，突破農(nóng)業(yè)綠色高效用水關(guān)鍵技術(shù)。從地球關(guān)鍵帶研究的角度看，關(guān)注并揭示黃河流域上、中、下游聯(lián)動(dòng)和各地水分利用效率的差異性，才能精準(zhǔn)提高流域系統(tǒng)尺度上的水資源綜合利用效率。例如，黃河流域的不同區(qū)域雖然降雨量、地下水埋深差別較大，但都存在一定的土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)；需要針對(duì)作物生境系統(tǒng)的主控要素及其之間的耦合作用開(kāi)展深入研究，闡明農(nóng)業(yè)管理措施對(duì)土壤水鹽運(yùn)移、作物水分利用效率的影響機(jī)制。由此，建立綜合考慮農(nóng)田土壤水文過(guò)程、作物生長(zhǎng)及鹽分特征的機(jī)理模型，剖析灌溉和旱作農(nóng)田水文過(guò)程，揭示灌溉水（降水） - 土壤水 - 地下水 -作物水轉(zhuǎn)化過(guò)程及伴生的土壤次生鹽堿化和面源污染成因；提出水土資源協(xié)同調(diào)控途徑，破解耕地總量不足和質(zhì)量偏差難題，為其他區(qū)域水資源優(yōu)化配置提供應(yīng)用參照。

（二）流域系統(tǒng)分水策略與調(diào)度平臺(tái)

跨界河流水量分配應(yīng)以實(shí)際發(fā)展規(guī)模、用水需求為基礎(chǔ)，綜合考慮各種影響因素來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)展與需求相匹配的目標(biāo)?，F(xiàn)有的跨界河流分水理論[27]以全面協(xié)調(diào)并平衡各地區(qū)之間的用水需求為主，而具有全面系統(tǒng)流域特征的黃河流域用水準(zhǔn)確量化方法依然缺乏。需要發(fā)展統(tǒng)籌各類要素的綜合系統(tǒng)分水計(jì)算方法，研發(fā)嵌入水資源要素的高時(shí)空精度經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬技術(shù)，形成契合發(fā)展實(shí)際的新時(shí)期黃河分水策略。也要注意到，現(xiàn)有的流域水量調(diào)度模型（如數(shù)字流域系統(tǒng)、數(shù)字黃河模擬系統(tǒng)）缺乏針對(duì)全流域水資源和水沙綜合調(diào)度功能。應(yīng)優(yōu)先研究統(tǒng)籌水源區(qū)河流水資源稟賦條件、水生態(tài)環(huán)境屬性、水工程調(diào)配能力、功能區(qū)劃定位的生態(tài)環(huán)境需水評(píng)估方法，提出各河段必須確保的生態(tài)流量（見(jiàn)圖4）。

革新管理體系是推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重要方面。需深化頂層策略構(gòu)思，加強(qiáng)全流域監(jiān)管，構(gòu)建面向黃河流域水資源的復(fù)雜系統(tǒng)多維協(xié)同調(diào)度平臺(tái)。在區(qū)域農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)方面，以水定產(chǎn)、適水發(fā)展是核心目標(biāo)，不能以犧牲周邊生態(tài)環(huán)境為代價(jià)；應(yīng)立足精細(xì)化水資源管理需求，研發(fā)水資源安全評(píng)估與配置決策管理平臺(tái)，把握區(qū)域農(nóng)業(yè)和生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系，明確資源環(huán)境的成本約束關(guān)系，科學(xué)開(kāi)展全流域水資源分配。例如，按照政府管控、市場(chǎng)調(diào)節(jié)相結(jié)合的資源配置思路，采取調(diào)整配水方案和水價(jià)的方式，提高水資源利用效率；對(duì)農(nóng)業(yè)用水方案、節(jié)水潛力等進(jìn)行情景分析與測(cè)算[28]，通過(guò)水權(quán)交易盤(pán)活存量。實(shí)證研究表明，在不改變單方水收益的前提下，適度減少作物種植面積即可實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。采取生態(tài)優(yōu)先原則，適當(dāng)減少作物種植面積，同步建立農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償機(jī)制，為生態(tài)用水提供更多空間，是黃河流域生態(tài)脆弱區(qū)的可行發(fā)展策略。

（三）變化環(huán)境下農(nóng)業(yè)用水與生態(tài)保護(hù)協(xié)同適應(yīng)

水資源空間均衡是新時(shí)期的治水方針，相關(guān)概念及框架已有較多討論，但面向空間均衡的水資源適應(yīng)性配置方法研究較薄弱。鑒于流域水循環(huán)的特點(diǎn)，未來(lái)水資源配置需要進(jìn)一步考慮空間、時(shí)間維度上的均衡，實(shí)現(xiàn)流域上、中、下游之間，人與自然之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。在水資源有限的黃河流域，生態(tài)保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各有需求，經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值也不一樣，不同區(qū)域的利用效率分化，使得水資源配置顯得極為復(fù)雜。例如，從糧食安全的角度看，不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)用水如何分配？從水安全和水生態(tài)的角度看，如何定產(chǎn)或者發(fā)展水資源高效的農(nóng)業(yè)？應(yīng)該看到，農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水既存在分水矛盾，也存在“共贏”機(jī)遇；農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身也是自然- 人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的一部分，兼具生態(tài)功能，在生態(tài)脆弱區(qū)更可發(fā)揮農(nóng)業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善作用。這與當(dāng)前提倡的鹽堿地治理新觀念（由治理鹽堿地適應(yīng)作物向選育耐鹽堿植物適應(yīng)鹽堿地轉(zhuǎn)變）是一致的。

在大食物觀理念的指導(dǎo)下，上游地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展宜優(yōu)先考慮多重土地利用方式。例如，發(fā)展與草牧業(yè)相結(jié)合的項(xiàng)目，考慮協(xié)調(diào)糧畜爭(zhēng)地矛盾，合理設(shè)置各種作物的種植規(guī)模紅線，減少對(duì)水土資源的壓力；將生態(tài)要素納入考慮范疇，有效削減發(fā)展乳業(yè)帶來(lái)的溫室氣體排放，促進(jìn)傳統(tǒng)的種植業(yè)、畜牧業(yè)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在中游地區(qū)，重點(diǎn)在堅(jiān)持水土保持的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)森林和樹(shù)木對(duì)糧食安全與營(yíng)養(yǎng)的重要性，加強(qiáng)對(duì)森林作用的認(rèn)可與支持。在下游地區(qū)，基于“濕地與農(nóng)業(yè)：共同成長(zhǎng)的伙伴”理念的引導(dǎo)，尋求糧食安全、生態(tài)安全之間的平衡點(diǎn)，遵循農(nóng)業(yè)生態(tài)共生共存、物質(zhì)循環(huán)原理，完善葦 - 魚(yú)（蟹、蝦） - 稻復(fù)合生態(tài)工程模式。

受近年來(lái)氣候變化明顯、極端氣候頻繁、降雨帶移動(dòng)的影響，及時(shí)開(kāi)展水資源格局再分配、再平衡背景下的水資源管理系統(tǒng)研究尤為重要。量化農(nóng)業(yè)發(fā)展和氣候變化對(duì)流域上、中、下游水文變化的差異化影響以及沿程傳遞效應(yīng)，通過(guò)農(nóng)業(yè)用水的區(qū)域差異化協(xié)同調(diào)控來(lái)強(qiáng)化全流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)保育應(yīng)對(duì)全球氣候變化的能力，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。例如，針對(duì)黃河三角洲鹽堿地，研究全球氣候變化背景下的土壤鹽漬化演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制及生態(tài)效應(yīng)，開(kāi)展土壤鹽漬化與植被生態(tài)對(duì)節(jié)水場(chǎng)景的響應(yīng)與過(guò)程模擬，解析鹽漬土區(qū)的土壤 - 植被 - 水文耦合響應(yīng)與協(xié)同適應(yīng)機(jī)制[29]，進(jìn)而明確農(nóng)業(yè)用水和濕地生態(tài)用水的配額配置。系統(tǒng)分析流域尺度用水的多過(guò)程調(diào)控理論，改進(jìn)灌區(qū)用水實(shí)時(shí)調(diào)配技術(shù)，構(gòu)建現(xiàn)代灌區(qū)高效用水調(diào)控技術(shù)集成模式，既實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，又維護(hù)并調(diào)控水肥鹽環(huán)境，減輕對(duì)灌區(qū)外圍環(huán)境的影響。從流域功能整體性出發(fā)，分析流域生態(tài)水平衡分量的格局變化規(guī)律，量化表征氣候變化、人類活動(dòng)、生態(tài)系統(tǒng)變化之間的關(guān)聯(lián)度，解析黃河流域生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空格局變化與生態(tài)水文過(guò)程，闡明生態(tài)系統(tǒng)中過(guò)程 - 結(jié)構(gòu) - 功能 - 服務(wù) - 管理的級(jí)聯(lián)效應(yīng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)用水與生態(tài)保護(hù)協(xié)同適應(yīng)。

（四）全流域系統(tǒng)水資源配置與信息化體系

全流域系統(tǒng)水資源配置與信息化體系是一套完善的信息化管理方法，支持在整個(gè)流域內(nèi)開(kāi)展水資源調(diào)度與管理，達(dá)到水資源合理配置與優(yōu)化利用的目標(biāo)；包括水資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、水資源調(diào)度系統(tǒng)、水資源配置決策系統(tǒng)，支持提高水資源管理效率。當(dāng)前，黃河流域上、中、下游已有不少農(nóng)業(yè)水資源高效利用技術(shù)（如節(jié)水灌溉、秸稈地膜覆蓋、控制性排水）的應(yīng)用，但在大范圍實(shí)施時(shí)未能充分考慮區(qū)域水資源條件，制約了推廣效果。從全流域角度看，內(nèi)容具體且操作性強(qiáng)的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃缺乏，可能導(dǎo)致區(qū)域發(fā)展不平衡問(wèn)題。因此，有待構(gòu)建黃河流域水資源立體監(jiān)測(cè)體系、農(nóng)業(yè)水資源信息化技術(shù)平臺(tái)，據(jù)此提出黃河流域水資源安全保障綜合方案。此外，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的城市，可積極利用地理優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)咸水（海水）資源；盡管當(dāng)前發(fā)展規(guī)模有限，但隨著綜合成本降低將具有寬闊的發(fā)展空間。

當(dāng)前，黃河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水控鹽試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展滯后，有關(guān)變化環(huán)境下適水農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)研究缺乏，能夠闡明土地利用和氣候變化對(duì)水資源影響的耦合關(guān)系研究較少，可在區(qū)域?qū)用嬷笇?dǎo)生產(chǎn)的成果更是稀缺。重點(diǎn)解析流域 - 子流域 - 田塊等多尺度上的水資源優(yōu)化配給機(jī)制，分析與作物物候相匹配的節(jié)水灌溉理論與制度，提出農(nóng)業(yè)高效用水應(yīng)對(duì)氣候變化的策略，優(yōu)化不同區(qū)域水資源調(diào)配應(yīng)對(duì)措施?；诮谠谕寥利}漬化演變過(guò)程監(jiān)測(cè)與多源數(shù)據(jù)融合、土壤水鹽運(yùn)移過(guò)程模擬與尺度拓展、鹽漬農(nóng)田灌排優(yōu)化管理與邊際水安全利用等方面的進(jìn)展，后續(xù)可面向農(nóng)業(yè)、資源、生態(tài)、環(huán)境等領(lǐng)域和行業(yè)，提升農(nóng)業(yè)用水信息化水平、大數(shù)據(jù)分析能力，更好支持黃河流域水資源監(jiān)控能力建設(shè)；發(fā)展多目標(biāo)統(tǒng)籌、多約束限制的決策方案生成模型，快速生成管理方案集，形成大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的方案優(yōu)選能力。進(jìn)一步，綜合已有的試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合室內(nèi)、田間試驗(yàn)觀測(cè)和物理模型，利用深度學(xué)習(xí)來(lái)發(fā)展空間和時(shí)間上表征土壤特性的算法；優(yōu)化數(shù)字土地制圖技術(shù)，將大數(shù)據(jù)信息化、參數(shù)化，構(gòu)建“天 - 空 - 地”一體化的高水效農(nóng)業(yè)智能管控系統(tǒng)；創(chuàng)建作物控水提質(zhì)與產(chǎn)能提升綜合技術(shù)模式并進(jìn)行示范應(yīng)用，著力提升黃河流域水土資源高效利用能力。

六、結(jié)語(yǔ)

本文聚焦黃河流域農(nóng)田水分高效利用和可持續(xù)發(fā)展，遵循大食物觀理念和水文學(xué)研究方法，突出黃河流域農(nóng)田用水效率提升的作用機(jī)理、水資源配置方案及技術(shù)、全流域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)保育多目標(biāo)的水資源區(qū)域聯(lián)調(diào)方案等重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，提出了作物高效用水與土壤水鹽過(guò)程調(diào)控、流域系統(tǒng)分水策略與調(diào)度平臺(tái)、變化環(huán)境下農(nóng)業(yè)用水與生態(tài)協(xié)同適應(yīng)、全流域系統(tǒng)水資源配置與信息化體系構(gòu)建等有待攻克的關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)內(nèi)容，有望化解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水與生態(tài)用水之間的沖突，為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供新的思路。

黃河流域具有良好的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)條件，但高質(zhì)量發(fā)展面臨多方面挑戰(zhàn)，如農(nóng)業(yè)水資源高效利用技術(shù)實(shí)施沒(méi)有充分結(jié)合區(qū)域水資源稟賦條件，全流域水資源配置的精細(xì)規(guī)劃缺失，農(nóng)業(yè)土地利用和氣候變化的耦合關(guān)系有待闡明，跨行業(yè) / 部門(mén) / 學(xué)科提升農(nóng)業(yè)節(jié)水認(rèn)知需要深化。為此，不僅需要保障生態(tài)環(huán)境并促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，更要提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的產(chǎn)品質(zhì)量和效率，精心測(cè)算并用好水土資源，從嚴(yán)從細(xì)管好水資源；在“水 - 熱 - 土 - 氣 - 生”相互作用過(guò)程取得新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，發(fā)展高分辨率的流域氣候 - 水文 - 生態(tài) - 社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合模式并提供系統(tǒng)管理工具，支撐水資源高效利用及優(yōu)化配置策略的實(shí)踐應(yīng)用，增強(qiáng)流域國(guó)土空間規(guī)劃能力、水 - 糧食 - 生態(tài)紐帶關(guān)系統(tǒng)籌管理水平。

利益沖突聲明

本文作者在此聲明彼此之間不存在任何利益沖突或財(cái)務(wù)沖突。

Received date:June 2, 2023;Revised date:July 15, 2023

Corresponding author:Zhao Ying is a professor from the School of Resources and Environmental Engineering, Ludong University. His major research field is soil hydrological process and its mechanism.E-mail: yzhaosoils@gmail.com