水与粮食安全及灌溉发展

水与粮食安全及灌溉发展高占义2012年9月13日ThemeofWorldWaterDay:‘WaterandFoodSecurity’Objective:toraiseawarenessontherelationshipbetweenwaterandfoodproductionandpromotemoresustainablefoodproductionandconsumptionpatterns.ThematicScope:WaterandFoodSecurityFirstAsianIrrigationForum11-14April2012千年发展目标挑战世界营养不良人口数量实际变化趋势世界营养不良人口分布世界原油价格变化美国玉米用于生产乙醇情况0204060801001201980/811985/861990/911995/962000/012005/062010/11FMMT05101520253035PercentEthanolcornuseEthanolshareofcornuseNote:2006/07through2010/11areprojectedbasedontheFebruary9,2007,WorldAgriculturalSupplyandDemandEstimates,theMarch2,2007,GrainsandOilseedsOutlook2007,andtheFebruary2007USDAAgriculturalProjectionsto2016.生产乙醇需要的粮食020406080100120140160200520072009201120132015百万吨中国–玉米加拿大–小麦加拿大–玉米欧盟–小麦欧盟–玉米美国–玉米生物燃料的经济可行性020406080100小麦乙醇,欧盟玉米乙醇,美国甜菜乙醇,欧盟甘蔗乙醇，巴西菜籽油生物柴油欧盟美元/每桶原油临界原油价格2004年原油价格2006年4月原油价格国际市场上粮食价格变化情况耕地灌排水平耕地与灌排系统无灌排设施耕地11.0亿公顷只有灌溉设施2.1亿公顷有灌溉与排水设施0.6亿公顷只有排水设施1.3亿公顷73.0%14.0%4.0%8.7%No-systemIrrigationIrrigation&DrainageDrainage雨养耕地和有灌排设施耕地生产粮食产量比例55%45%WaterManagementRainfed各类国家各类耕地所占比例（%）国家类别%无灌排系统有灌溉设施有排水设施发达国家发展中国家最不发达国家6769871123122282发达国家情况西欧、中欧国家，北美国家，部分中南美国家，大洋洲和亚洲部分国家农业产值占GDP的比例很低农业人口占总人口的比例很小、且还在减少(2-3%)农业生产率是发展中国家和最不发达国家的500倍以上。发展中国家东欧、中南美以及亚洲的大部分国家，包括俄罗斯、中国、印度、印度尼西亚以及非洲的一些国家经济发展使这些国家的人口从农村向城市转移粮食需求和生产在增加农田面积增加，在发展机械化发展高价值的作物，以使农民在小规模的耕地上生存兼顾耕作和打工最不发达国家非洲大部分国家，亚洲的一些国家，大洋洲的大多数小国家人口绝大部分为农民(50%)生产效率低下缺乏提高生产率的所需的投入和资源体制方面不完善2010年至2050年世界人口数量01234567195019701990201020302050Billion.DevelopedEmergingLeastdevelopedWorld01234567195019701990201020302050Billion.DevelopedEmergingLeastdevelopedWorld农村城市粮食安全定义让所有的人在任何时候都能享受充足、安全和富有营养的粮食，过上健康、富有朝气的生活。粮食安全包含四个方面的内涵：•粮食的可获性（foodavailability）•获取粮食的能力（foodaccess）•满足营养需求（meetingnutritionalrequirements）•稳定性（stability）粮食增加预期在未来25至30年粮食需求将增加70-80%。80-90%将来自现有耕地提高单产、增加复种指数发展灌溉排水面积对已有的灌溉系统进行现代化改造发展排水设施10-20%来自新开垦土地050010001500200025003000350018801900192019401960198020002020204020601000km3AgriculturalwaterwithdrawalShiklomanovFAOComprehensiveAssessmentOECD世界农业供水量情况2025年世界水资源短缺发展形势(IWMI,IFPRI…)Page26人均耕地在快速减少世界粮食总产及单产世界人口将继续增加0.03060901201750180018501900195020002050总人口(亿)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9年增量(亿）Source:UN,WorldPopulationAssessment2006气候变化对农业生产的影响1、随着气候变暖、水文循环的加强，洪水及干旱的水文极端事件发生频次将递增。2、气温升高1℃，农业灌溉用水量增加5-10%。气候变化条件下相互关联的安全粮食安全供水安全能源安全气候变化1.提高雨养耕地的生产效率2.提高灌溉农业的水分生产率3.提高可持续的生产效率、降低用水管理成本4.促进非常规水的安全利用5.增加用于农业灌溉的蓄水量6.制定区域规划发展7.促进地下水可持续开发利用8.提高食品供应链的效率9.支持小农户的发展解决方案灌溉及降雨蒸发土壤水库地表径流深层渗漏（补给地下水）地下水向上流动层间流动根系活动层毛细管水流地下排水回归水(水质下降)回归水(水质下降)深层渗漏与地下水交换管理土壤水库部分国家人均蓄水量1.俄罗斯6103m32.澳大利亚4733m33.巴西3145m34.美国1964m35.土耳其1739m36.西班牙1410m37.墨西哥1245m38.中国1111m39.南非753m310.印度275m3增加水源及水资源优化利用地下水库利用田间节水提高地面灌溉的均匀度•Mostnon-uniformitytendstobesystematic!所有灌溉系统度存在灌水不均匀的情况,灌水不均匀既影响产量也影响灌溉效率LocationDepthWaterlogged?SoilsurfaceWaterstressRequiredDepth激光控制平地提高灌水均匀度不但可以节水还可以提高品质和产值膜下滴灌技术地下滴灌技术精量灌溉灌区改造渠道衬砌与管道输水按需供水避免弃水和排水49灌溉管理现代化的作用四大水损失因素之前之后灌溉现代化以后1.    蒸发5%5%0%2.    排水15%0%15%3.    溢流及,渗漏15%4%11%4.    测量误差损失15%2%13%总计50%11%节约39%精确的测量系统和现代化设施渗漏辨认水损失的具体地点避免水损失的解决方案蒸发在流域范围提高灌溉用水生产效率和效益关注集约化经营和小型农户的发展问题加强对发展中国家的技术支持Realpricesforwheat,maizeandrice(USCPIdeflated)0501001502002503001960/611966/671972/731978/791984/851990/911996/972002/032008/09USD/tWheatMaizeRicefewerOECDdistortionslowerstockshighenergypricesweather/climateexportrestrictionslowdemandelasticitiesmorehunger,uncertaintyR&D,GRlowenergypriceshighgovernmentstocksOECDsupport,exportsubsidies世界粮食价格变化情况05001,0001,5002,0002,500196019651970197519801985199019952000200504080120160200240280320IrrigationFoodpriceindexWBlendingFoodpriceindex(1990=100)Irrigation(millionhectares)WBlending(1990constantprice)1961-1970:2.1%p.y1971-1980:2.2%p.y1981-1990:1.6%p.y1991-2000:1.2%p.y2001-2003:0.1%p.yAnnualgrowthrateofirrigation(bydecade)1960-2005年世界银行用于发展灌溉与排水工程的贷款国际市场上粮食价格变化情况2008年主要国家灌溉面积0.00010.00020.00030.00040.00050.00060.00070.000中国印度美国伊朗墨西哥俄罗斯土耳其埃及西班牙意大利日本澳大利亚法国南非加拿大德国以色列英国主要灌溉国家喷微灌占总灌溉面积比例0102030405060708090100中国印度美国伊朗墨西哥俄罗斯土耳其埃及西班牙意大利日本澳大利亚法国南非加拿大德国以色列英国灌溉水利用率（％）喷微灌占比例（%）%应对气候变化研究•缓减气候变化•减少农业生产温室气体排放•利用农业抵消其他部门的温室气体排放•适应气候变化•避免负面影响•利用正面影响•增加农业系统的弹性全球农业温室气体研究联盟•该研究联盟2009年由新西兰提出•到2009年12月已有21个国家加入该联盟59196519701975198019851990199520002005020406080100120140160180200其他作物协调国家:美国开展的国际合作项目水稻协调国家:日本畜牧业协调国家:新西兰,荷兰60减少农业的温室气体排放61适应和缓减气候变化•气候变化对作物响应评估和管理措施（耕作和氮肥管理）–生长、产量–品种培育–作物需水和光合率–温室气体排放相互作用•土壤肥力(other nutrients, N, P, etc)•病虫害及杂草•臭氧•土壤微生物活动•气温•水–UniversityofIllinoisandUSDA-ARSPrairieHeatingandCO2Enrichment(PHACE)=16754O3对作物产量和质量的作用405060708090100110020406080100SeasonalMeanOzone(ppb)RelativeYield(%)SorghumFieldCornWinterWheatSoybeanPeanutCotton50100150200250360540720CarbonDioxide(ppm)RelativeYield(%)LowO3HighO3小麦大豆棉花作物对CO2的反应50100150200250360540720CarbonDioxide(ppm)RelativeYield(%)LowO3HighO3小麦大豆棉花作为在不同臭氧浓度情况下对CO2的反应