基于空間認(rèn)知的“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”耕地利用模式*

吳炳方曾紅偉陳 曦 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 000 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 烏魯木齊 8300

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基于空間認(rèn)知的“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”耕地利用模式*

吳炳方1曾紅偉1陳 曦2
1 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100101
2 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 烏魯木齊 830011

摘要通過(guò)耕地利用模式的遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，認(rèn)知絲綢之路核心帶中亞五國(guó)與我國(guó)新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)結(jié)合兩地水資源稟賦特征，總結(jié)耕地?cái)U(kuò)張過(guò)快、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡是該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的主要問(wèn)題，也是區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化的主要根源。結(jié)合中亞與新疆水資源稟賦不足且空間分布不均、但天然草場(chǎng)豐富的特點(diǎn)，提出以流域?yàn)閱卧?，水資源約束下的控制耕地規(guī)模、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、積極發(fā)展高端畜牧業(yè)與精品瓜果業(yè)的發(fā)展思路，從而為“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”核心區(qū)的發(fā)展提供寶貴的水資源支撐。

關(guān)鍵詞耕地規(guī)模，種植結(jié)構(gòu)，水土資源，中亞，新疆

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.05.007

*資助項(xiàng)目：中科院學(xué)部咨詢?cè)u(píng)議項(xiàng)目（Y4Y00700Q M），糧食公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201313009-2、201413003-7）

修改稿收到日期：2016年4 月20日

中亞五國(guó)與我國(guó)新疆地區(qū)（簡(jiǎn)稱“中亞”與“新疆”）是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”北、中、南三條大通道的交匯之地，又是東西兩大經(jīng)濟(jì)圈的重要節(jié)點(diǎn)和樞紐，具有獨(dú)特的地緣優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)和人文優(yōu)勢(shì)。受大陸性氣候的影響，中亞與新疆的降水不足，新疆平均降水量?jī)H 150 mm，單位面積的產(chǎn)水量?jī)H為全國(guó)平均水平的 1/6［1］，且水資源的時(shí)空格局極度不均［2］，水資源稟賦不足已成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸之一。農(nóng)業(yè)的發(fā)展依賴區(qū)域土地資源與水資源，干旱地區(qū)水資源尤為珍貴，是維系區(qū)域可持續(xù)健康發(fā)展的紐帶，一旦突破區(qū)域水土資源承載力的極限，將引發(fā)不可逆的生態(tài)悲劇。

中東地區(qū)是全球最為干旱的區(qū)域，受人口持續(xù)增長(zhǎng)的壓力，該地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)迅速擴(kuò)張，已經(jīng)超越區(qū)域的水資源承載能力，地下水位下降迅速，威脅該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展［3］。印度西北部與巴基斯坦相鄰的拉賈斯坦，旁遮普和哈里亞納邦，人口1.14 億，加之 20 世紀(jì)60 年代“綠色革命”電動(dòng)水泵普及，政府對(duì)農(nóng)業(yè)地下水使用的補(bǔ)貼［4］，導(dǎo)致區(qū)域小麥、水稻與大麥的種植面積迅速擴(kuò)張，地下水開(kāi)采量遠(yuǎn)超區(qū)域地下水的補(bǔ)給量，該區(qū)域地下水每年下降 3—5 cm［5］。GRACE 重力衛(wèi)星監(jiān)測(cè)表明，由于美國(guó)加州中央河谷區(qū)域灌溉經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，2002—2014 年區(qū)域水資源消耗劇增［6］，自 2011 年以來(lái)薩克拉門(mén)托河與圣華金河水被灌溉農(nóng)業(yè)的消耗量遠(yuǎn)大于加州 3 800 萬(wàn)居民與工業(yè)的耗水量［4］。

以上案例表明，不論是發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，農(nóng)業(yè)發(fā)展超越區(qū)域水資源承載力的極限，都無(wú)可避免地會(huì)發(fā)生生態(tài)環(huán)境危機(jī)，中亞與新疆也不例外。中亞是世界上最著名的棉花種植與出口區(qū)，前蘇聯(lián)不顧該地區(qū)的水資源稟賦條件，在該地區(qū)大規(guī)模種植棉花，原本應(yīng)該注入咸海的阿姆河與錫爾河的河水被灌溉所消耗［7,8］，2014 年?yáng)|咸海出現(xiàn)近 600 年以來(lái)的首次干涸［9］。新疆自 20 世紀(jì) 50 年代屯墾戍邊以來(lái)，耕地迅速擴(kuò)張，20 世紀(jì) 90 年代，鼓勵(lì)耕地開(kāi)墾的低息貸款與低稅收的優(yōu)惠政策，以及 90 年代后期的農(nóng)業(yè)種植補(bǔ)貼政策，使耕地?cái)U(kuò)張速度在 2000—2005 年之間達(dá)到頂峰，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占新疆總用水量的 96%［2］。局部地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模早已超越區(qū)域的水資源稟賦，灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超越區(qū)域水資源承載能力的極限，通過(guò)耕地?cái)U(kuò)張發(fā)展農(nóng)業(yè)的模式已到了盡頭，如果再放任灌溉農(nóng)業(yè)的肆意擴(kuò)張，中亞咸海的危機(jī)將進(jìn)一步加劇，新疆也將步中亞的后塵，產(chǎn)生不可逆的生態(tài)環(huán)境危機(jī)。因此，中亞與新疆農(nóng)業(yè)需要回歸理性，正視水資源稟賦不足的現(xiàn)實(shí)，積極調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，走一條適合區(qū)域資源稟賦特征的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路。

1 中亞與新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中亞與新疆的土地資源豐富，光照充足，當(dāng)灌溉有保證時(shí)，十分有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)常年開(kāi)墾之后，中亞與新疆的耕地利用模式已經(jīng)發(fā)生巨大變化。

1.1 耕地?cái)U(kuò)張空間認(rèn)知

自1960 年開(kāi)始，阿姆河與錫爾河的中、下游地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，特別是棉花與水稻種植面積迅速擴(kuò)大，耕地灌溉面積約為 4.5 萬(wàn) km2，至 1981 年，流域耕地灌溉面積擴(kuò)張至 7 萬(wàn) km2［10］，至 2007 年，中亞五國(guó)耕地面積 30.84 萬(wàn) km2，其中灌溉耕地面積 10.03 萬(wàn) km2［11］, 基于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心Globeland 30 土地利用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)表明，2000—2010 年中亞的耕地保有量還呈現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)（圖 1）。

圖 1 2000—2010 年中亞五國(guó)耕地空間格局認(rèn)知

近 20 年來(lái)，新疆耕地面積增長(zhǎng)很快［12,13］，關(guān)于新疆耕地面積的數(shù)據(jù)存在爭(zhēng)議，如新疆統(tǒng)計(jì)局公布 2008 年的耕地面積為 6 187 萬(wàn)畝，全疆第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)表明新疆耕地面積為 7 685 萬(wàn)畝，中科院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心遙感數(shù)據(jù)表明，2008 年新疆耕地面積為 692.5 萬(wàn)公頃［11］，合計(jì)約 1 億畝，ChinaCover［14］遙感監(jiān)測(cè)顯示 2010 年新疆耕地面積已經(jīng)突破 1 億畝（圖 2），盡管各類(lèi)數(shù)據(jù)不一，但是新疆耕地保有量大已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。而且遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)表明，自 2010 年以來(lái)新疆還有大量的開(kāi)墾荒地存在，約增長(zhǎng) 900 萬(wàn)畝，也就是說(shuō)新疆耕地的絕對(duì)數(shù)量還在繼續(xù)增長(zhǎng)，新疆已經(jīng)成為我國(guó)耕地保有量最大的?。▍^(qū)）之一。

圖 2 1990—2010 年新疆耕地空間格局認(rèn)知

1.2 農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化認(rèn)知

中亞作物種植模式由“糧棉并舉模式”向“糧為主、棉為輔”的模式轉(zhuǎn)變。依據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)（FAOSTAT）提供的 1992—2013 年中亞五國(guó)棉花產(chǎn)量數(shù)據(jù)，土庫(kù)曼斯坦與烏茲別克斯坦的棉花產(chǎn)量分別占中亞棉花總產(chǎn)的 16% 與 68%，二者合計(jì)占 84%。就烏茲別克斯坦而言，2003 年相比 1992年下滑 25.8%，2003 年之后，棉花產(chǎn)量得到恢復(fù)，并保持在平均水平，2013 年相比 1992 年棉花產(chǎn)量下降 14.1%（圖 3a）；土庫(kù)曼斯坦棉花產(chǎn)量 2008 年之后逐步下滑，2013 年棉花產(chǎn)量相比 1993 年下滑 52.3%。哈薩克斯坦與烏茲別克斯坦的小麥種植面積分別占中亞小麥總種植面積的 82% 與 9%。1992—1998 年，哈薩克斯坦小麥面積呈現(xiàn)逐步下滑的趨勢(shì)，1998 年相比1992年，小麥種植面積下滑了33.5%，1998 年之后，小麥種植面積得到恢復(fù)并持續(xù)增長(zhǎng)，并在 2012 年達(dá)到峰值，相比 1998 年增長(zhǎng) 57.9%，2013 年小麥種植面積有所回落，但仍然保持在較高水平（圖3b）。就烏茲別克斯坦而言，1992—1997 年期間，該國(guó)小麥種植面積迅速增長(zhǎng)，1997 年相比 1992 年增長(zhǎng)134.2%，從 1997 年至今，該國(guó)的小麥種植面積保持相對(duì)穩(wěn)定，2013 年相比 1992 年小麥種植面積增長(zhǎng) 130.3%。

表 1 1990-2010年新疆作物種植結(jié)構(gòu)的變化（單位：%）

新疆農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)由“谷物為主，棉花為輔”向“谷物與棉花并重”模式轉(zhuǎn)變。結(jié)合新疆統(tǒng)計(jì)年鑒公布的數(shù)據(jù)，谷物類(lèi)占農(nóng)作物的種植比重由 1990 年的 60.85% 下降至 2010 年的 39.49%，而同期棉花的比重則由 1990 年的14.61% 上升至 2010 年的 30.69%（表 1），種植模式已由“谷物為主，棉花為輔”轉(zhuǎn)化為“谷物與棉花并重”。盡管谷物類(lèi)的比重下降，但受耕地總量強(qiáng)勁增長(zhǎng)的影響，谷物類(lèi)種植面積的絕對(duì)量不降反增，因耕地面積與種植比重同步增加，新疆棉花的種植面積迅速增長(zhǎng)。耕地增長(zhǎng)的區(qū)域 90% 以上發(fā)生在天然林地與草地區(qū)［13,15］，這也意味著畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)的比重下降，當(dāng)前，新疆畜牧業(yè)的發(fā)展水平低于全國(guó)平均水平，近幾年更是出現(xiàn)從其他?。▍^(qū)）和周邊國(guó)家向新疆大量調(diào)撥牛羊肉的狀況，與全國(guó) 5 大天然草場(chǎng)的身份極不相稱（新疆統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)，2011），農(nóng)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)“種植業(yè)強(qiáng)而畜牧業(yè)衰落”的特征。如今新疆已成為全國(guó)主要的糧食生產(chǎn)基地與最大的棉花種植基地，棉花產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)的 50% 以上；人均糧食也大幅度增長(zhǎng)，1983 年，新疆糧食僅能滿足自給，而到 2009 年，新疆人均糧食達(dá)到 534 kg，已經(jīng)達(dá)到世界平均水平，遠(yuǎn)高于 404 kg 的全國(guó)平均水平［1］，農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)由溫飽型向以經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)為主的特征轉(zhuǎn)變。

圖 3 1992—2013 年烏茲別克斯坦棉花產(chǎn)量（a）與哈薩克斯坦小麥種植面積（b）變化趨勢(shì)

2 農(nóng)業(yè)過(guò)度發(fā)展導(dǎo)致的問(wèn)題

由經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)動(dòng)力加速了中亞與新疆的水資源消耗，也將由水維持的干旱區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境推向危險(xiǎn)的境地，農(nóng)業(yè)的無(wú)序發(fā)展已經(jīng)成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的根源。

2.1 耕地?cái)U(kuò)張與種植結(jié)構(gòu)失衡導(dǎo)致耗水量增加

就新疆而言，在假設(shè)作物種植結(jié)構(gòu)不變的情景下，據(jù) 1990 年與 2010 年 ChinaCover 耕地遙感數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010 年耕地面積為 1990 年的 1.6 倍，也就是說(shuō) 2010年農(nóng)作物的耗水量是 1990 年的 1.6倍。不同作物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)環(huán)境與蒸騰強(qiáng)度各異，生育期內(nèi)耗水量差異巨大，如喜熱喜濕的稻谷，生育期內(nèi)年均耗水量為 1 000 mm 以上；冬小麥生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，生育期內(nèi)灌溉強(qiáng)度大，總耗水量為 390—600 mm 之間［16］；玉米的生長(zhǎng)周期相對(duì)較短，雨熱同步，生育期內(nèi)畝均耗水量比小麥少 20%—30%，且由于生育期內(nèi)的降水相對(duì)豐富，可以利用雨水資源，灌溉需水量相對(duì)較少；棉花生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，生育期內(nèi)灌溉需水量大，總耗水量在 474—669 mm 之間［17］，比小麥與玉米的耗水量高 20%—30%，如果僅考慮稻谷、小麥、玉米與棉花 4 大農(nóng)作物，結(jié)合 1990 年與 2010 年農(nóng)作物的種植比例，以及各類(lèi)作物的耗水量，2010 年耗水量比 1990 年增加約 15.5 mm，按 1 億畝耕地計(jì)算，相應(yīng)于增加 10.35 億 m3的耗水量。

2.2 耗水量過(guò)大導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境危機(jī)

2.2.1 湖面萎縮

中亞的咸海流域自 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)，灌溉土地規(guī)模不斷擴(kuò)大，高耗水的棉花、水稻的大面積種植，加之上游大規(guī)模的引水發(fā)電灌溉，導(dǎo)致咸海的面積自1960 年開(kāi)始迅速萎縮［18］，NASA 遙感影像監(jiān)測(cè)表明，1973—2013 年，咸海水域面積迅速萎縮，至 2013 年 12 月，咸海水域面積已不足 1973 年的 1/10（圖 4），幾近干涸，咸海危機(jī)成為不可持續(xù)發(fā)展的典型［19］。

圖 4 1973—2013 年咸海水域變化空間認(rèn)知

在新疆，因灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致的湖面萎縮局面也越來(lái)越突出。Landsat 7 遙感影像監(jiān)測(cè)表明，隨著 20 世紀(jì) 90 年代末至 21 世紀(jì)頭幾年豐水年的結(jié)束，由于灌溉農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，艾比湖湖面面積由 2002 年的超過(guò) 800 km2縮小至約 400 km2（圖 5），不僅遠(yuǎn)小于湖區(qū)生態(tài)環(huán)境健康要求的 800 km2，也小于流域生態(tài)系統(tǒng)的核心免受侵襲要求的 500 km2閾值［20］，艾比湖裸露的湖盆已成為我國(guó)沙塵主要源地之一。位于吐魯番盆地的艾丁湖由于上游灌溉耕地的不斷增加，湖區(qū)水域面積因缺水幾近干涸［21］，歷史鼎盛時(shí)期面積達(dá) 5 350 km2的羅布泊和面積達(dá) 1 000 km2的瑪納斯湖已經(jīng)完全干涸［22］。

圖 5 Landsat 7 影像顯示的艾比湖 2002 年（左）與 2012 年（右）水域面積變化

2.2.2 河流斷流

除湖面萎縮之外，耗水過(guò)大導(dǎo)致嚴(yán)重的河流斷流。阿姆河與錫爾河是中亞地區(qū)維持咸海流域生態(tài)健康的最重要河流，但 20 世紀(jì) 50—70 年代，為解決其糧食安全問(wèn)題，前蘇聯(lián)在中亞進(jìn)行大規(guī)模的農(nóng)業(yè)墾荒。鼎盛時(shí)期，前蘇聯(lián) 95% 的棉花產(chǎn)量，40% 的稻谷都產(chǎn)自中亞地區(qū)［23］。因上游耕地過(guò)度開(kāi)發(fā)，兩河入湖水量由1960年前的 560 億 m3縮減至 1981—1998 年的 35億—76 億 m3［11］。1974—1986 年，錫爾河下游因缺水而到不了咸海，阿姆河的下游也在 1982、1983、1985、1986 和 1989 年出現(xiàn)斷流［18］。

新疆塔里木河流域由于農(nóng)業(yè)大規(guī)模的開(kāi)墾，河流斷流點(diǎn)持續(xù)上移，河流斷流長(zhǎng)度不斷增加，斷流時(shí)間持續(xù)加長(zhǎng)，1990 年斷流 19 天，2000 年增至 127 天，2009 年斷流累積時(shí)間增至 310 天［24］，河流斷流長(zhǎng)度達(dá) 1 100 km［1］，長(zhǎng)期斷流導(dǎo)致塔里木河下游主河道發(fā)育受阻，自然生態(tài)系統(tǒng)萎縮，人為的輸水抑制了河道自然發(fā)生規(guī)律，改變了原生種的繁殖更新環(huán)境［25］。

2.2.3 地下水超采

在我國(guó)新疆，農(nóng)業(yè)的過(guò)度發(fā)展引發(fā)了嚴(yán)重的地下水超采。一是機(jī)電井增長(zhǎng)迅速，1973 年，全疆有 2 400 眼機(jī)電井，2001年機(jī)電井增長(zhǎng)至 35 000 眼［26］，2005 年機(jī)電井增至 51 439 眼［27］；二是地下水開(kāi)采量的增加，2001 年全疆地下水開(kāi)采 54.5 億 m3［26］，2005 年為 68.45 億 m3，2008 年為 72.11 億 m3［27］，2010 年增至 95 億 m3，2012 年增至 111 億 m3（人民網(wǎng)，2014）；三是地下水嚴(yán)重超采區(qū)范圍大、地下水水位下降迅速，新疆地下水超采集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的天山北麓地區(qū)［11］，水資源短缺地區(qū)，如塔城盆地超采面積達(dá) 4 311 km2，吐魯番盆地超采面積達(dá) 3 437 km2，其中鄯善超采 1.6131 億 m3［28］，奇臺(tái)超采面積達(dá) 2 242 km2，哈密盆地地下水超采面積達(dá) 1 593 km2，天山北坡瑪納斯流域的機(jī)電井水位由起初的 100 m，增至現(xiàn)在的 150—500 m，最深的達(dá)到 620 m，2005 年地下水超采量為 17.16 億 m3［27］，2012 年地下水超采量已達(dá) 46 億 m3。

3 中亞與新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展的建議

中亞與新疆的河流大都屬于內(nèi)流河，流域間相對(duì)獨(dú)立，水資源交互少，每個(gè)流域可供人類(lèi)社會(huì)消耗的水資源量，即可供人類(lèi)可持續(xù)消耗的水資源量［29］是有限的，一旦突破可持續(xù)界限，生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn)［30］。而一個(gè)流域或區(qū)域的農(nóng)業(yè)灌溉規(guī)模需要與該區(qū)域所能提供的人類(lèi)可持續(xù)耗水量相適應(yīng)，因此在制定流域內(nèi)或區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展規(guī)劃時(shí)，一定要首先明確在扣除生活、工業(yè)耗水量后有多少水可以被農(nóng)業(yè)或灌區(qū)活動(dòng)消耗，以及這些可消耗的水在空間和時(shí)間上的分布，即每個(gè)灌區(qū)或行政單元區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)可消耗的水量，同時(shí)考慮環(huán)境容量的要求。

3.1 控制耕地種植規(guī)模、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

中亞與新疆是全球棉花最主要的生產(chǎn)與出口地，據(jù) FAO 統(tǒng)計(jì)資料，哈薩克斯坦是全球重要的小麥生產(chǎn)和出口國(guó)之一，小麥產(chǎn)量位列全球第 14 位，主要出口俄羅斯及歐洲國(guó)家；棉花是烏茲別克斯坦、土庫(kù)曼斯坦和塔吉克斯坦農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，烏茲別克斯坦是全球第 5 大產(chǎn)棉國(guó)和第 2 大棉花出口國(guó)。糧棉的大量出口，不僅是物資的對(duì)外出口，也是水資源出口，這意味著中亞與新疆在以糧棉貿(mào)易為主的“虛擬水”交易中，成為水資源的凈輸出地，間接加重了區(qū)域水資源危機(jī)，與區(qū)域水資源匱乏的本質(zhì)格格不入。因此，區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急是在保證糧食安全前提下，嚴(yán)格控制耕地規(guī)模，特別是灌溉耕地的規(guī)模，積極開(kāi)展退耕還草措施，壓縮耕地的種植規(guī)模，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，進(jìn)口部分糧食，在緩解區(qū)域糧食供給壓力的同時(shí)，通過(guò)糧食進(jìn)口實(shí)現(xiàn)由“虛擬水”交易中的水資源凈輸出地向流入?yún)^(qū)轉(zhuǎn)變，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展騰出更多的水資源。

在壓縮控制耕地種植規(guī)模的同時(shí)，還要積極調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)。以新疆為例，結(jié)合耕地面積（以 ChinaCover 數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)）與作物種植比例數(shù)據(jù)，2010 年新疆水稻的種植面積約為 170 萬(wàn)畝，年耗水量高達(dá) 11 億 m3；以棉花種植比例30.69% 計(jì)算，新疆棉花種植面積高達(dá) 3 790 萬(wàn)畝，年總耗水量為 144 億 m3，棉花與水稻總的耗水量為 155 億 m3，與區(qū)域水資源稟賦格格不入。如果將棉花改為玉米，則每年可以節(jié)水約 30 億 m3，如果棉花種植面積減少一半，則每年可以減少約 70 億 m3的耗水量。

3.2 發(fā)揮天然草場(chǎng)優(yōu)勢(shì)發(fā)展高端畜牧業(yè)

農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要尊重區(qū)域的自然條件特征，中亞與新疆是牛、羊的主要消費(fèi)區(qū)之一，居民對(duì)畜產(chǎn)品與奶制品有特殊的偏好，中亞居民的食品消耗結(jié)構(gòu)中，動(dòng)物性消費(fèi)占 20%［31］。與此同時(shí)，兩地又有發(fā)展畜牧業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)成為高端畜產(chǎn)品基地。就水資源稟賦而言，與耗水的種植業(yè)相比，單位面積的牧場(chǎng)耗水量更低。苜蓿的年耗水量為 400 mm 左右，遠(yuǎn)低于棉花與水稻的耗水量，如果將棉花改種苜蓿，僅新疆每年可以節(jié)約水資源 40 億 m3，此外，天然草場(chǎng)所在的地理位置海拔相對(duì)較高，降水相比種植業(yè)所在的綠洲區(qū)豐富，灌溉需水量低，因此，發(fā)展畜牧業(yè)也符合區(qū)域的水資源稟賦特征。

由于中亞與新疆的降水量不足，干旱與半干旱的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力較差，因此，在發(fā)展畜牧業(yè)時(shí)也需要嚴(yán)格控制載畜量，注重提高畜牧業(yè)的規(guī)模與肉類(lèi)品質(zhì)，發(fā)展高端畜牧業(yè)，不能盲目發(fā)展，一哄而上，也應(yīng)遵循區(qū)域水資源稟賦，切忌超載放牧，在滿足群眾畜產(chǎn)品需求的同時(shí)，促進(jìn)區(qū)域水資源的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，中國(guó)需要發(fā)揮市場(chǎng)引導(dǎo)的作用，在保證肉產(chǎn)品安全的前提下，向中亞開(kāi)放畜產(chǎn)品市場(chǎng)，利用市場(chǎng)的力量促使中亞自覺(jué)開(kāi)展農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。

3.3 適當(dāng)發(fā)展高端瓜果農(nóng)業(yè)

中亞與新疆地區(qū)光照充足，晝夜溫差大，作物光合作用糖分累積多，有發(fā)展高端瓜果業(yè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如新疆吐魯番的葡萄、哈密的瓜、精河枸杞、和田大棗等在全國(guó)乃至全球都具有較高的品牌認(rèn)知度，與傳統(tǒng)的糧棉種植相比，瓜果還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有利于致富脫貧。但是與傳統(tǒng)的種植業(yè)相比，瓜果的耗水量更高，以吐魯番葡萄為例，其年耗水量在 800—1 200 mm 之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于谷物與棉花等，因此，瓜果農(nóng)業(yè)的發(fā)展要控制規(guī)模，走精品化發(fā)展的高端路線，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與區(qū)域水資源稟賦的和諧統(tǒng)一，否則將會(huì)加重區(qū)域水資源的壓力，增加區(qū)域水資源的消耗。例如美國(guó)加利福尼亞地區(qū)，在高附加值的經(jīng)濟(jì)作物帶來(lái)可觀收益的同時(shí)，也導(dǎo)致了區(qū)域地下水危機(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

任何事物的發(fā)展都需要遵循其賴以生存的資源稟賦，否則就會(huì)受到自然界的懲罰，農(nóng)業(yè)的發(fā)展也不例外。當(dāng)前中亞與新疆水資源的危機(jī)歸根到底是違背區(qū)域水資源稟賦特征的理念在作怪，中亞與新疆成為全球與中國(guó)重要的商品糧與棉花種植基地與區(qū)域水資源的稟賦相左，與區(qū)域民族習(xí)慣特征相違背。在“一帶一路”重大戰(zhàn)略中，中亞與新疆要借勢(shì)改變，因地制宜，面對(duì)區(qū)域水資源匱乏的現(xiàn)狀，以流域?yàn)閱卧?，在耗水量總量控制的前提下，明確農(nóng)業(yè)的灌溉規(guī)模；積極調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，壓縮耕地規(guī)模，調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，積極打造高端畜牧業(yè)與瓜果業(yè)，使流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)耗水量保持在允許的范圍內(nèi)。在促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，為區(qū)域城鎮(zhèn)化和工業(yè)發(fā)展騰出寶貴的水資源。

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吳炳方 中科院遙感與數(shù)字地球所研究員，博士生導(dǎo)師，首批“百千萬(wàn)人才工程”入選者。數(shù)字地球科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/數(shù)字農(nóng)業(yè)研究室主任，地球觀測(cè)組織農(nóng)業(yè)主題聯(lián)合主席，聯(lián)合國(guó)亞太經(jīng)濟(jì)與社會(huì)委員會(huì)（UN ESCAP）亞太區(qū)域旱災(zāi)機(jī)制專(zhuān)家組長(zhǎng)。研究領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)遙感、水資源遙感與管理、生態(tài)遙感研究，其中自1992年開(kāi)始就致力于全球農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)方法與體系研究，并于1998年建成全球農(nóng)情遙感速報(bào)系統(tǒng)（CropWatch）。E-mail: wubf@radi.ac.cn

Wu Bingfang received Ph.D. degree from Tsinghua University in 1989. Full Professor at the Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Digital Earth Science, Chinese Academy of Sciences （CAS）, co-leader of GEOSS Agriculture Task, the Head of China node expert panel of UN ESCAP Asia-Pacific Regional drought monitoring . His research interests include agriculture remote sensing, water resource and management, and ecology remote sensing. Leading the development of crop monitoring and analysis with remote sensing since 1992, he had establishment of an global crop operation monitoring and analysis platform （CropWatch） in 1998. E-mail: wubf@radi.ac.cn

專(zhuān)題：空間科技助力“一帶一路”建設(shè)Earth Observation for the Belt and Road

Spatial Cognition on Cultivated Land Utilization Pattern of the Silk Road Economic Belt

Wu Bingfang1Zeng Hongwei1Chen Xi2
（1 Key Laboratory of Digital Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China）

AbstractThe development of agriculture should be compatible with region’s water and land resources; otherwise serious ecological environment degradation would be resulted from over expansion of cropped land. Through comprehensive analysis of agricultural development status of Central Asia and Xinjiang, the core of the Silk Road Economic Belt, under the constrain of water resources in this region, the major problems on agricultural development and the causes of ecological environment deterioration were fast expansion of cultivated land and inappropriate agricultural structure. Considering water resources shortage and the rich natural grassland, this paper proposed a new agricultural development mode that consist of reducing cultivated area, adjusting planting structure, and developing elegant animal husbandry and fine fruits. We hope those suggestions could save more water to support the development of Central Asia and Xinjiang Autonomous Region in the Silk Road Economic Belt.

Keywordscultivated area, planting structure, water resources, Central Asia, Xinjiang