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河北考察观感
柯 堤
2004年11月15日至19日、11月25日，课题组邓英淘、薛玉炜、于景华赴河北调研；先后到石家庄市、栾城县、邯郸市、枣强县、泊头市、青县、沧州市、黄骅市；途中经拒马河、唐河、沙河、磁河、滹沱河、洨河、泜河、滏阳河、衡水湖、南北运河、子牙新河、子牙河、文安洼，并与省市县乡镇等十余个单位的干部、工程技术人员、管理人员和农民广泛座谈；回京后又查阅了大量相关资料，遂成此文。
一、多源并开 重建水平衡
河北省地处海滦河流域，京津周围，地理位置十分重要。该省总面积18.7万平方公里，其中山地丘陵面积11.4万平方公里；总人口6770万人，其中乡村人口占67%；耕地面积约600万公顷，2003年粮食总产量3629万吨。
该省地处东亚半湿润半干旱季风气候区，是我国南北气候的过渡带。这一特点导致该省降水量时空分布相差悬殊，年际之间丰枯极不平衡，历史上干旱和洪水灾害十分频繁。该省大部分地区自1997年以来已连续7年干旱少雨，用水状况愈趋紧张。历史和现实情况表明：水资源是该省最短缺的资源，资源性干旱缺水是河北可持续发展的关键制约因素。
水资源利用状况
河北是我国严重的资源性缺水省份，多年平均降水量536mm,时空分布不均，年际变化很大，全年降水的80%集中在6-9月份，多年平均水资源量为203亿方，按1956-1997年水文系列计算，人均占有水资源量为311方、亩均208方，分别是全国平均值的1/7和1/9，人均水资源量仅达到国际极度缺水标准（人均500方）的60%；实际用水量超过国际界定（河川径流量的40%）的1倍多，严重影响了生态环境水量。20世纪90年代，全省年用水量突破220亿方，超过170亿方的可利用水资源量，每年超采地下水40至50亿方左右。
水环境恶化是河北全省头等的环境问题，严重威胁着该省的生存和发展。其水环境问题具有类型齐全、整体恶化的特点；主要表现在以下四个方面：一是河湖干涸，二是水质污染，三是地下水超采，四是水土流失。
海河水系主要河流几乎常年无水，大部分洼淀已干涸多年，有的已变为农田，全省近70%的地表水和地下水受到不同程度的污染，中南部地区已经到了"有河皆干，有水皆污"的境地；目前全省地下水累计超采量已逾1000亿方，使该省出现了近4万平方公里的地下水超采漏斗群和近5万平方公里（与天津、德洲二市相连）的地面沉降区，浅层地下水水位平均下降11米，深层地下水水位平均下降40米左右，最大埋深分别达到47米（柏乡）和96米（沧州市区），最大地面沉陷已达2米（沧州市区），造成含水层疏干、海水入侵、土壤沙化、机井报废、咸水界面下移、地面及建筑物沉降裂缝、行洪排水能力降低等一系列难以逆转的严重后果；全省山区水土流失面积仍有6万平方公里，每年流失土壤2亿多吨，淤积了河床，降低了防洪标准，沙化了土地，恶化了生存环境。河北用占全国0.7%的水资源，生产了占全国6%的粮食，养育了占全国5%的人口，实现了占全国6%的GDP；但是这种发展是以牺牲生态环境为代价的，是靠超采地下水和强制性地节水来勉强支撑的。在21世纪相当长的时期内，水环境问题十分突出，这严重制约着河北经济社会的可持续发展，改善水环境和增加水资源供给将是今后生态环境建设和全面建设小康社会的一项长期而艰巨的任务。
目前河北水资源的利用率已超过100%，在全省年用水量220亿方中，农业用水约占75%（165亿方），城乡生活用水和工业用水约占25%（55亿方）。按照现代化水平的人均生活（含城镇商业用水，下同）和工业用水各100方计算，以8000万人口计，则全省届时生活和工业用水总量将为160亿方。也就是说，即使今后农业用水保持零增长，如果停止超采地下水，那么全省要达到现代化的生产和生活水平，则其用水总缺口约为160亿方左右；这一数字与全省可利用水资源量大体相当。由此可见，对于河北经济社会的全面发展而言，在水资源这一重要的短线约束上，开源将是主导的方面。
开源为主 多管齐下
江水北调。从目前的情况看，即使南水北调中线、东线工程全部建成生效，给河北省分配的水量也只有50亿方左右（其中中线35亿方，东线15亿方），这仅相当于目前全省地下水的年超采量，只能维持现有水平的工农业生产、城乡生活和生态环境用水量。如果遇到枯水年，上述江水北调的水量可能会降到20-30亿方的水平；因此，提高江水北调的保证率和江水北调的总水平，尚需进一步开展工作。目前中线的总调水量约在150亿方，据有关的研究[1]，该线调水量有可能扩展到250亿方的水平，如此河北有可能增配20亿方左右的水量。
海水利用。据有关方面的研究[2]，工业冷却用水一般占工业总水量的2/3（日本67.4%、美国67%、荷兰80%、中国84%），冷却水为间接用水，不进入产品，对水温的要求高，对水质要求不高；因而可以直接利用海水替代淡水进行冷却，例如在日本制造业中，食品、化学、石油工业、钢铁、水泥和其他冶金业中，冷却水中用海水的比例分别为（%）：93.5、90.7、99.9、99.4、56.3、99.9；日本1989年制造业总用水量（含循环水）中21.1%为海水，若含电力工业，则其工业总用水量中约有50%以上为海水。因此，建设滨海产业带，以海水替代淡水对工业淡水用量增长趋势有非常大的影响。
河北目前在产业布局的规划上已经提出要在滨海一带建立能源重化工产业带，例如其钢铁行业要向唐山一带集中。如以50%的比例来计算，则可替代40亿方淡水（8000万人×100方×50%）。这是一个相当不小的数目。
海水淡化。在2000年前后，世界年产淡化海水上百亿方，且以10%至30%的速度增长，其成本已从二十一世纪初的70美分降到目前的50美分。我国海水淡化与综合利用正处于快速发展时期，反渗透海水淡化工程国内最大规模5000方/日和蒸馏法海水淡化最大规模3000方/日均已投运，其整体技术装备水平与国际水平相当；根据实际运行情况看，目前海水淡化吨水成本可在5元以内，其水质、工程造价和吨水成本已达到国际先进水平；随着技术进步和规模化生产的扩大，海水淡化的吨水成本还会进一步下降，且上述5元以内的水价是没有环境代价的"绿色水价"[3]。
河北省海岸线长度近500公里，如以1/5的人口居住在滨海区来计算，则滨海人口为1600万人，其生活用水量为16亿方（每人每年100方），全部可用淡化海水来解决。实际上，上述5元以内的淡化海水与江水北调的到户价格大体相当，这说明用淡化海水作为生活和工业用水还有较大的扩展空间；因此不妨将上述16亿方的数字上调至20亿方。
浅层咸水利用。目前大多数脱盐工厂都是采用反渗透技术，盐水在高压下用渗透膜进行过滤，经过不断的技术改进，其效率已经高达90%左右，现在处理1吨海水的费用仅为50美分，是1980年的1/30；但由于工厂的给水系统、能源消耗和废水处理都需要大量投入，这使海水脱盐工厂的运营成本已没有很大的下降空间；相比之下，气凝胶电容去电离脱盐技术最大的优势就是占地小，可以安放在污水池下面，也可以安放在一辆房车里。同时这一技术对处理重金属也非常有效，而且它不需对盐水进行预处理，能耗也不会超过一个100瓦的灯泡，目前这种方法暂时还不能取代反渗透设备；用它的一个模块每天可处理3800升矿化度3克升的水，每吨仅需9美分，费用还不到反渗透法的一半，上述每个模块的售价为1200至1500美元，这一价格仅是1997年的2%[4]。
在河北中东部的广大地区，浅层含盐地下水较为丰富，例如仅沧州地区浅层咸水年可采量高达4亿立方米，如能将这部分苦咸水加以净化，则将扩大淡水的资源用量。目前，沧州全市已有157个村建起了苦咸水淡化站，但淡化成本仍然偏高，约在8-10元/吨，作为饮用水价尚可接受。如能运用上述气凝胶技术处理苦咸水，则吨水成本可降至0.8元左右，这作为一般日常生活用水的价格，广大群众也能承受。粗略估计，在河北中东部广大地区运用气凝胶脱盐技术处理苦咸水可增加10亿方左右的淡水用量。
扩大引黄规模。在"八七"分水方案中，天津、河北二省市共有引黄指标20亿方左右。目前河北年用黄河水3亿方左右，天津引黄仍属应急之用，未来可能稳定在5亿方左右；如此，从长期看，河北应争取将引黄规模扩大至15亿方，即增引黄河水量12亿方。它的价格非常便宜，其口门价格约0.15元/方，到了用户地头也不过二毛钱出头，无论是作为农业、城乡生活和工业用水，它都是一块不可忽视的宝贵资源。
中水复用。上述海水冷却用水、北调江水、淡化海水、淡化浅层咸水与扩大引黄水量五项共计约130亿方，与未来160亿方用水缺口相差30亿，如果再加上保证率这一限制，可能相差之量还要扩大，这个缺口要用中水复用来弥补。
在上述五项中，除冷却用海水这一项之外，其它四项共计水量约为90亿方，皆为城乡生活和工业用水，如扣除乡村生活用水10亿方，还余80亿方，以70%的比率计，可得56亿方中水；这部分水量可供城市生活（含城镇商业用水）、城市工业乃至农业之用。也就是说，如能搞好工业和生活污水的治理，使污水资源化，则中水复用的潜力很大，这对于弥补河北未来水资源缺口的作用不可低估。不过中水的多少与上述四项基水的多少密切相关，例如江水北调多增加1方，则可用水量就增加1.7方。
通过上述六项开源途径，在实现高度现代化的过程中，河北能够重建水资源平衡格局；当然，在考虑保证率这一因素之后，这种平衡的裕度仍是相对偏于紧张的状况。
二、多用土壤水 发展大农业
前文的分析建立在以下的假定之上：即在未来几十年，农业用水要在农业平稳发展的基础上实现零增长（不含中水复用），这能够做得到吗？对此，必须从大农业的角度出发来看问题。这一概念是在上世纪八十年代中期提出来的，其主旨是强调农、林、牧、渔全面发展，不能单打一的只抓粮食生产。自上世纪九十年代初以来，由于我国粮食产业受到需求制约，其比较效益不断降低；例如自1992年以来，我国口粮消费总量转向下降，至今已减少了200多亿斤；同期内，肉禽蛋奶等畜牧产品消费持续上升，增长了50%左右。这说明了这样一个大趋势，即今后中国大农业发展的主导力量是畜牧业，特别是其中的食草牲畜。在这个方面，河北作为全国第二畜牧大省，表现得非常突出。
饲料短缺 制约牧业
河北省地处中国华北，东临渤海，环绕京津，气候条件适宜，草料资源丰富，畜禽产品齐全，市场环境良好，在发展畜牧业方面有着得天独厚的优越条件。近年来，该省大力培育畜牧主导产业，努力实现畜牧大省向畜牧强省的转变；在畜牧的产业化经营、标准化生产和动物防疫、畜禽良种繁育体系建设、牧草饲料体系建设等方面均取得了较大进展。
全省2003年实现畜牧业产值821亿元，畜牧业占农林牧渔业总产值的比重达到43.7%，比全国平均水平高出5至7个百分点，是仅次于内蒙的第二畜牧大省。到2004年9月底，全省生产猪存栏2788.8万头，出栏3060.3万头，同比增长5.71%和3.05%；牛存栏782.76万头，出栏425.1万头，同比增长了3.05%和4.41%，羊存栏2319.9万只，出栏1719.8万只，同比增长1.91%和0.74%；家禽存栏58953.4万只，出栏47204.8万只，与上年同期基本持平；肉类和奶类总产量分别达到405.4万吨和214.3万吨，同比增长4.95%和32.83%；蛋类总产量达到313.29万吨，与上年同期基本持平；2003年底全省奶牛存栏130.37万头，牛奶产量197.9万吨，其中奶牛小区和规模奶牛场存栏奶牛数量占全省总存栏的30%左右，但其产奶量占到70%以上，但大多数奶牛仍以农户散养为主，原料奶质量参差不齐。
河北作为一个传统的农业大省，能在畜牧业方面实现上述业绩，实属不易。展望今后三十年，当全省基本实现了现代化，与届时人均口粮消费100公斤，肉禽蛋120公斤，奶类140公斤的现代化食品消费水平比较，按8000万人口计，需口粮总量800万吨，肉禽蛋总量960万吨，奶类总产量1320万吨。2003年至2004年，河北粮食总产量达到3629万吨，肉禽蛋总产量约在718.4万吨，奶类总产量约为200万吨；显然，未来的消费缺口在奶类，其总量需增加5倍以上。目前河北奶牛的平均年产奶量只有3吨，与京津二市的7吨水平相比差距很大，如能达到京津水平，则其现有的存栏数量就可使产奶量翻一番多，达到400万吨以上；然而这对饲料的质量和数量提出了很高的要求。
笔者在河北的调研过程中，了解到如下情况：首先，河北省全年耗用饲料2300万吨，但自产的饲料仅700万吨，约2/3的饲料需从省外购入（主要是山东和广东）。其次，即使是在奶牛小区，农户喂养奶牛饲料的70%左右皆为黄貯的玉米秸秆，其营养成份很低，不利于提高单位产奶量。粗略地估算表明[5]，年产1300万吨牛奶，需粗精饲料（干物质）1100万吨左右，这个数字是河北全年粮食总产量的1/3稍弱。另外，全用玉米粒喂牛并不符合其生理特征，会产生很多问题，因此，这种做法的饲料效率并不高。同时对于发展食草牲畜而言，玉米和黄貯秸秆作为饲料的水分生产效率也是不高的。
综上所述，随着畜牧业成为主导产业，特别是食草牲蓄的发展成为主要趋势时，优质高产饲草的供应成为关键性的制约因素；而系统地解决这个问题，恰恰又与多用土壤水、发展大农业紧密地联系在一起。
调整粮食用地 扩大饲草用地
河北约有1亿亩耕地，其中小麦面积约4000万亩；全省农业用水约165亿方（地表水和地下水），其中小麦用水占60%左右，总量约100亿方。小麦是我国北方的主要口粮，在口粮短缺的年代，这种用水和用地结构是必要的；但从今后大农业的发展以畜牧业为主的方向看，特别是考虑到目前我国口粮消费总量已呈现出平稳下降的趋势，上述用水用地结构就不合理了。
在我国北方，6至9月份的降水大体占全年的70%以上，而冬小麦的全生育期基本处于干旱少雨的季节，为了维持其正常生长，不得不大量耗用非常稀缺的地表水和地下水进行灌溉。根据笔者的亲身经历，在上世纪七十年代以前，华北地区普遍实行的是两年三熟制，而七十年代以后至今，已全面转向了两年四熟制，主要是增加了一季小麦，这样仅河北省年用地表水和地下水就增加了50亿方左右。也就是说，耕作制度上的这种变化恐怕是华北地区水资源全面紧张的重要根源之一。当时整个农业发展的中心是增产粮食，所谓势之使然。
随着口粮短缺的年代成为过去，畜牧产品在人们食品消费中的比例日渐提高，增产优质高产饲料将成为农业发展的中心，这就产生了再次调整耕作制度的要求。从河北的情况看，小麦面积可由以往的4000万亩逐步调至2700万亩，如亩产小麦370公斤，则总产量为1000万吨，可以满足未来8000万人的口粮需求（800万吨）。
调减下来的1300万亩原冬小麦用地可用来种多年生豆科饲草--紫花苜蓿。河北多年平均降水536mm，比紫花苜蓿对降水量要求的上限（600mm）稍低；据我们的调查，在这些原来的水浇地上种植的苜蓿亩产可达1吨左右（干物），总产1300万吨。在一般地力条件下，优质牧草平均亩产蛋白质200公斤左右；而在优等土地上，精耕细作才能实现年亩产吨粮，且其蛋白质产量仅为90公斤[6]。也就是说，对于食草牲畜而言，一亩优质牧草相当于双吨"粮"。由此可见，随着食品消费需求结构的变化，食品生产供给结构调整的潜力有多大。从农民收入的角度看，种植优质牧草所获纯收入大体是一年两季庄稼的两倍。另外，将牧草加工成草粉后，还可在猪、禽（非食草动物）配合饲料中添加10%以代替饲粮，因为优质豆科牧草草粉中的蛋白质含量高达20%，还有丰富的维生素，可更好地促进猪禽的生长[7]。
在耕作制度做出这种调整之后，除了可获得上述效益之外，还可得到以下两项重要的效益：其一，每亩紫花苜蓿每年可固氮十数公斤至数十公斤[8]；1300万亩苜蓿在六至七年内可将1亿亩耕地轮作一遍，这对于增加耕地土壤的有机质含量、培肥地力，效果巨大。其二，苜蓿是多年生牧草，可充分利用全年的降水和雨热同季的特点，基本无需灌溉，就可获得很高的有效生物产量；如此，便可节省出稀缺的地表水和地下水，用在具有更高价值的其它项目之上，以1300万亩计，其水总量为32亿方。这部份水资源可先在城市生活和工业上使用，其排出的污水经治理后还有二十多亿方仍然可供农业之用，用水效率提高了近一倍。看来，在食品用畜的发展阶段中，调整耕作制度确可大有作为。
1300万吨苜蓿干草对于增产1100万吨鲜奶大体够用，如若再增产200万吨肉禽蛋产品则还需再增加1000万吨饲料。这可通过以下途径获得：贮存于植物籽粒、果实中的蛋白质、脂肪、糖类、维生素和微量元素，同样存在于植物的茎叶、桔秆之中，用"植物分离技术"即可得到这些营养要素。某些农作物收获其青棵制取植粉，将比待其成熟收获粮食更具优越性。例如玉米，若在扬花前收割青棵，亩产量将逾万斤，除掉80%的水分可得干物质2000多斤，从中提取80%的植粉，仍可收获1600多斤，不仅比收获玉米粒产量高1倍，而且蛋白质含量提高2倍，维生素含量则高几十倍。也就是说，如将玉米全棵青貯作饲料，则其营养价值要比玉米粒加黄貯玉米桔秆作饲料提高一倍以上。对于饲养食草动物而言，再搞1000万亩青貯玉米便可解决增产200万吨肉禽蛋产品的饲料要求。如能改种青貯饲草高梁--晋草1号，则有效生物量和营养价值会更高（参见[9]）。
河北多年平均降水量536mm，亩均土壤水357.3方，以一亿亩耕地计算，其总量为357.3亿方，仅这个量就比目前全省农业用水（地表水和地下水）165亿方高出一倍以上，这就提示我们注意：如能通过调整耕作制度、种植惯例，以高效地利用土壤水，就可在农业用水（地表水和地下水）零增长甚至有所下降的基础上，大幅度提高农牧作物的有效生物产量，充分保障畜牧业快速发展的饲料要求。从操作的层面看，可先在冀东一带加快农田种草的进度，并在冀中进行粮草间作的试点和推广[10]。如能同时对全省的饲料工业进行重组改造和农业生产组织制度的调整，则必将为河北大农业的发展开辟出一个全新的天地。
引文和注释
[1]邓英淘："湖北考察观感"，《调查研究通讯》No.2003-11，www.ecrcass.com。
[2]刘昌明等：《中国21世纪水问题方略》，科学出版社，1998年。
[3]韩启德等："推进海水淡化"，光明日报，2004.12.23。
[4]张亮："神奇气凝胶把盐液变清水"，科技日报，2004.1.20。
[5]近藤康南主编《粮食自给能力的技术展望》，农业出版社，1983年11月。
[6]温闽、张瑾："黄河口惊现大草原"，经济参考报，2002.10.15。
[7]李昌、孟昭文、李毓堂："饲草业：跨世纪的战略产业"，经济参考报，1996.4.2。
[8][荷兰]M.J.福里塞尔主编：《农业生态系统中矿质养分的循环》，农业出版社，1981.9。
[9]柯堤："吉林考察观感"，《调查研究通讯》NO.2004-20，www.ecrcass.com。
[10]粮草间作在我国东北地区已有成功的范例：黑龙江省庆安县六合村在1984年以后，为解决种地缺肥、养畜缺草的矛盾，大面积推广了粮草间作的经验，也就是两垄玉米间作一垄草木樨，数年后，全村已发展到粮草间种面积约2000亩，纯草面积近700亩，从而带动了畜牧业、饲料加工业的大发展，走上了农业生产良性循环的路子，初步形成了一个种粮、种草、养地、养畜，种、养、加工相互协调的生态大农业村的雏型。
根据该村的经验，粮草间作、培肥地力、发展畜牧主要表现在以下四个方面：其一，过腹还田。六合村通过三年种草木樨的实践认识到，间种一亩草木樨，第一茬可产鲜草1000公斤，够一头奶牛吃25天，可积肥630公斤，肥中含氮2公斤，磷4.08公斤、钾1公斤。第二茬可产干草300公斤，一头猪可喂120天，产粪尿1210公斤，含氮7.2公斤，磷4.8公斤、钾5.28公斤，有机质180公斤。二是根茬肥田。间作一亩草木樨，从0至30cm土层内的鲜根约500公斤，腐烂后变为有机质，相当于施入土壤中纯氮2.4公斤，纯磷0.65公斤，纯钾2.2公斤，有机质增加0.14%。三是根茬固氮。间种一亩草木樨，可固氮2.5公斤。通过以上三种作用，间种一亩草木樨，可给一亩土壤增加纯氮14.1公斤，纯磷7.03公斤，纯钾8.49公斤，有机质250多公斤。1986年六合村间种草木樨面积约2000亩，用来喂奶牛和猪可产粪153万公斤左右，加之根茬肥田、根瘤固氮等作用，大约相当于施入土壤中尿素33吨，过磷酸钙39吨，硫酸钾13吨。四是生物深松。草木樨根系发达，穿透能力强，根深达2米左右。（详见：《生态农业建设》，东北林业大学出版，1987年）。
