第二章 自然资源利用与保护——粮食安全的基础

一 世界粮食安全面临资源瓶颈

（一）不堪重负的资源

自然资源，尤其是水土资源和生物资源，是农业和粮食安全的基础。近50年来，农业集约化和灌溉的发展极大地提高了农业生产力和粮食产量。据联合国粮农组织统计：1961~2009年，全球耕地面积仅扩大12%，人均耕地面积从0.45公顷逐渐下降到不足0.25公顷，但灌溉面积扩大了117%，占新增耕地面积的绝大部分；农作物产量增加了2.5~3倍，其中40%以上来自灌溉耕地，在发展中国家这一比例高达47%。农业集约化的发展改变了传统的广种薄收模式，提高了土地产出率，抑制了耕地的扩张，在一定程度上避免了对森林和其他类型土地的侵占。但大面积的灌溉发展、高强度的土地利用、单一的种植模式和化肥、农药的大量使用也对水、土等自然资源造成了巨大压力，给生物多样性和生态环境带来了负面影响。

截至2009年底，全球耕地面积约16亿公顷，占土地总面积的12%，另有34亿公顷草原面积；灌溉面积3.01亿公顷，占耕地总面积的18.8%；农业年用水量约2700立方千米，占全球总用水量的70%。耕作方式不当在许多地方造成水土流失、土壤退化，影响了土地产出率及土壤碳汇。超载过牧使大面积草原退化、沙化。肥料的使用，一方面，仅补充了每年全球农业生产从土壤中吸收的1/2肥力；另一方面，化肥又和农药一起造成了对资源和环境的严重污染。灌溉发展在一些地区造成了用水紧张，如近东与北非已把58%的可更新水资源用于灌溉。全球灌溉次生盐碱化土地总面积已达约3400万公顷。由于近40%的灌溉耕地主要或部分依靠地下水灌溉，一些地区地下水位持续下降。在情况严重的地区，多年来对水土资源的持续影响已对当地农业生产、农村生计和生态环境造成了破坏，如一些地区江河断流、湖泊消失；欧洲和北美的湿地已经消失了1/2；东南亚和南亚沿海地区海水入侵，含水层污染情况日益严重。

近半个世纪以来，农业集约化和工业化、城市化的发展与气候变化一起，对全球生物多样性造成了前所未有的影响。目前全球60%的生态系统服务功能出现退化；生物种类正在以相当于正常水平1000倍的速度消失；约有3.4万种植物和5200多种动物濒临灭绝。就农业生物资源而言，全球约1/5的家畜品种有灭绝之虞，平均每个月就有一种家畜绝迹；在人类历史上培育的7000个植物物种中，我们每天食用的绝大多数食物仅占其中的30种；全球渔场一大半已经耗尽，另有1/3已经枯竭。此外，关键性海洋环境，如海草、红树林和珊瑚礁，估计有30% ~35%已被毁坏。生物多样性的快速消失已严重威胁农业的可持续发展和世界粮食安全。

2009年，瑞典学者罗克斯特仑等人提出了“地球的边界”的概念，用10个指标来监测地球不同系统过程的变化情况。一旦人类活动的影响使某个指标超越一定的临界值，就会导致该指标对应的地球系统过程发生重大变化，给生态系统和未来人类发展带来负面影响。他们认为目前气候变化、生物多样性消失和氮循环这三个指标已经突破了“边界”；全球淡水资源利用、磷循环、土地利用方式的改变和海洋酸化四个指标也即将达到“边界”。这些事实表明，地球的自然资源已不堪人类的重负，未来的农业与社会经济发展将面临巨大挑战。

（二）持续增长的需求

联合国估计，2050年，世界人口将由目前的70亿增加到90多亿，粮食需求会大幅度增加。过去几十年，畜牧产品的消费量在许多国家一直呈上升趋势。目前世界有34%的耕地用于饲料及相关产品的生产，全球约一半谷物产量用于饲料生产。未来全球肉类产品需求会进一步增长。由于生产同样营养价值的畜牧产品所需要的水资源、土地资源投入比生产农作物还要多，这将给自然资源带来额外压力。联合国粮农组织估计，到2050年，为满足人口数量增长和膳食结构改善的需要，世界粮食不安全人口要从2009年的14%降为4%；人均粮食消费水平要从2003年的2786卡/天增加到3130卡/天；即使不考虑生物燃料发展对农产品的需求，全球农产品产量也需增长60%，其中谷物需增产10亿吨、畜类产品需增产2亿吨；中低收入国家的农产品产量要在2009年的基础上增长100%，年均增长率要达到1% ~2%。

满足未来粮食需求需要维持甚至适度增加对资源的占用，同时继续提高农业的集约化水平。具体来讲，全球77%的作物增产将来自单产的提高，14%来自复种指数的增加，9%来自耕地面积的扩大。其中发展中国家71%的作物增产将来自单产的提高，8%来自复种指数的增加，21%来自耕地面积的扩大（见表1）。预计作物单产将以每年0.8%的速度提高，约为“绿色革命”全盛时期增长速度的1/2；平均谷物单产将由目前的3.2吨/公顷增加到2050年的4.3吨/公顷。全球耕地面积的扩大不会超过5%，约7000万公顷。其中发展中国家扩大1.2亿公顷；发达国家减少5000万公顷。发展中国家耕地面积的扩大绝大部分集中在具备水资源、土地资源开发潜力的撒哈拉以南非洲和拉美地区，南亚会有少量增加，东亚基本维持不变，近东和北非的耕地面积将会缩小。

灌溉农业和雨养农业都要为未来农业增产做贡献，但灌溉农业在未来农业集约化发展中将发挥越来越重要的作用。目前世界灌溉农业在占全球耕地面积18.8%的土地上生产了全球42%的作物产量；发展中国家的灌溉农业在占耕地面积20%的土地上生产了47%的作物产量，包括59%的谷物产量。未来几十年，灌溉农业对农作物特别是发展中国家谷物产量的贡献还会略有上升。受资源和投资的限制，未来灌溉发展很难延续外延为主的模式，将主要通过对现有设施的挖潜改造恢复和改善灌溉功能，灌溉面积和农业用水量的增长都将是有限的。预计到2050年，全球灌溉面积将增加11%，约3200万公顷；但灌溉播种面积将增加17%，约5600万公顷，占全球新增播种面积的1/3以上，全部集中在发展中国家；农业用水量增加10%，达到3000立方千米。各方面分析表明，未来世界粮食需求将持续保持甚至进一步加大对资源和环境的压力。

（三）资源的瓶颈制约

面对不堪重负的资源和持续增长的需求，当前全球普遍关注的一个问题是：世界能否养活90多亿人口？联合国粮农组织及其合作伙伴对此做了大量研究，得出的结论是：总体来讲，世界水、土资源尚有潜力满足未来农业增产的需求，但需要克服一系列困难，应对前所未有的挑战。

1．挑战之一——资源的承载能力

虽然从总量来看，世界水、土资源尚有开发潜力，但因组合错位、时空分布不均和社会分配不公，其开发利用受到限制。多数地区或是缺水，或是少地，或是既缺水又少地。未来兼具水、土资源开发潜力的地区，局限于撒哈拉以南非洲和拉丁美洲少数几个国家。低收入国家人均耕地面积还不到高收入国家的一半，适耕性也普遍较差。粮食增产需求最迫切的，往往正是那些水、土资源严重短缺的国家。近年来的人口增长和经济发展，已使越来越多的国家和地区接近资源承载能力的极限，如近东、北非和南亚的水、土资源开发利用都已接近或超过可持续发展的极限水平。由于世界粮食需求绝大部分靠当地生产提供，只有16%（包括15%的谷物、12%的肉类产品）的粮食产量进入国际贸易，国家和地方的水土资源承载能力不足是当地农业生产和粮食安全的根本制约因素。

2．挑战之二——资源的整体退化

过去几十年来，人口和经济的增长、无节制的资源消耗、农业集约化的发展以及气候变化的影响，使世界自然资源和生态系统出现整体退化。全球1/4的土地已经出现高度退化，另有8%为中度退化，突出表现在土壤质量的下降和生物多样性的减少。在干旱、半干旱和半湿润地区，土地沙化直接影响了约2.5亿人口，使10亿人面临风险。水资源的退化在发展中国家普遍存在，主要表现为可利用水资源数量的减少和质量的下降。一些城市周边地区的水体因污染严重已失去利用价值。资源的退化降低其承载能力，缩小了“地球的边界”，不仅限制其进一步的开发利用，更重要的是对现有的农业生产体系和生产能力构成严重威胁。

3．挑战之三——激烈的资源竞争

随着土地及水资源短缺问题日益突出，城市和工业对这些资源的争夺也日益加剧。发展中国家城市和工业的发展往往会挤占农业土地资源和水资源。农业内部也存在对资源的竞争，如畜牧业、粮食作物生产以及包括液体生物燃料在内的非粮食作物生产之间的竞争。内陆水产养殖业的快速发展也是水资源、土地资源竞争加剧的原因之一。1970~2008年，人均水产养殖品占有量以年均6.6%的速度增长，对饲料、水资源及土地的需求量均呈上升态势。贫困人口、弱势群体和生态环境服务往往在竞争中处于劣势，导致资源配置的行业和社会公平性问题突出。

4．挑战之四——生物能源的需求

在政府生物能源扶持政策的激励下，近年来世界对以粮食作物为主的生物燃料原料需求迅猛增长。据国际能源署分析，2000~2010年，全球液体生物燃料产量从160亿升增加到了1000亿升以上；2010年，液体生物燃料占全球交通运输燃料总量的2%，到2050年这一比例将上升到27%。常规的生物燃料技术主要以粮食作物和农产品为原料。正在研发的第二代、第三代先进生物燃料技术有可能减少或摆脱对粮食作物的依赖。不论使用常规技术或先进技术，生物燃料发展对原材料的巨大需求，都会给水资源、土地资源带来额外的压力。

5．挑战之五——气候变化的影响

气候变化将改变温度、降雨及江河水量，增加极端气候事件的频度和强度。这将改变自然资源的总量和承载能力，增加不确定性。虽然高纬度地区可能因为种植区域扩大而受益，但低纬度地区将遭受较大的负面影响。亚热带地区旱灾和洪灾发生的频率和强度会增加。三角洲和沿海地区也会受到海平面上升带来的负面影响。依靠夏季融雪的山地或高地农作系统及灌溉系统也会面临基流的长期变化。

这一系列挑战构成了资源的瓶颈制约，使世界主要农业生产系统面临多重风险（见表2），若不采取有效措施将农业引导到可持续的集约化发展轨道上来，到2050年，世界可能无法养活90多亿人口。