人物简介

  程国栋 中国科学院院士，冻土学家，长期从事青藏高原冻土研究，解决工程问题。他结合青藏公路改建，提出高含冰量冻土分布规律和识别标志，创造性地提出近地面厚层地下冰形成的重复分凝机制（程氏假说）和冻土三向地带性理论。近年来，他从事冰冻圈与全球变化，西北水资源形成、变化及与社会协调发展研究。

  记者：最近一段时间，您经常谈及绿水资源这一概念。绿水对很多读者来说还是一个新名词，您可以解释一下吗？

  程国栋：通俗来说，绿水就是源于降水、被土壤蒸发和植被蒸腾消耗的土壤水，包括从灌溉农田、湿地、植被等不同地表蒸发和蒸腾（蒸散发）的水汽流。某一地区在一段时间内能够获得的总的绿水资源量等于该时期内蒸散发累计量。随着研究的深入，学术界已把绿水定义为具体的资源，认为绿水就是源于降水、存储于土壤并被植被蒸散发消耗的水资源，它是雨养农业区重要的水资源。从水循环的角度来看，全球尺度上总降水的65％通过森林、草地、湿地和雨养农业的蒸散返回到大气中成为绿水；仅有35％的降水储存于河流、湖泊以及地下含水层中，这部分水我们称之为蓝水。

  绿水这个概念最早出现在1995年。当时，为了能更好地评价半湿润、半干旱区农业生产中水资源的作用，有些外国专家提出了绿水和蓝水的概念，首次将绿水引入农业科学研究。以前我们所说的水资源，一般意义上都是指以地表水、地下水形态存在的淡水，这些基本上都属于蓝水的范畴。目前的水资源评价也仅包括可见的、能够被人类直接利用的蓝水资源，而忽略了绿水资源的评价和管理。绿水概念的提出是为了强调一种在传统评价体系中被忽视了的水资源。

  记者：以前绿水之所以被忽略，是不是因为它的作用没有蓝水那么重要啊？

  程国栋：绿水的作用绝对不低于蓝水。绿水在维护生态系统、支撑雨养农业等方面发挥的作用至关重要。

  首先，绿水是维持陆地生态系统景观协调和平衡的重要水源。陆地生态系统是淡水资源的主要载体，保持包括景观协调在内的陆地生态系统健康是水资源可持续的关键，绿水在其中具有重要作用。

  其次，绿水资源是世界粮食生产最重要的水源。人类为了满足各种生活需求每年人均所需的1700立方米水资源，大部分都来源于绿水，只有很小一部分来自蓝水。世界粮食生产的大约60％依赖于绿水，几乎全部的畜牧业肉产品和林产品来源于绿水。绿水支撑着约占全球耕地面积83％的雨养农业，为世界70％的人口提供粮食保障。

  最后，绿水在维护地球陆地生态系统生产功能和服务功能方面具有不可替代的作用。生态系统价值就是为了完成和持续支持人类活动的生态过程及其相互作用，比如作物、鱼类和林木的生产能力及森林和海洋的碳固存，养分吸收和同化，海岸的维护等。这些功能虽然没有明显的定量的价格，但对人类社会的健康发展具有重要作用。维持这些功能需要大量的绿水。

  记者：世界粮食生产的大约60％依赖于绿水，世界70％人口的粮食保障也依靠绿水。看来，绿水对维护粮食安全至关重要。

  程国栋：可以这样讲，未来生态系统生产量的增长主要依赖绿水的消耗和利用率的提高。全球平均生产每吨谷物大约需要1500立方米到3000立方米的绿水资源。尽管灌溉农业在全球粮食生产中的地位也非常重要，但进一步发展的空间因为缺乏足够的蓝水资源或因为蓝水资源非常昂贵而受到限制。与此同时，绿水的开发利用空间却非常广阔。在部分雨养农业区，目前仅有15％左右的雨水转换为农业生产力，因此加强蓝水与绿水综合利用研究，提高雨水利用率前景广阔。

  在全球人口膨胀的背景下，在可预见的将来，雨养农业仍是生产绝大多数生存所需粮食的基础，是维系世界粮食安全的关键。为了养活快速增长的世界人口，充分利用绿水资源，开发雨养农业潜力值得科学界进一步重视。这个问题在半干旱区雨养农业表现得尤其突出，这里所要面对的是严酷的水资源条件，降水的不可靠性导致干旱频繁发生，粮食生产稳定性受到严重威胁。在我国，对维持粮食平衡具有重要作用的雨养农业区就主要分布在半湿润和半干旱地区，因此同样面临着粮食生产受降水波动的威胁。绿水的研究和管理对维护我国的粮食安全同样重要。

  记者：既然绿水对维护粮食安全如此重要，那我们应该如何利用绿水呢？

  程国栋：要充分利用绿水就需要通过各种方法把降水留在土壤中，供生态系统直接利用，而不是直接流向河流湖泊或海洋，从而成为蓝水。研究结果表明，对地表进行覆盖、合理耕作农田以及使用雨水集流、水土保持等技术都能有效地增加绿水流。

  比如，对地表进行覆盖可以减少大概72％的地表径流，提高雨水利用效率约20％；耕作技术也能明显影响雨水利用效率，适当的耕作技术能减少径流量的60％左右，提高雨水利用效率的58％；集水技术可以将降水存贮于储水设施或直接引入农田，从而有效地增加绿水流，一些成功案例表明雨水收集设施和技术能减少66％的径流量。此外，对农作物进行管理也能明显增加绿水流。

  因此，要想充分合理地利用绿水资源，就必须加强绿水管理。绿水管理包括所有能减少径流、增加水分入渗和降低土壤蒸发的技术和方法。不过，如何管理包括绿水资源在内的水资源还面临着许多观念和知识缺陷方面的挑战。所以在观念上应该更新传统水资源管理的思维，在科学上应该加强绿水及其管理的研究。

  记者：如此看来，充分利用绿水就可以大大缓解我们所面临的水资源短缺的危机？

  程国栋：尽管人类所要面对的水资源压力非常紧迫，但是只要将蓝水和绿水资源进行综合管理，在水资源管理以及利用策略上聪明起来，靠目前已知水资源在全球养活100亿的人口应该是可能的，目前的问题不仅仅是水资源缺乏的问题，还有水资源管理的问题。

  特别需要强调的是，在粮食生产与维系生态系统服务功能之间分享绿水，将成为21世纪的又一生态水文挑战。因此，加强绿水研究不仅非常必要，而且非常迫切。