澳大利亚技术科学和工程院院士Neil C. Turner

英国《植物实验》杂志主编Bill Davies

欧盟水分利用效率项目负责人Roberto Tuberosa

作物抗旱性适应的物种挑战计划项目负责人Jean-Marcel Ribaut

本次会议秘书长、香港浸会大学教授张建华

另有一篇专访，《张正斌：生物节水路在何方？》

张正斌，1962年生，陕西省合阳县人，男，研究员，博士生导师。1990年获中国科学院西北水土保持研究所生态学硕士学位；1998年获西北农业大学植物生理学博士学位。现在为中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心知识创新研究员。长期从事旱地和节水农业研究，主攻小麦抗旱节水生理生态和遗传育种研究，发表论文90余篇。获国家科技进步二等奖1项，陕西省科技进步一等奖2项，教育部科技进步二等奖1项，陕西省农业科技成果推广奖二等奖1项，第二届全国水土保持优秀青年，陕西省优秀科技青年提名奖等其他成果奖共8项。

主持人：3月22日是“世界水日”，这个节日是1992年12月22日联合国大会的47/193号决议设立的。在2003年12月23日的58/217号决议中，大会宣布从2005年3月22日的世界水日开始，到2015年的3月22日为“生命之水”国际行动十年。

正值“世界水日”，节水是我们时刻要面临的严峻问题。欢迎张正斌研究员作客中国科学院网站科学在线栏目，访谈的主题是：生物节水路在何方？干旱是我国农业的第一大灾害，节水农业发展是我国当前的一个重要问题。我们从网上看到了由您倡议和组织的，由中国科学院主办的“第一届国际生物节水理论和实践大会”将在北京举行，我们首先从这次国际生物节水会议切入，请您能否就这次生物节水国际会议进行一些概况介绍？

嘉宾：正像您说的那样，干旱已成为21世纪和未来的世界性难题。在我国，农业用水占总用水量的60%-70%，如何对有限水资源进行高效利用，发展节水农业，提高植物自身的水分利用效率，通过生物节水和工程节水及农艺措施相配合，发展可持续农业和国民经济，已成为当前和未来的研究热点问题。

关于旱地农业相关方面的国际会议在国内外已有不少，但以生物节水为主题的国际会议目前还未见召开。为了加快生物节水研究的国际交流，提高我国生物节水的研究水平，展现我国节水农业和旱地农业的优秀成果，为我国“十一五”生物节水和节水农业的深入发展提供理论和技术支撑体系，我们2003年就有召开第一届国际生物节水理论和实践大会的动议，2004年经过中国科学院的批准，经过两年的准备，我们定于2006年5月21-25日在北京召开“第一届国际生物节水的理论与实践会议”。

本次会议由中国科学院主办，中国科学院副院长，李家洋院士担任会议主席，联合中国工程院，国家自然科学基金委员会和河北省人民政府等单位共同举办。会议主题是：1、水资源与粮食和经济及生态安全，2、生物节水研究的发展方向；3、农艺节水和工程节水；4、植物水分高效利用和抗旱的生理遗传育种；5、动物和微生物水分高效利用和抗旱的生理遗传育种；6、生物对不良水资源的改良和高效利用。

我们真诚欢迎国内外从事旱地和节水农业及生物节水研究领域方面的专家学者，节水灌溉设备生产的企业单位，参加这次会议，为生物节水研究的深入发展献计献策，共同推动生物节水研究的水平提高和成果推广应用。

主持人：我们从国家中长期规划(2006-2020)里看到，关于水资源和生物节水研究都放到非常重要的地位，我们国家在这些方面有那些战略部署？

嘉宾：国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中在不同地方分别明确指出，把发展能源、水资源和环境保护技术放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题。水资源已列到重点领域及其优先主题。重点研究农业高效节水，开发灌溉节水、旱作节水与生物节水综合配套技术。植物抗逆性及水分养分和光能高效利用机理，成为面向国家重大战略需求的基础研究问题。

这些都表明，水资源和生物节水将成为各个行业学科的研究重点和热点，也给我们从事水资源、旱地和节水农业及生物节水方面的科研人员指明了研究方向，是我们的机遇和挑战，我们必须进行知识创新和技术创新，才能在水资源和生物节水科研和应用方面做出重要成绩。

同时，也说明了我们现在召开生物节水国际大会具有重要的现实意义和长远的战略意义。我们相信可能还会有第二次，第三次，一直延续下去的国际生物节水科学大会，因为这是一门新兴的学科，也是一门与人类社会和节水农业发展息息相关的学科，我们相信生物节水的研究会越来越受到重视，研究的内容会越来越广泛，应用的成果也会越来越多，发挥的作用也会越来越大，生物节水将成为一门主流学科。

主持人：水资源短缺已经成为一个世界性的大问题，我们不妨从宏观方面谈一谈水资源的问题。地球上有那么多的水，为什么目前世界各国都喊缺水？我国缺水的情况怎样？

嘉宾：国际气象组织1997年就有个报告指出，地球又名“水星”， 70%多的面积为水所覆盖，总水量为18万亿亿升，其中海水占总体积的97.2%，但这些海水都不能被人类直接利用。

大陆水体占2.8%，只有2.5%是淡水。在大陆水体中极地和高山地区的冰体约占其体积的78.6%，河流湖泊的水仅占总量的0.01%，雨水只占总量的0.001%，而且大部分落在海洋中。陆地上每年径流总量约为41万亿m3，其中，78%以洪水形式从无人区流入大海，只有22%可供人类开发利用。

现存水储备的99%是不宜人类利用的咸水，实际上在地球上仅有1%的淡水主要来自湖泊、河流、水库以及地下层,可被经济开发为人类直接利用。这意味者在地球表面上仅有0.007%的淡水可被人类利用。

这有限的淡水资源还存在地区和年份及季节分布不均，以及随着工农业和城市发展大量用水的不良竞争，以及带来的水资源严重污染，及环境破坏，气候变暖等，使我们以前认为是可以循环利用和再生的淡水资源，特别是地下水资源日益枯竭。

从我国神州5号从太空拍下的地球照片来看，在北半球的温带以下地区，我们生活的原本大部分应该是绿色的陆地，现在都基本变成了红黄色土地，荒漠化面积越来越大，让人触目惊心。我们中国80%的地区基本都是红黄色的地貌特征，主要是在一些高山地区和南方湿润地区，才有少得可怜的绿色地貌。

没有了青山，自然就没有了绿水!水土保持的林草即土壤的皮都不存在了，毛将焉附？还会有四季长流的河流吗？没有了丰富的地表水，就只得挖掘存量很小的地下水，等地下水都没有了，井都抽干了，人类就面临生存危机。因此，淡水资源的短缺已经成为限制人类生存的头等大事。因此水土保持、植树种草，恢复生态环境，增加土壤水库，是生物节水研究的一个重要研究方向。

中国是缺水大国，中国养活着世界上22%的人口,但可用水却仅占7%。中国水资源总量为2.8万亿m3, 居世界第6位。人均水资源不足世界平均水平的1/4,是世界上13个贫水国之一，居世界109位。耕地平均分摊水量也只有世界平均数的3/4。中国水资源的分布极不平衡，水资源地区分布极为不均,81%的水资源集中在长江流域及其以南地区,占我国耕地64.1%的北方地区,人均水资源519m3,仅分别为全国的1/5和世界平均水平的1/20。 并且降水和径流年内和年际间变化较大, 江河径流水资源多为洪水，难以充分利用, 枯水季节的缺水问题十分突出。

农业产量受旱灾的影响最大。上世纪90年代以来，我国每年受旱面积0.27亿hm2左右，比50年代增加1.5倍，成灾面积增加了3倍, 减产粮食每年在75-100亿kg。

我国华北由于地表河流水资源很少，长期利用地下水发展工农业生产，目前已经成为了世界上最大的地下漏斗，是世界四个严重缺水地区之一。近年来，我国南方季节性干旱经常严重发生，许多城市水慌严重警告不断发布，这些都表明我国干旱和水资源短缺日趋严重，水资源短缺已经成为我国社会经济发展的瓶颈。因此生物节水国际会议第一个大的主题就是讨论水资源危机与粮食和生态及经济安全问题。

主持人：地球上70%的面积都是海洋水资源覆盖，但为什么讲水资源危机会成为石油危机之后的下一个危机？

嘉宾：虽然地球有巨量也许是用之不竭的海水资源，但这些海水是咸水，不能直接被人类利用。我们只好望洋兴叹!

我们要利用各种科学技术去进行海水淡化，这样的费用是非常高的，淡化的水资源也是有限的，可以满足沿海地区的部分淡水资源不足的问题，但远水不解近渴，对大面积干旱半干旱缺水的内陆地区，利用海水淡化的代价就太高了，我们无法承担，也是不现实的。

我们都知道世界上许多干旱半干旱地区的国家和地区，都有丰富的石油资源，但这些地区国家之间往往会为水资源的问题发生战争和冲突。中东地区的战争，一方面是为石油而战，另一方面也是为水而战，水源的严重短缺，很可能成为地区或全球性冲突的潜在根源和战争爆发的导火索。最有可能发生冲突的国际河流是，由以色列和阿拉伯邻国分享的约旦河、尼罗河等；南亚国际河流水的争端此起彼伏；北美、南美、北非等地，也因国际河流和开发利用问题产生裂痕。

在我国一些缺水地区和相邻省份和县区，为水资源的占有和使用权发生大规模争执和冲突，也不鲜见。例如我们都知道历史上秦晋相好，但在黄河水资源的争夺方面却由来已久，特别是黄河流域沿岸省份、上中下游地区，水资源利用方面的争夺和冲突越来越明显，我国政府已经出面统一管理调配。

在黄河中上游，地貌支离破碎，多属丘陵沟壑区，平整土地花费大，有效灌溉面积相对小，降水少，需补灌量大，抽黄灌溉水费成本又高，因此灌溉效益明显较差，而在下游华北平原，山东沿海地区，有大面积吨粮田基地县区，且经济相对发达，农业灌溉和工业用水效益明显提高。因此要遵循生态规律和经济规律，实行上游水力发电为主，中游合理利用，保证下游稳定长流高效利用的区段调控措施，使黄河水链、生态链、动力链、能量链、经济链能持续高速运转，发挥黄河的最大系统功能和整体经济效应。

目前，在迫使人们离乡背井的因素中，水是重要因素之一，有人甚至认为，已超过战争原因。在世界上许多干旱沙漠地区，如我国甘肃省民勤地区，由于不合理的水资源利用和对生态环境的破坏，造成许多地方因为缺水而无法生存，被迫背井离乡。因此人勤、民勤，不如合理利用和保护水资源最重要。有资料表明，如今，传统意义上的难民仅为2200万，而由于缺水而出现的“环境难民”则多达2500万，到2025年，缺水难民将多达1亿人。

在一些缺水地区经常有这样的事情发生，要食物可以给你，但要水可能会不给你。水已经成为这些严重缺水地区的一种珍稀物品。没有石油，我们可以不开汽车，但没有水，我们就没有了活路!水是一切生命的源泉!有水，就有生机，可能还会有一切。没有水，昔日在丝绸之路的著名娄兰古城，人走城空了，灰飞烟灭了。在将来世界上还有一些缺水城市，也上面临这样的潜在危机。

因此，水资源危机是石油危机的下一个危机，并不是危言耸听，水比油贵的现象不再是局部地区的现象，将是在整个世界普遍发生的事情。

网友：什么叫水资源？都有哪些水资源？为什么要提水资源化的概念？有那些是可以循环利用的水资源，有那些水资源在不断的减少？

嘉宾：水资源是指地球上所有形态水的总量，如液体水和固体水(冰)，即指地上海洋、江河、湖泊、冰川等水资源和地下水资源(包括土壤水)的总和。以前我们认为水是地球上一种普通而丰富的物质，并没有把水作为一种资源看待。

直到上世纪80年代，国内外才逐渐认识到淡水资源短缺的严重性，一方面是降雨减少，二是地下水不断减少，三是水资源污染严重发生，没有更多的清洁水供人类利用。以前广大的山地、丘陵、沟壑地区，任雨水自然流失，许多城市将雨水和污水一起通过一个地下管道排掉，没有循环高效利用，造成了雨水资源的大量浪费。因此，首先是在旱地农业地区和城市将雨水作为一种资源看待，提出了雨水资源化和高效利用等概念。随后关于水资源的概念就在不断地扩展。

我们目前将大量的河流和雨水资源利用各种大坝水库以及池塘和水窖，进行充分储蓄，利用各种节水灌溉工程和设施，如渠道衬砌、管灌、喷灌、滴灌，在农田进行高效利用。但因为水资源的短缺，引起了非农田周围环境的恶化，草枯树亡，因此现在又提出了生态水资源和生态需水等新概念。即我们不但要满足农田和城市用水，而且也要满足其他非农田地区的生态需水要求，例如在黑河流域，不但要满足上游甘肃省张掖地区农业用水的需求，而且要满足下游内蒙古地区沙漠草原地区的生态需水要求，才能恢复草原生长，才能使我国北方的沙尘暴不断减少。

另外，我们许多城市都是利用上游地区的水库供水，如果这些水库水资源仅仅只供应城市，而满足不了城市周围大面积的农田用水，那么城市周围的地区地下水也越来越少，城市周围的农田将不会生产出更多的农产品供城市享用。在水资源利用这个问题上，城市和农村是唇亡齿寒的关系。因此，要协调和工农业、城市和农村、农田与非农田的用水。我们希望每一条河流都要和谐的流动，这样才能滋润广袤的大地，使水资源高效利用，而不是将河流水围追堵截，富佳一小方，苦害一大方。

雨水，海冰、污水等水资源是可以循环利用的水资源，如我们可以直接利用雨水灌溉和满足人蓄生活用水。我国沿海地区，可以利用冬天采挖的海冰融化后，进行灌溉和满足生活用水。利用各种生物和工程等方法将污水进行循环利用。

但有些水资源是不可以再生和循环利用的，如青藏高原的冰川是我国长江和黄河的源头，但随着全球气候变暖，冰川资源在逐渐减少，如果青藏高原的冰川资源在日趋减少，中国的长江和黄河水资源将面临枯萎的境界，我们将很难进行实现南水北调的世纪理想和愿望。因此，我们要善待自然，保护环境，不能无限开发和无限索取。

网友：什么是生物水资源？生物水资源对人类的贡献是什么？为什么我们要更加珍惜生物水资源？

嘉宾：生物水资源是指生物体内保存的水分资源总量。关于生物水资源的估算，在1977年的联合国水会议文件中指出，全球生物水资源储量为0.112(KM3)，占总水储量0.0001 (%)，占淡水储量0.003 (%)。由此看来，生物也是淡水资源的一个水库。如森林、草地、农作物等都储藏了大量的水分，是大型的生物水库。和其他以上所提到的水资源来比，生物水资源是极其珍贵的，它是我们食物的唯一来源。

水是生物圈的血液，是环境可持续发展的决定因子。生物水资源虽然相对其他类型水资源很小，但与人类生存环境有密切关系。因此，我们必须保护环境，改善环境，特别是要减少对林草植被的破坏和利用，要进一步加大种草植树的力度，将水土保持的事业进行到底，这就是生物节水的一个重要研究方向和内容。

主持人：在水资源转化中都有那些重要系统？什么叫五水转化？生物水在五水转化的作用是什么？生物节水与水资源安全的关系是什么？在农业生产中如何发挥生物水分高效利用的特点？

嘉宾：我们都知道海洋的水资源经过蒸发后变成了大汽水资源，大汽水资源遇冷后变成降雨和雪，变成了地表河流水资源，再进一步转化成地下水、海洋水和大汽水。从表面上来看，水资源似乎是一个不受人工影响的自然循环过程。

但实际上，除了因为地理纬度、海拔环境造成的水资源及植被类型差异的重要原因之外，植被也是影响水资源和生态环境变化的另一重要因素。从全球范围来看，我们都知道热带雨林是地球之肺，对全球气候有重要影响。从中尺度的生态系统来看山区森林和草地植被对周围平原地区的水资源和水循环有重要作用，没有青山，就没有绿水，就没有四季长流的小溪和河流。因此，无论从那个方面来看，没有生物主要是植物参与的水资源循环系统，都是不完善的和不是最高级的能量和物质转化的生态系统。

刘昌明院士(1993)指出，“三水”(降雨、地表水与地下水)转化的研究，考虑到土壤水，称为“四水转化”，再进一步联系到植物水分，称为“五水转化”，这是研究工作的一种循回渐进，从简单到复杂的过程。到上世纪90年代，在土壤-植物-大气循环系统(SPAC)方面有了深入的研究。

河南省环境水文地质总站商丘水均衡场试验表明，在作物参与下，“四水”转化中大气降水80%转化为土壤水，约10%转化为地下水，约8%转化为地表水。作物实际蒸散量中约90%吸收利用的是土壤水。充分显示出生物对开拓土壤水库和影响水资源循环的重大作用。植物是有生命活动能力的，是可以进行自主和被人工干预调控对水资源的高效利用。

但目前在宏观水资源的“五水转化”中，实际上只重视了大汽水-地表水-土壤水-地下水的运移与转化大中尺度上的研究，对植物水在五水转化中的功能及机理研究重视不够，更没有重视动物水和微生物水转化，和自然界生态系统的构成和发展变化严重脱节。实际上，自然界陆地上的水资源循环系统是大汽水-地表水-生物水-土壤水-地下水，生物水在转化中心环节。因此生物水转化作用和机理研究是一个重要缺陷，今后要重视包括动植物和微生物的生物水研究。

在农林生态系统中，应该开展以生物水转化为中心的五水转化研究。即从大汽水-地表水-生物水-土壤水-地下水运移与转化研究。如何利用生物特别是植被进行水土保持，改善生态环境；最大可能的利用和保持自然降水，最大可能利用植物(活体和死体)减少无效蒸发，改变地表水运移转化特征，增加土壤水库，影响地下水的良性循环；同时，最大限度地将裸地蒸发变为植被蒸腾，改变大汽水的循环过程和影响气候变化，同时在农田中有更多的农产品产出，在高层生态系统方面取得最大的经济效益和生态效益；为揭示水循环规律与自然生态保护和作物高产及可持续农业的发展奠定科学基础。

水分资源是一个可以流动的资源，是一个循环系统，应该加强生物自身对水分的及时和高效利用研究。如果水分没有被生物及时和充分利用，就等于对水资源的浪费。在有水的情况下，如果有一个水库，但没有生物，就是死水一潭，可能还会变成臭水一潭；如果有了生物，进行人工养殖，或者给植物灌溉和循环利用，就可能变成活水、洁净水、效益水。特别是利用生物利用和改良不良水资源，是今后发展的大方向。我国海洋学家曾呈奎院士提出要开展“蓝色革命”，“耕海牧渔”，向海洋要粮食。这方面在我国沿海滩涂地区，生物水分高效利用还有很大的潜力可以挖掘。

生物用水和保水是相互联系、相互促进和相互矛盾的两个方面，但要看保水的作用大还是耗水的作用大。在水分利用研究方面,要强调尽最大可能地通过植物蒸腾生产更多的粮食和经济价值和生态效益。像将植物茎叶、秸秆通过动物过腹还田一样，带动生物产业连的延伸，产生更大的经济和生态效益。

在沙漠和新开垦土地，先有自生的野草，再有一定水土保持生态效益，后有可以发展畜牧业的经济效益。植物是消耗水资源的主要对象，但植物在水分利用和转化的过程中可以产生巨大的生态和经济效益。在我国半干旱地区的沙漠地区，如内蒙古、宁夏、陕西等省的沙漠地区，应该大力发展沙生植物，利用各种途径充分高效利用有限降水和土壤水分，改善生态环境，造福人类。

我国著名科学家钱学森等上世纪80年代就提出了“沙产业”，就是生物水分高效利用的典型例证。没有植物的沙漠是死亡的沙漠，通过人工种草种树，可以减少沙漠的流动，建成沙漠绿洲。我国陕、甘、宁地区出现许多治沙模范，就是在荒芜的沙漠中植树造林，建成了历史上没有的人工生态林，目前中国科学院植物研究所的科学家在内蒙古草原利用自然恢复法进行草原改良和建设。这些都引起了世界治沙领域方面的关注和国家的高度重视。说明只要按照科学的方式治理沙漠，就可以植(物、人)进沙退，改善沙漠生态环境和发展沙漠经济，都是生物水分高效利用的典型。

在干旱地区，在我国西北的青海和兰州等地，在降水量只有100-200㎜，但蒸发量是降雨量的2-5倍甚至更多，超过1000㎜多的地区，农民还利用砂田种庄稼，如砂田西(籽)瓜，就产生很好的经济效益，这充分说明在有限水分条件下，生物水分高效利用的可能性和现实性及重要性。