对“大水荒”以往成因的否定和“社会制度成因”的提出 ——《制度性干旱》第二章
为什么中国北方会在短短20年内水源全面枯竭？各种学说虽莫衷一是，但主流的观点均围绕以下几个方面展开：
1、降水减少，气温增高；
2、工业与城市用水增多；
3、森林植被减少。
“雨下少了，水用多了，自然就缺水了”，答案多么“简明”啊！但如果仅仅停留在表层，不进行更加深入的研究，就难免得出一些似是而非的结论。本文认为这些因素不仅不是导致“水荒”的主要原因和次要原因，甚至根本就是反面原因。比如，城市与工业的扩张增加了用水，但“用水”并不等于“耗水”。而城市与工业的扩张还必然伴随着农田的减少，同样面积的农田和城市哪个耗水更多？这些问题若不经定量研究，结论就难免流于“想当然”。再比如，按照一些人的“信仰”，森林是增加水源的；但所有的观察资料都表明，森林的腾发（土壤蒸发、植物蒸腾）强度大于荒坡裸地；在同等降水条件下，所“增”之水从何而来？我们还知道，任何生命的生长发育都需要消耗水分；森林作为庞大的生命群落难道就可以例外？不耗水反而增水？
一、“气候因素”不是“大水荒”的成因
无庸质疑，近20年来中国北方确实存在着降水减少和气温升高的趋势。就黄河流域而言，90年代年降水量较60年代减少了4.2%；气温平均升高了0.58℃[11]。
但是，一个地区的水源盈亏并非仅仅取决于降水一个因素，而是取决于降水（收入）和蒸发（支出）的总体作用。
降水减少了4.2%，“收入”是减少了；但水源是否应当减少，还要看“支出”的情况。
根据多方面资料和研究成果，黄河流域的“天然气候蒸发能力”——水面蒸发量，80-90年代较60-70年代下降了7.5%[12]。
当然，“水面蒸发”还不等于“实际蒸发”；因为实际蒸发还要受土壤供水情况、色泽、质地、植被、粗糙度、等多种地表因素的影响。但是，在地表条件不变的情况下，实际蒸发量和水面蒸发量成正比关系[13]。也就是说，如果没有发生重大地表变化，实际蒸发也当同时减少7.5%。
降水减少了4.2%，蒸发却同时减少了7.5%；“收入”少了，“支出”更少，“库存”就没有减少的理由。也就是说，包括气温、日照…降水、天然气候蒸发在内的总体气候因素并不是水源减少的原因。
若按“干燥度=年水面蒸发量/年降水量”的气候学公式，分子（水面蒸发量）减少了7.5%，分母（降水量）只减少了4.2%，干燥度数值是缩小的。也就是说，黄河流域的气候不仅没变干燥，反而稍微湿润了。
在气候趋于湿润的情况下，流域水源却大规模减少，那就不应该简单地“归罪”于气候因素，而应当到影响蒸发的其它因素——地表条件变化中去寻找原因。
二、工业和城市是增加水源的因素
在中国北方的水危机中，往往首先引起人们关注的是水质的严重污染。但如果仅仅只是污染，我们就应该能看到满河污水流入大海的景象；而中国北方的现实情况却是大河断流、十河九干、连污水也没有那么多。这就说明，中国北方的水问题已经不止是停留在污染层次上，而是演进为更为深刻的水源危机了。
以水源作为研究对象，本文着重于“水‘没’了，到哪里去了”？而忽略“水‘脏’了，怎么弄脏了的”？—本文定义的“水源”是不区别“水质”的。
图表05-中国用水情况变化表[14]
图表05表明：1980年以来，农业用水基本持平或略有下降，工业与城市用水快速增加。但是，“用水”并不等于“耗水”。
按照流域水资源研究采取的一般性定义：“耗水”是指在输、用水过程中，通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牧畜饮用等形式消耗掉，而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。
严格地讲，只有蒸发才是真正的耗水。 “土壤吸收、产品带走、居民和牧畜饮用”不见得就是耗水。土壤吸收可能有一部分渗入地下，作为地下水、土壤水储量；居民和牧畜饮用将有一大部分通过排便回到污水系统，只有呼吸、皮肤分泌才造成蒸发；矿泉水、西瓜等产品携水也只是水量转移。其他生活用水比如洗衣服，用水“哗啦啦”看着不少，可真正能被称为“耗水”的是经甩干后、晾晒过程蒸发掉的水分，其它的也进入了排水系统。
直觉告诉我们，工业和生活只能把水弄“脏”，而不能把水弄“没”；计算证实了直觉。水的“比热”和“汽化热”都非常大，蒸发水需要很大的能量。经简单计算，在热效50%的情况下，一吨标煤可蒸发初始温度为摄氏15℃的水5.6m3。而2005年中国能源总消费为折合标煤22.2亿吨[15]；即使把这些能源全部用来蒸发水分，也只可蒸发124亿m3；仅占当年工业、生活用水的6.3%。
《附文二：工业耗水率分析和市区耗水量计算》通过对占工业用水量50.0%的“火电业”和另一用水大户—“造纸业”的耗水环节进行分析，得出结论为：工业用水的“蒸发耗水率”不超过10%。这个结论和“海河水利委员会”李彦东的论断不谋而合。—工业与生活用水可以是水质污染的祸首，却不能够是水源枯竭的罪魁。
进一步研究认为，工业与城市的扩张必然伴随着同样面积的农田减少。同样面积的市区耗水量只相当于农田人工灌溉用水部分的1/3。在天然降水方面，农田和市区降水虽然是同量的，但农田降水将被耕作层土壤吸收后用于田间腾发；而农田转化为市区后，地表将被水泥屋顶、水泥路面覆盖，天然降水非常容易在这些不透水面上形成地表径流，通过城市排水系统进入江河湖泊或在其它地方下渗形成水源总量。而且，水泥覆盖下的土壤含水也不容被蒸发。降水的去向只有三种途径：蒸发、下渗、径流；只要不被蒸发就形成水源。其实，这个道理很容易通过生活验证：在电视里，我们经常可以看到在强降水发生时“农田未涝城先涝”的画面。
《附文二：工业耗水率分析和市区耗水量计算》以北京市为模型，通过对市区与农田用、耗水现状的比较，计算出结果：每平方公里农田转化为市区、工业区后，若能完全“水泥化”，则每年每平方公里可减少蒸发耗水32万m3，同时增加54万m3的地表径流；综合水源效益为86万m3/平方公里/年。若新建一座与北京同规模、同工业程度的大都市，每年可增加水源11.6亿m3（10亿立方米库容为大Ⅰ型水库，即特大型水库）。
深入的量化分析说明：工业与城市不仅不是水源枯竭的原因，反而是水源形成的重要因素。以往认为工业与城市扩张、用水增加造成水源枯竭的结论是不经推敲的。
这里还有一个问题:既然城市单位面积水耗远比农田小，对水源的贡献远比农田大，为什么往往城市的地下水位要比周边的深？
这是因为，城市取水比农业密集，但取水不等于耗水；城市取水使用后，对外转移了水量；我们经常可以看到使用城市排出水灌溉农田的情景。也就是说，城市的水量输出造成了水位的下降。
据不完全调查，目前中国农田污染约1.5亿亩；其中，污水灌溉已形成污染的就有3250万亩[16]。这就是城市对外输水量的结果。
三、水源危机和森林植被无关
一些人坚持要从“信仰”出发，认定“森林可以增水”。似乎只要有了森林，就要水有水要云有云。说这种“信仰”渊源于“五行相生”吧，可连业余的术士也知道是“水生木”而不是“木生水”。
毕竟，水文、环境科学是实证科学，不是“术士哲学”和迷信。唯物主义的自然观、人类对生命本质的认识、农林业的生产实践都一致告诉我们：任何生命的生长发育都需要消耗水分，森林作为庞大的生命群落，也不可能例外。就因果而论，森林是水源丰富的结果，而不是水源丰富的起因。
从统计数据看，自建国以来，除1980年左右因过度宣传“森林保持水土、梯田流失水土”造成森林面积一度下降外，其余都是增长的。说20多年来的水荒是“森林减少”造成的，不具有统计学依据。图表06反映了1949年以来中国森林覆盖率变化。
图表06[17]
就森林的作用而言，森林土壤的丰厚腐植质和腐死根系所遗留的孔道可以比荒坡更快、更多地入渗降水，使得森林具有蓄水减洪作用；林地入渗的水分还有望在旱季缓慢释放为枯水期径流，使得森林具有调水作用；森林的根系可以固定土壤以免冲蚀，使得森林具有保土作用。我们丝毫不怀疑森林的防洪、蓄水、调水、保土、固沙、防风等作用；但是，说森林可以增水，却是南辕北辙的。
大量的、长期的检测表明，在干旱、半干旱地区，林地水分的腾发要远远大于荒坡裸地。裸地50%以上的降水可以形成地表、地下或土壤水资源，而乔木林地的降水腾发率接近、甚至超出100%。超出部分就通过透支土壤水分的方式维持，当土壤水分被长期透支到接近或低于“蔫萎系数”后，树林就退化为“小老树”——灌木化，甚至成片枯死。
保得洛夫在《森林改良土壤学》引述了在中亚细亚营造松林的一段经过是非常一致的：松林自栽植至第十年一直生长良好，忽然成片死亡。[18]
虽然林区土壤具有较好的入渗和蓄水条件，有望形成“细水长流”的局面，但前提是降水要足够大，雨季吸纳的水分自身消耗不完。即便是“细水长流”，但全年总径流量也是减小的。在降水较小的中国北方，由于森林自身的腾发已将所吸纳水分耗尽，使得“山青水绿”的企盼成了“山青沟干”的尴尬。
美国科罗拉多州从1910年起，就在车轮山口两个自然地理相似，面积各在一千亩左右的小流域进行了8年的实验。一个流域森林保持原状，另一个全部砍光。后者全年流量增加17%。以后森林逐渐恢复，两个流域全年流量的差额亦逐渐缩小，以至完全消失。1934年，美国森林局在阿帕拉契亚山的柯威他三十个小流域（面积共26100亩）进行大规模试验，直至1964年才告结束，所得结果亦大致相同。1967年国际森林水文学讨论会上，希伯尔特汇集全世界所有记录加以分析，进一步肯定了砍伐森林一般能增加河流全年流量，增加幅度可大至65%。在有些事例中，甚至增加最多的季节正好是低水期。[18]
《附文三：森林“减水效应”监测资料选》引用了较为全面的资料，多方位描述了林地的减水效应。把20多年来的“水荒”归结于森林植被减少，既没有统计学依据，也和监测成果相矛盾。
在逐个排除了水源危机的气候、工业、森林等主流成因后，笔者提出一个全新的“社会制度成因”。
四、“社会制度成因”的提出
让我们再次审视黄河年均入海水量变化图：
上图显示，新中国成立以来，黄河水量发生了2次剧烈衰减，第一次发生在60-70年代，衰减188亿m3，衰减率为38%；第2次发生在80年代后期-90年代，衰减144亿m3，衰减率为51%。
前文说，在黄河第一次衰减背后，隐藏着伟大的中国农业灌溉革命。这次革命对于黄河来说是适中地开发利用了白白流入大海的那部分水量，并没有带来生态和水源危机。
那么，在带来了严重水源危机的第二次衰减背后又隐藏着什么呢？是气候、工业、森林吗？我们已经一一排除了，都不是。
是灌溉面积再次扩大了么？也不是。
图表07[19]
图表07显示，在80年代，中国的灌溉面积不仅没有增加反而因人民公社的解体平均每年减少了736万亩。
那么，它的背后到底隐藏了什么巨大变故？
农业，仍然还是农业。郑州的年水面蒸发量为1300mm，也就是说在自然日照与气候条件下，每平方米农田每年可蒸发水1.3m3。假如换算为工业蒸发，相当于每亩每年耗电60万度（按水温初始温度摄氏15℃）。以郑州为标准，全国18亿亩耕地的“天然蒸发能力”相当于1100万亿度电力。这是个什么概念？2005年，中国电力总消费才2.5万亿度，只达到农田蒸发能力的2‰。这就意味着，农田蒸发的任何微小变化所带来的水量消失，都是工业难以比拟的。
但是，我们在否定水源危机成因的“气候论”一节里曾指出：中国北方的“水面蒸发量”是大幅下降的。然而，这并不矛盾；农田的实际蒸发不仅取决于“水面蒸发量”，还取决于地表的保水条件。比如，在土壤供水充分的情况下，即使“水面蒸发量”减小，实际蒸发也可能加大；把农田覆盖一层薄膜，即使“水面蒸发量”增大，实际蒸发也可能减小。用煤灰把土壤染成黑色，改变土壤辐射性能；或者把土壤表面弄得凸凹不平，改变地表面积等；都可以造成虽然“水面蒸发量”下降，但实际蒸发量却可能增大的结果。
笔者大胆地假设：
莫非是20多年来中国社会制度的改变使农田条件发生了变化？从而造成农田蒸发加大？以至于形成宏观水源枯竭？
回答是肯定的。本文将展开系统的论证和提供具体的实验成果。
我们将从中国古典农业的“保水耕作”体制在“灌溉革命”发生后、所遭遇截然不同的两种命运入手论述；进而揭示耕作体制改变对水文环境的重大影响。