節(jié)水灌溉的未來發(fā)展
發(fā)布時間：2019-02-13 瀏覽：1571次 字號：大 中 小
節(jié)水農業(yè)意義
（一）發(fā)展節(jié)水農業(yè)是一種必然選擇
我國水資源總量為2.8萬億m3，低于巴西、俄羅斯和加拿大，與美國和印度尼西亞相當，但人均和畝均水資源量僅約為世界平均水平的1/4和1/2，而且地區(qū)分布很不平衡，長江流域以北地區(qū)，耕地占全國耕地的65%，而水資源僅占全國水資源總量的19%。目前，全國正常年份缺水量近400億m3，其中農業(yè)缺水約300億m3。不但水量缺，水污染狀況也日趨嚴重，2005年初監(jiān)測顯示，七大江河遭受污染的河段已達53.3%，其中劣Ⅴ類水占到28.4%，特別是北方黃、淮、海三大流域既是我國缺水最為嚴重的地區(qū)，也是水污染最嚴重的地區(qū)。由于農業(yè)是用水大戶，其用水量約占全國用水總量的70%，在西北地區(qū)則占到90%，其中90%用于種植業(yè)灌溉。因此，為了應對日趨嚴重的缺水形勢，建立節(jié)水型社會，特別是發(fā)展節(jié)水農業(yè)是一種必然選擇。
發(fā)展節(jié)水農業(yè)是解決我國北方供水危機的首要途徑，同時也是建設現(xiàn)代農業(yè)本身的需要，水土資源的高效利用，經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益的緊密結合是可持續(xù)農業(yè)所追求的一個目標，而根據(jù)水資源狀況和農業(yè)需水規(guī)律所實施的節(jié)水灌溉便是達到這一目標的重要一環(huán)。為此，我們必須打破傳統(tǒng)的農業(yè)用水觀念，建立起一個適應現(xiàn)代社會和現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展需求的農業(yè)供水體制。從這個意義上說，節(jié)水農業(yè)就是現(xiàn)代農業(yè)，節(jié)水灌溉屬于科學灌溉。
（二）大量節(jié)約灌溉用水是實施節(jié)水農業(yè)的主要目標
節(jié)水農業(yè)適宜于在所有從事農業(yè)的地區(qū)推行，但主要是指在干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)充分利用自然降水的基礎上高效利用灌溉水的農業(yè)。節(jié)水農業(yè)要解決的中心問題是：在保持農業(yè)生產以正常速度增長的同時如何做到充分利用當?shù)亟邓痛蠓鹊販p少灌溉用水，從而維持整個水資源的可持續(xù)利用與區(qū)域平衡。
（三）節(jié)水農業(yè)是一項系統(tǒng)工程
農業(yè)節(jié)水是一項系統(tǒng)工程，包括：水資源時空調節(jié)，充分利用自然降水，高效利用灌溉水，以及提高植物自身水分利用效率多個方面，其科學技術目標可以概括為：提高水資源的利用率，利用效率和生產效益。
為此，必須采取包括工程、農藝、生物以及管理等綜合節(jié)水措施。各類節(jié)水技術的結合，以及旱作農業(yè)與灌溉農業(yè)的互通，對于成功地實施農業(yè)節(jié)水、實現(xiàn)大量節(jié)約灌溉用水的目標是必須的。
二、我國節(jié)水農業(yè)現(xiàn)況及發(fā)展戰(zhàn)略
（一）取得的成就與存在問題
目前我國有灌溉條件的農田為8.38億畝，實際可確保灌溉的為7.5億畝，約占全部耕地的40%。按1998年統(tǒng)計，包括渠道防滲襯砌，管道輸水，噴、微灌等在內的各種節(jié)水灌溉工程面積已達2.3億畝，到2003年增加到3億畝。另外農業(yè)措施對農田節(jié)水也起了重要作用，不完全統(tǒng)計已達到1.95億畝。近一半灌溉農業(yè)實施了一定的節(jié)水措施。2003年，我國農業(yè)用水量占總水量的比重已由建國初期的92%，1980年的88%，下降到66%，單位面積用水量從494m3/畝回落到459m3/畝。平均灌溉水利用系數(shù)從不足0.3提高到0.45，每立方米灌溉水增產糧食也明顯提高，達到1.1kg。在實現(xiàn)節(jié)水增產過程中，科學技術起到了重要作用。
在總結成績的同時，還應看到存在的一些問題： (1) 對成績不能估計過高，我國目前農業(yè)用水上的浪費還相當嚴重，與發(fā)達國家相比，在用水效率方面還存在較大差距；(2) 農業(yè)節(jié)水無疑是國家的戰(zhàn)略目標，如何將國家目標轉換為農民目標、群眾目標，從而建立起國家、社會及農民共同投入的有效途徑及符合中國國情的發(fā)展農業(yè)節(jié)水的長效機制有待盡快解決；（3）國家有關部門及許多省（區(qū)）已制定了若干發(fā)展節(jié)水農業(yè)的規(guī)劃或設想，起到了一定指導作用，但所確定的主要目標和準備采取的措施是否可行，特別是大量節(jié)約灌溉用水的目標能不能實現(xiàn)？仍需進一步作出科學論證；(4) 在節(jié)水農業(yè)科學研究方面，“八五”以后國家連續(xù)立項，取得不少成就，但有些項目較多追求當時的節(jié)水指標和示范面積，對科技難點和關鍵技術攻關乏力，對宏觀戰(zhàn)略問題還深入研究不夠。
(二) 有關節(jié)水農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的若干問題
1、關于戰(zhàn)略定位。發(fā)展節(jié)水農業(yè)是保障我國國民經(jīng)濟穩(wěn)定快速發(fā)展和水資源可持續(xù)利用的一項重大戰(zhàn)略措施，是構建節(jié)水型社會的重要組成部分。有些專家建議，應把水資源安全放在與能源安全、糧食安全同等重要的位置上，這是非常正確的。其實，有些國家已經(jīng)這樣做了，其基本做法是力求保持水資源的供需平衡，不留缺口。
2、關于目標與速度。在保持農業(yè)生產以正常速度增長的同時，應以大量節(jié)約灌溉用水為主要目標。何謂“大量”？我們通過借鑒北方先進節(jié)水縣市成功做法，總結已有科研成果，聽取有關專家意見，并參考國外經(jīng)驗后認為，再利用約15年時間，即到2020年前后時，在現(xiàn)有基礎上形成節(jié)約1000億m3灌溉用水的能力是可能做到的。現(xiàn)在有些農業(yè)節(jié)水規(guī)劃所提發(fā)展速度過慢。
3、關于發(fā)展模式。節(jié)水農業(yè)涵蓋了節(jié)水灌溉農業(yè)、有限灌溉農業(yè)和旱作農業(yè)三種類型。在灌溉農業(yè)和旱作農業(yè)之間存在多種可供選擇的方案，這給有效地實施農業(yè)節(jié)水提供了有利條件。隨著科學技術進步及水資源進一步緊缺，有限灌溉將成為缺水區(qū)今后發(fā)展節(jié)水農業(yè)的主要趨向，應給以充分重視并著手推行。
4、關于技術選擇。應把節(jié)水灌溉技術和旱作技術放在同等重要位置，爭取部分旱作高產，以減少對灌溉的依賴。在節(jié)水灌溉方面，當前應把實現(xiàn)灌區(qū)管理現(xiàn)代化和解決輸水過程中的水的損失放在首要地位，在灌溉方法上，根據(jù)我國國情，近中期在有條件的地方應積極推行噴微灌，但就全國范圍看仍應以改進地面灌溉為主。另外，僅靠推行節(jié)水技術尚難以從根本上實現(xiàn)區(qū)域水資源平衡及資源與經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，為此必須從宏觀層次上作進一步研究，如建立節(jié)水型農業(yè)結構等。
（三）北方不同區(qū)域節(jié)水農業(yè)發(fā)展趨向
1、干旱地區(qū)：我國干旱地區(qū)占國土面積的30.8%，集中分布在西北，以新疆面積最大。新疆屬于典型的無灌溉即無農業(yè)的內陸干旱區(qū)，農業(yè)用水總量為778億m3，占到總用水量的90%；畝均灌溉定額約800m3，高出華北地區(qū)1倍。另外，為保證綠州內防護林建設及綠州——荒漠過渡帶天然綠州的防護功能也需要消耗大量用水。因此說，新疆農業(yè)與生態(tài)耗水量較大有其客觀上的需要；同時有資料表明，全疆水資源開發(fā)利用率約占到地表水資源量的55%，開發(fā)程度已不低，但凈利用水量只占地表水資源總量的18%，說明潛力有待挖掘，通過總結新疆各地在推行節(jié)水灌溉方面取得的成效，專家們認為，近期內將平均灌溉定額從800m3/畝降到600m3/畝是可能做到的。面向未來，建議在以下幾個問題上作進一步探討：
(1) 生態(tài)用水對新疆農業(yè)及整個經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有特殊重要意義，因而科學的確定生態(tài)用水與社會經(jīng)濟用水的適宜比例是一個重要問題，一些專家提出，生態(tài)耗水量不應低于總用水的量50%，對此需作專門論證，并加以具體落實。
(2) 新疆農業(yè)灌溉面積約6000萬畝，近期內能否繼續(xù)擴大，有專家認為，根據(jù)地表水資源狀況，除少數(shù)河流尚有一定引水潛力外其他地區(qū)不宜再擴大灌溉面積，農業(yè)應在節(jié)水前提下，本著“增產少增地、增地少增水”的原則求得發(fā)展，但對此也有不同意見。
(3) 根據(jù)新疆的社會經(jīng)濟和氣候地理條件怎樣發(fā)展節(jié)水農業(yè)？我們的看法，一開始就應當努力向現(xiàn)代化方向發(fā)展，如大量采用管道輸水，實行激光平地，發(fā)展微灌噴灌等局部灌水技術，應用自控技術實施精準灌溉，調整農業(yè)結構擴大經(jīng)營規(guī)模，以及建立統(tǒng)一的節(jié)水管理、調度與監(jiān)測體系等。但這需要有較大的經(jīng)濟投入和有力的科技支撐才能順利實施。
2、半干旱地區(qū)：以西北黃土高原為中心的我國半干旱地區(qū)約占國土面積1/5。由于嚴重的水土流失和頻繁的干旱同時發(fā)生，加之該地區(qū)的平均降水量尚處在可正常進行農田生產的范圍之內，但由于生產力低下易造成濫墾濫伐的現(xiàn)實，致使半干旱區(qū)成為我國生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)域。該地區(qū)人均、畝均水資源量均較低，多數(shù)地方灌溉面積不足耕地面積的20%，以旱作為主，灌溉農業(yè)用水相對合理，但農業(yè)節(jié)水仍有較大潛力。據(jù)計算，黃土高原地區(qū)年降水總量為3000億m3，約為地表水資源量的5倍，故加強水土保持工作和大力挖掘降水生產潛力將對該地區(qū)今后發(fā)展起到至關重要的作用。黃土高原的植被建設主要應依賴于自然降水，農田生產在繼續(xù)搞好基本農田建設的同時應十分重視旱作技術的改進和發(fā)展小型灌溉。經(jīng)多點長期實驗與示范證明，應用好現(xiàn)有技術近中期內使該地區(qū)旱作平均糧食畝產達到200kg左右是可能做到的。為此當前應加強研究并廣泛推行兩項實用技術，一是覆蓋技術，另一項則是雨水集流補灌技術。
3、半濕潤地區(qū)：黃、淮、海半濕地區(qū)是我國重要的糧食生產基地，但同時又是水資源嚴重緊缺地區(qū)，水資源利用程度已達73%。以山東為例，該省平均降水量676.5mm，但人均水資源占有量僅為344m3，畝均307m3，說明降水量較適中而水資源緊缺是其一個重要特點。建國以來山東灌溉面積增加約7倍，現(xiàn)有效灌溉面積已達耕地面積的72.7%，灌溉水利用系數(shù)高于全國平均水平，說明其灌溉事業(yè)發(fā)展迅速，這是另一個特點。一般說來，正常年份半濕潤地區(qū)可以實現(xiàn)旱作糧食高產（如萊陽農學院經(jīng)多年研究與實踐后認為，小麥畝產達到500kg的旱作技術是成熟的）。針對這些特點，我們認為黃淮海半濕區(qū)存在較大節(jié)水潛力，建議今后本著“水旱并重，以豐補欠”的原則推動節(jié)水農業(yè)快速發(fā)展。“水旱并重”主要強調水地、旱地都要以充分利用降水為基礎，切實加強旱作高產農田建設，并作好部份水地改為旱地或半旱地的技術儲備；“以豐補欠”系指為適應劇烈的年際間氣候變化，主動采取以豐收年補欠收年以及區(qū)域調節(jié)的應對策略，適當加長糧食生產計劃周期，允分挖掘半濕潤地區(qū)的氣候生產潛力，
三、為加速發(fā)展節(jié)水農業(yè)需要解決的幾個科學技術問題
（一）科學制定農業(yè)節(jié)水綜合發(fā)展規(guī)劃
為適應水資源日趨緊缺的現(xiàn)實，制定農業(yè)節(jié)水規(guī)劃首先要更新觀念，即農業(yè)用水原則必須從“以需定供”轉變?yōu)?ldquo;以供定需”，據(jù)此研究確定不同區(qū)域水資源的承載力，提出與之相適應的農業(yè)發(fā)展規(guī)模與速度，以實現(xiàn)農業(yè)水資源供需的基本平衡。其次，應建立廣義的水資源概念，即不但要重視可控的地表水和地下水，而且要重視整個天然降水。在制定農業(yè)節(jié)水規(guī)劃時統(tǒng)籌考慮節(jié)水灌溉和旱作農業(yè)；在評價某一地區(qū)水資源狀況時應全面看待各種水資源。建立與水資源相適應的農業(yè)結構，即節(jié)水型農業(yè)結構，是一個被忽視的難點問題，為了實現(xiàn)大量節(jié)約農業(yè)用水目標對此也必須予以充分重視。
（二）實施常規(guī)灌溉水替代策略
為減緩農業(yè)用水的緊張局面，一些專家提出常規(guī)灌溉水替代的概念與設想。應當說，最大的替代并可進一步挖掘的水源是降水；其次則是污水和微減水，將處理后的工業(yè)廢水和生活污水（再生水）在農業(yè)灌溉中加以利用，是繼管道輸水、采用先進的局部灌水方法之后灌區(qū)節(jié)水下一個發(fā)展階段的主體技術之一，有些發(fā)達國家利用再生水灌溉面積已占到全部灌溉面積的30%。建議結合防污體系的建立，將再生水用于農業(yè)灌溉作為解決我國未來水資源緊缺的一項重大措施來對待，切實加強研究與示范，逐步擴大推行。
（三）建立有限灌溉制度
推行有限灌溉，采取旱作技術與補充供水相桔合的種植制度，是缺水區(qū)面向未來的一項必然選擇。有限灌溉的理論依據(jù)已基本清楚，即：水分虧缺不總是降低產量，許多作物和果木在一定生育階段適度干旱對節(jié)水和增產都有利，這一認識已在大量實驗中得到證實，當前的關鍵是要解決大田生產條件下的可行性問題。
在大田條件下建立有限灌溉制度最終要走精確的按需灌溉之路，精確灌溉是以作物實際需水為依據(jù)，以信息技術為手段對農田進行“非充分”供水的。與其說是建立一種新的灌溉制度不如說是確定一種農田對缺水的應變系統(tǒng)。為有效實施精確灌溉必須具備以下條件：①、掌握可靠仔細的作物需水規(guī)律資料；②、運用信息化技術；③、提供使兩者相銜接的技術參數(shù)，特別是作物水分虧缺程度的指標；④應用先進的灌水方法。以上條件必須通過多學科協(xié)作才能實現(xiàn)。
（四）重視生物節(jié)水技術，培育節(jié)水耐旱新品種
目前，嚴格意義上的生物節(jié)水技術尚處于次要地位，但可以予見，當水的流失、滲漏、蒸發(fā)得到有效控制，水的時空調節(jié)得到充分利用之后，生物性節(jié)水——提高植物水分利用效率（WUE）和耐旱性就顯得更為重要，可視為實現(xiàn)進一步大量節(jié)約農業(yè)用水的關鍵環(huán)節(jié)和最終潛力所在。為挖掘植物自身的高效用水，選育出抗旱節(jié)水新品種、新類型被認為是一個核心目標。已經(jīng)證明，WUE是一個可遺傳性狀，作物種間和品種間WUE差異顯著。但是，以耐旱和高WUE為目標的育種工作進展遲緩，困難可能是在常規(guī)育種條件下，耐旱節(jié)水性狀與豐產性狀往往難以結合。近年來通過基因工程手段進行基因重組以創(chuàng)造耐旱、節(jié)水新類型的研究十分活躍，成為生物學和農業(yè)工作者關注的一個熱點，但應充分認識到其復雜性。要獲得生產上能廣泛應用的節(jié)水耐旱轉基因植物雖具有良好前景，但不應聲稱很快就會實現(xiàn)。當前應從以下幾點做好工作；（1）挖掘抗旱節(jié)水種質資源；（2）重視不同層次上節(jié)水耐旱育種的相互關系，將常規(guī)育種與基因工程育種緊密結合起來；（3）當前將獲得耐旱節(jié)水轉基因植物研究的重點放在林草植物上更為可行；（4）加強生物節(jié)水基礎研究，明確不同節(jié)水耐旱機制所起作用大小，以尋求起關鍵作用的節(jié)水耐旱主效基因。鑒于生物節(jié)水研究對未來農業(yè)節(jié)水可能產生的巨大推動作用，建議納入國家科技規(guī)劃，給予長期穩(wěn)定支持。
