我国节水农业发展现状与存在问题三(1)程力学

摘要：我国节水农业发展的历史源远流长，而且与灌溉农业的发展密切相连。在距今４０００多年以前就有了临河挖渠、凿井汲水的灌溉农业，在漫长的历史岁月中，灌溉农业的建设绵延不断，对促进当时的农业生产和社会经济发展起到了十分重要的作用。灌溉农业的发展主要受水资源的制约，古代的劳动人民在与旱灾进行的长期斗争中，已懂得采用一些简单的节水农业技术，如夯实输水土渠的渠床减少输水渗漏损失；在蒸发量大的西北农田上铺上石子以减少农田土壤水分的蒸发损失等，对节约农业用水起到了一定作用。但是，由于社会和技术的等原因，到１９４９年我国节水农业的基础十分薄弱，除了在少数灌区建设有少量渠道防渗外，基本上仍是空白。

关键词：节水 农业发展 发展现状

　　三、发展节水农业综合措施与管理、政策

１．节水农业综合措施

（１）大力发展节水高效的灌溉技术。我国目前年灌溉用水量３５００ｍ３，占全国总用水量的６７％，是最大的用水户。但我国灌区的灌溉水利用系数仅０．４左右，即从水源到田间，约有一半以上的灌溉水因渗漏、蒸发和管理不善等原因没有被作物直接利用。灌溉后农田水的利用效率也很低，每立方米水生产的粮食不到１ｋｇ，仅为发达国家的２／５。因此，近年来大力发展节水高效的灌溉技术，提高灌溉水的利用率和水分生产效率，已成为我国节水农业发展的重点。

节水高效的灌溉技术包括节水工程技术和节水管理技术。节水灌溉工程技术是世界上为高效利用农业水资源所采取的最广泛、最有效的技术措施，包括地上灌溉工程技术、地面灌溉工程技术和地下灌溉工程技术。地上灌溉工程技术主要是喷灌和滴灌，是目前最先进也是最省水的灌溉技术，我国目前主要应用在经济作物上，但近年来，随着我国水资源日益紧缺和提高农作物产量的需求，喷灌已在大田作物灌溉上得到较大规模发展，滴灌也开始试验应用在大田粮食作物上。与此同时，进一步引进国外先进技术和生产设备，结合我国国情提高我国现有喷、滴灌设备的生产的质量和降低造价，并开展新产品的研制和开发。地面灌溉工程技术包括渠道防渗、低压管道输水、田间地面灌溉等，我国目前灌溉面积的９８％是地面灌溉。由于其投入低，适合我国农村经济发展水平，当前仍是我国主要的灌溉工程形式。为加快渠道防渗的进程，已开发研究采用新型材料和结构形式，提高输水效率和降低造价，研制和开发高效低耗的防渗衬砌机械，提高施工效率。低压管道输水灌溉在我国北方井灌区发展迅猛，为提高管材的质量和降低成本，正在开展新型管材研制，并增加各级管件的种类和标准化，提高配套性能，完善田间配水设备。与此同时，也在研制适合渠灌区应用的大口径输水管材及管件，为今后有条件的灌区实现以管代渠提供技术储备。田间地面灌溉工程最常用的有平整土地、划小畦块、短沟或细流沟灌，由于投资少见效快、农民易于掌握，是当今面积最大的田间节水灌溉工程技术。为提高工效省劳力，已开展研究的开发节能、高效、价廉的平地、开沟或打畦的施工机械，并对我国特有的膜上灌水技术、坐水种技术的水平进一步提高，并扩大应用范围。地下灌溉工程技术包括渗灌和地下滴灌，目前仍处于试验性阶段，重点攻克提高设备性能和质量、降低造价的难题。国内外的实践经验证明，灌溉节水的潜力５０％在管理方面，节水管理技术的基础是节水高效灌溉制度，它是根据作物的需水规律，把有限的灌溉水量在灌区内及作物生育期内进行最优分配，达到节水高产高效的目的。在我国北方已进入实用的有灌关键水的非充分灌溉技术，小麦优化灌溉技术；在南方地区已得到较大面积应用的水稻“薄、浅、湿、晒”灌溉技术都是一些投入很低，群众极易掌握、效果十分显著的节水高效灌溉制度，目前正在组织大面积推广应用。土壤墒情监测预报和灌溉预报以及优化配水是节水高效灌溉管理的手段，目前在我国仍处于试验阶段，但已加大了研究的力度，为提高灌溉用水管理技术水平提供技术储备。

（２）对现有灌区实行以水资源高效利用为目标的技术改造。我国现有灌区大多数是５０年代末到６０年代初和７０年代这三个时期建造的，由于建设标准低、配套不完善，加之经过几十年运行和低水平的维护，灌溉工程普遍老化失修，致使灌溉水资源和利用效益很低。当前影响我国灌区水资源高效利用的主要问题有：一是灌溉保证率低，由于多数灌区设施完好率低，水源有限和用水损失大，灌溉面积的灌溉保证率低，现有灌区内中低产田面积的一半以上是由于缺水干旱而造成的。目前全国灌区年缺水量达３００亿ｍ３，特别是连续干旱年份，由于保证率低，灌区用水得不到保证。二是工程配套差，特别是大、中型灌区，骨干工程由国家投资建设得较好，但支渠以下的工程要靠群众自筹，由于经费不落实等原因，或配套不全或质量低劣，加上老化失修，人为破坏严重，灌溉水跑水、漏水的现象严重，灌溉输水，用水的效率很低。三是灌水方法落后，目前绝大多数灌区采用的是传统地面灌溉技术，加上沟、畦过长，田面不平整，大水漫灌、田间水利用率低。四是灌水定额大，绝大多数灌区目前仍采用充分灌溉，不但灌水次数多，而且每次灌水量大，致使农田水分生产率很低。五是灌溉管理水平低，由于绝大多数灌区经费短缺，主要靠多种经营来维持，灌溉管理水平低下，技术手段落后。针对灌区存在的上述主要问题，近年来，在全国范围内对老灌区开展了以水资源高效利用为目标的技术改造。采用综合治理的办法，根据各个灌区自身的特点，对从水源、输水、配水、灌水直到作物用水的整个过程及管理体制进行深入的调查研究，找准主要矛盾以及搞清相互之间的关系，进行系统的技术改造与建设。在总体上要从三个方面入手，首先要提高灌溉保证率，对水源工程作进一步的合理开发，完善水源工程并对灌溉水源进行优化调配；二是结合种植结构的调整，采用节水高效的灌溉制度，提高灌溉水的生产率；三是提高管理水平，搞好渠系配套，推广先进的灌溉技术，降低灌溉成本，提高灌溉水利用率。对不同的灌区采取不同的改造措施，渠灌区重点放在完善渠系和建筑物的配套，提高渠道防渗率；井灌区改造的重点是挖潜和配套，提高机井装置效率，降低能耗，通过渠道防渗或管道输水提高灌溉水利用率；在井渠结合灌区除采用上述措施外，重点对地面水和地下水进行优化调度，在保持生态平衡的条件下，使地面水与地下水得到合理开发利用；在提水灌区，重点放在更新陈旧的机电设备，提高机泵效率，对于高扬程灌区采用先进的节水高效灌溉技术，如喷灌或滴灌，以达到节水、节能、提高效益的目的。在对老灌区进行技术改造时，应遵循资源优化配置的原则，充分论证，优化设计，以较少的投入取得较大的效益为目标，优选必须改造的工程项目，切莫盲目上马。特别在选择何种节水高效灌溉形式作为改造手段时，一定要充分考虑投入能力、技术管理水平、当地农业生产发展的长远要求，不能只顾眼前利益，搞短期行为，避免将来重复投入。

（３）开发新水源，增加农业供水能力。要从根本上解决我国农业用水的供需矛盾，除了提高现有水资源的利用水平和效率外，必须积极开发新水源，做到节流和开源并举。新的水源建设首先要充分合理地开发当地水资源。我国北方地区虽已修建了大量水库，但还有少量河流可修建水库，有些河流还有相当大的弃水，可增建水源工程。此外，还有一些地区的地下水仍有相当的开发潜力。由于我国水土资源在地区上的分布不相匹配，要解决一些地区的缺水问题，必须在更大的范围内寻求资源优化配置，调整资源与经济发展的格局。为根本解决北方地区的缺水问题，迫切需要修建一批跨流域的调水工程。目前一些小流域的调水工程已经修建发挥效益，还有一些正在实施，更大的跨流域调水工程也已开展前期的论证工作。

雨水利用是一种古老且具有巨大潜力的农业水资源开发利用形式，随着干旱加剧、水资源短缺，人们已重新注意雨水这一可再生资源的开发及高效利用。干旱半干旱地区是我国的贫水区，至今尚有６．２亿亩耕地因水资源短缺而无法灌溉，占该地区农业耕地面积的６０％。特别是西北黄土地区，面积６２．６２万ｋｍ２，区内多年平均降水总量２７５７亿ｍ３，为当前区内年用水量的９．２倍。但由于降水时间分布不均，降水期常与作物生理需水期错位，降水利用率很低，约为降水量的３０％～４０％，降水生产效率仅为每亩每毫米０．２～０．４ｋｇ，尚有６０％～７０％的降水以地表径流和无效蒸发的方式而损失。试验表明，采用有限补充灌溉，合理栽培管理，降水利用率可显著提高，粮食亩产由不灌溉的８０～１００ｋｇ提高１～２倍是可能的。我国目前已在西北干旱半干旱地区大面积发展雨水汇集和利用技术，而且取得了显著成效。雨水汇集工程技术主要包括蓄水工程、防渗处理技术和集雨区表面处理技术。常用的蓄水工程有窑窖、涝池、蓄水池及塘坝或塘库。蓄水工程的防渗技术有夯实底土、或用黏土、红土垫底，以胶泥涂沫池壁或岩石孔隙，较好的办法是用混凝土薄壳和混凝土砖石密封底部或侧壁。如土壤特性不宜于压实或化学处理，则可用膜状物、塑料薄膜或硬面衬料，也可用沥青、塑料、合成橡胶和水泥铺底。集水区表面处理技术可用拍光夯实改变土壤结构、采有化学处理封闭地面土壤孔隙、用沥青或混凝土建立不透水的集水区、用不透水薄膜覆盖集水区地面等。

劣质水包括生活与工业污水以及微咸水，也是一种可开发的农业水资源。我国１９９３年城镇生活污水与工业污水的排放量高达６３６亿ｍ３，但污水的处理率及其利用率很低，目前污水回用约为２７亿ｍ３。随着工业和城镇生活用水的进一步发展，污水排放量将会大幅度增加，预计到２０００年，全国污水排放总量将高达９００亿ｍ３。如果将这部分污水资源化并加以回收，进行合理开发利用，可在一定程度上缓解水资源的供需矛盾。我国还有相当数量的咸水和微咸水资源，仅华北平原浅层地下咸水面积就约占平原总面积的６０％，其中矿化度２～３ｇ／Ｌ的微咸水面积约为３．６万ｋｍ２，占咸水区面积的４０％。据计算，华北平原浅层地下咸水天然资源量为７５亿ｍ３／年，其中矿化度２～３ｇ／Ｌ的微咸水资源量为３６亿ｍ３／年，大于３ｇ／Ｌ的咸水资源量为３９亿ｍ３／年。因此，将劣质水回收利用发展节水农业，对于解决我国日益严重的农业缺水问题，具有重要的现实意义。劣质水的资源化措施主要是采用工程和化学技术处理劣质水，使其达到灌溉水质的标准。

（４）采用综合农业措施，提高农田水分利用效率。我国“雨养农业”区旱地面积占全国耕地面积５０％左右，粮食平均亩产不足２００ｋｇ，粮食总产仅占全国粮食总产的３０％，主要粮食作物小麦平均亩产不足６０ｋｇ，仅为全国小麦平均亩产的１／４。旱地农业生产力低而不稳的主要原因是水土流失严重、土面蒸发强烈、作物对土壤储水利用不足、土壤瘠薄、品种落后、栽培管理不当等，致使作物水分利用效率低，仅为０．２～０．４ｋｇ／（ｍｍ·亩）。通过推广以提高农田水分利用效率为中心的旱农综合增产技术，使水分利用效率提高０．１～０．２ｋｇ／（ｍｍ·亩）是完全可能的，即按本地区平均降水量水平，每亩可增加粮食５０～１００ｋｇ、皮棉１５～２０ｋｇ、油料２０～３０ｋｇ。在占全国耕地面积５０％左右的灌溉农田，既缺水而又灌溉水浪费严重，农田水分利用效率很低，粮食作物的灌水利用效率不足１．０ｋｇ／（ｍｍ亩），农田水分利用效率仅０．５０～０．７０ｋｇ／（ｍｍ·亩）。其主要原因是作物的非必需灌水量多，无效耗水量大；传统栽培造成作物以消耗灌溉水为主，未能发挥“土壤水库”的储水供水和对水分的调控功能，常因季节性干旱或供水不及时、质量差而发生旱害，造成严重减产。因此，在工程开源节流提高水资源利用率的基础上，采取综合农业节水措施，提高农田整体水分和作物水分利用效率，是高效利用农业水资源和持续提高农田生产力的核心。

高效利用有限水资源的关键是提高降水和灌溉水的利用效率。即灌溉农业在节约大量灌溉用水的同时实现高产；在旱地农业中如何增加土壤蓄水供水或补充少量供水，达到显著增产的目的。其有效途径：一是减少水的蒸发、渗漏和流失，增加土壤入渗量和储水量；二是增强作物对土壤储水特别是深层储水的利用；三是提高作物水分利用效率，即最大限度地提高作物的经济产量／生物量／蒸腾量／耗水量（ＥＴ）／供水量（降水、灌溉水）的比率。

当前，采用的综合农业技术措施主要有：根据旱农地区的降水和干旱发生特点及农作物的需水耗水规律，调整作物布局，建立与水资源相适应的种植制度。选择抗旱、节水、高产作物和品种，可根据抗旱性指标、耗水系数、蒸腾效率和水分胁迫指数等综合指标，从目前大量而丰富的品种资源中，筛选出具有御旱性、高产、高水分利用效率的品种进行推广。进行合理的土壤耕作及采用各种保水保土措施，蓄保降水，减少土壤水分蒸发和流失，创造良好的土壤水分条件。合理施肥和培肥地力，充分发挥水肥协同效应和激励机制，提高抗旱力和水分利用效率和在不增加施肥量的条件下，获得最大的经济效益。覆盖栽培保墒、增温、节水防旱、改善土壤理化性状、提高土壤肥力及有效性，提高作物有效耗水比，促使作物早熟和增产。应用化学物质和调控技术提高抗旱播种的出苗率，抑制作物生长发育过程中的过度蒸腾防止奢侈耗水，减轻干旱危害，促进根系提高对土壤深层储水的利用。

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