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構(gòu)建節(jié)水型社會中農(nóng)業(yè)節(jié)水的思考
構(gòu)建節(jié)水型社會中農(nóng)業(yè)節(jié)水的思考 摘要:我國農(nóng)業(yè)用水面臨著資源型缺水、用水結(jié)構(gòu)性缺水和水質(zhì)性缺水的困境,提高用水效率將是未來農(nóng)業(yè)節(jié)水的重中之重。文中分析了我國水資源利用現(xiàn)狀以及存在的問題,提出從農(nóng)業(yè)用水各個環(huán)節(jié)開展內(nèi)涵節(jié)水、發(fā)展可持續(xù)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的觀點。以人與自然和諧相處的新理念,審視和展望了節(jié)水社會建設(shè)中農(nóng)業(yè)節(jié)水前瞻性理論研究與技術(shù)創(chuàng)新的相關(guān)內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)節(jié)水 節(jié)水型社會 水資源
我國是一個水資源十分短缺的國家,人均水資源量僅占世界平均水平的四分之一。社會經(jīng)濟用水安全保障已經(jīng)成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素,是我國當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展面臨的一個迫切問題。一些國際組織已經(jīng)將中國的水資源供需和糧食安全自給聯(lián)系起來,認(rèn)為中國的水資源短缺將超越洪澇災(zāi)害而成為中國政府最大和最難解決的水問題,甚至?xí)l(fā)全球糧食市場的變動和其他國際問題。
1.我國水資源利用現(xiàn)狀及存在問題
1.1 用水現(xiàn)狀
新中國成立50多年來,用水增長迅速,各項用水指標(biāo)發(fā)生了很大變化(見表1)。全國用水總量從1949年的1031億m3到2004年的5548億m3,其中生活用水占11.7%,工業(yè)用水占22.2%,農(nóng)業(yè)用水占64.6%,生態(tài)用水占1.5%。1949~1980年為用水高速增長期,人均年用水量從187m3增長到450m3;其后用水需求繼續(xù)增長,但受資源制約供水難以同步增加,人均年用水量在450 m3上下徘徊;20世紀(jì)末期,人均用水量開始出現(xiàn)下降趨勢,但是經(jīng)濟發(fā)展的需求導(dǎo)致下降幅度不大,2004年人均用水量427m3。全國按目前的正常需要和不超采地下水,缺水總量約為300~400億m3,一般年份農(nóng)田受旱面積600~2000萬hm2。從總體上說,因缺水造成的經(jīng)濟損失超過洪澇災(zāi)害。因此,建設(shè)節(jié)水型社會意義重大。
表1 我國用水指標(biāo)變化
項目
1980
1993
1997
2000
2001
2002
2004
人均用水量/m3
450
443
450
430
436
428
427
萬元GDP用水量/m3
3028
1017
744
610
580
537
399
畝均用水量/m3
583
539
516
479
479
465
450
人均
生活
城市/升
117
178
220
219
218
219
212
農(nóng)村/升
71
73
84
89
92
94
68
工業(yè)萬元
用水量/m3
產(chǎn)值
635
190
136
78
增值
288
268
241
196
1.2用水結(jié)構(gòu)
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展,節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用,農(nóng)業(yè)用水比重一直呈遞減趨勢,由1949年的97.1%逐步下降到2004年的64.6%(見表2)�？紤]到近期我國供水量不會有過大增長,這一比例還將維持一定時間,我國農(nóng)業(yè)用水將基本控制在4000億m3左右,預(yù)計到2030年可供水量達(dá)到6640億m3時,農(nóng)業(yè)用水比重可降低到60%
表2 我國用水構(gòu)成變化
年份
用水總量/億m3
用水量構(gòu)成/%
總計
農(nóng)業(yè)
工業(yè)
生活
農(nóng)業(yè)
工業(yè)
生活
1949
1031
1001
24
6
97.1
2.3
0.6
1980
4437
3699
457
280
83.4
10.3
6.3
1993
5198
3817
906
475
73.4
17.4
9.1
1997
5566
3920
1121
525
70.4
20.1
9.4
2000
5498
3467
1139
575
63.1
20.7
10.5
2002
5497
3736
1142
619
68.0
20.8
11.3
2004
5548
3584
1232
732
64.6
22.2
13.2
注:2004年前的生活用水包括了包括生態(tài)用水,而2004年開始采用新的劃分標(biāo)準(zhǔn),生活用水只是居民生活用水,而將生態(tài)用水單獨劃分出來,為了能更好地與前面序列對比,將2004年的生態(tài)用水(占1.5%)暫時算入生活用水。
可以看出,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展是在節(jié)水和內(nèi)部挖潛的基礎(chǔ)上穩(wěn)定發(fā)展的。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的大調(diào)整和高科技高附加值產(chǎn)品的提高,農(nóng)業(yè)用水可望在穩(wěn)定現(xiàn)狀的前提下,保持農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的穩(wěn)定提高。但農(nóng)業(yè)依然是我國的第一用水大戶。必須依靠節(jié)水灌溉措施來實現(xiàn)灌溉發(fā)展。
1.3 存在的主要問題
目前,水資源供需矛盾突出、水資源緊缺與用水浪費并存、用水效率低是我國水資源利用的主要問題。
1.3.1水資源供需矛盾突出
20 構(gòu)建節(jié)水型社會中農(nóng)業(yè)節(jié)水的思考04年全國總用水量5548億m3,占我國水資源總量的23%,占世界總用水量的12%,是用水最多的國家之一。作為經(jīng)濟高速發(fā)展中的人口大國,面臨的水資源壓力更為緊迫。目前,我國正常年份需水量約為6000億m3,而各類水利設(shè)施年供水能力約5600億m3,污染加劇使可用水量減少,水危機嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟社會的發(fā)展。由于人口持續(xù)增長和經(jīng)濟高速發(fā)展,工農(nóng)業(yè)和人民生活用水將持續(xù)增加,使目前存在的水資源供求矛盾更趨激化。其主要表現(xiàn)為:供求總量更加不平衡,需水量增長速度超過可供水量的增長速度,供水狀況趨于惡化;北方地區(qū)和沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)等地域性水資源供求矛盾日趨惡化,將嚴(yán)重制約社會經(jīng)濟的發(fā)展;巨大的人口壓力對發(fā)展耕地灌溉事業(yè)提出更加緊迫的要求,而工業(yè)城市將是增加用水量的主要部門。用水量驟增,將對農(nóng)業(yè)灌溉用水構(gòu)成嚴(yán)重的威脅,部門用水矛盾更加尖銳。據(jù)預(yù)測,到21世紀(jì)30年代,在全國需水量實現(xiàn)零增長之前,全國需水總量將可能達(dá)到7000億m3,比目前需水量要增加2000億m3左右,每年平均需增加可供水量近100億m3,這需要投入龐大的資金,要解決一系列復(fù)雜的社會環(huán)境問題,可見任務(wù)之艱巨。
1.3.2水資源緊缺與用水浪費并存
盡管我們國家水資源如此緊張,但用水浪費現(xiàn)象更是普遍存在,大大加劇了水資源供需矛盾。據(jù)統(tǒng)計,目前農(nóng)業(yè)灌溉缺水300億m3左右,工業(yè)、城市缺水約58億m3。600余座設(shè)市城市中有300多座缺水,較嚴(yán)重缺水的有110多座,年損失產(chǎn)值1600億元,并不同程度地影響城鎮(zhèn)居民生活�？墒�,目前各用水部門較普遍存在浪費現(xiàn)象,水資源未能得到有效合理地利用,用水效益不高。我國的用水總量和美國相當(dāng),但GDP僅為美國的1/8。農(nóng)民仍然習(xí)慣于大水漫灌,全國農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)平均約為0.43,而先進國家為0.7甚至0.8。我國正處在工業(yè)化初期階段,大量工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備陳舊,生產(chǎn)工藝落后。工業(yè)結(jié)構(gòu)中新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)比重低,加上管理水平低,因此絕大多數(shù)地區(qū)工業(yè)單位產(chǎn)品耗水率高于先進國家數(shù)倍甚至十余倍。而水的重復(fù)利用率也低得多,據(jù)統(tǒng)計大批城市工業(yè)水重復(fù)利用率為30%~40%,實際可能更低,而發(fā)達(dá)國家為75%~85%。
1.3.3用水效率較低,節(jié)水潛力很大
目前我國的用水效率還很低,單方水的GDP產(chǎn)出明顯低于發(fā)達(dá)國家,單位產(chǎn)品耗水量比國際先進水平高幾倍甚至幾十倍。如生產(chǎn)1t鋼耗水60%~100m3,先進國家僅需要3~4m3;生產(chǎn)1t油耗水2~30m3,先進國家僅為0.2~1.2m3;生產(chǎn)1t紙耗水400~600m3,先進國家為50~200m3。隨著經(jīng)濟實力的增長,通過經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整,用水效率的提高,節(jié)水尚有較大潛力。節(jié)約用水和科學(xué)用水,應(yīng)成為水資源管理的首要任務(wù)。對農(nóng)業(yè)和城市工業(yè)用水的研究分析說明:通過全面建設(shè)節(jié)水高效農(nóng)業(yè),可以大大提高農(nóng)業(yè)的用水效率;通過推行工業(yè)的清潔生產(chǎn),使工業(yè)用水量降低,這不僅可以節(jié)約水資源,而且可使城市廢水量相應(yīng)減少,大大削減污染負(fù)荷。目前全世界灌溉面積中,噴微灌面積已占總灌溉面積的1/10,我國節(jié)水灌溉技術(shù)推廣力度較大,但所占比例仍然較低,是世界上現(xiàn)代灌溉技術(shù)應(yīng)用程度最低的國家之一,噴微灌面積僅為80萬hm2,占有效灌溉面積的1.5%。我國作物水分生產(chǎn)率平均為0.8kg/m3糧食,只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家的40%。不少學(xué)者研究指出,如果能積極采取有效節(jié)水措施,我國農(nóng)業(yè)用水的節(jié)水潛力十分巨大。
2.農(nóng)業(yè)節(jié)水面臨的形勢和任務(wù)
我國農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ),農(nóng)業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到人民生活、物價穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展和社會安定。要實現(xiàn)到2030年我國人口達(dá)到16億高峰期糧食自給的戰(zhàn)略目標(biāo),糧食生產(chǎn)是人們普遍關(guān)注的嚴(yán)峻問題。20世紀(jì)50年代以來,隨著世界人口急劇增加和人類開發(fā)能力大幅度提高,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由于應(yīng)用了良種、化肥、農(nóng)藥和灌溉等方面的新技術(shù)成果,有了突飛猛進的發(fā)展。水資源和土地資源等農(nóng)業(yè)資源得到了極大的開發(fā)利用,但這種掠奪式資源開發(fā)方式,帶來了資源與環(huán)境等方面的負(fù)面效應(yīng),使得農(nóng)業(yè)進一步發(fā)展面臨著新的難題。旱地農(nóng)業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè)的節(jié)水工作面臨著十分艱難的形勢。
2.1人口增加,人均耕地進一步減少
按照我國 1978年至1994年耕地平均年減少28.67萬hm2計算,至2030年人口高峰期人均耕地將降至 0.053hm2,接近國際糧農(nóng)組織(FAO)規(guī)定的臨界值。若按日本或美國的工業(yè)化道路實現(xiàn)我國未來的工業(yè)化,人口高峰期人均耕地將降到0.04hm2或0.025hm2。耕地資源嚴(yán)重短缺,將成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最大障礙之一(人均耕地變化見表3)。
由于耕地資源不足,新墾荒地難度加大,增加農(nóng)作物產(chǎn)量的重點將轉(zhuǎn)向提高單位面積產(chǎn)量。因此,大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)將成為糧食生產(chǎn)的有效途徑之一。
表3 人均耕地變化
年 份
人均耕地/hm2
年 份
人均耕地/hm2
1949
1952
1957
1962
1965
1970
1975
1976
1977
1978
1979
1980
0.165
0.188
0.173
0.153
0.143
0.121
0.108
0.106
0.105
0.103
0.102
0.101
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
2000
2004
0.099
0.097
0.096
0.095
0.093
0.091
0.090
0.088
0.087
0.085
0.067
0.094
2.2資源型缺水、用水結(jié)構(gòu)性缺水及水質(zhì)性缺水,制約了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
我國水資源總量為2.8萬億m3,僅占世界水資源總量的5%。每平方公里平均占有量約 25萬m3,人均水資源占有量不足世界人均占有量的1/4。資源性缺水嚴(yán)重。若水資源總量能保持基本穩(wěn)定,人口高峰期人均資源占有量還將減少25%~30%,水資源供需矛盾將更加突出。不同典型年份灌溉農(nóng)業(yè)情況見表4.1.5。
表4 不同典型年份灌溉農(nóng)業(yè)情況
年
份
有效灌溉面
積/億hm2
灌溉用水量
/億m3
灌溉用水占總用水量比例/%
人口/億
耕地面積
/億hm2
糧食總產(chǎn)量
/億kg
1949
1957
1965
1980
1988
1993
2004
0.14
0.25
0.32
0.49
0.48
0.50
0.56
956
1853
2350
3570
3874
3440
/
92
90
85
80.5
/
&nbs 構(gòu)建節(jié)水型社會中農(nóng)業(yè)節(jié)水的思考p; 66.5
/
5.40
6.46
7.25
9.87
10.96
11.85
13.00
0.978
1.118
1.036
0.993
0.957
0.951
1.225
1132
1950
1945
3206
3941
4565
5658
我國農(nóng)業(yè)還面臨著結(jié)構(gòu)性缺水,灌溉用水量占全國總用水量的比例逐年下降。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展,工業(yè)用水和城鎮(zhèn)供水的比例還將增加,農(nóng)業(yè)用水將進一步被擠占,優(yōu)質(zhì)和較優(yōu)質(zhì)的水資源將轉(zhuǎn)向非農(nóng)業(yè)供水,灌溉用水更為緊缺。
全國年排放污水總量近600億m3,其中80%未經(jīng)處理直接排入水域。在700多條重要的河流中,有近50%的河段、90%以上的城市沿河水域遭到污染,使70%的地面水源遭受不同程度的污染,其中30%~40%的水源已不符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。每年全國農(nóng)田污染事故造成的損失超過1億元,糧食減產(chǎn)100萬t以上。如不采取有效措施,地面水和地下水的水質(zhì)還將下降,農(nóng)業(yè)用水還面臨著水質(zhì)性缺水。
灌溉水量的減少和水質(zhì)惡化,加劇了農(nóng)業(yè)用水供需矛盾,干旱缺水造成的農(nóng)業(yè)損失日益加大。據(jù)統(tǒng)計,目前農(nóng)業(yè)灌溉缺水300億m3左右,每年因干旱缺水受災(zāi)面積平均達(dá)0.27億hm2,成災(zāi)面積0.13億hm2,減產(chǎn)糧食1000億kg,且有逐年增長的趨勢。因此,在水源性、結(jié)構(gòu)性及水質(zhì)性缺水較嚴(yán)重的形勢下,必須發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),才能促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2.3水資源開發(fā)程度較高,利用率偏低
聯(lián)合國及其他有關(guān)國際組織出版的《全面評估世界淡水資源》一書中給出了用水緊張程度的劃分標(biāo)準(zhǔn):用水量和可用水量之比小于10%時,為低度緊張;10%~20%時,為用水中度緊張,說明水可用量正成為一個限制因素,需要通過努力和加大投資來增加供應(yīng)和減少需求;20%~40%時,為中高度緊張,需要解決人類用水的爭搶問題,對于發(fā)展中國家,需要大量投資來提高用水效率,而且水資源管理所需開支在國民生產(chǎn)總值中所占份額要加大;超過40%時,為用水高度緊張,表明出現(xiàn)嚴(yán)重水荒,日益依賴咸水淡化,超采地下水,原有的用水格局和取用水量不可持續(xù)下去,水荒成為經(jīng)濟增長的限制因素。
若用全國水資源總量2.8萬億m3代替可用水量(考慮水資源開發(fā)能力限制和水質(zhì)污染,實際可用水量要小于水資源總量),2004年全國用水總量為5548億m3,用水量占可用水量的比值為19.8%,屬用水中度緊張類型。同時,我國的水資源分布極不均勻,按流域劃分,長江流域及其以南各流域水資源開發(fā)利用率為12%,屬用水中度緊張型;黃、淮、海、松遼等北方流域水資源開發(fā)利用率高達(dá)46%,其中黃、淮流域超過50%,海河流域達(dá)80%以上,屬用水高度緊張型,出現(xiàn)嚴(yán)重水荒。若考慮可用水量受水資源開發(fā)條件和能力限制還要小以及水質(zhì)性缺水等因素在內(nèi),21世紀(jì)將面臨著用水爭搶問題。水危機已成為國際國內(nèi)廣為關(guān)注的焦點。采取一切有效的節(jié)水措施,開源節(jié)流,實現(xiàn)水資源的高效利用實屬迫切,農(nóng)業(yè)水資源的高效利用尤顯重要。因此,在實行雨水資源利用、水源工程建設(shè)、水質(zhì)保護等開源措施的同時,應(yīng)用新的節(jié)水灌溉技術(shù),減少不同環(huán)節(jié)上的耗水,提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率,將是今后節(jié)水農(nóng)業(yè)追求的根本目標(biāo)。
3.農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)措施
農(nóng)業(yè)節(jié)水的內(nèi)涵包括了水資源的合理開發(fā)利用與配置、輸配水系統(tǒng)的節(jié)水、田間灌溉過程的節(jié)水、作物生長水分轉(zhuǎn)化過程的節(jié)水、用水管理的節(jié)水以及農(nóng)藝節(jié)水增產(chǎn)技術(shù)措施等方面。
從用水角度看,灌溉就是通過給農(nóng)田補充水分來滿足作物需求,創(chuàng)造作物生長的良好環(huán)境條件,以獲得較高的產(chǎn)量。從水源到形成作物產(chǎn)量要經(jīng)過以下四個環(huán)節(jié):①通過渠道或管道將水從水源輸送到田間,對應(yīng)的技術(shù)稱為輸配水工程技術(shù);②將引至田間的灌溉水,盡可能均勻地分配到指定的面積上轉(zhuǎn)化為土壤水,對應(yīng)的技術(shù)稱為灌水技術(shù)(如噴灌、微灌、地面灌等技術(shù));③作物吸收利用土壤水,以維持它的生理活動;④通過作物復(fù)雜的生理過程,形成經(jīng)濟產(chǎn)量�？梢�,后兩個環(huán)節(jié)中常采用灌溉模式來提高灌溉水及降水的生產(chǎn)效率。通過調(diào)蓄土壤水分狀況,創(chuàng)造作物根系土壤中水、肥、氣、熱的適宜環(huán)境,獲得節(jié)水高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果。因此,凡能增加天然降水的有效利用(包括徑流調(diào)蓄與利用、集雨技術(shù)等)、減少輸水損失、提高水的利用率和水分生產(chǎn)率的措施、技術(shù)和方法均屬農(nóng)業(yè)節(jié)水范疇。前兩個環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力比較大,是當(dāng)前節(jié)水的主要途徑之一。后兩個環(huán)節(jié)中節(jié)水新技術(shù)新成果的應(yīng)用,對提高水的生產(chǎn)率作用顯著,是節(jié)水條件下增產(chǎn)的主攻方向。因此,農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)是由水源、工程、農(nóng)業(yè)、管理等環(huán)節(jié)的技術(shù)措施組成的一個綜合技術(shù)體系。
3.1充分利用天然降水技術(shù)措施
提高天然降水的有效利用量,減少灌水次數(shù)和灌水定額,是最省投資的節(jié)水措施。對于有一定降水量的缺水地區(qū),意義尤為重大。
通過平整土地,修水平梯田,機械深松和耕翻,秸桿還田覆蓋保墑,筑畦埂和使用保水劑等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,增加土壤入滲能力和保水能力。降雨量在200~500mm的山丘區(qū),可通過人工集流場匯集雨水,存放在調(diào)蓄池或水窖中,作為點播澆灌(如坐水種)的水源,有條件的可配上簡移式噴灌,進行作物關(guān)鍵生長期灌溉,變雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為集雨農(nóng)業(yè)。井渠(河)結(jié)合,天然降水、地表水和地下水聯(lián)合運用,雨季回補地下水,既增加了水源調(diào)蓄能力和抗旱水源,又減輕了洪澇威脅。旱季利用地下水灌溉,可彌補地表水之不足。在不影響防洪排澇的情況下,經(jīng)合理規(guī)劃及調(diào)節(jié),在河道或排水溝適當(dāng)位置修堤建閘,梯級攔蓄雨季洪水,既能直接作為灌溉水源,又可增加對地下水入滲補給,改變因超采形成地下水位急劇下降的狀況。在半干旱、半濕潤及濕潤地區(qū),采用科學(xué)的節(jié)水灌溉制度,可人為地利用田間(土壤)水分進行調(diào)蓄,擴大作物對降水的利用,直接減少灌溉補水,其節(jié)水效果面廣量大。
3.2輸配水工程節(jié)水技術(shù)措施
渠道防滲技術(shù)能最有效地減少渠道滲漏損失,提高農(nóng)業(yè)用水利用率,更有效地利用水資源。漿砌塊石襯砌防滲較土渠減少滲漏損失50%~60%;混凝土襯砌防滲較土渠減少滲漏損失60%~70%;塑料薄膜防滲較土渠減少滲漏損失70%~80%。低壓管道輸水技術(shù)是我國北方井灌區(qū)發(fā)展較快的一種節(jié)水技術(shù)。管道水利用系數(shù)平均在0.95以上,與土渠灌相比,平均畝次毛灌水量減少30~40m3,減少渠道占地10%,減少提水能耗30%~40%。低壓管道輸水地面灌溉系統(tǒng)以其節(jié)水(30%)、節(jié)地(7%~13%)、造價低廉、快速輸水和便于管理等優(yōu)點,迅速地應(yīng)用于灌區(qū)。
3.3田間節(jié)水技術(shù)
田間灌水技術(shù)常分為全面灌溉和局部灌溉。全面灌溉是指全面濕潤整個農(nóng)田根系活動層的土壤,包括地面灌溉(如畦灌、溝灌、淹灌和漫灌)及噴灌。局部灌溉只濕潤作物周圍的土壤,行間或棵間的土壤仍保持干燥,又稱微量灌溉,如滴灌、微噴灌、涌灌(涌泉灌),膜上灌及滲灌等。主要有以下幾種:
(1)節(jié)水型地面灌溉 地面灌溉在我國占主導(dǎo)地位,占灌溉面積的98%,節(jié)水潛力很大。節(jié)水型地面灌溉技術(shù)包括小畦灌、波涌灌(波涌溝灌比一般溝灌節(jié)水50%以上,灌水效率由50%~60%提高到70%~80%)、細(xì)流溝灌、膜上灌(與常規(guī)溝灌相比,節(jié)水40%~60%,增產(chǎn)5%~50%)、水平畦田灌等。
(2)噴灌技術(shù) 噴灌技術(shù)是當(dāng)前世界上最先進的節(jié)水灌溉技術(shù)。近幾年來,在我國發(fā)展較快,現(xiàn)有噴灌面積130多萬hm2,占總灌溉面積的2.5%。與地面灌相比,可節(jié)水30%~50%。噴灌具有灌水均勻(可達(dá)80%~90%)、水的利用率高(達(dá)到60%~80%)、省水(20%~30%)、作物產(chǎn)量高、適應(yīng)性強等優(yōu)點。
(3)微灌技術(shù) 微灌技術(shù)是較噴灌更為省水的灌水技術(shù)。近年來在我國發(fā)展也很快,灌溉面積達(dá)到 13.3萬hm2,占總灌溉面積的0.25%。微灌是利用低壓管道系統(tǒng)和灌水器,將水和作物所需的養(yǎng)分直接送到作物附近的土壤中。由于是局部灌溉,濕潤土壤面積小,蒸發(fā)損失少,故比噴灌更節(jié)水。比地面灌節(jié)水45%~75%。按灌水時水流出流方式的不同,微灌可分為滴灌、微噴灌及涌泉灌。
3.4作物節(jié)水灌溉模式
在掌握作物耗水特性、生長發(fā)育、干物質(zhì)形成和水分供應(yīng)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過適宜的灌溉模式與農(nóng)業(yè)技術(shù)措施相結(jié)合,實現(xiàn)高產(chǎn)(優(yōu)質(zhì))節(jié)水之目的,這是從作物本身去挖掘節(jié)水潛力,以內(nèi)涵為主、提高水分生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。
(1)水稻節(jié)水灌溉模式 我國先后研究出一批水稻節(jié)水灌溉模式,其共同點為:在保證水稻正常生長發(fā)育的條件下,通過稻田土壤水分或水層深層上、下限灌水指標(biāo)的適宜組合,以適時適量的灌溉供水調(diào)節(jié)土壤中水、氣、熱、養(yǎng)分協(xié)調(diào)狀況,調(diào)動水稻自身的調(diào)節(jié)機能和適應(yīng)能力,促進和控制水稻根系和植株生長,減少無效水分消耗,獲得高產(chǎn)條件下的節(jié)水。代表性成果有控制灌溉 (河海大學(xué)、山東)、淺濕調(diào)控灌溉(江蘇)、薄露灌溉(浙江)、薄淺濕曬灌溉(廣西)、葉齡模式灌溉(揚州大學(xué)、江蘇)以及非充分灌溉(武漢水利電力大學(xué))等。這些模式的節(jié)水幅度為10%~50%,增產(chǎn)幅度在10%左右,有些模式能使稻米品質(zhì)改善。
(2)旱作物節(jié)水灌溉模式 目前國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的旱作物節(jié)水灌溉模式有非充分灌溉、調(diào)虧灌溉、控制性分根交替灌溉等。
4.以人與自然和諧共處新理念,審視未來農(nóng)業(yè)節(jié)水創(chuàng)新研究思路
在近20年的農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域,取得了一批先進、實用的科研成果,被較為廣泛地示范應(yīng)用,產(chǎn)生了顯著的社會經(jīng)濟效益。與此同時,也 構(gòu)建節(jié)水型社會中農(nóng)業(yè)節(jié)水的思考出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)至今未被重視的生態(tài)與環(huán)境問題。例如,在較大區(qū)域(灌區(qū))或大尺度(行政區(qū)域、全流域)推廣應(yīng)用渠系防滲等工程節(jié)水和田間節(jié)水技術(shù),改變了地面水與地下水的自然轉(zhuǎn)換規(guī)律,引起區(qū)域內(nèi)和周邊地區(qū)非灌溉范圍的生態(tài)植被生長失衡、萎縮、甚至死亡;水田濕地功能減退;動植物生長環(huán)境改變而影響多樣性。因此,必須對未來農(nóng)業(yè)節(jié)水的理論研究作出新思考。
(1)高度重視植物高效用水機理及其需水時空變異規(guī)律與耦合尺度效應(yīng),開展農(nóng)業(yè)節(jié)水理論創(chuàng)新研究
開展節(jié)水灌溉條件下作物需水時空變異規(guī)律規(guī)律及其尺度效應(yīng)模擬、精準(zhǔn)灌溉條件下作物高效用水生理調(diào)控指標(biāo)及其群體生長補償效應(yīng)、節(jié)水灌溉條件下SPAC系統(tǒng)水分運移與調(diào)控指標(biāo)、節(jié)水灌溉條件下水、肥、環(huán)境—作物產(chǎn)量模擬及其空間變異,預(yù)測節(jié)水灌溉和植被生產(chǎn)力提高對水土環(huán)境的中長期影響等方面的基礎(chǔ)理論研究。研究設(shè)施農(nóng)業(yè)精量灌溉技術(shù)及最佳控制模式,研究不同灌溉技術(shù)要素組合對作物根區(qū)水分養(yǎng)分利用效率的影響。通過前沿性理論創(chuàng)新研究,為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)儲備。
(2)高度重視節(jié)水灌溉對生態(tài)環(huán)境的影響機理及其互動效應(yīng),促進節(jié)水農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開展劣質(zhì)水灌溉的污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其稻田生態(tài)效應(yīng)、區(qū)域尺度節(jié)水條件下生態(tài)環(huán)境動態(tài)響應(yīng)模擬、節(jié)水灌溉條件下稻田生態(tài)環(huán)境因子的變化規(guī)律及其對大氣環(huán)境的影響、水稻水肥耦合效應(yīng)與生態(tài)環(huán)保型運籌、農(nóng)業(yè)節(jié)水對生態(tài)系統(tǒng)需水、濕地演化與保護及其水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的影響等節(jié)水與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系研究。
(3)高度重視節(jié)水技術(shù)模式與管理的創(chuàng)新研究,充分挖掘工程和管理節(jié)水潛力
開展生態(tài)環(huán)保型節(jié)水高效灌溉技術(shù)模式、數(shù)字化灌區(qū)灌溉系統(tǒng)水量水質(zhì)實時監(jiān)控與水管理閉環(huán)自動控制系統(tǒng)、灌區(qū)尺度墑情測報與實時灌溉決策支持系統(tǒng)、節(jié)水農(nóng)業(yè)補償機制及其經(jīng)濟、社會、環(huán)境響應(yīng)模型等方面的研究。
總之,應(yīng)自覺地將人與自然和諧共處的新理念應(yīng)用于未來節(jié)水農(nóng)業(yè)創(chuàng)新研究之中,以期取得前瞻性的科研成果,促進我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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