農(nóng)業(yè)水資源的高效利用與可持續(xù)發(fā)展

1、農(nóng)業(yè)水資源的高效利用與可持續(xù)發(fā)展一、農(nóng)業(yè)水資源的短缺是 21 世紀中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的重 大挑戰(zhàn)對于農(nóng)業(yè)水資源來說， 問題還不僅僅是短缺， 更為嚴峻的是 在 21 世紀，農(nóng)業(yè)用水量只能是零增長，甚至是負增長。隨著社 會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，對水的需求量急劇增加。 然而，地球上的水資源是有限的，用水的增長不可能是無限的， 當(dāng)達到一定的極限狀態(tài)時就會出現(xiàn)零增長， 世界上有些水資源貧 乏的地區(qū)，如我國已經(jīng)或?qū)⒁霈F(xiàn)這種現(xiàn)象。在水資源相對貧乏的中國， 隨著社會經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展， 城市化進程的不斷加快，工業(yè)用水和生活用水將會出現(xiàn)大幅上 升，在總量有限的條件下， 農(nóng)業(yè)用水勢必減少， 從這個意義

2、上說， 農(nóng)業(yè)水資源將出現(xiàn)負增長。例如北京市的密云水庫， 20 世紀 50 年代末修建初期其主要目的是灌溉， 而現(xiàn)在主要是供應(yīng)北京的工 業(yè)及生活用水。二、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是高效用水的農(nóng)業(yè) 水利是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的命脈， 更是農(nóng)業(yè)的命脈。 水是 一切農(nóng)作物生長的基本條件，農(nóng)作物在整個生長期中都離不開 水，沒有水就沒有農(nóng)業(yè)，中國能以占世界 8%的耕地養(yǎng)活占全球 22%的人口，其根本條件之一就是有 40%的耕地是灌溉農(nóng)田以及 建立在灌溉條件下的作物多熟制與高產(chǎn)栽培綜合技術(shù)。 聯(lián)合國糧 農(nóng)組織在 1984 年出版的發(fā)展中國家土地潛在供給能力估計 在無水利投入的情況下，中國的土地僅能養(yǎng)活 4.12 億人口。新

3、中國成立以后， 糧食產(chǎn)量有了大幅增長， 而這個增長是和灌溉面 積的增長同步的，所以說要達到 2000年時糧食產(chǎn)量達 5000 億 kg 的目標及 21 世紀農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，必須擴大灌溉面積。 據(jù)專家預(yù)測， 要解決中國的糧食問題， 灌溉面積必須達到 667 萬 hm2左右。要擴大灌溉面積， 必須有足夠的農(nóng)業(yè)水資源， 然而現(xiàn)實是農(nóng) 業(yè)不可能長期維持用水第一大戶的地位， 未來的農(nóng)業(yè)用水只能是 零增長或負增長，用水量是不能增加的。因此，唯一的選擇只能 是提高水的利用效率，減少水的浪費，從農(nóng)業(yè)節(jié)水上挖潛，從而 達到擴大灌溉面積、提高糧食產(chǎn)量的目的。由于中國對農(nóng)業(yè)水資源管理不善， 先進的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和

4、現(xiàn) 代化的管理措施沒有得到大面積的應(yīng)用和推廣， 水資源的浪費是 非常嚴重的。中國主要灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)只有0.40.6 ,也就是說大約有一半的水白白浪費掉了， 在田間灌水中， 習(xí)慣了 大畦漫灌，每次的灌水量過大，總的灌溉定額也偏大，北方灌區(qū) 的灌溉定額高出作物實際需要的 2 5 倍，浪費是驚人的。有人 估計，每年農(nóng)業(yè)浪費的水量達 1000億 m3。三、發(fā)展高效用水的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是長期的戰(zhàn)略任務(wù) 若按中國未來人口 15 億人計算，中國的人均水資源量每人 每年僅為1875m3水資源短缺已成定局，作為用水量占80%的農(nóng)業(yè)用水必須提高水的利用率， 讓有限的農(nóng)業(yè)水資源滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的需要，農(nóng)業(yè)節(jié)水是長期

5、的戰(zhàn)略任務(wù)。農(nóng)業(yè)灌溉將水自水源輸送到農(nóng)田， 滿足作物需要可以劃分為 三個環(huán)節(jié)， 第一個環(huán)節(jié)是通過灌溉輸配水系統(tǒng)， 將水自水源引至 田間；第二個是在田間地表水入滲到土壤中， 在土壤中再分配轉(zhuǎn) 化為土壤水， 而后被作物吸收； 第三個是作物吸收水分后通過光 合作用將輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，最后形成有機物質(zhì) - 碳水化合 物。高效用水的目標是極大地提高上述三個環(huán)節(jié)水的轉(zhuǎn)化和產(chǎn) 出效率，既節(jié)水又高產(chǎn)。在第一個環(huán)節(jié)上，要提高輸水的效率， 其措施是通過工程的投入，實行輸水渠道的配套、防滲，將來實 行輸配水管道化， 從而大大減少滲漏損失和蒸發(fā)損失。 在第二個 環(huán)節(jié)上， 要合理地調(diào)控農(nóng)田水分狀況， 使引進田間的水最

6、大限度 地為農(nóng)作物所利用。 在第三環(huán)節(jié)上就是要調(diào)控土壤和地表面附近 的大氣環(huán)境，使農(nóng)作物的生長有一個良好的外在環(huán)境。 對于第二、 三環(huán)節(jié)要逐步推廣噴灌、 滴灌等先進灌水技術(shù)、 田間覆蓋保墑技 術(shù)，并加強田間用水管理。中國高效用水農(nóng)業(yè)的形成必須以農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)變革為前提， 而農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的變革又是以現(xiàn)代農(nóng)田灌溉理論為先導(dǎo)。 其理論 框架和技術(shù)體系是： 以高效用水為節(jié)水高產(chǎn)的灌溉目標； 以土壤 水分轉(zhuǎn)化和消耗規(guī)律為中心的農(nóng)田土壤-植物-大氣(SPAC)理論；以作物水分生產(chǎn)函數(shù)為中心的作物需水規(guī)律； 以水分調(diào)控指標和手段為中心的技術(shù)體系。目前，先進灌水技術(shù)的推廣步伐正在加快， 但受經(jīng)濟實力的 制約，在

7、相當(dāng)長的時間中國仍將以地面灌水為主要灌溉方式， 因 此，地面節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)是目前推廣先進灌水技術(shù)的重點。 其主 要方法有： 加大田間流速以減少滲流； 實行輸配水的管道化 以減少用土渠輸配水的沿程損失； 對現(xiàn)有渠道進行防滲改造以 減少滲漏損失；發(fā)展間歇灌溉，以增加灌水流速，減少深層滲 漏損失。另外，在采用技術(shù)措施的同時，還要重視非技術(shù)措施，如 完善管理體制和技術(shù)服務(wù)體系， 農(nóng)業(yè)水資源立法， 農(nóng)業(yè)供水水價 的合理調(diào)整等， 從而提高農(nóng)業(yè)用水的管理水平， 提高田間作物水 的生產(chǎn)率。四、信息技術(shù)在高效用水農(nóng)業(yè)中的作用 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是以現(xiàn)代科學(xué)的高新技術(shù)的應(yīng)用為標志的。 目前已 進入信息時代， 信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)

8、上的應(yīng)用是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要 技術(shù)措施。在很多發(fā)達國家， 通過遙感 (RS) 、地理信息系統(tǒng) (GIS) 、 地球定位系統(tǒng)(GPS)及計算機網(wǎng)絡(luò)獲取、處理、傳送各類農(nóng)業(yè)信 息的應(yīng)用技術(shù)已到了實用化的階段， 很多國家將信息技術(shù)在農(nóng)業(yè) 上的應(yīng)用列為重點課題，美國農(nóng)業(yè)部建立了全國農(nóng)作物、耕地、 草地等信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 可以說信息技術(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可缺少 的一部分。信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用列為重點課題， 美國農(nóng)業(yè)部建立了全國農(nóng)作物、耕地、草地等信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以說信息技術(shù)已成 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可缺少的一部分。為了建立高效用水的農(nóng)業(yè)，將信息技術(shù)，尤其是 3S 技術(shù) (RS、GIS、GPS引入農(nóng)業(yè)節(jié)水的非工程措

9、施中是十分必要的。中 國剛開始起步，如作物估產(chǎn)、土壤含水率分布的監(jiān)測等，但在實 際應(yīng)用上還有一定的困難。但是在 21 世紀，空間遙感將會得到 大力發(fā)展，將有更多的衛(wèi)星被送上太空，特別是微型衛(wèi)星、小型 衛(wèi)星陣列、高光譜掃描衛(wèi)星、高分辨率衛(wèi)星等，這就有可能為我 們提供更多的信息， 從而使信息技術(shù)和 3S 技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的實際中去。應(yīng)用3S技術(shù)可以提高水的利用效益，發(fā)展高效用水農(nóng)業(yè)。 例如，建立田間墑情監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng) ，對全國的農(nóng)田墑情進行監(jiān)測， 為農(nóng)業(yè)灌溉用水和抗旱減災(zāi)服務(wù)。監(jiān)測土壤墑情， 同時與當(dāng)時當(dāng)?shù)氐淖魑镄杷肯嘟Y(jié)合， 從而 確定灌溉用水是精確管理田間用水的最有效、 最直接的方法。 目 前發(fā)達國家的先進灌區(qū)都以墑情監(jiān)測作為節(jié)水和用水管理的主 要依據(jù)，根據(jù)氣象觀測資料、土壤墑情資料、作物長勢資料確定 作物的灌溉水量及灌溉時間， 及時提供用水信息， 從而使農(nóng)業(yè)灌 溉管理更加科學(xué)化、 精確化， 達到農(nóng)業(yè)用水的科學(xué)管理和節(jié)水的 目的。旱災(zāi)是威脅中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害， 在干旱災(zāi)害的防 治上，墑情監(jiān)測無論是在掌握區(qū)域性旱情分布及受旱程度上， 還是在水資源日益緊缺情況下的農(nóng)業(yè)用水管理上，都是一個十分重要的指標；根據(jù)土壤境情