生態(tài)灌區(qū)建設及應注意問題的研究

河南開封市水利勘察設計院 閆瑞新

生態(tài)灌區(qū)建設及應注意問題的研究

河南開封市水利勘察設計院 閆瑞新

灌區(qū)是糧、棉、油的原始產量基地，其建設是我國現(xiàn)代農業(yè)實現(xiàn)規(guī)模化生產和生態(tài)化建設的主要表現(xiàn)形式。農業(yè)作為我國的基礎產業(yè)，對國民經濟以及人們的生產生活都有非常大的影響，所以灌區(qū)建設也是國民經濟生產的一種主要表現(xiàn)形式，需要進行多方面的研究和思考，引入生態(tài)學原理和方法，合理利用灌區(qū)的水循環(huán)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)以及進行灌區(qū)環(huán)境的保護。

據有效統(tǒng)計，我國截至2010年已經建成大型灌區(qū)402處、中型灌區(qū)5 200 多處、小型灌區(qū)1 000多萬處， 以全國耕地40%的面積生產了占全國總產量75%的糧食和90%以上的經濟作物， 已成為直接關系到當地人民群眾生命安全、生產發(fā)展、生存環(huán)境的民生水利工程。

毋庸置疑，灌區(qū)建設是我國當代農業(yè)的中堅力量。所以，我們必須要弄清楚什么是灌區(qū)建設，怎樣實現(xiàn)灌區(qū)建設的生態(tài)化，以及實現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)建設的必要條件有哪些。

一、生態(tài)灌區(qū)建設的定義及實現(xiàn)條件

灌區(qū)建設，用聯(lián)合國糧農組織的觀點來說便是與體制、制度改革相結合，在技術上與管理上改進與提高灌溉系統(tǒng)的過程；其目標是改進對勞動力資源、水資源、經濟資源和環(huán)境資源的利用以及改進對農民的配水服務。其實簡單來說，就是實現(xiàn)灌區(qū)農業(yè)生產的資源優(yōu)化配置，以有限的資源實現(xiàn)有效的配置，實現(xiàn)生產效益的最大化。不管是對水、環(huán)境還是所必需的勞動力資源以及技術力量，都需要進行統(tǒng)一的規(guī)劃和科學的調配。生態(tài)灌區(qū)建設不僅僅是一個簡單的農業(yè)種植過程，還是結合管理優(yōu)化和資源優(yōu)化的綜合管理生產過程，需要不斷進行環(huán)境改善、技術更新和資源優(yōu)化?？梢哉f當代生態(tài)農業(yè)灌區(qū)建設是一個在較好的環(huán)境下，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置并不斷提高生產效益的綜合化農業(yè)生產過程。

生態(tài)灌區(qū)建設涵蓋了生產的工程建設和資源分配的管理工作，要實現(xiàn)灌區(qū)建設的最優(yōu)化必須要結合這兩個方面進行改進?，F(xiàn)代生態(tài)灌區(qū)建設同時也是一種節(jié)水型的農業(yè)生產形式，所以必須在保證節(jié)水的基礎上實現(xiàn)灌區(qū)建設的良性發(fā)展。

總的來說，生態(tài)灌區(qū)建設的條件包括軟件和硬件兩方面。先進的技術設備和優(yōu)良的建設環(huán)境是先決條件，安全的保障設施系統(tǒng)是必要條件，而一套符合國情并且行之有效的管理體制是前提條件，擁有現(xiàn)代化技術和扎實的專業(yè)基礎的建設人才是不可缺少的條件。其中先進的技術設備和環(huán)境設施屬于硬件條件，而人力資源建設和管理系統(tǒng)是軟件條件，兩者相互影響，缺一不可，共同構成生態(tài)灌區(qū)建設的必要條件。

科學合理地配置水資源是保障灌區(qū)文山灌排系統(tǒng)和水源供應的基本前提。水資源是農業(yè)生產建設的先決條件，只有在水資源供需平衡的條件下，才能有效地發(fā)揮資源和環(huán)境的優(yōu)化效應。而科學先進的安全保障體系也是生態(tài)灌區(qū)建設中不可或缺的，隨著灌區(qū)的地理特征和氣候因素的變化，隨時對灌區(qū)的自然災害進行防范，將灌區(qū)的損失降到最小，有效地保護灌區(qū)的生命和財產安全。而在管理方面，不僅僅是需要進行灌區(qū)隊伍建設，對于灌區(qū)的生產過程中出現(xiàn)的各種問題也要進行有效的防范，能夠保護并且有效改善灌區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，擁有領先的水污染防治水平，能及時進行灌溉水資源的灌排，保護濕地，保持水資源的動態(tài)平衡，防治水土流失。同時，科學有組織的隊伍管理建設也是必要的，行之有效的決策程序建立在一支高效、優(yōu)質的團隊基礎上，在進行管理時，必須做到生態(tài)、科學、統(tǒng)一、平衡等幾個基本條件，建立一支高素質的人才隊伍和一個科學灌排技術服務與推廣體系。

二、生態(tài)灌區(qū)的理論基礎及技術支撐體系

生態(tài)灌區(qū)是在農業(yè)生產和自然環(huán)境的基礎上，形成的人與自然、社會三者之間的有效的農業(yè)生產模式，是實現(xiàn)農業(yè)、水系統(tǒng)、林草三者生態(tài)系統(tǒng)平衡和統(tǒng)一的農業(yè)生產模式。

實現(xiàn)農業(yè)的生態(tài)平衡，需要深入了解農業(yè)的生產環(huán)境、農作物以及各種生物之間的要素構成。在掌握環(huán)境以及農作物本身的規(guī)律特征之后，利用其生長規(guī)律進行外部條件改善，優(yōu)化生長條件，提高產品的質量，并且進行各個系統(tǒng)的結構改善，維持生物的多樣性，實現(xiàn)優(yōu)質的生態(tài)服務功能。

實現(xiàn)水系統(tǒng)的生態(tài)平衡，是在灌區(qū)建設中實現(xiàn)灌區(qū)排水和灌水的有效結合，合理的地利用周邊河流、沼澤、濕地等水系統(tǒng)構成要素，并使其積極地承擔排沙蓄水、灌溉的功能，維持生物的多樣性和水系統(tǒng)的合理性。

實現(xiàn)林草系統(tǒng)的生態(tài)平衡，是調節(jié)灌區(qū)外部環(huán)境的一個重要環(huán)節(jié)。灌區(qū)的氣候因素決定著灌區(qū)農業(yè)生產的優(yōu)劣，而林草系統(tǒng)主要承擔著含蓄水源和調節(jié)氣候的主要責任，是保證灌區(qū)建設景觀價值和土壤價值的重要條件，因此，在生態(tài)灌區(qū)建設中務必要保證這種由喬、灌、草構成的林草生態(tài)系統(tǒng)的完善。

要在保護以上三個系統(tǒng)的平衡統(tǒng)一的基礎上，實現(xiàn)灌區(qū)建設的生態(tài)化、科學化、高效化。因此，有研究者表明，生態(tài)灌區(qū)建設實際上就是在人與自然和諧理念指導下，以維持灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及修復脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使其形成良性循環(huán)為目的， 通過灌區(qū)水資源高效利用、水環(huán)境保護與治理、生態(tài)系統(tǒng)恢復與重構、水景觀與水文化建設、灌區(qū)生態(tài)環(huán)境建設基準及監(jiān)測管理方法等多方面的生態(tài)調控關鍵技術措施， 形成的生產力高、灌區(qū)功能健全、水資源配置合理、生物多樣性高而單位水量提供的生態(tài)服務功能最大的節(jié)水型灌區(qū)，是現(xiàn)代化灌區(qū)發(fā)展的高級階段。

不同的研究者對生態(tài)灌區(qū)建設有不同的理解，但是不管如何定義，生態(tài)灌區(qū)建設的本質都是在維護生態(tài)平衡的基礎上實現(xiàn)農業(yè)生產的效益最大化，因此，必須要堅持生態(tài)經濟學理論和可持續(xù)發(fā)展的基本理論。

1. 生態(tài)灌區(qū)的理論基礎。生態(tài)灌區(qū)建設要實現(xiàn)自然、社會和人三者的和諧統(tǒng)一，是一個生態(tài)系統(tǒng)工程，在生產過程中需要實現(xiàn)經濟效益、生態(tài)效益和社會效益的三者統(tǒng)一，實現(xiàn)多元化的農業(yè)生產。生態(tài)系統(tǒng)理論能夠為灌區(qū)的生態(tài)經濟建設提供科學的理論依據，對灌區(qū)生態(tài)經濟系統(tǒng)分析，對灌區(qū)生態(tài)經濟活動的目標、實施方案、綜合效益進行分析、評價和決策。而可持續(xù)發(fā)展理論則是在維持經濟、社會和自然三者之間平衡的基礎上，在實現(xiàn)生產效益最大化的基礎上，有效地防止環(huán)境污染和破壞。可持續(xù)發(fā)展觀認為：生態(tài)型灌區(qū)的可持續(xù)包括生態(tài)持續(xù)、經濟持續(xù)和社會持續(xù)，生態(tài)持續(xù)是基礎，經濟持續(xù)是條件，社會持續(xù)是目的，應該追求自然、經濟、社會復合系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定和健康發(fā)展。在堅持可持續(xù)發(fā)展觀的基礎上進行生態(tài)灌區(qū)建設，實際上是加強了灌區(qū)建設的生產能力和自凈能力，實現(xiàn)農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。

2. 生態(tài)灌區(qū)的技術支撐?？傮w來說，生態(tài)灌區(qū)建設的技術主要包括灌區(qū)資源的利用技術、環(huán)境管理技術和生態(tài)恢復技術三個方面。而灌區(qū)的生產技術主要包括田間節(jié)水技術的利用、再生水和多水聯(lián)合的灌溉技術；管理技術則主要包括對水資源的污染處理技術和對環(huán)境破壞的防治技術等；生態(tài)恢復技術則主要是在實現(xiàn)灌區(qū)農業(yè)建設之后，對于破壞生態(tài)平衡的生產進行最高效率的恢復，修復生態(tài)循環(huán)鏈，實現(xiàn)自然的統(tǒng)一平衡。

三、生態(tài)灌區(qū)建設中的生態(tài)環(huán)境問題

1. 水資源銳減，灌溉水利用校率不高。作為傳統(tǒng)的農業(yè)大國，我國的國民經濟生產很大一部分都要依賴于水資源的有效利用，但是目前，生態(tài)灌區(qū)建設中出現(xiàn)的水資源利用率低問題比較突出，水資源浪費也比較嚴重。據有效調查數據顯示，我國節(jié)水灌溉面積還不到有效灌溉面積的一半，噴灌和微灌等節(jié)水灌溉方式僅占灌溉總面積的2.6%左右，與發(fā)達國家相比差距很大。據對2006 年全國灌溉水利用系數測算，我國目前灌溉水利用系數大約為0.4～0.5,遠低于世界一些發(fā)達國家0.7～0.8的水平；我國糧食作物的平均水分生產率僅1 kg/m3，與發(fā)達國家2.0～3.0 kg/m3的水平有很大差距。

2. 土質下降，生產效率不高。灌區(qū)建設由于不科學的灌溉、利用水資源，破壞土壤結構，使得各種各樣的土壤問題頻發(fā)。例如我國內蒙古的河套灌區(qū)和新疆的喀什灌區(qū)等，都有明顯的土壤次生鹽堿化問題。據不完全統(tǒng)計，我國遭受到不同程度污染的農田面積達67 萬hm2。每年因環(huán)境污染損失糧食1 200萬t，造成農作物減產損失達150 億元。

3. 水土污染嚴重，灌區(qū)自凈能力減退。氮、磷超標是水污染的一種普遍現(xiàn)象，由于灌區(qū)大量的污水處理不當，大量的廢水進入地表，使得地表水和地下氮、磷超標。據資料顯示：黃河流經河套灌區(qū)后水中離子總量、總氮分別增加了25.5%和40%。渭河每年從點污染源接納的氨氮約156.6～203.3 t，從寶雞峽和交口灌區(qū)接納的氨氮6 076 t。

4. 生物多樣性破壞，生態(tài)鏈失衡。由于灌區(qū)加強防洪功能和灌溉系統(tǒng)建設，需要利用混凝土等硬質化材料進行系統(tǒng)建設，長年累月，沒有得到及時的處理，出現(xiàn)了灌區(qū)硬質化現(xiàn)象，因此灌區(qū)的可利用面積減少，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，水系、土壤和生物之間的聯(lián)系性分離，生態(tài)恢復功能減弱，使得生物的多樣性遭到破壞。

四、生態(tài)灌區(qū)建設中的技術管理問題

1. 灌區(qū)污染嚴重，需要加強排污自凈能力。由于灌區(qū)復雜龐大的生產系統(tǒng)，污水廢水的排放量大，大量的氮、磷物質進入地表，對水資源造成較大的污染，農業(yè)生產過程中進行的農藥噴灑也造成環(huán)境污染。因此在生態(tài)灌區(qū)建設中，必須要重視環(huán)境污染的問題，加強灌區(qū)的自身凈污能力，建立農田生態(tài)體統(tǒng)，繼續(xù)構建有效的氮、磷元素轉移模擬模型，揭示農田生態(tài)系統(tǒng)中降雨/灌溉—土壤水分運動—污染物淋溶損失的特征機理，分析灌溉模式、田間水分和養(yǎng)分資源管理措施。同時，必要的節(jié)水灌溉系統(tǒng)和養(yǎng)分管理技術也不可或缺，在提高污染處理系統(tǒng)的性能時，需要加強基礎技能強化，對水系統(tǒng)、土壤進行科學合理的分析和管理，利用科學生態(tài)的手段進行有機分析，實現(xiàn)可持續(xù)的生態(tài)農業(yè)生產。

2. 管理系統(tǒng)成本過高，需要開發(fā)新型、高效、低廉的現(xiàn)代化處理技術?，F(xiàn)代生態(tài)灌區(qū)建設建立在高技術、高設備、高投入的基礎上，不管是人力資源、財力資源還是其他資源都占據非常大的比重。開發(fā)新型、高效并且實惠的現(xiàn)代化技術迫在眉睫，特別是針對污水處理技術和系統(tǒng)。在灌區(qū)要實現(xiàn)節(jié)水生產，除了要減少水資源的浪費，也可以加強水資源的利用率，循環(huán)利用就是一個很好的方式。地探索污水處理技術，探索氧化溝、污水生態(tài)處理系統(tǒng)和污水土地處理技術或預處理技術的可行性。同時，要對生活用水和小規(guī)模的禽養(yǎng)殖場廢水進行規(guī)?；幚恚瑢崿F(xiàn)系統(tǒng)運行的方式。要普及管理和處理技術的應用，加強系統(tǒng)建設，相對減少生產的成本投入，真正地實現(xiàn)低成本、高收入的高效綠色生產模式。

3. 生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，需要提升監(jiān)測管理方法。根據灌區(qū)建設的生態(tài)經濟觀和可持續(xù)發(fā)展觀，要實現(xiàn)灌區(qū)生產的高效化和可持續(xù)化，需要進行生態(tài)環(huán)境的維護和保持，立足長期的發(fā)展機制，實現(xiàn)科學化生產。維持生態(tài)環(huán)境的平衡，包括對破壞前的生態(tài)有效監(jiān)控和破壞后的迅速恢復。首先，需要建立必要的生態(tài)灌區(qū)評價指標，綜合生態(tài)學和環(huán)境理論等多種理論和灌區(qū)水系統(tǒng)、土壤環(huán)境質量制訂一定的綜合評價標準，建立適當的污染分析模型，實現(xiàn)灌區(qū)污染的統(tǒng)一控制和統(tǒng)一的技術管理系統(tǒng)，根據實際情況制定相關的政策，形成灌區(qū)生態(tài)安全的污染物總量控制理論與技術體系，探討灌區(qū)淺層地下水臨界控制水位及適宜的節(jié)水強度。其次，建立必要的灌溉系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，進行總體環(huán)境監(jiān)測和信息網的建設，對地下水位的特征、水環(huán)境、土壤墑情等多種信息進行監(jiān)測和評價，進行灌區(qū)生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)的健康診斷，建立先進、合理的預警機制。

五、結論

綜上，生態(tài)灌區(qū)建設是一個長期綜合的生產管理過程，需要加大技術和管理的雙方面的創(chuàng)新改革，實現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)優(yōu)質高效的建設。建立科學的技術生產機制和管理監(jiān)測系統(tǒng)，是保障生態(tài)灌區(qū)實現(xiàn)優(yōu)質轉型、資源優(yōu)化配置的基礎。