德州市農(nóng)田灌溉對地下水的影響

董依欣

摘要：地下水是中國華北地區(qū)水資源的重要組成部分，決定該區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉用水的關(guān)鍵。在過去的50年，有效灌溉面積不斷擴(kuò)大，提高了谷物的產(chǎn)量。山東省德州市作為我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)人口多，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)比重大。農(nóng)業(yè)用水主要依靠于黃河水的引黃灌溉，不僅當(dāng)?shù)睾恿魇艿搅宋廴?，甚至威脅到了地下水。根據(jù)研究表明，調(diào)水能夠改善當(dāng)?shù)氐叵滤?，然而灌溉受污染的河水和過度開采地下水會導(dǎo)致淺層地下水污染和地下水水位下降。為了優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)量高的地區(qū)地下水管理模式，水資源的建設(shè)應(yīng)該受到更多的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：山東德州地下水農(nóng)業(yè)長期變化

1概述

建國50年來，隨著人口增加和農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)的提升，農(nóng)田面積不斷增加，農(nóng)田灌溉用水量占到區(qū)域水資源利用量70%以上。在中國華北平原區(qū)，大量鹽堿地和濕地被開墾為灌溉農(nóng)田。德州地區(qū)大部分為鹽堿地。由于農(nóng)田灌溉導(dǎo)致淺層地下水位下降，可利用量急劇減少，灌溉中的洗鹽和化肥農(nóng)藥的使用又導(dǎo)致地下水鹽分升高，只能利用地表水或深層地下水進(jìn)行灌溉。隨著工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平提升，污水排放量處于增加趨勢，并成為部分區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉用水的一部分，污水排放量和農(nóng)業(yè)灌溉面積呈正相關(guān)。污水灌溉的節(jié)肥、增產(chǎn)效益還是顯著的?，F(xiàn)代城市排放污水量從總體來看排放量大且集中，水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定，受季節(jié)變化影響較小，所以城市污水可視為較穩(wěn)定的水源。因此可以把城市污水集中處理后灌溉，這樣可以大量節(jié)約水資源，同時(shí)充分利用其中含有的N、P資源，減少化肥使用量，降低由于化肥使用而產(chǎn)生的一系列污染。為了防止地下水水位下降，保持較高的農(nóng)作物產(chǎn)量，這就需要更多的地下水，也只有減少對地下水的開采才可以改善現(xiàn)在的情況。本文在山東省德州市水資源利用情況與糧食生產(chǎn)之間關(guān)系基礎(chǔ)上，探討引水情況，包括地下水對糧食質(zhì)量和產(chǎn)量的影響。

2山東省德州市水資源概況

2.1德州市區(qū)域及降水概況。德州市位于華北地區(qū)的中部，渤海凹陷的偏南方向，黃河下游沖積平原。流經(jīng)的河流主要有黃河、徒駭河、馬頰河、衛(wèi)運(yùn)河等，以上除黃河以外都是海河水系。境內(nèi)的水系均與氣候條件密切相關(guān)，受到降水的影響，均屬于雨源型河流。

本區(qū)地處魯西北平原，屬暖溫帶半干旱季風(fēng)性氣候，水文、氣候等受到季風(fēng)影響比較顯著。年平均降水量為588.1毫米，降雨量年際變化較大，最大年降雨量1025毫米（1964年），最小降雨量為284.4毫米（1968年）。春季（3月-5月）和秋季（9月-11月）雨量較少，分別占全年的降雨量的11%和18%；夏季（7、8月）降雨量比較大，占全年的69%，冬季（12月-次年2月）雨量稀少，僅占到全年降雨量的2%。形成了春旱夏澇、秋冬干旱、旱澇交替的特點(diǎn)。因此，地下水成為本地區(qū)主要的水源。

2.2德州市地下水資源利用現(xiàn)狀。德州市人民用水主要取自黃河水，實(shí)際引用黃河水占72.6%，地下水占27.4%，其中淺層占17.6%，深層占9.8%。其中農(nóng)業(yè)用水主要取自于黃河水和淺層地下水，用水量為69084×104m3/年。

淺層地下水埋藏淺，受大氣降水量和地下水開采等因素的制約，具有易采易補(bǔ)充的特點(diǎn)。自90年代以來，由于地下水開采量過大，地下水水質(zhì)發(fā)生變化且局部地區(qū)出現(xiàn)淺層地下漏斗區(qū)。

深層地下水的分布面積廣、埋藏深，不能受到淺層水的直接補(bǔ)給。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，深層地下水開采量越來越大，以至于形成深層地下水開采漏斗。德州地區(qū)也是漏斗區(qū)之一。

3農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

3.1農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量情況。德州市是中國的主要糧食生產(chǎn)基地之一，也是重要的棉花產(chǎn)地。采集了從1995年到2009年農(nóng)作物生產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量域和灌溉農(nóng)田情況的變化。（圖1）在過去的15年來，播種面積逐年提高，糧食產(chǎn)量也在逐年增加，糧食收益也隨之提高，也同時(shí)表明了淺層地下水成為便捷的灌溉方式。

2008年以來，德州市明確提出了發(fā)展品質(zhì)農(nóng)業(yè)，打造德州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“品質(zhì)”品牌的戰(zhàn)略決策。2009年，全市種植小麥45.72萬hm2，總產(chǎn)值達(dá)到343.90萬噸，增加33萬噸，平均單產(chǎn)7521kg/hm2，增加499.50kg/hm2，成為全國第一個(gè)整建制夏糧超過7500kg/hm2的城市。

3.2農(nóng)用化肥施用情況。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)越來越發(fā)達(dá)，由此帶來的化肥施用量也不斷的提高（圖2）。從圖中可以看到復(fù)合肥的使用量逐年提高。我國化肥和農(nóng)藥的有效利用率大約只有30%左右，未被吸收的元素會進(jìn)入水體、土壤中，形成水體污染。

4農(nóng)業(yè)發(fā)展對地下水的影響

農(nóng)業(yè)用水是德州地區(qū)地下水劣變的主要原因之一，如果農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積每年增加5%，2011年節(jié)水量將達(dá)到（5-6）×108m3/a，將有效地緩解地下水的劣變態(tài)勢。

整個(gè)山東省包括德州市，地下水污染較為普遍。污染的主要原因是地下水的過度開采和城鎮(zhèn)廢污水以及農(nóng)田化肥農(nóng)藥導(dǎo)致的污染。經(jīng)調(diào)查，德州地下水中樂果含量在0.2-1.7mg/L之間。監(jiān)測6個(gè)河段監(jiān)測點(diǎn)無一處符合國家Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

除了生活工業(yè)用水，大部分地下水用于農(nóng)業(yè)灌溉，由于地下水長期超開采，自1980年起，形成了以德州市為中心，范圍包括德成、武城等附近郊縣的深層性地下水漏斗，2001年開始漏斗面積就達(dá)到2552.5km2。近年來漏斗區(qū)的數(shù)量還在不斷增多，埋深增加，面積增大，同時(shí)也帶來了地面的沉降。

5結(jié)論和方法

針對現(xiàn)階段農(nóng)田用水及農(nóng)田施用肥料的情況影響地下水的過度開采以及水質(zhì)的惡化。我們應(yīng)該采取一系列的措施：

5.1控制農(nóng)藥化肥使用量和污水排放。德州各地區(qū)地下水污染較為普遍，城鎮(zhèn)污水的排放和農(nóng)田化肥農(nóng)藥的滲入是造成地下水污染的主要原因。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品種類的豐富，化肥施用量增加?；适┯昧繘]有一個(gè)明確的規(guī)定，導(dǎo)致地下水監(jiān)測到化肥含量超標(biāo)。因此控制廢污水排放和農(nóng)藥、化肥用量，是防止地下水污染的主要環(huán)節(jié)。

5.2控制開采量調(diào)整布局。德州地區(qū)的地下水位變化受到降水和人工開采因素共同影響，地下水的主要補(bǔ)給來自于降水，當(dāng)補(bǔ)給量大于開采量時(shí)，地下水位上升，反之則下降。因此地下水開采原則是豐水年和豐水期不開采或少開采，枯水年和連續(xù)枯水年可以部分開采地下水。由于淺層地下水比深層地下水更易補(bǔ)給，所以優(yōu)先開采淺層地下水，充分發(fā)揮淺層地下水的供水功能。同時(shí)也應(yīng)該控制地下水的開采，使地下水資源得到可持續(xù)利用。

5.3提高污水循環(huán)灌溉利用和劣質(zhì)水資源化利用。把可利用的生活污水和工業(yè)污水循環(huán)再利用，用于灌溉農(nóng)田。污水中含有的N、P等資源，可以減少化肥的使用量，降低地表水及地下水的污染。

德州地區(qū)蘊(yùn)藏大量的咸水和微咸水資源，其中淺層地下水中還有大量的咸水和微咸水，具有較大的利用潛力，可以開采使用，適當(dāng)調(diào)整農(nóng)業(yè)種植的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)咸水和微咸水的利用，可以緩解地下水資源功能衰退等問題。

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