節(jié)水灌溉為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化添磚加瓦

文|楊培嶺 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院

節(jié)水灌溉為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化添磚加瓦

文|楊培嶺 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院

農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的60%以上，其中主要是農(nóng)田灌溉用水。然而，我國又是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家。有調(diào)查顯示，我國人均水資源量為2100立方米，為世界平均水平的1/3，預(yù)計(jì)到2030年人均水資源的占有量將為1760 立方米，缺水將達(dá)到高峰。近年來隨著工業(yè)用水和城鎮(zhèn)生活用水持續(xù)增加，農(nóng)業(yè)用水局勢(shì)日益緊張。目前，農(nóng)業(yè)用水主要由藍(lán)水和綠水構(gòu)成，農(nóng)業(yè)水源主要有地表水、地下水、再生水和微咸水四類。

農(nóng)業(yè)用水效率有待提高

一直以來，中國的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)都是以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)用水必須大幅度提高其用水效率和生產(chǎn)力。目前，我國灌溉水源短缺及利用率偏低。農(nóng)田灌溉水資源嚴(yán)重不足，單位灌溉面積水資源量?jī)H為世界平均的19%。灌區(qū)輸配水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)施不完善，輸配水效率低；渠系水利用系數(shù)0.4～0.6，最后一公里問題突出。我國單方灌溉水糧食產(chǎn)量約1公斤，先進(jìn)發(fā)達(dá)國家2.5～3.0公斤，灌溉水有效利用系數(shù)為0.48左右，發(fā)達(dá)國家占0.7～0.8，節(jié)水灌溉面積/灌溉面積僅42%，發(fā)達(dá)國家占80%。

灌溉水利用效率低下，灌溉定額普遍偏高，超出實(shí)際需水量的1倍左右，有的地方甚至超出2倍以上。華北平原農(nóng)業(yè)灌溉引起地下水連續(xù)超采，已形成全球最大的地下水漏斗，漏斗區(qū)面積約21400 平方千米。

主要以大中型灌區(qū)骨干渠道防滲為主的工程建設(shè)，并不是真實(shí)節(jié)水技術(shù)。渠道襯砌主要是降低了輸水過程中的滲漏損失，從水循環(huán)角度出發(fā)并不是真正意義上的節(jié)水技術(shù)?；炷?、漿砌塊石等硬質(zhì)化材料襯砌淡化了溝、渠濕地的資源功能和生態(tài)功能，溝渠生態(tài)鏈破壞，生物多樣性降低。

田間工程與農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)配套不完善。田間是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)，但對(duì)于現(xiàn)代管道化節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程發(fā)揮不足，施肥等農(nóng)藝配套技術(shù)水平低。由于過量施用化肥、農(nóng)藥造成農(nóng)業(yè)面源污染，地下水中硝酸鹽的濃度正逐年增加，美國、加拿大、日本、歐洲、澳大利亞等均有報(bào)道。借助系統(tǒng)實(shí)施水肥一體化技術(shù)進(jìn)行精量灌溉施肥可以解決。

節(jié)水產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。滴灌帶在使用過程中，由于質(zhì)量良莠不齊，會(huì)產(chǎn)生爆管、刺水、堵塞等問題。2014年，自治區(qū)質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)對(duì)全疆生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)督檢查結(jié)果顯示滴灌帶質(zhì)量問題最嚴(yán)重，不合格率達(dá)到40.91%。

農(nóng)業(yè)節(jié)水系統(tǒng)復(fù)雜，管理成本較高。現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)水質(zhì)要求較高，若管理不到位，會(huì)嚴(yán)重影響灌水均勻度及系統(tǒng)壽命。由于缺乏對(duì)終端用戶的教育和培訓(xùn)，農(nóng)戶并不關(guān)心高效農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要性。

節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展路徑

調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式。北京、天津推廣一年一熟（春玉米）的種植制度，河北省黑龍港流域等地下水嚴(yán)重超采區(qū)，實(shí)行一年一熟或兩年三熟（冬小麥-夏玉米→春玉米或棉花，即一年兩熟與一年一熟交替進(jìn)行）的種植制度。河北平原種植制度調(diào)整后灌溉用水與產(chǎn)量變化如下表所示。

推廣大宗糧食作物現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉技術(shù)。順義區(qū)趙全營(yíng)鎮(zhèn)3000畝圓形噴灌機(jī)試驗(yàn)示范比當(dāng)?shù)仄骄a(chǎn)量增產(chǎn)43%，小麥水分生產(chǎn)效率為達(dá)到2.66千克/立方米，平均灌水量130立方米/畝，比常規(guī)灌溉節(jié)水50 立方米/畝，施肥量為32.5千克/畝，比常規(guī)減少5 千克/畝。河北省永年縣滴灌增產(chǎn)19.8%，任縣微噴增產(chǎn)26%，節(jié)水50%，節(jié)地8%左右，永年縣畝玉米株數(shù)從3000株，增加到6000株，玉米增產(chǎn)近500千克/畝，增加收益331.86元/畝，節(jié)水22.24%。內(nèi)蒙古烏蘭察布市，與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，滴灌節(jié)水率達(dá)到55%、節(jié)肥率33.5%、節(jié)電率34.2%、增產(chǎn)33%左右。新疆石河子市，與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，節(jié)水60%，降低生產(chǎn)成本176元/畝，提高土地利用率10%。

溫棚膜面雨水集蓄利用技術(shù)

以高效灌溉系統(tǒng)為平臺(tái)，整合形成集約化農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)技術(shù)體系。節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)涉及到品種、耕作、植保、園藝、灌溉、施肥等發(fā)生變化。

非常規(guī)水資源的高效利用。非常規(guī)水資源高效利用已經(jīng)成為緩解干旱、半干旱地區(qū)水資源緊缺問題的有效途徑之一，許多地區(qū)已經(jīng)取得了較為成功的經(jīng)驗(yàn)。截至2010年，北京農(nóng)業(yè)再生水灌溉水量為3.0億立方米，占農(nóng)業(yè)灌溉用水總量的26%。華北平原淺層咸水資源儲(chǔ)量達(dá)到75億立方米，西北地區(qū)礦化度2.0～5.0克/升的地下咸水資源分布面積達(dá)88.6億平方米，衡水市累計(jì)建設(shè)咸淡混澆井組6000組，控制面積達(dá)到150萬畝，常年可開采利用微咸水1.2億立方米，節(jié)省深層淡水資源1.2億立方米，冀州市的漳淮鄉(xiāng)、景縣的龍華鎮(zhèn)、棗強(qiáng)縣的唐林鄉(xiāng)等都運(yùn)用了十幾年，均未出現(xiàn)不良反應(yīng)。

發(fā)展低碳灌溉，構(gòu)建生態(tài)灌區(qū)。不合理的集約化灌溉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會(huì)帶來大量的水資源、能源消耗以及大氣、水體環(huán)境污染問題，低碳灌溉是以低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為大背景，以低能耗、低排放、低污染為特征的節(jié)約型、效益型、安全型、高效能型的灌溉模式。生態(tài)灌區(qū)的建設(shè)方面，應(yīng)將整個(gè)灌區(qū)視為一個(gè)有機(jī)整體，面向核心問題，采用農(nóng)業(yè)、水利、生態(tài)、環(huán)境等多種技術(shù)手段綜合并舉，打造健康的水土環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)，外來及內(nèi)生污染物也得到有效控制，水資源合理配置、高效利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、居民生活質(zhì)量顯著提升，灌區(qū)外部水、氣環(huán)境影響大幅縮減。

創(chuàng)新農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)推廣與管理機(jī)制。整合農(nóng)業(yè)用水與節(jié)水試驗(yàn)站網(wǎng)體系，促使試驗(yàn)站在技術(shù)示范與推廣領(lǐng)域承擔(dān)更多的職能，開展政府購買專業(yè)化社會(huì)服務(wù)，引導(dǎo)大中型創(chuàng)新企業(yè)實(shí)施合同節(jié)水戰(zhàn)略，建立用水收費(fèi)與節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)制度，開發(fā)灌區(qū)用水計(jì)量與信息化管理平臺(tái)。