加拿大水資源可持續(xù)利用與農(nóng)業(yè)發(fā)展

文/鄺奕軒 圖/沈海濱

加拿大水資源可持續(xù)利用與農(nóng)業(yè)發(fā)展

Water resources sustainable utilization and agriculture development in Canada

文/鄺奕軒 圖/沈海濱

淡水供應(yīng)的可持續(xù)性是全球日益關(guān)注的問題。諸如城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)集約化進(jìn)程以及氣候變化等因素都給供水帶來壓力，影響水生態(tài)系統(tǒng)的健康，即使是水資源豐富的加拿大也面臨著如何實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用問題。加拿大在經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）分類方案的基礎(chǔ)上，采用水可用性指標(biāo)（WAI），對加拿大各個(gè)區(qū)域淡水資源可供應(yīng)性進(jìn)行評價(jià)，研究表明加拿大北部、不列顛哥倫比亞省、大草原地區(qū)和大西洋地區(qū)淡水資源供需比為10%以下，供水壓力較低；而安大略省水供應(yīng)的威脅比例為40%以上，顯示為嚴(yán)重缺水，這主要是因?yàn)榇罅康墓I(yè)和城市用水。因此，加拿大作為一個(gè)水資源稟賦豐富的國家亦在著手推進(jìn)水資源可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略，以應(yīng)對水資源危機(jī)，但值得關(guān)注的是，加拿大將農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作為了實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵突破口。

加拿大農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源利用可持續(xù)性

加拿大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的3%，為全國最大行業(yè)之一。雖然農(nóng)業(yè)不是加拿大最大的水資源使用行業(yè)，但卻是最大的凈消費(fèi)者。加拿大農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要持續(xù)獲得穩(wěn)定且干凈的淡水資源，而實(shí)現(xiàn)淡水資源的可持續(xù)利用就不能忽視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。然而，近年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的淡水資源利用的可持續(xù)性受到脅迫，這主要是受以下因素影響：

一是土地利用類型發(fā)生變化影響水資源供給水平和水質(zhì)。由于加拿大農(nóng)業(yè)用地增加，改變了土地原有利用形態(tài)，景觀的自然水文發(fā)生改變影響了水的相對可用性。這是因?yàn)榍f稼灌溉和雨水系統(tǒng)的水產(chǎn)量會影響自然景觀的水流量，灌溉排水系統(tǒng)的水分流和水再分配對自然水文循環(huán)也產(chǎn)生了巨大影響，與此同時(shí)，作物的培養(yǎng)模式會借助土壤剖面的流動改變了水的滲透性，并相應(yīng)改變了地表和地下水的流動模式，這種組合會導(dǎo)致洪峰徑流事件和河流淤泥泛濫成災(zāi)事件的增加，進(jìn)而減少小溪流和水道的水流量，并降低了原本用于維持濕地水量和供居民使用的水的地表滲透能力，有時(shí)甚至影響到了水的質(zhì)量。例如，在灌溉系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用的地區(qū)（主要是阿爾伯塔省和不列顛哥倫比亞?。喔认到y(tǒng)覆蓋的流域內(nèi)，高達(dá)35%到40%的年降水量被轉(zhuǎn)用于灌溉，使得這些流域的自然水文發(fā)生了重大變化。

加拿大尼亞加拉河

二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式影響水質(zhì)。長期以來，加拿大典型的石化農(nóng)業(yè)在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，日益增大投入的化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品加大了對水生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)荷，由于化肥和殺蟲劑日趨嚴(yán)峻的超負(fù)荷增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的地表水和地下水的質(zhì)量很可能繼續(xù)惡化。

三是農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的不足。當(dāng)前，加拿大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)就是缺乏技術(shù)，這使得廣大農(nóng)場主難以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)區(qū)域范圍內(nèi)灌溉水資源的使用效率和維系水資源的質(zhì)量。

四是氣候變化影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水。歷史時(shí)期，在夏季的幾個(gè)月里，冰川融水曾為加拿大一些河流貢獻(xiàn)了豐富水資源的一些冰川逐漸縮小，并在未來的50到60年內(nèi)消失，這將對灌溉和保護(hù)水生生物的河流的水資源供應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。以奧肯那根山谷為例，相關(guān)氣候變化模型預(yù)測研究數(shù)據(jù)顯示，奧肯那根山谷灌溉水的需求量相比往年有37%的增幅。此外，受氣候變化因素影響，作物需要灌溉的地區(qū)可能向草原省份的北部、安大略省東部、魁北克省和大西洋省份延伸。

加拿大農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的水資源可持續(xù)利用

在全球一體化格局中，加拿大農(nóng)業(yè)發(fā)展為日益增長的世界人口提供實(shí)惠、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，大量農(nóng)田需要灌溉以確保土地每年的生產(chǎn)水平得到維持，隨著作物多樣化和高價(jià)值作物種植的推廣，水資源需求很可能將普遍上調(diào)。與此同時(shí)，灌溉系統(tǒng)需要更多的水資源用于作物的散熱和防凍保護(hù)功能，以保證作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，養(yǎng)分通過灌溉系統(tǒng)輸送給作物，從而改善養(yǎng)分管理，最終可會導(dǎo)致水資源使用量進(jìn)一步增加。這就意味著對水資源的使用帶來更多的競爭，并給進(jìn)一步開發(fā)水資源和水資源分配帶來更大的壓力，以加拿大畜牧業(yè)為例，受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量日趨下降因素影響，魁北克省就限制了集約化畜牧業(yè)的發(fā)展?；谂c淡水供應(yīng)威脅相關(guān)的現(xiàn)實(shí)困境和發(fā)展需求，加拿大采取以下措施實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水資源利用。

強(qiáng)化對水資源平衡的認(rèn)識

加拿大在積極應(yīng)對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水資源可持續(xù)利用問題時(shí)，客觀地認(rèn)識到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的水資源平衡問題——農(nóng)業(yè)不僅僅只是消耗水資源，農(nóng)業(yè)灌溉和排水也有助于地下水的補(bǔ)給。精準(zhǔn)認(rèn)識農(nóng)業(yè)對水資源的需要以及水需求與水生態(tài)系統(tǒng)之間的平衡就是有效解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的水資源利用可持續(xù)問題的關(guān)鍵，因此，加拿大從以下領(lǐng)域深化了對水資源利用的相關(guān)認(rèn)識：一是挖掘使用更少水資源的潛力，包括更耐旱作物的開發(fā)和灌溉水資源管理方法。二是充分了解特種作物水資源需求，將高價(jià)值和有市場前景的節(jié)水作物品種推廣到加拿大農(nóng)業(yè)和園藝領(lǐng)域。三是精準(zhǔn)認(rèn)識農(nóng)業(yè)和濕地的關(guān)系，包括對濕地和河岸地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水和排水效果的影響以及維系水生態(tài)系統(tǒng)平衡的濕地保護(hù)。四是強(qiáng)化對土地管理的認(rèn)識，明確對土壤水分平衡和降水量的劃分，以及對所有用水地區(qū)的水供應(yīng)因地區(qū)不同而客觀存在的影響差異。五是正確認(rèn)識潛在的氣候影響，包括多變的天氣和氣候變化對農(nóng)業(yè)用水需求和水供應(yīng)的影響，以及土地管理對氣候變化造成的與水資源利用有關(guān)的后果影響。

采用綜合戰(zhàn)略

實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水資源利用效率的提高，就必須采取綜合規(guī)劃和適應(yīng)性技術(shù)，從而降低農(nóng)業(yè)對水供應(yīng)的威脅，為此，加拿大采取了以下策略：一是將適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)實(shí)踐納入綜合流域管理計(jì)劃中，以應(yīng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量的水資源利用需求；二是強(qiáng)化水資源再生利用，包括城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用水以及農(nóng)業(yè)廢水的再利用，促進(jìn)水資源再循環(huán)利用至切實(shí)可行的地方；三是提高對農(nóng)業(yè)實(shí)踐中地下水的可用性和脆弱性的認(rèn)識，積極開發(fā)決策支持和信息系統(tǒng)，強(qiáng)化決策制定，提高水資源利用的效率；四是制定適應(yīng)戰(zhàn)略，積極應(yīng)對氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源需求的影響。

明確制度框架

明確在農(nóng)業(yè)水資源利用的分配和保障中充當(dāng)管理角色的機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的責(zé)任，包括明確水資源配置的政策制定，通過制度的規(guī)范來強(qiáng)化管理，特別是在水資源短缺時(shí)期和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水的競爭性使用之間進(jìn)行水資源分配時(shí)期，比如對于水資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域不同農(nóng)場之間的配送管理以及明確農(nóng)場的灌溉水利用率效率提高措施的優(yōu)化來提高每單位水的作物產(chǎn)量，實(shí)踐表明，基于上述制度管控，在艾伯塔省圣瑪麗河灌區(qū)已經(jīng)減少了流向水系引水總量中“流失”量，流失量不到7%，這表明制度的改進(jìn)導(dǎo)致了灌溉水資源更有效的利用，從而減少了每單位作物生產(chǎn)的導(dǎo)流需求。

創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)

當(dāng)前，加拿大積極采取措施集約利用土地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，包括越來越多需要灌溉的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。為了有效處理現(xiàn)有的和新興的水供應(yīng)問題，加拿大對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新行動做出了明確要求。

積極開展農(nóng)業(yè)用水研究。持續(xù)的研究確?？捎糜谕恋睾退Y源管理的最佳知識和技術(shù)，重點(diǎn)是減少作物對水的需求，提高水的利用效率；著力了解土地管理措施對水的供應(yīng)、徑流/浸出特征、水質(zhì)和濕地關(guān)系的影響；探索水資源再利用的機(jī)會，提高抗旱適應(yīng)性戰(zhàn)略機(jī)遇。

積極推動農(nóng)業(yè)灌溉措施采用高效噴灌系統(tǒng)。目前，加拿大大多數(shù)灌溉是通過噴灌系統(tǒng)。這種類型的灌溉對表面水文的影響明顯比傳統(tǒng)的大水漫灌帶來的影響要小。大水漫灌常常導(dǎo)致高達(dá)50%的地表水損失。在不列顛哥倫比亞省，使用微灌系統(tǒng)（涓流或滴灌）已進(jìn)一步優(yōu)化了作物生產(chǎn)的水資源利用，并具有消除地表水損失，降低了地下水的損失，在不列顛哥倫比亞省的奧肯那根山谷，灌溉方式起源于20世紀(jì)40年代的大水漫灌，這些系統(tǒng)隨后轉(zhuǎn)換為在50年代后期和60年代更高效的噴灌方法，該區(qū)域果樹種植面積的30%已經(jīng)從噴灌轉(zhuǎn)換為微灌系統(tǒng)，使用水效率從70%上升到了90%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還大量使用覆蓋膜，以減少園藝作物的蒸發(fā)損失，新種植樹木的蒸發(fā)損失已經(jīng)被證明減少高達(dá)50%，當(dāng)樹木長大后更會使損失降低到10%。在艾伯塔省，從大水漫灌轉(zhuǎn)換為更高效的中心樞紐系統(tǒng)使得灌溉系統(tǒng)的效率提高了40%。當(dāng)前加拿大農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)革新的重點(diǎn)是通過效率更高的灌溉系統(tǒng)來提高灌溉效益，改善水資源管理，調(diào)度灌溉以滿足作物對水的需求，抑制蒸發(fā)損失和提高高價(jià)值作物的產(chǎn)量。

積極推動推動退耕還草。加拿大過去的農(nóng)業(yè)計(jì)劃鼓勵(lì)從每年耕種的土地中去除小幅土地，這部分土地不用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并把這些土地退耕還草，將這部分土地更改為長期覆蓋紫花苜蓿牧草的種植地，這類措施降低地表徑流并提高地下水補(bǔ)給，還有助于過濾潛在的沉積物、化肥營養(yǎng)物、農(nóng)藥和病原體負(fù)荷。最新公布的加拿大農(nóng)業(yè)政策框架中，明確了要積極推動上述計(jì)劃的持續(xù)進(jìn)行。

建立并維護(hù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，積極開展目標(biāo)性監(jiān)測，對水資源對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響進(jìn)行生態(tài)影響評估。強(qiáng)化地下水供應(yīng)數(shù)據(jù)采集，以了解地下水水供應(yīng)的范圍、可用性和質(zhì)量。

加強(qiáng)當(dāng)?shù)貧庀箢A(yù)報(bào)，尤其是中等尺度規(guī)模的預(yù)報(bào)。在全國范圍內(nèi)增加氣象預(yù)報(bào)臺密度，特別是農(nóng)業(yè)區(qū)域增設(shè)額外的氣象站，支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的氣候監(jiān)測和預(yù)測，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)地區(qū)的水資源利用提供詳實(shí)的氣象數(shù)據(jù)。

推廣使用信息技術(shù)。加拿大清楚地認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)可讓農(nóng)民直接從當(dāng)?shù)貧庀笳精@得所需的灌溉調(diào)度數(shù)據(jù)，還可以用來評估和監(jiān)測基于氣候影響因素的作物病害，進(jìn)而減少化學(xué)病蟲害防治的應(yīng)用程序，此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中使用GPS監(jiān)控技術(shù)，有效監(jiān)控了土壤營養(yǎng)元素和作物水分。因此，加拿大在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域積極推廣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。

值得一提的是，加拿大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步不僅局限于種植業(yè)，畜牧業(yè)也通過技術(shù)的革新來強(qiáng)化用水管理以減少水的使用，甚至關(guān)注一些生產(chǎn)細(xì)節(jié)，例如，在日常操作中倡議節(jié)水生產(chǎn)；使用高壓噴嘴進(jìn)行洗滌；安裝節(jié)水水槽；畜牧業(yè)發(fā)展中強(qiáng)調(diào)水資源的再生利用。

作者單位：湖南省社會科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究中心