淺談甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水實踐及未來發(fā)展方向

張志成，萬 倫，崔增團，郭世乾，高 飛，劉 健

甘肅省耕地質(zhì)量建設(shè)保護總站，甘肅 蘭州 730020

甘肅是我國西北典型的干旱、半干旱農(nóng)業(yè)大省。地形、地貌復(fù)雜，氣候生態(tài)類型多樣，受干旱多風氣候、區(qū)域水資源分布不均等眾多因素影響，甘肅省也是全國水資源最為貧乏和土壤侵蝕嚴重的省份，水資源短缺是甘肅省發(fā)展農(nóng)業(yè)的最大的障礙因素。按流域可分為黃河、長江、內(nèi)陸河三大流域，長江流域水資源相對豐富，水資源供需矛盾較為突出的區(qū)域主要集中在河西走廊的內(nèi)陸河、中東部黃河流域的干旱半干旱地區(qū)，全省年平均降水量只有278.7mm，且降雨多集中在6-8月，占全年降水量的50%，而蒸發(fā)量高達1 250.8mm左右。全省多年平均自產(chǎn)水資源總量為2.89×1 010m3，人均占有量僅1 100m3，不到全國平均水平的一半；耕地畝均水資源量為404m3，僅為全國平均水平的1/4，是一個典型的資源型、工程型缺水并存的省份。農(nóng)業(yè)是用水和耗水“大戶”，全省農(nóng)業(yè)灌溉用水占各類用水總量的比重高達80%左右，比全國平均水平高出10個百分點以上。

目前全省農(nóng)業(yè)灌溉畝均用水量為539m3，高于全國畝均用水量492m3。根據(jù)水資源發(fā)展規(guī)劃，未來15年農(nóng)業(yè)可用水量將維持零增長，農(nóng)業(yè)缺水形勢日趨嚴重，用水緊缺的矛盾將會越來越突出，因此甘肅提出了“深度節(jié)水、極限節(jié)水”的理念和思路，大力推廣各類農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，有效提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率和產(chǎn)出效益，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，是保障水資源有效供給、促進農(nóng)民增收的重要途徑[1]，也是甘肅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

一、農(nóng)業(yè)節(jié)水實踐歷程

甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水實踐歷程，可以概括為“試驗探索”“快速發(fā)展”“高質(zhì)量發(fā)展”三個階段。

（一）第一個階段是2010年前

可以追溯到200多年前，甘肅的先民創(chuàng)造了沙田種植技術(shù)，具有節(jié)水、保墑、保溫、壓鹽堿等作用，至今甘肅、寧夏等地的農(nóng)民仍在沙田上種植西瓜等作物。1995年甘肅省遭受60年未遇的特大旱災(zāi)，有300萬人，200萬頭大牲畜發(fā)生水荒，特別是在一些既無地表水，又無地下水，只能依靠水窯集蓄雨水解決吃水問題的干旱山區(qū)，有25萬戶、125萬人的飲水更為困難，難以生存，為了解決這個緊迫問題，甘肅省委、省政府決定實施“121雨水集流工程”，即每戶修建100m2左右的集流場，兩口水窖，一畝以上庭院經(jīng)濟，這項工程實施后，效益顯著，大大緩解人畜吃水問題[2]，這是干旱山區(qū)用水的一大突破，在全國有較大的影響。2002年，原農(nóng)業(yè)部安排在甘肅省實施了“半旱地區(qū)集雨節(jié)灌技術(shù)集成項目”，原甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水與土壤肥料管理總站、榆中縣農(nóng)技中心的科技人員共同探索創(chuàng)新出了“全膜雙壟集雨溝播技術(shù)”，這是旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的一次革命，該技術(shù)在我國的西北地區(qū)大面積推廣，為我國的糧食安全做出了巨大貢獻。2004年，在原農(nóng)業(yè)部的支持下，開始推廣膜下滴灌技術(shù)，首先在河西走廊的棉花上推廣應(yīng)用，并將該技術(shù)推廣擴展到加工型番茄、籽瓜、枸杞等作物上。但由于膜下滴灌工程建設(shè)所需的一次性投資大，尤其是“包產(chǎn)到戶”模式，把大田無形中分隔為小塊田，加之甘肅省財力有限，難以大面積推廣。針對當時河西地區(qū)農(nóng)民大水漫灌的習(xí)慣，水的浪費很嚴重，大水漫灌水的利用效率平均不足40%，一半以上的水資源在灌溉過程中損失，并形成有裸土無效蒸發(fā)，導(dǎo)致大面積土地鹽堿化，威脅著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2006年，在總結(jié)農(nóng)民經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，推廣了保墑、節(jié)水、投資少的壟膜溝灌技術(shù)，在甘肅省河西的玉米、馬鈴薯等作物上應(yīng)用，取得較好的節(jié)水增產(chǎn)效果。同時針對小麥、大麥等密植作物種植中農(nóng)民傳統(tǒng)平作大水漫灌的習(xí)慣，在借鑒永昌縣農(nóng)民的麥類“對壩溝”種植灌水習(xí)慣的基礎(chǔ)上規(guī)范了壟作溝灌技術(shù)。這是甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的第一階段“試驗探索”階段，人們在艱難中探索出了一些非常實用的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。

（二）從2010年到2020年10年來，是甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展的第二階段即“快速發(fā)展”階段

甘肅出臺了《關(guān)于加快高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》等多個規(guī)劃、意見、方案，同時原農(nóng)業(yè)部也印發(fā)了《水肥一體化技術(shù)指導(dǎo)意見》《推進水肥一體化實施方案（2016-2020）》等。甘肅省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳先后下發(fā)了《2017年旱作農(nóng)業(yè)推廣（水肥一體化）項目實施方案的通知》《2020年旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣項目實施方案的通知》，投入了大量資金，重點推廣以壟膜溝灌、軟體水窖集雨補灌水肥一體化、地膜減量增效、墑情監(jiān)測等四大技術(shù)為依托的旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，不斷探索示范旱作區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的途徑、模式。通過多年推進，目前甘肅省灌區(qū)高效農(nóng)業(yè)節(jié)水面積穩(wěn)定在66.67萬hm2左右，其中以滴灌、噴灌、滲灌為主的現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉面積在36.67萬hm2左右，管灌面積30萬hm2左右，其中田間壟膜溝灌技術(shù)面積在40萬hm2左右。甘肅省的灌溉水利用系數(shù)提高到0.57，實現(xiàn)了“年節(jié)水10億m3、增收10億元”的總目標，取得了節(jié)地10%，節(jié)藥20%，節(jié)肥30%，節(jié)水40%，省工50%以上的好效果。在旱作區(qū)以全膜雙壟集雨溝播和軟體集雨窖水肥一體化為主的技術(shù)正在大面積推廣，特別是滲灌水肥一體化在天水蘋果上的探索應(yīng)用，通過水、肥、氣的精準調(diào)控、供給，實現(xiàn)了由“大水漫灌澆地、到滴灌澆作物、再到滲灌澆作物根系”的轉(zhuǎn)變，這是甘肅農(nóng)業(yè)節(jié)水的一次飛躍。

（三）第三個階段“高質(zhì)量發(fā)展”階段，就是2020年及以后的10年

習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上指出，把水資源作為最大的剛性約束，全面實施深度節(jié)水控水行動。甘肅省委、省政府立足甘肅省水資源嚴重短缺的基本水情，在全國率先提出“深度節(jié)水、極限節(jié)水”的理念和思路，并根據(jù)《國家節(jié)水行動方案》制定下發(fā)了《甘肅省節(jié)水行動實施方案》。隨著“黃河流域高質(zhì)量發(fā)展”提升到國家戰(zhàn)略的高度，以及甘肅省“戈壁農(nóng)業(yè)”“絲路寒旱農(nóng)業(yè)”“高標準農(nóng)田建設(shè)”“旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)”等項目的實施，推動了用水用肥方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變，對于構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水體系，推動甘肅省農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效及綠色高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)筑我國西部生態(tài)安全屏障具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義，也為今后農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展指明了工作方向，水肥一體化自動控制技術(shù)將成為未來農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展的重點技術(shù)。

二、甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水存在主要的問題

（一）農(nóng)業(yè)節(jié)水體系還不完善

甘肅省灌溉總面積為133.33多萬hm2，原有灌溉類型多為渠道引水大水漫灌體系，井灌區(qū)的面積不大。在井灌區(qū)實施農(nóng)業(yè)節(jié)水是可行的，操作也單一。但在渠灌區(qū)實施存在諸多困難，高效節(jié)水農(nóng)業(yè)是通過管道輸水灌溉體系，兩者難以對接、吻合，單獨建造蓄水池需要追加投資，且占用耕地，推進難度大。盡管這些年實施了許多農(nóng)業(yè)節(jié)水項目，但未建成完整的農(nóng)業(yè)節(jié)水體系，輸水、用水仍以傳統(tǒng)的渠道輸水、大水漫灌為主，甘肅省的“水網(wǎng)+信息網(wǎng)+服務(wù)網(wǎng)”發(fā)展滯后，難以實現(xiàn)深度節(jié)水、極限節(jié)水。在甘肅的旱作區(qū)，盡管每年推廣了100多萬hm2的全膜雙壟溝播技術(shù)，為甘肅省的糧食安全作出巨大貢獻，但地膜的回收、加工、再利用機制尚不完善。

（二）農(nóng)業(yè)節(jié)水的可持續(xù)發(fā)展模式尚未形成

這些年甘肅省加快了土地的確權(quán)、流轉(zhuǎn)步伐，但絕大部分耕地仍以聯(lián)產(chǎn)承包模式下的“一家一戶”種植模式為主，難以實現(xiàn)統(tǒng)一的節(jié)水灌溉與施肥，難以實現(xiàn)全程的機械化，成本高、效益低的問題仍未解決。這些年，農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體發(fā)生了重大變化，農(nóng)業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速，但農(nóng)業(yè)企業(yè)的運行模式落后、運行成本高，許多農(nóng)業(yè)企業(yè)運行艱難，沒用形成完善的農(nóng)業(yè)節(jié)水可持續(xù)發(fā)展模式。

（三）農(nóng)業(yè)節(jié)水體制機制及技術(shù)創(chuàng)新不夠

在農(nóng)業(yè)節(jié)水投資機制上，主要以財政投資為主，沒有很好的發(fā)揮社會資本進入農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域，投資單一；在農(nóng)業(yè)節(jié)水管理機制上，主要以行政事業(yè)單位管理為主體，沒用發(fā)揮企業(yè)等社會組織參與農(nóng)業(yè)節(jié)水管理。另外農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新不夠，自動控制程度低，大多采取手動操作，而沒有通過自動控制，達到精準灌溉、施肥，更好地實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥，降低勞動強度的目標?？傮w來說，甘肅省在農(nóng)業(yè)節(jié)水體系建設(shè)相對滯后，物聯(lián)網(wǎng)及自動控制技術(shù)應(yīng)用才剛開始，大數(shù)據(jù)在節(jié)水農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用還是空白，農(nóng)業(yè)節(jié)水存在裝備質(zhì)量不配套、技術(shù)集成不全、科技含量低、可持續(xù)性差、綜合效益低等問題。

三、未來農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展方向

依據(jù)甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水現(xiàn)狀、存在的問題及經(jīng)濟社會發(fā)展狀況，未來農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展將進入高質(zhì)量發(fā)展階段，從管理層面要強化體質(zhì)機制創(chuàng)新完善及水資源的管理創(chuàng)新；從技術(shù)層面要做好技術(shù)創(chuàng)新與集成平臺建設(shè)，將高效節(jié)水技術(shù)與自動控制、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等緊密結(jié)合；宏觀層面要發(fā)揮好示范引領(lǐng)的作用等。在強調(diào)高質(zhì)量發(fā)展的同時，也要因地制宜，根據(jù)甘肅省不同區(qū)域的特點，將傳統(tǒng)技術(shù)的完善與現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用緊密結(jié)合。依據(jù)省情將甘肅分為三個區(qū)域，一是河西、沿黃灌區(qū)重點在“節(jié)”，以發(fā)展戈壁農(nóng)業(yè)、旱寒農(nóng)業(yè)、高標準農(nóng)田建設(shè)為切入點，推廣膜下滴灌水肥一體化及壟膜溝灌等技術(shù)，在甘肅省的特色產(chǎn)業(yè)，如制種玉米、馬鈴薯、蔬菜產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，也就是要在節(jié)約用水、提高水的效益、增加收入上做文章，要順應(yīng)市場經(jīng)濟規(guī)律，以經(jīng)濟效益、生態(tài)效益為重點，著力打造“河西走廊國家級高效節(jié)水示范區(qū)”及“黃河流域高附加值節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū)”；二是中東部旱作區(qū)重點在“蓄”，也就是千方百計蓄住天上水、保住土壤水、用好地表水，緊扣“用水、保水、蓄水、攔水、截水”五大環(huán)節(jié)，以“梯田、水窖、地膜、調(diào)整”為基礎(chǔ)，推廣全膜雙壟溝播玉米、黑色地膜覆蓋馬鈴薯、全膜穴播覆土小麥、沙田種植等技術(shù)，也就是要在種植糧食作物、保證糧食安全上做文章，加大財政補貼力度，以社會效益、糧食安全為重點，著力打造“國家級旱作農(nóng)業(yè)示范區(qū)”；三是東南部半干旱區(qū)重點在“截”，使小水變?yōu)榇笏?，無效水變?yōu)橛行?，發(fā)展注水補灌、移動滴灌、軟體水窖水肥一體化等技術(shù)，圍繞特色林、果、椒、茶上做文章，以經(jīng)濟效益與生態(tài)效益并重，著力打造“軟體集雨水窖水肥一體化示范區(qū)”。

（一）體制機制創(chuàng)新完善及水資源管理方面

在農(nóng)業(yè)節(jié)水投資機制上，要以財政投資為引導(dǎo)，充分發(fā)揮社會資本進入農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域，實現(xiàn)投資多元化，財政投資更多追逐的是社會效益，而社會投資更多追逐的經(jīng)濟效益，要讓社會投資“有利可圖”，要從稅收、金融等方面給予支持。在農(nóng)業(yè)節(jié)水管理機制上，打破以國家行政事業(yè)單位管理為主體的體質(zhì)，發(fā)揮企業(yè)等社會組織參與農(nóng)業(yè)節(jié)水管理，實現(xiàn)管理的專業(yè)化、高效化，水資源管理方面要根據(jù)國家和省上提出的實行最嚴格水資源管理制度的要求，穩(wěn)步推進水權(quán)制度改革，灌溉用水實行按量收費、定額配水、節(jié)約有獎、超用加價的辦法，進一步完善水價形成機制。通過采取“總量控制、定額管理、配水到戶、公眾參與、水量交易、水票運轉(zhuǎn)、城鄉(xiāng)一體”的措施，形成“政府調(diào)控、市場引導(dǎo)、公眾參與”的節(jié)水型社會運行機制。在明確初始水權(quán)的基礎(chǔ)上，大力培育水權(quán)交易市場，建立農(nóng)民用水協(xié)會和水權(quán)交易與流轉(zhuǎn)市場，鼓勵農(nóng)民參與水權(quán)的分配、水價的管理和水量的監(jiān)督。對于節(jié)約下來的水資源可轉(zhuǎn)讓用于城市用水、工業(yè)用水和生態(tài)建設(shè)，鼓勵用水協(xié)會進行水權(quán)交易，讓農(nóng)民得到節(jié)水的實惠。通過引入市場機制，采取技術(shù)扶持、政策優(yōu)惠等措施，確保用戶收入穩(wěn)定增加。甘肅東南區(qū)域要借鑒、學(xué)習(xí)張掖、武威在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面的成功經(jīng)驗，逐步改變傳統(tǒng)、粗放的用水模式和管理方式。

（二）技術(shù)創(chuàng)新與集成平臺建設(shè)方面

植物生長是水、作物、環(huán)境，包括大氣、光、熱、土壤系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果，水作為載體和植物生命物質(zhì)發(fā)揮著重要作用，但從全程節(jié)水的過程看，影響水分轉(zhuǎn)化和利用的因素非常復(fù)雜，涉及學(xué)科門類眾多，它所涵蓋的技術(shù)是基于植物生命健康需水與供水過程的全程節(jié)水技術(shù)[3，4]，未來必須要開展交叉學(xué)科進行系統(tǒng)研究創(chuàng)新，建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新與集成平臺。同時要不斷吸收現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)和先進制造技術(shù)，尤其是現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)的新成果，充分挖掘植物的節(jié)水潛力。針對甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水存在的問題以及勞動力資源在數(shù)量、結(jié)構(gòu)的變化，參照以色列、美國等先進國家的做法，將自動控制技術(shù)[5]應(yīng)用到農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域。

（三）示范引領(lǐng)方面

依據(jù)甘肅省提出的“深度節(jié)水，極限節(jié)水”的理念及思路，建議通過農(nóng)業(yè)節(jié)水示范區(qū)帶動全省農(nóng)業(yè)節(jié)水高質(zhì)量發(fā)展。一是推進“深度節(jié)水、極限節(jié)水”示范區(qū)建設(shè)：對標國際先進水平，選擇民勤等具有重大影響和示范價值的縣區(qū)、灌區(qū)或農(nóng)場，開展“深度節(jié)水、極限節(jié)水”示范區(qū)建設(shè)。突出制度、機制與技術(shù)創(chuàng)新，強化行政管理與市場引導(dǎo)，重點圍繞農(nóng)業(yè)種植效益提升、節(jié)水灌溉工程完善、農(nóng)業(yè)灌溉制度革新、分區(qū)配水嚴格管控、水管體制改革等措施，實施全域深度節(jié)水極限節(jié)水，使之成為全國綜合節(jié)水示范和宣傳教育基地。二是推進現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合改革示范項目建設(shè)：在祁連山北麓河西走廊、黃河干流、黃河主要支流區(qū)域選擇基礎(chǔ)條件良好的灌區(qū)，以“三網(wǎng)”（灌溉輸水網(wǎng)、信息網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)）建設(shè)為重點，采用“投、建、管、服”一體化運作模式，構(gòu)建農(nóng)業(yè)節(jié)水“物業(yè)化、保姆式”服務(wù)體系，逐步實施現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合改革示范項目，在引洮二期等新建灌區(qū)率先試點推廣。在示范區(qū)建設(shè)項目實施中，要將“物聯(lián)網(wǎng)自動控制水肥一體化技術(shù)”融入其中，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥、增效及保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的多重目標。

四、結(jié)語

從國際、國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展實踐來看，在水資源十分緊缺的情況下，真正能夠體現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥又高效的技術(shù)是“水肥一體化”技術(shù)，這項技術(shù)通過采用現(xiàn)代工業(yè)裝備來武裝和改造農(nóng)業(yè)，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代農(nóng)業(yè)。河西及沿黃灌區(qū)膜下滴灌水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用前景十分廣闊，同時，積極開展與之配套的測墑灌溉和測土診斷、優(yōu)化配方等方面的技術(shù)研究，實行微機控制，定時、定量、定位地給農(nóng)作物精量供水、供肥，實現(xiàn)精準灌溉與施肥，最終達到促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收、緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水矛盾、提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力和耕地綜合生產(chǎn)能力的目標。

農(nóng)業(yè)節(jié)水是一項綜合性的工程，是農(nóng)田工程、設(shè)備、農(nóng)藝、化控、管理等多項措施的組裝與集成[6]，未來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水強調(diào)節(jié)水與增效的緊密結(jié)合，從植物生命需水過程入手，依據(jù)植物生命活動實施精量給水，重視植物生長過程中的每一個環(huán)節(jié)，盡量減少植物生命過程和給水過程中的無效水量，在確保生態(tài)健康與環(huán)境安全的前提下，以農(nóng)業(yè)用水綜合效益最佳為目標。同時要提高人的綜合能力和素質(zhì)，規(guī)范技術(shù)規(guī)程，形成規(guī)范化管理，促進農(nóng)業(yè)標準化快速發(fā)展[7]，同時要促進農(nóng)村土地加速流轉(zhuǎn)集中，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化[8]，并在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)、種植大戶、農(nóng)民專業(yè)合作社為主體的帶領(lǐng)、引導(dǎo)下，實現(xiàn)六個轉(zhuǎn)變：即由渠道輸水向管道輸水轉(zhuǎn)變、由大水澆地向根部澆水轉(zhuǎn)變、由土壤施肥向作物施肥轉(zhuǎn)變、由水肥分開向水肥耦合轉(zhuǎn)變、由單一技術(shù)向綜合管理轉(zhuǎn)變、由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，逐步建立起甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合體系。