農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉模式選擇研究進(jìn)展

潘 宏

（黑龍江省哈爾濱市雙城區(qū)友誼灌區(qū)服務(wù)總站，黑龍江 哈爾濱 150100）

近年來(lái)，我國(guó)有效集水面積比重呈上升趨勢(shì)，占灌溉用地和農(nóng)作物的絕大部分，發(fā)展速度卻相對(duì)較慢，在高效用水模式的選擇和應(yīng)用上存在一定的盲目性，這不僅不適合發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，而且需要一個(gè)完善的灌溉方法來(lái)解決問(wèn)題。

1.農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉模式內(nèi)涵及分類

農(nóng)業(yè)高效用水模式是指根據(jù)不同地區(qū)的地形、氣候、土壤、水資源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等特點(diǎn)，根據(jù)不同灌溉模式的特點(diǎn)，合理利用水資源。有效用水模式可分為下列幾種類：

1.1 提(引)水工程+管道輸水+微、噴灌技術(shù)+農(nóng)藝節(jié)水+管理節(jié)水灌溉模式

這種模型的使用區(qū)域，多適用于我國(guó)的華北這些整體地形地勢(shì)環(huán)境較為平坦地區(qū)、以及整體的地區(qū)經(jīng)濟(jì)情況比較發(fā)達(dá)的平原類型地區(qū)。進(jìn)行噴罐方式或者是滴灌的方式。

1.2 蓄(提)水工程(或集雨工程)+自壓噴灌( 或 管道輸水)+田間灌溉工程+農(nóng)藝節(jié)水+管理節(jié)水灌溉模式

該模型適用于水資源豐富、降水量大但時(shí)間分布不均、承載力低的山地丘陵地區(qū)。相對(duì)平原區(qū)地表徑流與重力灌溉、溪流灌溉、農(nóng)業(yè)灌溉重疊，以中大型水庫(kù)為主，小型水庫(kù)（塘）為輔，分布于山區(qū)，高積區(qū)位于小型水庫(kù)、水坑、塘中，防止地表徑流和引水，大力發(fā)展小型水庫(kù)蓄水。

1.3 井渠結(jié)合灌溉+農(nóng)藝節(jié)水+管理節(jié)水工程模式

該模型適用于具有渠灌條件的干旱半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)，可以補(bǔ)充和改善地下水水質(zhì)，如東北三江、寧夏北部、橫峽等。井灌具有開啟節(jié)流閥的雙重功能，可利用“地下水庫(kù)”積聚地表水和控制地下水位，提高土壤鹽分，充分利用水的循環(huán)轉(zhuǎn)化規(guī)律，提高水資源的再利用率。

2.農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉模式選擇

有效的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)。主要從水資源利用技術(shù)和農(nóng)業(yè)肥料兩個(gè)方面研究水資源利用的有效農(nóng)業(yè)技術(shù)策略。例如，在黑龍江省，農(nóng)業(yè)水運(yùn)可能會(huì)損失總用水量的60%左右，這是該省的平均水平。因此，抽水過(guò)程對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常重要。在這些地區(qū)可以進(jìn)行有效的研究和節(jié)水，本文還從防止過(guò)濾和渠道匹配的角度研究了低壓管道輸送農(nóng)業(yè)用水的節(jié)水問(wèn)題。通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)有效節(jié)水措施的分析，可以通過(guò)多種措施實(shí)現(xiàn)農(nóng)田間的節(jié)水，研究限制作物蒸發(fā)和防止土壤蒸發(fā)的可能性。此外，還可以充分提高農(nóng)用地用水效率，特別是通過(guò)抗旱和限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以提高土壤肥力，農(nóng)田防潮措施和高效供水灌溉措施。節(jié)水管理措施的目的是優(yōu)化作物肥力期有限灌溉水的配置，提高根系水分和灌溉水作為吸收劑的轉(zhuǎn)化率，提高了光合作用的經(jīng)濟(jì)效益和效率。抗旱灌溉、少灌、低含水灌溉等措施，通過(guò)合理措施調(diào)整農(nóng)田供水，充分利用有效降雨，提高水分利用效率的措施。小型灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用可節(jié)水30～40%，但對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有明顯影響。只有科學(xué)管理，建立健全監(jiān)管機(jī)構(gòu)，完善規(guī)章制度，才能保證其他節(jié)水措施的實(shí)施，大力發(fā)展現(xiàn)代科技和科技成果，合理用水，最大限度地利用水資源。

3.我國(guó)農(nóng)業(yè)高效用水探析

為了將高效用水技術(shù)引入我國(guó)農(nóng)業(yè)，必須充分利用高分子材料、電子信息、相關(guān)的高新生物模擬技術(shù)等。當(dāng)然這些技術(shù)不僅涉及農(nóng)業(yè)用水的技術(shù)方面，但也不能在生物經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)水經(jīng)濟(jì)之間提供簡(jiǎn)單的聯(lián)系。在了解有效用水和農(nóng)業(yè)方法的基礎(chǔ)上，它與水利、工程、農(nóng)學(xué)、遺傳學(xué)等領(lǐng)域有著密切的關(guān)系。農(nóng)業(yè)用水的有效阻隔是以光合作用為導(dǎo)向的灌溉水、水土保持廢水利用、植物干物質(zhì)質(zhì)量、作物循環(huán)等。此外，信息、生物、計(jì)算機(jī)、化工、水利工程是我國(guó)農(nóng)業(yè)有效用水和節(jié)能的必要條件，是現(xiàn)代信息技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)物。為科技含量的實(shí)質(zhì)性提高帶來(lái)新的機(jī)遇，深刻影響農(nóng)業(yè)高效用水技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，其發(fā)展的主要特點(diǎn)是充分利用現(xiàn)代最新科技成果，實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化和升級(jí)，在保證環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)水資源有效利用的前提下，高效用水在需要的地區(qū)將各種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使我國(guó)農(nóng)業(yè)、技術(shù)、專利、工業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)相結(jié)合。

3.1 目前，高水位農(nóng)業(yè)服務(wù)政策十分明確

我國(guó)的政策要求，各種從事農(nóng)業(yè)活動(dòng)的相關(guān)人員需要進(jìn)行一個(gè)合理有效的對(duì)水資源的使用，如此一來(lái)能夠行之有效地對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)活動(dòng)當(dāng)中水資源進(jìn)行保護(hù)，確保整個(gè)農(nóng)業(yè)能夠處于一種健康的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。就目前來(lái)看，在我國(guó)的立體農(nóng)業(yè)、新型的生態(tài)以及有機(jī)農(nóng)業(yè)當(dāng)中，全都應(yīng)用這種方式。尤其是對(duì)于地下灌溉、微灌、營(yíng)養(yǎng)液栽培、膜下灌溉等技術(shù)措施，這些都是可以采用的新模式。

3.2 目前研究開發(fā)的灌溉機(jī)械以綜合利用工程為目標(biāo)

進(jìn)一步節(jié)約能源和水資源，仍是大田作物大規(guī)模機(jī)械化灌溉的主要手段。近年來(lái)，農(nóng)藥施用與節(jié)能結(jié)合取得顯著成效。雖然不同的雨淋機(jī)優(yōu)點(diǎn)不同，但考慮到其條件，軟管盤管式自動(dòng)雨淋機(jī)存在的主要問(wèn)題是平面移動(dòng)式自動(dòng)噴水滅火器和手動(dòng)移動(dòng)式管道噴水滅火器的通訊方向。

3.3 現(xiàn)代地下水灌溉技術(shù)是農(nóng)業(yè)灌溉中最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法

雖然推廣實(shí)施步伐緩慢，認(rèn)知度較低等。但基于這項(xiàng)技術(shù)的高技術(shù)含量，相信這些理論實(shí)踐在不久的將來(lái)會(huì)得到很好的研究和解決。

3.4 在干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)設(shè)施中開發(fā)高效、綜合的機(jī)械保濕措施具有很大的潛力

在這方面，建立了許多農(nóng)業(yè)制度。如采用深耕、輪作、帶狀種植、化學(xué)藥劑等方法進(jìn)行防潮。這些技術(shù)措施，如果采用機(jī)械化農(nóng)業(yè)耕作制度，將對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)生積極影響。

4.高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素

4.1 高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素分析

從東南沿海到西北，中國(guó)分為濕潤(rùn)區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)。濕潤(rùn)地區(qū)年平均降水量大于旱作作物田間耗水量，水資源總量大于旱作作物種植量；半濕潤(rùn)地區(qū)年平均降水量與旱作種植需水量基本一致，但由于降水分布不均，旱年和旱季缺水較多；如果沒(méi)有灌溉條件，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就不會(huì)鞏固。如果這類地區(qū)沒(méi)有灌溉狀況，征地和耕作會(huì)破壞自然植被，容易導(dǎo)致沙漠化；干旱地區(qū)沒(méi)有灌溉就沒(méi)有農(nóng)業(yè)。這些地區(qū)水資源非常缺乏。江水主要來(lái)自高山降水和冰雪融水，這不僅取決于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，也取決于沿江自然植被的生存。因此，利用河流灌溉必須兼顧自然生態(tài)用水。按照具體的適應(yīng)性原則進(jìn)行相應(yīng)的分析，本篇文章將以高效的用水模式為基礎(chǔ)，進(jìn)行對(duì)其影響因素的研究與分析，得出結(jié)論，其中可以分為：自然因素、生態(tài)因素、社會(huì)因素以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素。

4.2 高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素評(píng)述

有研究者認(rèn)為，灌溉方式的選擇在很大程度上取決于天氣因素，對(duì)資源環(huán)境影響較大的是灌溉方式的選擇。定量研究和數(shù)學(xué)分析得出的結(jié)論已被證明是有效的，盡管大多數(shù)研究?jī)A向于影響、主要偏向以及具體的適應(yīng)因素等方面，同時(shí)研究還包括了多種多樣灌溉區(qū)域的自然因素不同情形展開相應(yīng)的主觀分析。目前來(lái)看，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的選擇使用不單單受其自然的因素影響，同時(shí)也取決于社會(huì)的因素。但目前我國(guó)社會(huì)中有著建設(shè)資金數(shù)量不足、工程建成后管理不到位、灌溉管理水平低、缺乏相應(yīng)的工程配套、灌溉設(shè)施設(shè)備陳舊等諸多物理因素，制約了高效用水的健康發(fā)展。供水灌溉工程投資率高，短期投資收益很小，農(nóng)民對(duì)高效經(jīng)濟(jì)的灌溉方式和水資源管理的認(rèn)識(shí)水平較低，農(nóng)民很難估算灌溉工程的利潤(rùn)。

一個(gè)效率較高的節(jié)水灌溉模式，往往受著多方面的因素影響，這其中可以有直接以及間接因素，但需要注意的是，它同時(shí)也受著技術(shù)因素的影響。不同的高效用水模式具有不同的技術(shù)因素，因此灌溉的均勻性應(yīng)得到充分考慮，灌溉用水率、灌溉強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)可行性取決于不同地區(qū)的情況，簡(jiǎn)言之，有效用水模式的選擇取決于一系列因素，如對(duì)灌溉模式的內(nèi)涵和理解不同，研究重點(diǎn)不同，基礎(chǔ)理論不同，指標(biāo)和權(quán)重的選取不同。但研究者傾向于進(jìn)行自然科學(xué)研究，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素，高效用水和灌溉模式需要對(duì)其影響進(jìn)行分類，在選擇影響因素時(shí)必須考慮適應(yīng)性和功能性原則。有效用水模式選擇中缺乏較為完善統(tǒng)一的指標(biāo)體系來(lái)研究影響因素，也缺乏對(duì)兩極分化程度高的影響指標(biāo)的選擇，缺乏規(guī)范的選擇標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各種影響因素的規(guī)模效應(yīng)進(jìn)行了研究。這就導(dǎo)致了灌溉模式的選擇與實(shí)踐的不一致，而區(qū)域灌溉模式的選擇是盲目的，缺乏實(shí)踐指導(dǎo)。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)放在灌溉方式選擇的適應(yīng)性上。

5.高效節(jié)水灌溉模式綜合績(jī)效評(píng)價(jià)研究

5.1 高效節(jié)水灌溉模式綜合績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

水利灌溉綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立是灌溉方式?jīng)Q策的基礎(chǔ)。我國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，水資源綜合效益評(píng)價(jià)不僅是“有利”或“不利”的，而且指標(biāo)體系是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，必須考慮灌區(qū)用水的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。社會(huì)和環(huán)境指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)朱梅等人對(duì)小型農(nóng)業(yè)改良項(xiàng)目績(jī)效的綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)：對(duì)于績(jī)效指標(biāo)的系統(tǒng)構(gòu)建，需要擁有充足的信息資源，以及完備的指標(biāo)系統(tǒng)。

5.2 綜合績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

總結(jié)了前人的研究成果，有效用水模式的選擇是區(qū)域性的，指標(biāo)權(quán)重的確定影響區(qū)域灌溉模式的綜合效果評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定和適應(yīng)彰顯有效用水模式的必要性。綜合評(píng)價(jià)的期望效應(yīng)分為三種類型：主觀賦權(quán)法（AHP）分析、有序關(guān)系分析，再應(yīng)用客觀賦權(quán)法，運(yùn)用這三種方法時(shí)必須依賴足夠的數(shù)據(jù)和樣本問(wèn)題區(qū)域，以及復(fù)雜的計(jì)算方法和合適的小尺度量化，確定權(quán)重是實(shí)現(xiàn)決策目標(biāo)的有效突破口。

結(jié)論：從評(píng)價(jià)模型和指標(biāo)選擇兩個(gè)方面對(duì)水管理方法的效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，從數(shù)量和質(zhì)量上看，水管理方法比較成熟，規(guī)模較大，沒(méi)有統(tǒng)一協(xié)調(diào)的指標(biāo)體系，也沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)用評(píng)價(jià)模型。雖然有些科學(xué)家通過(guò)在其他知識(shí)領(lǐng)域運(yùn)用方法論和模型來(lái)拓展研究，但他們大多使用評(píng)估，以顯示整體的積極或消極結(jié)果，以及較為中性的性別結(jié)果，而沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的貨幣形式，總結(jié)活動(dòng)的結(jié)果。當(dāng)然，社會(huì)環(huán)境指標(biāo)貨幣化是研究的難點(diǎn)，必須借助其他學(xué)科的知識(shí)來(lái)突破新的研究方法。

6.高效節(jié)水灌溉模式選擇的風(fēng)險(xiǎn)研究

風(fēng)險(xiǎn)分析的科學(xué)研究可以追溯到20世紀(jì)。早在20世紀(jì)80年代，風(fēng)險(xiǎn)分析就被應(yīng)用于財(cái)政投資等領(lǐng)域的研究，建設(shè)水利設(shè)施，降低洪水風(fēng)險(xiǎn)。分析了節(jié)水灌溉工程的風(fēng)險(xiǎn)不確定性，并對(duì)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了決策。如曹靜等人運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)決策方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響進(jìn)行量化，并進(jìn)行常規(guī)決策，結(jié)果表明，根據(jù)氣象條件進(jìn)行灌溉風(fēng)險(xiǎn)決策，可以減少灌溉用水量，提高灌溉效率；劉文忠等人以新疆節(jié)水灌溉工程建設(shè)為例，分析了工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)階段可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素有利于降低不確定性風(fēng)險(xiǎn)。在有效用水模式選擇過(guò)程中，可分為自然不確定性、社會(huì)不確定性和環(huán)境不確定性，考慮到各種不確定因素，存在一系列不可控因素，為了得到不同的結(jié)果，必須根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)做出灌溉決策，而且有效做出風(fēng)險(xiǎn)決策。由于在選擇灌溉方式時(shí)采用了不可控因素，灌溉用水可能會(huì)用盡，從而減少了用水量，因此用于灌溉是為了節(jié)約用水。高效節(jié)水灌溉模式選擇的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可分為風(fēng)險(xiǎn)研究和風(fēng)險(xiǎn)分析法評(píng)價(jià)兩個(gè)階段。有人認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)分析方法可以分為單獨(dú)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法（直接積分法、蒙特卡羅法、等效歸一化法等）。比如李勝斌等人，在對(duì)灌溉工程進(jìn)行概率評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)變量分析的基礎(chǔ)上，提出了灌溉工程經(jīng)濟(jì)效益變化概率的隨機(jī)分布，為定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)。

所以，風(fēng)險(xiǎn)分析在不同的研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但在高效用水模式的選擇上相對(duì)較少，它取決于不同地區(qū)高效用水模式選擇的不確定性因素和不同灌溉模式的風(fēng)險(xiǎn)程度，具體情況應(yīng)因地制宜。有效用水模式的選擇取決于多種風(fēng)險(xiǎn)因素，因此有必要對(duì)灌溉模式選擇的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分類，特別是復(fù)雜的社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素需要通過(guò)跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析。如何對(duì)不同地區(qū)的不同灌溉方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)分析，如何選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行社會(huì)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的定量和貨幣化評(píng)價(jià)，以及風(fēng)險(xiǎn)選擇與績(jī)效指標(biāo)之間的定量關(guān)系，值得進(jìn)一步研究。

7.結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)業(yè)生態(tài)灌溉技術(shù)是振興我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要工程措施，未來(lái)要完善農(nóng)業(yè)水資源管理體制和政策，我國(guó)智能農(nóng)業(yè)發(fā)展需要更高標(biāo)準(zhǔn)的水利灌溉支撐。加強(qiáng)節(jié)水灌溉科技研究，并且相應(yīng)部門應(yīng)該對(duì)灌溉系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行相應(yīng)的投入與研究，以期能夠行之有效地增強(qiáng)整體社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效果。這種系統(tǒng)的建立以及使用，將大大增強(qiáng)從事農(nóng)業(yè)活動(dòng)人員的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，也有助于為人與自然的和諧共處關(guān)系，因此，仍然需要加強(qiáng)對(duì)于此項(xiàng)工程的研究進(jìn)展。希望本篇文章能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供一定的參考依據(jù)。