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浅谈我国节水农业可持续发展
西北农林科技大学成人高等教育毕业论文
浅谈我国节水农业可持续发展
年级专业:
2010级农业水利技术
姓名:
宋晓卫
指导教师:
金建新
完成日期:
2012年5月2日
目录
1引言2
2节水农业的涵义及类型3
2.1节水农业的涵义3
2.1.1大量节约灌溉用水是实施节水农业的主要目标4
2.1.2节水农业是一项系统工程4
2.2节水农业的类型4
3、我国节水农业发展现状4
3.1节水农业研究的几个问题4
3.2我国节水农业发展中存在的问题5
3.2.1节水灌溉方面存在的问题6
3.2.2我国节水农业的发展规模和速度不适应新形势的要求6
4我国节水农业发展方向与对策6
4.1实施重点区域的农业用水总量控制和水资源统一管理6
4.2完善工程措施7
4.3提高灌溉水的利用率和水分生产率7
4.4合理利用多种水源7
4.5优化农业用水结构和生产布局7
4.6加快我国农业节水技术研究与科技创新7
4.7完善管理措施8
5结语8
[参考文献]9
浅谈我国节水农业可持续发展
凉州区金羊水管所宋晓卫
摘要
我国水资源总量是有限的,随着国民经济的发展和城市化进程的加快,工业和生活用水将会急剧增加,而农业用水只能是零增长,甚至是负增长,所以节水农业可持续发展是必由之路。
农业是用水大户,解决农业用水问题不仅直接关系着农业的发展,而且会对其他行业用水产生巨大的影响[1],虽然,经过多年的努力,我国农业节水取得了一定的进展和成效,但总体上仍不能适应严峻的缺水形势和经济社会发展的需要。
因此,解决好农业用水问题,对缓解我国水资源供需矛盾,以及对整个经济社会的发展有着极其重大的战略意义。
而解决我国水资源短缺的根本出路是保护和利用好现有的水资源,充分挖掘现有水利设施的潜力,在全国范围内大力发展节水农业,提高水资源的利用效率和效益。
关键词:
节水农业可持续发展
1引言
中国是一个拥有13亿多人口的国家,占世界人口的22%,2020年达到14.43亿人口。
解决中国人的吃饭问题是一个十分艰巨的任务。
要解决吃饭问题,首先要有资源,最重要的就是土地资源和水资源。
中国幅员辽阔,地大物博,自然资源丰富,绝对量居世界前列。
然而这些资源由14亿人来分摊,人均资源量就显得非常少,远远低于世界平均水平。
所以说土地资源和水资源的短缺是制约21世纪中国农业发展的一个极为重要的因素。
水资源短缺是一个全球性问题,对我国而言,水对农业和整个国民经济的发展更具有特别重要的意义,主要表现在:
人均水资源占有量不足世界平均水平的1/4。
水资源地区分布不均,81%的水资源集中在长江流域及其以南地区,而占我国耕地64.10%的北方地区,人均水资源占有量为519m3,分别为全国和世界平均水平的1/5和1/20[1],且降雨、径流年内年际变化很大,地区水资源分布不平衡,水资源量中大量为洪水,难以充分利用,枯水季节的缺水问题十分突出。
联合国粮农组织已经指出我国北方、印度南方和墨西哥水问题的严重性。
由于我国人均耕地仅为世界平均水平的1/3,为解决吃饭问题,农业复种指数很高[3],因而,对水的依赖性很高。
我国水资源开发率已经很高,黄河等已经超过一般以上,进一步开发的难度很大。
目前,我国农业用水量占总用水量的近70%。
而其中农田灌溉用水量农业用水量的90%。
目前我国全国灌溉水平均利用率只有0.45左右,远低于发达国家0.7~0.8的水平;水分生产率为发达国家的1/2,作为我国用水大户且用水水平较低的农业灌溉,若用水严重浪费的现状得不到改变,将恶化水资源本来严重短缺的程度,而且随着我国经济的快速发展,农业用水将进一步被工业和城市生活用水所挤占。
当前,我国农业和农村经济已经进入了一个新的发展阶段,调整结构、提高效益、增加收入、改善环境是当前农业发展的重要任务。
从水资源的保障来看,节水农业的发展关系到农村经济的振兴和农业的可持续性发展,因而具有举足轻重的地位。
发展农业节水,实行节水灌溉,一方面可以通过节约用水扩大灌溉面积;另一方面也可以通过科学的灌溉方法,提高粮食和经济作物的产量。
另外,节水灌溉不但带来了直接效益,而且对农业生产条件的改善有着积极的意义,一方面优化了生产资料配置,有利于发展社会化农业生产;另一方面,促进了农业生产服务体系的发展,为改善农作物种植结构创造了条件。
实践证明,凡是采用节水农业技术措施的,节水增产效果都十分显著。
因此,无论是从促进现代农业发展、保障国家粮食安全出发,还是从水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展出发,都必须大力抓农业节水,为了应对日趋严重的缺水形势,发展节水农业是一种必然选择。
2节水农业的涵义及类型
2.1节水农业的涵义
所谓节水农业,系指充分利用自然降水和灌溉水的农业。
节水农业要研究解决的中心问题是如何提高农业生产中水的利用率和利用效率,即在灌溉农业中如何做到在节约大量灌溉用水的同时实现高产稳产;在旱地农业中力求增加少量供水以达到显著增产[5]。
在此需要强调一点,节水农业并非单指节水灌溉,而应理解为在农业生产过程中的全面节水。
充分利用自然降水和节约灌溉水同样重要。
节水农业适宜于在所有从事农业的地区推行,但主要是指干旱、半干旱和半湿润地区在充分利用自然降水的基础上高效利用灌溉水的农业。
而我国的节水农业也存在着相同的共性:
(1)干旱地区:
我国干旱地区占国土面积的30.8%,集中分布在西北,以新疆面积最大。
新疆属于典型的内陆干旱区,农业用水占到全疆用水总量的90%;亩均灌溉定额约800立方米,高出华北地区1倍。
另外,为保证绿洲内防护林建设及绿洲——荒漠过渡带的防护功能,也需要消耗大量用水。
有资料表明,全疆水资源开发利用率约占到地表水资源量的55%,开发程度已不低,但净利用水量只占地表水资源总量的18%,说明潜力有待挖掘[5]。
(2)半干旱地区:
以西北黄土高原为中心的我国半干旱地区约占国土面积的1/5。
由于严重的水土流失和频繁的干旱同时发生,加之生产力水平低下易造成滥垦滥伐的现实,致使半干旱区成为我国生态环境最为脆弱的地区。
该地区人均、亩均水资源量均较低,多数地方灌溉面积不足耕地面积的20%。
尽管该地区以旱作农业为主,灌溉农业用水相对合理,但发展农业节水仍有较大潜力。
据计算,黄土高原地区年降水总量为3000亿立方米,约为地表水资源量的5倍,故加强水土保持工作和大力挖掘降水生产潜力,将对该地区今后发展起到至关重要的作用[5]。
黄土高原的植被建设主要依赖于自然降水,农田生产在继续搞好基本农田建设的同时,应十分重视旱作技术的改进和发展小型灌溉。
经长期实验与示范证明,在近中期内应用好现有技术使该地区旱作平均粮食亩产达到200千克左右是可以做到的。
为此,当前应加强研究并广泛推行两项实用技术,一是覆盖技术,二是雨水集流补灌技术。
(3)半湿润地区:
黄河、淮河、海河半湿润地区是我国重要的粮食生产基地,但同时又是水资源严重紧缺的地区。
以山东省为例,该省平均降水量为676.5毫米,但人均水资源占有量仅为344立方米,亩均307立方米,降水量较适中而水资源紧缺是其重要特点。
建国以来,山东灌溉面积增加约7倍,有效灌溉面积已达耕地面积的72.7%,灌溉水利用系数高于全国平均水平,灌溉事业发展较为迅速,一般说来,正常年份半湿润地区可以实现旱作粮食高产[5]。
针对这些特点,有关学者认为黄、淮、海半湿润地区存在较大节水潜力,建议今后本着“水旱并重,以丰补歉”的原则推动节水农业快速发展。
“水旱并重”主要强调水地、旱地都要以充分利用降水为基础,切实加强旱作高产农田建设,并做好部分水地改为旱地或半旱地的技术储备;“以丰补歉”系指为适应剧烈的年际间气候变化,主动采取以丰收年补歉收年以及区域调节的应对策略,适当加长粮食生产计划周期,充分挖掘半湿润地区的气候生产潜力[5]。
2.1.1大量节约灌溉用水是实施节水农业的主要目标
节水农业适宜于在所有从事农业的地区推行,但主要是指在干早、半干早和半湿润地区充分利用自然降水的基础上高效利用灌溉水的农业。
节水农业要解决的中心间题是:
在保持农业生产以正常速度增长的同时如何做到充分利用当地降水和大幅度地减少灌溉用水,从而维持整个水资源的可持续利用与区域平衡。
2.1.2节水农业是一项系统工程
农业节水是一项系统工程,包括:
水资源时空调节,充分利用自然降水,高效利用灌溉水,以及提高植物自身水分利用效率多个方面,其科学技术目标可以概括为:
提高水资源的利用率,利用效率和生产效益[4]。
为此,必须采取包括工程、农艺、生物以及管理等综合节水措施。
各类节水技术的结合,以及旱作农业与灌溉农业的互通,对于成功地实施农业节水、实现大量节约灌溉用水的目标是必须的。
2.2节水农业的类型
发展节水农业是解决我国北方供水危机的首要途径,同时也是建设现代农业本身的需要,水土资源的高效利用,经济、生态、社会效益的紧密结合是可持续农业所追求的一个目标,而根据水资源状况和农业需水规律所实施的节水灌溉便是达到这一目标的重要环节。
为此,我们必须打破传统的农业用水观念,建立起一个适应现代社会和现代农业发展需求的农业供水体制。
从这个意义上说,节水农业就是现代农业,节水灌溉属于科学灌溉。
结合我国北方实际情况,节水农业包括以下三种类型:
(1)节水灌溉农业。
一般指为了节约水资源,根据作物需水规律、不断改进灌溉技术,修正灌溉制度,减少灌溉定额,以实现高产的一种灌溉农业类型。
同时尽量减少水库和灌溉水运输过程中水分渗漏和蒸发。
(2)有限灌溉农业。
缺水地区利用灌溉仅能部分满足作物对水分需求的一种补充供水方法,为旱地栽培与有限供水相结合的一种作物管理制度。
有限水资源控制下的节水灌溉技术是集水农业技术体系中的重要内容,这是因为以解决水资源的有限性和旱地农业对水需求之间的矛盾要凭借节水灌溉技术得以实现[4]。
(3)旱作农业。
在无补充灌溉条件的地区,高效利用自然降水(包括通过集水措施)以达到有限增产的农业,也可视为节水农业的范畴。
在上述三种类型中,有限灌溉农业是当前发展节水农业的一种新趋向。
在科学技术不断进步的基础上,如能做到对灌溉水的定时定量精确控制,则有限灌溉将成为未来农业供水的一种主要方式。
不管哪种节水农业类型,其共同的目标是提高水的利用效率。
3、我国节水农业发展现状
3.1节水农业研究的几个问题
(1)农田灌溉原则。
在水分条件与产量形成的关系上,长期以来存在着两种不同的观点:
一种观点认为,任何时期、任何程度的水分亏缺都将造成作物产量降低。
要获得高产,整个生育时期都必须保持充足供水;另一种观点认为,充分供水与适度控水交替运作对产量更为有利[4]。
据已有资料,湿润与适度干旱交替供水的方法有利于节水,增产的生物学依据,可简要归结为以下几个方面:
①不同作物在不同生育时期对干旱的敏感性不同。
这为水的合理调配和选择关键供水期提供了根据。
②水分亏缺对与产量密切相关的各个生理过程的影响程度和顺序不同。
③作物水分利用效率的高值往往是在中等供水条件下,而不是在充分供水条件下获得的[9]。
基于以上分析,干旱并不总是降低产量,一定生产阶段的有限水分亏缺反而有利于许多作物产量的增加。
(2)雨水集蓄技术利用潜力问题
提高雨水的利用率和利用效率,是节水增产的基础。
在旱作低产条件下,一般对雨水的利用很不充分。
半干旱地区旱地粮食产量低下的主要原因不是降水不足,而是对雨水未能充分有效利用[4]。
采用集雨技术,提高对雨水的利用率,必须采取包括防止水土流失、抑制土面蒸发的措施,增强对土壤深层储水利用以及提高作物水分利用效率在内的综合技术途径[9]。
如黄土高原人工汇集雨水利用技术,主要包括雨水汇集,存贮与净化,雨水高效利用及配套技术等方面的内容,其具体的内容有:
农田集水区与种植区面积比例的确定;人工雨水汇集工程设计的基本参数确定,集水场的规则设计,集雨场地表处理技术,集水工程系统的管理与维护技术;雨水存贮设施设计与施工技术,雨水存贮设施防渗防冻技术,存贮雨水保鲜净化技术;存贮雨水合理调配技术,提高雨水利用效率的综合技术[12]。
又如在黄土高原地区兴建以水平梯田为主的基本农田,实施水土保持耕作,采用集雨材料及抗旱节水品种和增施肥料等都是提高雨水利用的有效措施。
特别是增施化肥,是提高雨水利用的关键技术[4]。
为使产量提高,必须寻求新的技术途径。
一方面是着眼于提高作物水分利用效率另一方面着眼于雨水资源的进一步开发,即雨水不仅就地渗入利用,而且作为可开发利用的水资源看待,使雨水资源化。
所谓集水农业,系指把有效的雨水通过工程措施集聚进来,再运用节水农业措施加以高效利用。
通过集水农业的实施可使雨水利用潜力增大,并促进旱地农业步入一个新的发展阶段—旱作与有限补充供水相结合的阶段。
(3)加强节水农业综合技术研究
节水农业技术包括工程、农业、生物等几个方面,必须综合运用才能收到大的成效[13]。
工程节水技术既可起到明显的宏观调水蓄水和传输节水作用,也可以直接发挥其节水增产作用。
农业节水技术与农业生过程紧密联系在一起,投资少,易于推行,可以在较大范围内起作用。
生物节水技术是按照作物需水规律制定的,其主要作用是提高蒸腾水的利用效率,同时也是采取相应的工程措施和农业节水措施的重要依据。
在节水农业的不同发展阶段,上述技术的应用主次是不同的。
我国实施节水农业技术更应当注意综合。
据统计,我国各地节水灌溉面积已经逐年扩大,多数属于推行渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌等工程节水型的灌溉措施。
但由于成本较高,短期内难以更大规模发展[13]。
因此,对于覆盖、水土保持耕作、调整作物布局、选用节水品种等农业节水技术也不能忽视,两者结合则可产生更大范围的实际效果。
生物节水技术是进一步实现节水增产的潜力所在,应当重视研究。
总之,我们应当把节水农业作为一项系统工程进行综合研究,将工程、农业、生物技术结合。
但在节水农业中仍存在不少根本性的问题。
3.2我国节水农业发展中存在的问题
随着国民经济和社会的快速发展,我国水资源短缺问题日益突出。
虽然近年来我国农业节水工作取得了较大进展,但依然存在诸多问题,主要表现在:
节水意识淡薄、管理粗放、投入不足、政策不配套等问题,尚未建立良性的发展机制,发展速度和规模远不适应新形势下农业和农村经济发展的要求[11]。
我国农业节水措施目前主要是工程节水、灌水技术节水及管理节水相结合的节水模式,但是各个环节节水水平较低。
从节水环节上来看,工程节水力度较大,主要是以渠道防渗技术和地面灌水技术为主,辅以田间管理节水。
3.2.1节水灌溉方面存在的问题
(1)我国农业用水效率还较低,灌溉水利用效率普遍偏低,全国平均仅为45%,比先进国家低30个百分点。
(2)灌溉工程普遍存在建设标准低、配套差、老化失修等问题。
全国402处大型灌区,建筑物配套率不足70%,骨干工程损坏率达40%,渠首建筑物严重老化损坏的占70%[9]。
(3)灌区管理体制改革滞后,缺乏良性运行机制。
我国灌区管理方式实行支渠以上的骨干工程属国有国管,斗渠及其以下工程名义属集体所有,群众管水组织管理,实际上责、权、利不分,产权主体缺位,导致了管理单位人员过多,运行成本高。
(4)节水灌溉投入成本高,难以在农业、农村普及;设备标准低;投入速度赶不上目前灌溉工程的老化衰减速度[7]。
发展节水农业就是要抓好从水源到农作物用水的四大环节,即水源、输配水、保水、用水和相应管水措施[10]。
水源主要是指地表水、地下水、天然降水等,要尽可能利用当地一切可以利用的水源,特别是对雨水的集蓄;输配水过程主要涉及输水配水系统的形式以及配水、量水建筑物、输配水系统的工作方式;灌水过程主要是各种灌溉方法,包括地面沟畦灌溉,喷灌、微灌、渗灌[1];保水主要是采用覆盖、土壤培肥、抗旱剂等提高作物的水分利用效率;用水主要指根据作物需水规律和作物节水的机制,尽量减少作物水分消耗,提高水的生产效率。
这五大环节中均有一定的水量损失和节水潜力,因此节水农业的主要任务是尽量减少这五大环节中的水量损失,提高水的利用率和生产效率
3.2.2我国节水农业的发展规模和速度不适应新形势的要求
按照节水灌溉技术要求,到2000年进行初步改造的节水灌溉工程面积仅占全国面积的34%[3],并且地区间发展不平衡,不适应农业缺水日趋严峻形势的要求;种植经济作物与发展高效农业要求小水量、短间隔高频率灌溉,还要严格控制土壤水分和空气湿度[2],但目前与现代农业相适应的喷灌、微灌面积在全国灌溉面积中只占有极少的一部分,难以满足农业结构战略调整的要求。
在水资源短缺的地区,目前节约出的水主要用于改善灌溉条件、扩大灌溉面积,发展农村经济和扩大农民收入。
4我国节水农业发展方向与对策
节水是全社会的共同责任,发展农业节水是建设节水型社会的重要组成部分。
节水农业的实施可大力改善农业生态环境,而生态环境协调平衡发展又是农业可持续发展的目标[8]。
加快建立节水型农业,不仅对调整农村产业结构,增加农民收入,改善农业生产和农村生态环境,加快农业现代化具有重要意义,而且对于保障城市和工业用水、保障国家粮食安全、水安全及生态环境安全,促进农业及国民经济快速健康发展具有重要的战略意义和现实意义。
节水农业的实施,可以最大程度地降低或减少对水资源的无效或低效利用,从而为农业的可持续发展提供水资源保证[8]。
为此我们必须采取相应的政府政策和节水对策。
4.1实施重点区域的农业用水总量控制和水资源统一管理
按照水权理论,以水土资源承载能力为基础,遵循人口、资源、生态环境相互协调的原则,实现黄淮海地区、黄河流域、黑河流域、塔里木河流域等重点区域的水资源统一管理。
既要用经济杠杆防止超定额用水和超采地下水,也要用法律法规禁止超定额用水和超采地下水[9]。
在保障水资源可持续利用的基础上,实现农业和国民经济的可持续发展。
4.2完善工程措施
工程措施是开展农业节水的物质保障条件。
除有回灌补源要求的渠段以外,要对渗漏严重的渠道进行防渗处理。
管道代替土渠是提高输水效率的有效措施,要在输水流量较小的系统中大力推广。
改进地面灌溉技术,平整土地,调整沟畦规格,推广行走式灌溉机具等,是提高田间灌水效率的主要手段[9]。
在经济发达地区、经济作物种植区和农业集约化程度较高的地区,积极采用喷灌、微灌等先进节水技术。
丘陵山区要实施坡地改梯田、雨水集蓄利用等工程。
4.3提高灌溉水的利用率和水分生产率
目前,输水损失过大仍然是造成我国灌溉水浪费严重的最主要原因。
因此,一方面要大力推广渠道防渗、管道输水技术,平整土地,提高田间灌溉管理水平;另一方面要发展“大、中、小,蓄、引、提”灌溉系统,执行“先灌远、后灌近,先灌高、后灌低”的原则,使渠系和田间渗漏水得到充分利用,以提高灌溉水重复利用率和区域水资源的利用率[7]。
结合品种改良、选育耐旱品种、水肥耦合、土壤保墒等技术措施,使灌溉水的水分生产率得到显著提高。
4.4合理利用多种水源
提高农业用水效率,就要提高天然降水利用率,合理配置地表水、地下水,重视农田灌溉回归水、劣质水等的利用效率[7]。
有灌溉条件的地方,采取节水灌溉制度,减少灌溉用水量;在抽取地下水的井灌灌溉的地区,应以开发利用浅层地下水为主,在不影响防洪安全的情况下,利用河道、坑塘等拦蓄雨季洪水,人工补给地下水;地下水超采地区要严格控制地下水开采量,并通过回灌补源等措施逐步实现采补平衡。
水资源紧缺地区要重视污水和微咸水等劣质水的资源化[9]。
不具备发展灌溉的地区,要采取多种方式蓄集雨水,积极开发各种分散水源,发展集雨灌溉技术,解决抗旱播种、保苗用水。
例如,在我国西北地区,特别是甘肃定西地区发展覆膜集雨技术,效果显著。
4.5优化农业用水结构和生产布局
根据水资源承载能力和自然、经济、社会条件,优化配置水、土地、光热等农业资源,优化农、林、牧、渔业等的用水结构[9],合理调整农业生产布局和农业种植结构。
水资源短缺地区限制灌溉面积,调整种植面积。
即限制植高耗水作物的种植面积,鼓励发展耗水量低、附加值高的农作物。
4.6加快我国农业节水技术研究与科技创新
我国发展农业节水的的关键,主要取决于农业节水技术的进步与创新[9]。
一方面,国家应采取优惠政策,鼓励一部分来自农村学生报考与农业节水相关的专业,国家应将扶持农业节水相关学科作为国家教育部扶持的重点;另一方面,各级政府要把农业节水科技创新和农业节水技术推广列入本地区的科技发展计划,同时,加快建设适合我国国情的节水灌溉体系,加强农业节水产品的质量监督制度,规范农业节水产品市场。
4.7完善管理措施
健全管理制度是保证各种节水措施正常发挥效益的关键。
加强水资源统一管理,加强和完善农业用水管理和监督,严格控制各地区用水总量和灌溉用水定额;建立健全农业节水政策法规和技术规程、规范;建立合理的水价形成机制和水费计收办法;建立良性发展机制,完善农业节水发展机制,多渠道筹集资金,提高农民参与节水的积极性,明晰工程所有权,落实管理责任;建立农业节水社会化服务体系,加强技术指导,加大宣传力度,使全国人民树立起水资源危机的忧患意识[9]。
5结语
尽管我国水资源总量丰富但人均和亩均水资源量仅约为世界平均水平的1/4和1/2,而且地区分布很不平衡,长江流域以北地区,耕地占全国耕地的65%,而水资源仅占全国水资源总量的19%。
目前,全国正常年份缺水量近400亿m3米,其中农业缺水约300亿m3。
不但水量缺,水污染状况也日趋严重,特别是北方黄、淮、海三大流域既是我国缺水最为严重的地区,也是水污染最严重的地区。
由于农业是用水大户,其用水量约占全国用水总量的70%,在西北地区则占到90%,其中90%用于种植业灌溉[13]。
因此,为了应对日趋严重的缺水形势,建立节水型社会,特别是发展节水农业是一种必然选择。
随着人口数量的迅速增加和城镇化进程的加快,农业水资源供需矛盾日益突出,今后将面临更加严峻的形势。
我国农业节水不论从技术上、设备上,还是从管理体制和制度上,与世界发达国家还存在很大差距。
这说明我国农业节水还亟待大力发展,实现从传统的粗放型灌溉农业向节水高效的现代灌溉农业的转变、进行灌区改造、推广普及新技术和健全管理措施将是我国农业节水发展的重点。
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