解析农业高效用水问题

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按中国未来人口15亿人计算,中国的人均水资源量每人每年仅为1875m3。2000年中国工农业及生活需水量达6500亿～7000亿m3,而可供水量仅有6000亿m3。2005年中国工农业及生活需水量达7000亿～7500亿m3,而可供水量仅有5000亿m3。水资源短缺已成定局,作为占用水量80%的农业用水必须提高水的利用率,以让有限的农业水资源满足农业生产的需要。因此,发展高效用水的现代化农业是长期的战略任务。

1农业灌溉与高效用水

农业灌溉将水从水源输送到农田的过程,可以划分为3个环节,第1个环节是通过灌溉输配水系统,将水自水源引至田间;第2个环节是在田间地表水入渗到土壤中,在土壤中再分配转化为土壤水,而后被作物吸收;第3个环节是作物吸收水分后通过光合作用将辐射能转化为化学能,最后形成有机物质。

高效用水的目标是极大地提高上述3个环节水的转化和产出效率,既节水又高产。在第1个环节上,要提高输水效率,通过工程的投入,实行输水渠道的配套、防渗,将来实行输配水管道化,从而大大减少渗漏损失和蒸发损失。在第2个环节上,要合理调控农田水分状况,使引进田间的水最大限度地为农作物所利用。在第3个环节上要调控土壤和地表面附近的大气环境,使农作物的生长有一个良好的外在环境。对于第2、3环节要逐步推广喷灌、滴灌等先进灌水技术、田间覆盖保墒技术,并加强田间用水管理。

由于农业用水存在很大浪费,水资源出现零增长或负增长,所以发展高效用水的农业不仅是必须的,也是可行的,提高水的利用率,发展节水农业是解决未来农业水资源短缺的根本出路,也是现代农业的基本要求。另外,在采用技术措施的同时,还要重视非技术措施,如完善管理体制和技术服务体系,农业水资源立法,农业供水水价的合理调整等,从而提高农业用水的管理水平,提高田间作物水的生产率。

2现代农业的主要节水措施

2.1节水技术措施

节水技术措施主要包括输水工程和灌溉技术。在输水方面,以山东省为例,全省平均渠灌区输水损失量在50%左右,而以色列小于10%,美国小于22%。因此,输水工程中的节水潜力巨大,可以进行渠系配套、渠道防渗、低压管道输水等工程。节水灌溉技术如“小白龙”、滴灌、渗灌等,用水量仅为常规灌溉用水量的30%～50%,节水效果明显。

2.2节水农业措施

通过田间节水,抑制土壤蒸发和作物蒸腾,提高农田水分利用效率,是发展节水农业的主要措施之一,主要包括适水生产、抗旱育种、节水高效灌溉制度、农田保墒技术、培肥地力等。根据有关研究成果,通过上述措施,可提高水分利用率30%左右。

2.3节水管理措施

节水潜力的40%在于管理,只有科学的管理,才能使其他节水措施发挥应用作用,建立完善的管理机构,健全规章制度与法规,大力推广现有的科技成果和先进技术,管好水、用好水,使水资源发挥其最大效益。

3农业高效用水技术

农田节水灌溉技术内容很广泛,主要可分为工程节水和农艺节水。农艺节水包括制定各种农业节水灌溉制度及农田灌溉管理技术。由于各种作物对水分的敏感期、需水耗水规律均不同,各自的灌溉制度及管理措施也不同。灌溉制度包括作物播种前以及全生育期内的灌水次数、每次灌水的日期与灌水定额、灌溉总定额3方面,这些方面的研究已趋于成熟。节水型农田灌溉技术主要有:小畦灌、长畦分段短灌、宽浅式畦沟结合灌等优化畦灌技术;节水型沟灌技术,如封闭式直形沟、方形沟、锁链沟、八字沟、细流沟、沟垄灌水、沟畦灌等;地膜覆盖灌水技术,如膜上灌等。此外,田间管理方面,可通过平整土地,秸秆覆盖,地膜覆盖,少耕免耕技术,灌溉水全面规划、合理调蓄、综合利用、定量调配,因地因水(状况)制定适宜的水价及电费政策,对浪费实行罚款等措施,以实现农业水资源的可持续利用。此外,还可利用各种化学制剂调控土壤表面及作物叶面蒸发,以达到节水的目的,如土面增温保湿剂、抗旱剂、保水剂、种子包衣剂等;利用植物基因工程手段培养高效节水品种,如农大146等小麦品种。随着信息技术的发展,通过遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)及计算机网络获取、处理、传送各类农业节水信息,实现高效节水的现代化技术已日趋成熟,今后将被广泛推广应用。