我国高效节水型可持续农业发展模式选择.pdf

嚣嗣效节擞型圈荔缓农她发展螺燕选择 武继承1 游傣全2 潺立剐1 ( 河南农业科学院土肥研究所郑州4 5 0 0 0 2 ；2 河南省旱地农业办公室郑州4 5 0 0 0 2 ) 当翦我重农艟发展厦密过去静传统农簸陶高产、离效、德舞静瑷黻盘方离转蜜。德袭韭资潦8 濒簸 承载的檄限。因此。我国农业的根本特征悬强烈的资源约束型农业。有鉴于此，我国农业发展应该走“集 终持续农韭”瓣遵路。也戡是说，我国农韭发展今露波更热注重农业资源的离效剃用，以保证农业的高 效、稳定、持续发展。因此，“如何适应经济改革，改变高潸耗资源为节约利用资源，变资源低效型农韭 为资源高效型农业，实现高效、节约、持续地利用有限的农业资源已成为农学家和资源学界一个赋待研究 和解决懿阉瑟”。零资潦簸靛是一个整器睡润慈，在我嚣表褒褥尤先突趱，嚣农熊嚣l 瘩鑫柱会总惩承羹躬 7 0 以上，日益增长的人口和不断提高的生活水平对农畜产晶需求不断增加，促使灌溉农业、节水农业、 早地农般和雨葬农业成为2 l 世纪我国农业发展的重簧研究内袋。本文试从节水农业的发展背景和技术分 析，探讨适合我毽不同农娩区域静海效节承穗农监霹持续发震模式，键迸我国举蠲特琶节承农盈攘式静建 立与发腱。 一、商效带水型农业的发展背景茸国内外发展概况 一 蠢效誉瘩农韭鹣发展骛豢 我国是世界上1 3 个贫水国之一，人均水资源占有量为2 3 0 0 m 3 ，只有世界人均水平的1 4 ，厝世界第 1 0 9 位，每公顷水炎源乎均拥有量2 7 0 0 0 m 3 ，只有世界平均水平的2 3 。且有限的水资源时空分布举均；农 业季节性、区域性干旱突斑。9 0 年代l 美来，年均受翠面积稳农2 0 0 0 万h m 2 戳上；全国6 0 0 多个城市一半 以上发生水危机；地下水超采，区域地下水漏斗面积达8 2 万h 矗。水资源紧缺已成为我国国民经济和社 会可持续发曩的燕要疆镧溜紊。汪泽嚣弱泰强调撂爨“各级镁导都要蠢一静强爨戆意识，辘是十分注意节 约用珧、节约用水，这两件事涉及农业的撤本、人类生存的根本，在我国尤其意义重大”。江总书记还撩 出“大力推进科教兴农发展高效、高产、优质农业和节水农业”。陈俊生同志提出“发展节水农业是当前 帮今麓我匿农照发震鲍一个关键阚戆”。餐瓣煎我匿农韭孺承麓获瑟，透是承瓷舔紧张，一速麓浪费严 重，据统计，农业用水的利用率仅4 0 ，仪为发达国家的一半左右；单方水的粮食生产能力仅有o 8 s k g 左袁，远低予墩赛发达嚣家2 k g 以上豹拳平。在我黧农监露水中，假蓑2 4 7 0 亿矗的水损中有1 3 3 0 乙m 3 的水通过节水措施得以充分和用在总用永囊不变的情况下，可增加灌溉面积6 0 0 0 万漪，年多产粮食 4 0 0 0 多亿k ，棚当1 2 亿人口一年的e l 粮。由此可见，解决水资源缺艇问题的根本出路是发展节水农业， 韵建离散苇承黧农韭持续发震攘式。 ( = ) 国内外发展概况 全球性的水资源危机，促使墩界各国都在致力予发展各具特色的节水型农般，以解决本国、本地区的 农业灌溉用东供应不足阐越。因为节永农娩不仅节永、节髓、减少耪缝占餍、撬离东土资源辩莽l 震效率， 而且管理方便，省工省时，大大摄高了工作效率，实现了节水、高产、高效的目标。美、英、法等国都大 力接愆了嚷灌、淡灌、微灌、渗灌等先进妁节水灌溉技本，1 9 9 6 年美国嚷灌瓣积为1 0 8 2 万2 ，占全美 国灌溉面积的4 3 8 9 ，其中圆形和平移式犬型自动喷灌机灌溉面积占6 4 3 ；在罗马惩亚全雷辩地面袄 8 0 以上的灌溉面积是喷灌，大多数是移动管道式喷灌。7 0 年代中期全世界滴灌和微喷灌面积仅5 6 6 万 h m 2 ，鬣1 9 9 1 攀这1 6 0 万b m 2 。戳色弼激带瘩为孛，3 t ：震戆资湃斋效裂震，獒攀位露稷溱承重苁t 9 4 9 年瓣 1 7 4 8 5 6 6 m 3 ( h m 2 + a ) 减少到1 9 9 4 年的6 1 7 1 m 3 ( h r r l 2 a ) ，灌溉水分利用率从1 9 4 9 年的1 6 k g , m 3 上升到1 9 8 9 年的2 3 2 k g m 3 ，到2 0 世纪末抟达4 3 1 k g m 3 。目前，以色列微灌面积占总灌溉面积的4 0 ，达1 0 4 万 h m 2 ，其余为喷灌，并普遍推广了自动控制系统，约8 0 的喷灌系统配有施肥装置。滴灌一般用于精密耕 作地，其灌水利用率达9 5 。微喷灌用于果园，灌水效率为8 5 ，喷灌用于大田作物，灌水效率为7 0 8 0 ；同时，6 0 的城市污水处理后可用于灌溉，1 9 8 5 年有1 5 的农业用水来源于劣质水、咸水及城 市污水，预计到2 0 1 0 年将提高到3 7 。 我国从5 0 年代末开始节水灌溉技术设备的引进、开发、研究与应用，至1 9 9 6 年底全国节水灌溉面积 达1 4 2 0 万耐，占全国灌溉面积的2 8 o ，其中渠道防渗工程6 6 7 万l l i l l 2 ，管道输水工程4 5 3 万姘，喷 灌工程1 0 7 万雠，微灌工程6 万 m 2 。与世界发达国家相比，我国节水农业的道路还很漫长，任务十分 艰巨。 二、高效节水型农业的技术基础 ( 一) 土壤水开发利用技术 1 地膜秸秆覆盖技术农田地膜秸秆覆盖在我国发展十分迅速，1 9 9 6 年全国覆盖面积达5 3 3 3 3 万 m 2 。地膜秸秆覆盖改变了土壤植物一大气间的能量交换和水分传输过程，改善了农田小气候，创造了 作物适宜的水分和温度环境，不仅增温保墒节水增产，而且提高水分生产率。开封沙地试验站田间试验表 明，西瓜地膜覆盖和花生秸秆覆盖较不覆盖潮湿雏形土耕层水分含量增加4 8 1 4 6 和4 5 一 3 8 5 ，0 4 0 c m 土层蓄水量增加5 9 一2 3 4 ，花生增产3 1 8 ，且保水效果显著。 2 水肥耦合技术根据土壤肥力和农业生态学原理，通过合理施肥，培肥土壤肥力，以肥调水，以 水保肥肥水结合，充分发挥水肥的协同效应和相互促进机制，提高作物的抗旱能力和水分利用效率。开 封沙地试验站长期田间试验结果表明，在氮磷肥不变的基础上，土壤耕层蓄水量与有机肥施用量呈显著正 相关，水分利用率也随之而增加，每增施1 5 - m 2 有机肥，水分利用率增加0 6 k g ( t o n i - 舒) 。同时，土 壤耕层有效养分明显提高，在3 0 一9 0 们m 2 有机肥范围内，有机质、全氮、水解氮、速效钾和阳离子代换 量的增长率分别为7 2 2 1 2 7 8 、2 5 9 一3 6 7 、3 3 1 6 6 9 、78 一3 9 2 、9 5 3 2 7 。 3 优化作物布局与耐旱品种筛选通过调整作物布局，建立不同根系农作物的间套轮作，可以较充 分地利用不同层次的土壤水分，提高土壤水利用效率和单位土地生物学产量，形成不同区域适应性的高效 种植模式，达到增产、节水与高效相结合。在合理间套轮作下，一般农田水分利用效率提高1 5 2 2 5 k s ( m m h m 2 ) ，增产1 5 3 0 。若选用抗旱、节水、高产品种一般较原主栽品种增产1 0 一2 5 ，水分利 用效率提高1 5 2 2 5 k s ( n l n l h r a 2 ) 。目前，我国已进行抗旱、丰产性鉴定的作物品种1 0 0 多个，应用取 得了耐旱、节水、增产、高效和提高土壤水分利用率的良好结果。如粮饲兼用抗旱高产玉米新品种冀丰 5 8 ，抗旱冬小麦新品种( 系) 邯4 5 6 4 ，7 1 3 ，超高产甘薯新品种s l 一0 1 ，郑旱1 号小麦及“豫麦3 8 ”、 “豫麦4 8 ”等都有上佳表现。 4 少耕免耕节水技术少耕免耕耕作法具有土壤结构好、耗能少、增加土壤有机质、维持土壤生态 良性循环等优点，同时提高土壤贮水量，减少水分蒸发。据美国内布拉斯加州统计资料，常规耕作蒸发损 失为8 8 ，而免耕法只有5 7 ，土壤贮水率增加1 0 一2 0 。作物产量增加9 0 0 k g h m 2 左右。 ( 二) 节水灌溉技术 目前，世界上采用的节水灌溉技术很多，主要有低压管道输水灌溉技术、渠道防渗技术、喷灌技术、 微灌( 包括滴灌、微喷灌、涌泉灌) 技术、膜上灌技术、地下灌溉技术等等，研究和生产实践表明，它们 具有节水、节地、节能、增产、省工省时等多项功能。因为这些灌溉技术紧紧抓住了农业节水中的三个重 要环节，即输送环节、灌溉环节和农产环节。低压管道输水大大减少了输水过程中的渗漏、蒸发损失，水 的输送有效利用率达9 5 l ：ai - ，并减少耕地占用，提高输水速度，缩短灌溉时间；渠道防渗与土渠相比， 可减少渗漏损失6 0 。9 0 以上；喷灌与地面灌溉相比，大田作物节水3 0 一5 0 ，增产1 0 3 0 ； 微灌与腆上灌较常规节水5 0 。8 0 和4 0 一6 0 ；地下灌溉可减少表土蒸发损失，灌溉水利用率较高， 1 7 5 一般写壤产1 0 一3 0 。 近藿f 来，西j b 农监大学等通过土壤一植物一大气连续体水分传输和节水机璐研究，掇i 赶了农酣蒂水调 控的新思路，即控制性分根交替灌溉，以盆栽玉米控制性分根交替灌水进行实验，试验缩果表明，当土壤 禽承蠢垮困阕挎本量戆5 5 一岱瓣，控裁l 2 缀嚣交替灌拳茭爱承豢泼步3 4 。4 一3 6 。8 嚼，孬生物垂投 下降6 一1 2 ，水分利用效率、根冠比、气孔阻力明显增加，叶片蒸腾速率明驻下降，燕腾效率提高而 光合速率来明显变化。控制i 2 根系区域交耱灌水比蹰定1 2 区域灌水的用水效攀明显提高，根系总量和 摄冠眈增热，摄系分京均匀，t l ! k k 帮生物产豢增翔。拐步迁赣控稍性努攘交替灌承是一释鸯效藤霹行懿节 水新技术。 三抗旱、保水制剡第承技术 利用高分子化合物的吸水、保水功能，制成的抗翠剂、妆穰髑、僚承荆等，可达到抑销作杨垒长发育 中过度的水分蒸腾，防止奢侈耗水，减轻干旱危害，促进作物根系下扎提高土壤深层水分利用。目前，我 蓬已磁裁成凌鞋率安、氟铃骣、复含包衣刹、黄藤簸及多囊能挣蒸撬警裁耜a m “ 生提粉等多静缳水捌、 壮根剂、抗旱剂，在农业生产中超到了良好的节水、保墒和增产效果。试验表明“壮丰安”可促使小麦等 作物增强抗旱、抗寒、抗倒伏等多种功效，增产1 0 一1 5 。小麦、玉米经保水剂拌种，出茵帛提高 2 0 一3 0 ，增产1 5 一2 s ；嚷黄腐酸可使俸耪跨痔蒸疆速率降诋1 9 一2 了。妥翔耱承薹减少7 一 9 增产9 一1 2 ，水分利用效率提高2 5 一3 5 ；。用a b t 生根粉拌种或漫种。可撮嵩土壤储水利用 睾2 0 以。 墩、建藏我国高效节水型农业帮持续发展模式 针- 对我国的水资源状况，国务院批准的2 l 世纪议程指出：“中豳的可持续发展疵建立在水资源的 玎持续秘薅和良好的生态环境上，薅水资源的可持续利用是所有自然资源保护和可持续利用中最生要的一 个问惩”。也就麓说，我瞬农韭经济持续发潢不髓靠滚费承炎游程破毒l ：生态琢凌涞维持，豁矮建藏在节瘩 灌溉的基础之上，只有全面地实行节水战略，才能保证我国农业长期i i i 持久地发展，最终促使我豳农业经 济走上霹持续发矮静建痰辘遭。我蓬农韭历史悠久，健农业发展水平仍鞍低。兜其嚣对农业水资源严重匮 乏的局面，节水农监的发展还十分薄弱，要迅速扭转这种局筒，实现农业的节承、高产、高效持续发震。 必须在现代农业科学的基础上，建忘一个集高产、高效、优质、节水、低耗为一体的高效节水农业持续发 展俸系，促使我毽农盈蠹离耗低效凝自羝耗嵩效垄辩撩弱转变。擐撂我嚣农韭炎源鞠拳资源特点及其农韭 发展特色实际，笔者认为，应逐步建立和发展不同特色的抗草氆、立体型、免耕型、复含型、设旒型等集 约赛效带承型农业持续发艘摸式，以适应来来我国农业赢效持续发展的客观蔫梁，迎接w i o 对我国农产 品的挑战。 1 抗旱型抗旱型节水农业模式就是利用抗旱作物品种为主植佧物或抗旱作物品种与相对耗水作物 霞讫搭耀，逶避一系列熊主壤绦政增壤技零，翔她膜结轷覆爨、缳承剽、拄萤剡穆抗旱剡的施用，以及农 田保墒节水技术等，达到增产、离效、节承的种植禳式。在串干旱及弗湿润易犟区发展抗旱型节承农业辩 解决群众温饱、挖潜资源潜力具有重大的生产与实践意义o 2 立僖受立体型节瘩农建鬻擐器嚣域农鲎炎潦黪薅趣、空瓣分毒特征程农穆势璧产狩蛙，建造不 同农作物立体种植群落，以充分地利用大气水一地嶷水一土壤水一地下水，提高水资源的利用效率- 达到 萤水增产翻用永离效的联的，实现农田系缀资源、环境和经济效益的撼体提高。根据黄淮海平原光热资源 充足、降承夏秋较多、她下承质豢好的特点，应袄檄发震粮、经、橱稽绩合静立体释穰模式，魏夺麦褰 花西瓜、小麦西瓜花生、小麦红薯嫩米、小发，大豆玉米、小麦玉米玉米土巍、小麦西瓜一 蔬菜、丈蒜瑟援一蔬菜等多熟羧蝰潮，通过生产实黢已歌褥良好的拯会、经济翻环境效箍。 3 ，设施型设施型节水农业模式是利用当代先进的科学技术，建立温室、天棚或碍捶，高敷利用蠢 热、水、土等农业资源，集节水、节地、节能、高产、高效和优质为体的集约化、规模化和产业化的高 簸集约释檀模式。舀蔫我嚣采臻先进节求瀑溉技术( 翔滚灌、徽难) 抟毒效节承农韭都楚敬瀑窒鞠太辍为 1 7 6 主的设施型农业，而对早区集水节水灌溉的研究、应用较少。因此，今后我国农业持续高效发展应将设施 型节水农业作为重要研究内容之一，进行研究与应用。 4 免耕型免耕型节水农业是指采用保护地栽培措施，如保护性耕作或带状耕作，在尽量不翻转土 壤或带状耕作的条件下播种施肥、尽可能保留茎叶残存覆盖地表及用化学药剂除草和防治病虫害，以达到 保水、增产，并维持良性生态循环的一种先进的农业生产模式。它具有不破坏土壤结构、增加土壤有机 质、减少地面蒸发、提高土壤保蓄性能、耗能少等多种功能。目前这种节水农业模式在国外发展加快，如 美国在9 0 年代初以每年3 6 0 万h m 2 的速度发展。就我国而言，今后可在黄土高原水土流失区进行试验研 究与推广应用。 5 复合型复合型节水农业是指农业生态系统中，根据农田生态环境改善、或提高单位土地经济效 益、或为充分利用其水土生物资源等建造起来的农、林、牧相结合的综合利用模式。如农林复合型、农果 复合型、农牧复合型等都是充分利用当地水土资源