南非中部半干旱地区可耕地雨水采集和保存的生物物理学要求和社会.pdf

粮食及生态系统用水会议：采取具体行动! 1 南非中部半干旱地区可耕地雨水采集 和保存的生物物理学要求和社会经济方面的可接受性 南非中部半干旱地区可耕地雨水采集 和保存的生物物理学要求和社会经济方面的可接受性 供稿：供稿：J.J. Botha、G. Kundhlande 和 A.J. Sanewe，水资源研究委员会，南非 建议说明：建议说明： 1. 实验站点和实地研究促进了可耕地雨水采集和保存有关技术和规范的开发，改善了水 的使用效率，提高了产量并增加了低潜力土壤在降雨不足和不规则条件下作物组合的 选择。 2. 如果吸收资源使用者参与新的生产技术的开发，而且在提高社区成员技术水平以及社 区的组织能力的环境形成之后，那么新技术被接受的机会就能大大增加。 3. 事实证明，在那些大部分人口生活在贫困线以下的农村社区，通过技术转让、培训和推 广，可耕地雨水采集和保存使家庭生计，即粮食安全、收入、社会和文化福利等得到改 善。 4. 对以家庭后院菜园粮食生产为目的的可耕地雨水采集和保存技术的接受促进了对扩大 这类活动的兴趣 ，其方法是在现有体制安排范围内，根据市场机会、机械化服务和管 理能力，将新技术的采用扩大到社区耕地。 背景情况和正在解决的主要问题背景情况和正在解决的主要问题 在南非，大量的小农处于偏远地区，生态条件多种多样，土壤贫瘠，降雨稀少且不规则。 开发和向农民传授生产规范及技术，提倡水土保持并提高用水效率可以使这些农民获得增加农 业产量的机会。 制定的创新方法和良好规范：制定的创新方法和良好规范： 将自由州省塔巴恩楚地区作为案例研究对像，假定生产技术辅以集水、免耕、流域耕作、 地表覆盖和长期休耕等水土保持方面的积极做法将会使若干作物的可持续生产保持在适当的水 平。为了验证这一假设，对 4 个生态区的玉米、向日葵、高粱和小麦开展了为期 3 个生长季节 的实地试验。此项活动包括在格伦研究站对两个生态类型开展的统计学实验，以及在塔巴恩楚 附近小农的土地上对两个生态区进行的半统计式示范性试验。对所有 4 个生态类型作了详细的 水土含量测定，而且还利用自动径流测量仪对格伦生态型的径流进行了测量。上述测量工作有 助于量化水平衡并确定降雨利用效率，从而测试来自实地试验的短期结果的长期有效性。两组 实验均表明，对集水和流域耕作部分的假设是正确的。有证据显示，从长期来看，采用经生态 区试验的技术，玉米、向日葵的平均产量比传统式耕作提高约 50%。尽管在极干燥季节长期休 耕是有益的，但是长期产量预测表明，此做法不经济。在某些情况下流域的覆盖物具有积极作 用。需要进行更近一步的研究以了解这方面的情况。 作为后续研究，在格伦实验站和塔巴恩楚附近农民的田间开展了实地试验，将 4 种不同的 可耕地雨水采集系统与传统耕作方式进行了比较。可耕地雨水采集的 4 种处理方式是：存在裸 露径流区的流域内有机覆盖层（ObBr）、其径流区存在有机覆盖层的流域内有机覆盖层 （ObOr）、其径流区为石块覆盖的流域内有机覆盖层（ObSr）、其径流区拥有机覆盖层的流 域内的石块（SbOr）。种植的作物包括玉米、向日葵和旱豆。为了进行长期产量预测，开发出 粮食及生态系统用水会议：采取具体行动! 2 一项名为“半干旱地区作物产量预测”（CYP-SA）的实验应力模式。实地试验经过对 3 个季 节的产量进行测量并使用该模式对长期产量进行预测，得出如下结果：对于所有生态区的全部 作物而言，ObSr 方式属于可耕地雨水采集的最佳处理方法，通常在统计上大大优于 ObBr 方 式。水资源研究委员会于 1996-1999 年期间开展的项目已经表明可耕地雨水采集比传统耕作方 式具有明显优势，这一结论再一次得到证实（Hensley 等，2000 年）。通过 CYP-SA 获得的长 期产量累计概率函数对这些结果提供了有力的支持和具有说服力的描述。对实验田所作的测量 显示，在 3 个季节期间，深层排水造成的水分流失量微不足道。由于全部可耕地雨水采集地块 上的径流损失亦为零，因此水分遗失的唯一原因是地表的蒸发。这一点在采用 ObBr 方式的玉 米实验田中最为突出，而其它 3 种方式也有类似情况，分别占年降雨量的 79%和 74%。采用上 述所有方式的向日葵实验田的数值大约为 70%。很明显，为了在目前 7.4 （玉米）和 4.8 （向 日葵）Kg ha-1 mm-1 的最佳水平的基础上继续改善降水利用率，有必要寻找能够更进一步抑制 地表蒸发的方法（Botha 等，2003 年）。 在实施可耕地雨水采集过程中面临的挑战：在实施可耕地雨水采集过程中面临的挑战： 尽管有良好的技术和设计，但许多水分保持项目依然失败，其原因是未对社会和经济方面 的问题进行调查研究。在引进改良的水管理和保持技术的其它案例中，其可持续性和环境方面 的影响已被忽视。新的技术（作为物质文明组成部分的有形创造）不仅为社区提供了改善物质 福利的机会，而且它们还影响社区的非物质文明（无形创造，如信仰、规范和价值）。社区面 临最紧迫的挑战之一是使其非物质文明适应物质方面的创新。这种调整和接受并非总是直接 的。有时它们需要数十年的时间，有时它们却从未发生。物质文明变化的速度超过社区文化非 物质方面的变化速度。认识到这方面的差异对评估新技术的社会接受程度很重要。在考虑本案 例研究时，水分保持技术成功的条件之一就是资源使用者-农民的接受。如果资源用户能够充 分参与新的生产技术的开发，创造条件来提高社区成员的技能水平和社区的组织能力，从而使 他们有效掌握这些技术，那么接受新技术的可能性便会大大增加。此外，有益的技术被认为会 造成社会经济不公平和破坏社会组织，因此可能会受到社区的抵制。 由于气候和价格变化，小农的经营环境已经充满风险。如果让新技术在农民中得到应用， 风险水平及劳务和其它投入物的投资形成的潜在收入必须合理。必须在技术的开发或实地调整 和采用阶段尽早向农民展示新的生产技术所创造的明显效益。 如果需要说服农民进行必要的改进，新技术应能提供有效的经济回报。利用企业预算进行 的效益分析表明，当农民采用雨水采集技术后，收入水平明显高于采用传统作物耕作方式获得 的收入。通过采用最简单的实地雨水采集技术 在流域或径流地区没有使用覆盖物，就玉米生 产而言，农民的收入可以增加到每公顷 130 美元。试验站生产的数据分析显示，采用有机物或 石块覆盖，收入可以进一步提高。 此外，还开展了投资分析，评估农民是否值得在其土地上投资建造雨水采集池和微型集 水区。分析结果显示，通过实施可耕地雨水采集，农民可以增加收入，随着时间的推移投资 将能够得到回收。还需要对农民对从传统生产方式转变到采用新技术所承担的风险进行补 偿。随机分析表明，当采用有助于经济可持续性的可耕地雨水采集技术时，农民会获得更大 的收益，承担更小的失败风险。 农户粮食安全状况的改善是国家农业部门政策的核心。在本项研究中，对塔巴恩楚地区 利用可耕地雨水采集技术生产足够一般农户消费的粮食或收入所需要的农场规模进行了估 算。结果表明，大约需要 8 公顷土地来生产足够的粮食（收入），以满足一个五口之家从一 个收获季节到下一个收获季节的需求。当采用雨水采集技术时，所需土地面积明显减少至大 约 3-5 公顷。在本项研究覆盖地区进行的实地调查结果显示，家庭支出水平低于国家确定的贫 粮食及生态系统用水会议：采取具体行动! 3 困线。利用可耕地雨水采集技术来改善农业生产，为直接或间接改善塔巴恩楚地区的家庭粮 食安全创造了条件（Kundhlande 等, 2004 年）。 从案例中得出的主要结论及经验教训：从案例中得出的主要结论及经验教训： 在本案例介绍一开始的“建议说明”中对的主要结论和经验教训作了概述。 背景资料：背景资料： Botha, J.J.、van Rensburg, L.D.、Anderson, J.J.、Hensley, M.、Macheli, M.S.、van Staden, P.P.、 Kundhlande, G.、Groenewald, D.C.和 Baiphethi, M.N.（2003 年）。旨在促进降水利用率、粮 食安全和可持续作物生产的半干旱地区小块耕地水分保持技术，第 1176/1/03 号报告，水资 源研究委员会，比勒陀利亚。 Hensley, M.、Botha, J.J.、Anderson, J.J.、Van Staden, P.P.和 Du Toit, A.,（2000 年）。为帮助 获得灌溉水机会有限的农民发展而优化降水利用率，第 878/1/00 号报告