一、前言 中国农业在极其有限的耕地上(占世界9%),在水资源总量不足(占世界6%)、时空分布不均、水土资源组合不协调的条件下,养活了占世界22%的人口在全国灌溉用水占总用水量的比例不断下降趋势的同时,有效灌溉面积不断增长,保障了农业和国民经济的发展。
然而,新世纪我们面临的形势更加严峻,农业的干旱缺水呈现越来越严重的势态。在全球气候变暖、北方部分地区水资源利用率已达极限、部分地区出现生态危机、全国来水减少、污染加剧、水质恶化、河床淤积、湖泊萎缩、耕地面积面临减少、粮食单产已达相当高水平的情况下,要进一步扩大农业生产规模,确保16亿人口的粮食安全和其他农产品的供给,维系良好的生态环境,建设节水高效农业,实现水资源的合理开发、高效利用、优化配置、有效保护是避免水危机的关键。在水资源不足成为制约国民经济发展的“瓶颈”、且国民经济发展程度尚不高时,农业节水面临的任务和挑战,无论从技术的广度或深度,都是前所未有的。这场以节水、高效为核心的科技革命,已经成为我国国民经济可持续发展的最重要议题。
根据《21世纪初中国农业发展战略》,21世纪初期中国农业发展的重要任务是,确保粮食生产稳定增长,满足市场需求,保障食物安全,解决农村小康社会建设问题。预计到2010年和2030年,我国的人口总量将分别达到14亿和16亿,粮食综合生产能力必须分别达到5.75亿吨以上和6.5亿吨以上。为保证21世纪初我国粮食作物总量的需求,2010年和2030年,全国有效灌溉面积应分别达到8.7亿亩和9.5亿亩。其中,粮食作物有效灌溉面积分别为6.09亿亩和6.27亿亩(灌溉的粮食总产占耕地粮食总产的3/4),灌溉农田的复种指数提高到1.72和1.80。 根据发展有效灌溉面积的需要,到2010年和2030年,全国农田灌溉需水量分别为3819亿m3和4171亿m3。而由于农业产业结构调整,渔、副、牧业用水量比重将加大,种植业灌溉用水将会适当减少,预计到2010年和2030年,全国农业需水总量分别为4186亿m3和4634亿m3。 根据《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》,在考虑合理开发、有效保护、重复利用、挖潜改造的基础上,全国可利用水量将会有所增加,但2030年的综合可供水能力为6990亿m3。尽管有些报道高于此值或低于此值,但比较一致的观点是,到2010年、2030年,农田灌溉可用水量分别为 3641亿m3、3780亿m3;农业可用水量分别为 3980 亿m3、 4200 亿m3。 综上所述,到2010年和2030年,全国农业缺水量将分别达到207亿m3和434亿m3,全国农田灌溉缺水量将分别达到159亿m3和391亿m3。即便按照较高比例(按需水量预测时的农业和灌溉用水比例)向农业和灌溉部门供水,即到2010年和2030年,农业可用水量分别为4131亿m3和4550亿m3,全国农业缺水量仍将分别达到55亿m3和84亿m3;灌溉可用水量分别为3767亿m3和4095亿m3,全国农田灌溉缺水量将分别达到52亿m3和76亿m3。 值得指出的是,我国的水资源供需矛盾往往不是表现在总量明显不足上,关键在于水资源的时空分布不均,区域性缺水和季节性缺水严重。一些地区的生态已做出重大牺牲,尚需考虑“还债”用水。事实上,我国任何地区都存在区域性缺水问题,如东北的西部、新疆的南部、东南沿海,即使在水资源最丰富的湖北、湖南、江苏境内,也是“水袋子”加“旱包子”的平衡。今年上半年,我国北方大部分地区持续干旱,而长江以南地区持续阴雨,便说明区域水资源供需矛盾无法用总量平衡来衡量;我国普遍春旱严重,全球气候变暖、冬季降水减少,将使这一趋势加重,季节性缺水也无法用总量平衡来衡量。
二、21世纪初期农业节水的目标
21世纪初期农业节水的指导思想是:以保障国家粮食安全和农业可持续发展、促进农业结构调整、增加农民收入、改善农村生态环境为目的,以提高农业用水效率为核心,以改造现有农村水利设施、改革现行农村水利建管体制与机制为主要手段,实现水资源的可持续利用和农业可持续发展,为国家的粮食安全、水安全、生态环境安全提供有力的支撑和保障。
(一)原则
21世纪初期农业节水发展必须坚持以下原则:
1、自力更生原则。确保21世纪的粮食安全是中国政府对全世界的庄严承诺。我们不仅要立足于自己解决21世纪16亿人口的“吃饭问题”,也要立足于依靠自己的力量与技术。
2、可持续发展原则。以水土资源承载能力为基础制定农业节水发展目标,努力做到与人口、资源、生态环境的相互协调,保障水资源可持续利用和农业可持续发展。
3、因地制宜原则。我国各地自然条件和社会条件差异很大,农业节水发展模式不可能相同,更不能盲目照搬国外模式。在总结当地高效用水经验和找准主要矛盾的基础上,讲求实效,走适合自己的农业节水发展道路。
4、量力而行原则。遵循农业节水发展具有“阶段性”的客观规律,立足当前,着眼长远,根据当地社会经济发展水平和管理水平制定农业发展分步实施目标。
5、科学性原则: ① 统筹规划,开源节流,优化配置,高效利用,有效保护。 ② 以提高天然降水利用率为前提,以提高灌溉水的利用率和水分生产率为核心。 ③工程节水措施与非工程措施相结合,水利措施与农业措施相结合,现代技术与传统经验相结合。
6、计划性原则。以供定需,总量控制,定额用水,目标管理。
7、效益优先原则。努力降低农业用水成本,增加农民收入,发展农村经济;兼顾国家和农民两方面的利益,调动农村集体和农民积极参与农业节水的积极性;处理好经济效益、社会效益、生态环境效益之间的关系。
(二)21世纪初期农业节水的目标
根据农业节水发展的指导思想与原则,基于不同阶段的农业及其灌溉可能供水量,为保证农业总产出,维系良好的农村生态环境,21世纪初期农业节水发展的总目标是:改革与农业节水发展不相适应的水管理体制和投资体制,形成合理的水资源管理运行机制和水价机制,建立健全政策法规和技术推广保障体系;显著改善灌溉设施的整体质量和服务能力,进一步提高农业综合生产能力;广泛采用节水灌溉技术和旱作农业技术,大幅度提高农业用水效率和综合效益;按照水权理论,实现水资源的优化配置;以水资源的可持续利用支持农业和农村经济的可持续发展。实现从传统的粗放型灌溉农业和旱地雨养农业向节水高效型现代灌溉农业和旱地雨养农业的根本转变。
具体指标为:近期(2010年)使全国平均灌溉水利用率提高5-7个百分点;万元农业产值耗水量在2000年的基础上再下降600 m3;全国有效灌溉面积达到8.7亿亩,新增节水灌溉工程面积4亿亩;旱作农业区雨水利用率提高3-5个百分点;全国平均灌溉定额降到 412 m3/亩左右,平均灌溉水的粮食作物水分生产率达到1.67 Kg/ m3。到2030年,全国有效灌溉面积达到9.5亿亩,全国平均灌溉定额降到 398 m3/亩,全国平均灌溉水的粮食作物水分生产率达到1.95 Kg/ m3。
三、 策略1:农业节水技术的研究与应用
我国的农田水利学科是国际上最早开展节水灌溉系统研究的学科之一,有良好的技术基础。近年来,国家对水利建设、特别是对大型灌区续建配套与节水改造的投入加大和全社会对水资源紧缺的广泛共识,为节水硬科学和节水软科学的全面发展创造了条件。
(一)农业节水理论研究
农田水利学科的基础理论研究由单纯的土壤水分调控研究转向“土壤—— 植物——大气”连续体水分运移规律的研究,把水分运移规律与养分、水热、化学物质运移结合起来进行研究,为提高水分养分利用效率提供理论基础。在研究传统的全面灌溉条件下的水分养分运移规律的同时,更加重视局部灌溉和不同农业耕作条件下的水分养分运移规律的研究,开展沟垄、带状种植、地膜覆盖、桔杆覆盖、滴灌、地下滴渗灌等条件下的土壤水分、水热、水肥及作物光合作用规律的研究。继续研究农田“五水”(大气水、地面水、地下水、土壤水、植物水)的转化关系和农田作物蒸发蒸腾量与流域蒸散发量计算的同时,突出以节水高效为目标的土壤水调节模型和各环节水量转化效率的原理与方法研究。 水分胁迫对作物生理生态的影响及其提高水分生产效率的机理研究进一步深入,非充分灌溉理论进一步丰富。由研究单点的作物水分生产函数转向研究区域范围内的作物水分生产函数及其水分敏感指数的时空分布;从传统地研究水稻、小麦、玉米等大田作物的水分生产函数转向研究经济作物水分生产函数;特别是把作物不同阶段水分敏感性与根系生长、叶面气孔效应、蒸腾速率、光合速率、光合产物的分配联系起来进行研究,并探索作物的适度缺水效应,为农业节水奠定理论基础。
(二)节水技术的推广与应用
在基础理论研究得到加强的同时,更加重视应用研究。以“灌溉试验站”的恢复和加强为基础,开展有限灌溉水量条件下非充分灌溉模式和灌溉水量最优分配策略研究,从单阶段受旱、单一作物品种条件转向多阶段受旱或连续受旱、组合作物种植条件,且试验周期不局限于一个灌溉季节。开展控制灌溉或非充分灌溉、作物组合种植、土地平整、精耕细作、有机培肥、以肥调水、水肥耦合、蓄水保墒、覆盖保墒、耕作保墒、选育耐旱品种、喷施保水制剂等水利、生物、农业措施及其交互影响研究,配合大型灌区续建配套与节水改造、重点流域(黑河、塔里木河)综合治理、农业节水增效重点县建设和示范区建设等。
(三)水分生产率尺度效应研究与水资源统一管理
开展大田、区域(干渠或支渠系统)、全灌区、流域等不同尺度的水量平衡与水分生产率研究,并全面分析各种因素对水土生产率的影响,使成果的实用性更强。同时,层层明晰地区间、行业间、部门间在不同水文条件下、不同时期的水权,逐步实现区域水资源优化配置,推行灌溉用水总量控制、定额管理。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。
四、策略2:以节水为中心的灌区续建配套与技术改造
根据水利部《 全国大型灌区续建配套与节水改造规划报告》,在15~20年内完成400处大型灌区以节水为中心的续建配套与技术改造后,全国大型灌区平均灌溉水的利用率由 43 %提高到 55 %,可以减少灌溉用水量约330亿m3;大型灌区粮食产量占全国粮食总产量的27%,达到1.6亿t以上;在灌溉保证率提高的前提下,使有效灌溉面积由2.36亿亩提高到2.9亿亩。其节约的水量也可满足灌区内城乡人民生活和不同经济部门的用水,并逐步改善生态环境用水状况。此外,大型灌区也是管理体制与运行机制改革的前沿,同时担负农业节水科学研究与技术推广任务。以节水为中心的大型灌区续建配套与技术改造将是21世纪初期农业节水发展的最重要任务之一。 在基本完成大型灌区以节水为中心的续建配套与技术改造后,在总结经验的基础上,全面开展中、小型灌区的续建配套与技术改造,为达到农业节水总目标奠定基础。
五、策略3:提高管理水平
无论是农业节水技术攻关,农业节水综合改造项目实施,还是推广普及农业节水技术与措施,都需要有一大批高素质的农业节水研究与管理人才,需要在全国形成强有力的农业节水技术支撑体系。否则,完成其他任务和达到农业节水目标都是不可能的。因此,加强农业节水技术人员与管理人员队伍建设,形成农业节水技术支撑体系,应是21世纪初期农业节水发展的重要任务之一。 开展节水农业领域的知识创新、技术创新、管理创新和组织创新研究,为国家节水农业战略决策提供咨询服务;建立适合我国农村体制、经济发展水平和区域特点的具有支撑我国节水农业发展能力的技术体系,创造适应我国特点的管理农业用水的形式和机制,探索并形成能适应节水农业涉及部门广和学科跨度大特点、加速科技进步的科技组织模式。努力培养和造就一大批高素质的农业节水研究与管理人才,为农业节水建设提供坚实的人才保证。
完善农业节水政策法规和技术规范。建立合理的水价形成机制和水费计收、使用管理办法,运用经济杠杆促进节水。多渠道筹集资金,调动农民和社会各方面参与节水的积极性,明晰工程设施所有权,落实管护责任,逐步形成良性的农业节水发展机制。建立农业节水社会化服务体系,加强技术指导、示范培训。广泛宣传农业节水知识,普及农业节水技术。加强技术监督,规范节水材料设备市场。 建立政府扶持和用水户参与相结合,强制节水和效益驱动相结合的农业节水发展机制。政府通过政策引导、资金补助、技术指导、监督管理等多种形式,调动用水户的节水积极性。鼓励农民建立用水户协会等多种形式的农业用水合作组织,让农民广泛参与农业节水的建设与管理,对节水中的重大问题进行民主协商、自主决策。注重节水的综合效益,提高经济效益,让农民从节水中得到实实在在的经济利益。
六、分区策略
东北区西部干旱、半干旱农区应在推广旱作农业技术的同时,大力发展节水型井灌、移动式喷灌等适合当地条件的节水灌溉技术和农艺节水措施;西南部生态恶化严重的农区应在退耕还牧的基础上,发展人工草场的节水灌溉;东部在调整种植结构的基础上,压缩水稻种植面积,适当扩大低耗水作物面积,采取措施减少渠道输水损失,大力平整土地,提高田间水的利用效率;配套建设必要的排水系统,改良土壤。 西北区农业用水必须服从流域水资源规划和统一管理,不再增加灌溉面积,通过生物措施、农业措施,减少土壤蒸发和叶面蒸腾,采取工程措施减少输水损失,完善田间配套设施,不断减少灌溉用水量,扩大生态用水。引黄灌区应从全局出发,按照国家分配的引黄指标严格控制引黄水量;重点进行大型灌区以节水为中心的续建配套和改造,努力降低灌溉定额;防止耕地盐渍化和植被退化;大力调整农、林、牧业结构和作物种植结构,发展旱地农业,涵养水土,适当退耕还草。 华北区应在完善“大、中、小,蓄、补、引、提”灌溉工程、发展“长藤结瓜”灌溉系统、井渠结合、减少渠道输水损失的同时,实现地下水、地面水资源统一管理。一方面要减少地下水开采量,另一方面要采取措施补充地下水。配合农业节水综合改造项目的实施,利用区位优势大力调整种植结构,采用高效节水灌溉技术发展高效农业,压缩冬小麦种植面积;大田作物应普遍实行非充分灌溉,使本区成为农艺综合节水措施的集中推广区。选育耐旱品种、喷施保水制剂、采用控制性分根交替灌溉技术、开展作物组合种植、平整土地、精耕细作、采取有机培肥、以肥调水、水肥耦合、蓄水保墒、覆盖保墒、耕作保墒等生物、农业措施,既要减少作物叶面蒸腾和作物棵间蒸发,也要减少非耕地上的无效蒸发,同时有效保护水源。要充分利用降水,科学使用黄河水,合理开采地下水。 南方地区要保持水土,增加调蓄能力,调整种植结构,坡度较陡的坡耕地必须退耕还林,发展特色农业。要正确处理好灌与排的辩证关系,改造中低产田,大幅度提高复种指数。推广水稻控制灌溉、控制引水量。
七、结语
我国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,但通过提高天然降水的利用率、提高灌溉水的利用率和生产效率,改良作物品种、提高作物的耐旱能力,集成工程节水措施与非工程措施、水利措施与农业措施、现代技术与传统经验,实现从传统的粗放型灌溉农业和旱地雨养农业向节水高效的现代灌溉农业和旱地雨养农业的转变,可以达到21世纪初期我国农业节水的总体目标,可以依靠自己的力量解决我国的粮食安全、水安全。 区域水资源供需矛盾和季节性缺水不能被水资源总量平衡所掩盖,避免局部水危机和解决季节性缺水问题,应成为21世纪初期我国农业节水发展的最重要战略。形成投资政策、管理体制、水价机制,技术推广、法律法规、政策导向等方面的保障体系,在推行节水的同时,要努力提高农民收入。