农业水资源高效利用（共11篇）
农业水资源高效利用 篇1
摘要：我国的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, 发展高效用水农业不仅是必要的, 也是可行的。现代高新技术, 尤其是信息技术也为发展高效用水农业提供了可能和新的途径。
关键词：可持续发展,农业现代化,水资源
1 农业水资源的短缺是21世纪中国农业生产所面临的重大挑战
中国的河川径流总量居世界第6位, 水资源总量为28000亿m3, 人均只有2480m3, 仅为世界平均数的1/4。中国国土的大部分地区都存在着不同程度的水资源短缺问题, 并成为制约21世纪中国社会经济、工农业发展的主要因素, 尤其是对用水量占总用水量80%的农业起着决定性的制约作用。
对于农业水资源来说, 问题还不仅仅是短缺, 更为严峻的是在21世纪, 农业用水量只能是零增长, 甚至是负增长。随着社会经济的发展, 人们生活水平的提高, 对水的需求量急剧增加。然而, 地球上的水资源是有限的, 用水的增长不可能是无限的, 当达到一定的极限状态时就会出现零增长, 世界上有些水资源贫乏的地区, 如以色列就已经或将要出现这种现象。
2 现代农业是高效用水的农业
水利是国民经济和社会发展的命脉, 更是农业的命脉。水是一切农作物生长的基本条件, 农作物在整个生长期中都离不开水, 没有水就没有农业, 中国能以占世界8%的耕地养活占全球22%的人口, 其根本条件之一就是有40%的耕地是灌溉农田以及建立在灌溉条件下的作物多熟制与高产栽培综合技术。联合国粮农组织在1984年出版的《发展中国家土地潜在供给能力》估计在无水利投入的情况下, 中国的土地仅能养活4.12亿人口。新中国成立以后, 粮食产量有了大幅增长, 而这个增长是和灌溉面积的增长同步的, 所以说要达到2000年时粮食产量达5000亿kg的目标及21世纪农业的持续稳定发展, 必须扩大灌溉面积。据专家预测, 要解决中国的粮食问题, 灌溉面积必须达到667万hm2左右。
要扩大灌溉面积, 必须有足够的农业水资源, 然而现实是农业不可能长期维持用水第一大户的地位, 未来的农业用水只能是零增长或负增长, 用水量是不能扩大的。因此, 唯一的选择只能是提高水的利用效益, 减少水的浪费, 从农业节水上挖潜, 从而达到扩大灌溉面积、提高粮食产量的目的。
由于中国对农业水资源管理不善, 先进的农业节水技术和现代化的管理措施没有得到大面积的应用和推广, 水资源的浪费是非常严重的。中国主要灌区的渠系水利用系数只有40%~60%, 也就是说大约有一半的水白白浪费掉了, 在田间灌水中, 习惯了大畦漫灌, 每次的灌水量过大, 总的灌溉定额也偏大, 北方灌区的灌溉定额高出作物实际需要的2~5倍, 浪费是惊人的。有人估计, 每年农业浪费的水量达1000亿m3。
所以说发展高效用水的农业不仅是必须的, 因为农业水资源的零增长或负增长;同时也是可能的, 因为农业用水还存在着很大的浪费。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。
3 发展高效用水的现代化农业是长期的战略任务
若按中国未来人口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6500~7000亿m3, 而可供水量仅有6000亿m3。水资源短缺已成定局, 作为用水量占80%的农业用水必须提高水的利用率, 让有限的农业水资源满足农业生产的需要, 农业节水是长期的战略任务。
农业灌溉将水自水源输送到农田, 满足作物需要可以划分为三个环节, 第一个环节是通过灌溉输配水系统, 将水自水源引至田间;第二个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;第三个是作物吸收水分后通过光合作用将辐射能转化为化学能, 最后形成有机物质碳水化合物。
高效用水的目标是极大地提高上述三个环节水的转化和产出效率, 既节水又高产。在第一个环节上, 要提高输水的效率, 其措施是通过工程的投入, 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。在第二个环节上, 要合理地调控农田水分状况, 使引进田间的水最大限度地为农作物所利用。在第三环节上就是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。对于第二、三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。
中国高效用水农业的形成必须以农业灌溉技术变革为前提, 而农业灌溉技术的变革又是以现代农田灌溉理论为先导。其理论框架和技术体系是:以高效用水为节水高产的灌溉目标;以土壤水分转化和消耗规律为中心的农田土壤-植物-大气 (SPAC) 理论;以作物水分生产函数为中心的作物需水规律;以水分调控指标和手段为中心的技术体系。
目前, 先进灌水技术的推广步伐正在加快, 但受经济实力的制约, 在相当长的时间中国仍将以地面灌水为主要灌溉方式, 因此, 地面节水灌溉技术应是目前推广先进灌水技术的重点。其主要方法有: (1) 加大田间流速以减少渗流; (2) 实行输配水的管道化以减少用土渠输配水的沿程损失; (3) 对现有渠道进行防渗改造以减少渗漏损失; (4) 发展间歇灌溉, 以增加灌水流速, 减少深层渗漏损失。
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。
4 信息技术在高效用水农业中的作用
现代农业是以现代科学的高新技术的应用为标志的。目前已进入信息时代, 信息技术在农业上的应用是未来农业发展的重要技术措施。在西方发达国家, 通过遥感 (RS) 、地理信息系统 (GIS) 、地球定位系统 (GPS) 及计算机网络获取、处理、传送各类农业信息的应用技术已到了实用化的阶段, 欧共体将信息及信息技术在农业上的应用列为重点课题, 美国农业部建立了全国农作物、耕地、草地等信息网络系统, 可以说信息技术已成为现代农业不可缺少的一部分。
为了建立高效用水的农业, 将信息技术, 尤其是“三S”技术 (RS、GIS、GPS) 引入农业节水的非工程措施中是十分必要的。中国在这方面的工作也开始起步, 如作物估产、土壤含水率分布的监测等, 但在实际应用上还有一定的困难。但是在21世纪, 空间遥感将会得到大力发展, 将有更多的卫星被送上太空, 特别是微型卫星、小型卫星阵列、高光谱扫描卫星、高分辨率卫星等, 这就有可能为我们提供更多的信息, 从而使信息技术和“三S”技术应用到农业生产的实际中去。
应用“三S”技术可以提高水的利用效益, 发展高效用水农业。例如, 建立“田间墒情监测网系统”, 对全国的农田墒情进行监测, 为农业灌溉用水和抗旱减灾服务。
监测土壤墒情, 同时与当时当地的作物需水量相结合, 从而确定灌溉用水是精确管理田间用水的最有效、最直接的方法。目前发达国家的先进灌区都以墒情监测作为节水和用水管理的主要依据, 根据气象观测资料、土壤墒情资料、作物长势资料确定作物的灌溉水量及灌溉时间, 及时提供用水信息, 从而使农业灌溉管理更加科学化、精确化, 达到农业用水的科学管理和节水的目的。
旱灾是威胁中国农业生产的主要自然灾害, 在干旱灾害的防治上, 墒情监测无论是在掌握区域性旱情分布及受旱程度上, 还是在水资源日益紧缺情况下的农业用水管理上, 都是一个十分重要的指标。根据土壤墒情及气象观测资料, 可以及时了解旱灾的分布及旱情的严重程度, 从而为建立农业生产的保障体系和抗旱减灾服务。
除了上述的田间墒情监测网信息系统外, 在高效用水农业中还可以建立农情信息监测网系统、灌溉用水水情监测网信息系统、旱情及旱灾防治与对策信息系统、节水农业技术与示范系统、农业可持续发展决策支持系统等。
总之, 信息技术, 特别是“三S”技术和网络技术的应用将会进一步提高农业水资源的利用效率, 推动高效用水农业的发展。
农业水资源高效利用 篇2
农业资源高效利用评价几个基本问题的探讨
围绕当前农业资源高效利用评价工作中需要先行搞清的一些理论和方法问题进行了议论.讨论了农业资源高效利用的`评价标准,在概括农业资源高效利用评价目的、内容和基本方法的基础上,提出了加快我国农业资源高效利用评价研究工作纵深化发展的具体建议.
作 者：徐勇 Xu Yong 作者单位：中国科学院地理研究所,北京,100101刊 名：地理科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA年，卷(期)：19(2)分类号：F301关键词：农业资源 源高效利用评价
浅谈农业水资源的利用 篇3
关键词：农业；水资源；现状；利用
中图分类号：TV213.9文献标识码：A文章编号：1674-0432（2011）-03-0281-1
水是维系人类生存与发展必不可少的资源，水资源短缺已成为全球性难题。我国作为全世界水资源最为缺乏的国家之一，水资源的紧缺已经严重影响到农业生产及人民群众的生活。随着我国社会经济的持续稳定发展和城市化进程的不断推进，工业用水与生活用水势必将大幅度提升，在总量有限的情况下，农业用水肯定会减少。由此看来，我国农业水资源将出现负增长，水资源供需矛盾变得更为突出。所以，合理开发与利用水资源，促进水资源的统一管理，强化水资源的节约与保护，是做好水资源利用工作的重要内容。
1 我国农业水资源利用现状
1.1 农业水资源供需呈现失衡态势
当前，我国农业缺水现象严重，全国每年由于缺水而少产粮食达到大约800亿公斤，尤其是我国一部分干旱地区的农业用水形势更为严峻，华北、黄淮、西北的东部地区频频出现大范围的旱情，而内蒙东部、黑龙江西部和吉林西部则出现了中等程度的干旱，河北省大部与辽西、辽南地区连续多年干旱少雨。
1.2 农业水资源质量不断下降
我国农业用水危机之所以出现危机，在相当大程度上是因为水质恶化而引发的。当前，包括地表水和地下水在内的我国水质污染十分严重。大量河流被污染，同时地下水也均遭到了不同程度污染，特别是北方五省区及海河流域的地下水污染状况较为严重。
1.3 农业生态环境严重恶化
为满足农业用水不断增长之现实，必须加大水资源的开采力度。一般认为，当水资源的径流量利用率超过了20%，就会对水环境造成极大影响，达到50%时则将产生更为严重的影响。当前，我国水资源的开发利用率超过了19%，预计到2030年，全国地表水资源的利用率将超过27%，尤其是海河、淮河及黄河等地表水资源的利用率均将超过50%。同时，地下水的开发利用也将达到很高的程度，过度开采地下水，将带来地面沉降、海水入侵等一系列环境问题。
2 加强我国水资源利用工作的思路
2.1 完善水资源管理体系建设
随着我国立法体系的逐步健全完善，我国的水资源立法体系已初步建立，但是，配套法規与监督协调机制还没有健全，存在多头管理与水权不明确等现象。因为水资源系统是一个涉及到水文生态系统与社会经济系统的十分复杂的系统。应当从水资源合理开发、分配与利用，协调区域社会经济发展和生态系统良性发展来进行考虑。因为水资源的可持续利用是综合性战略，所以要积极推行集成化的水管理模式，强化农业水资源管理的一体化理论研究，并注重和区域水资源管理的具体实践相互融合。要强化水资源和水环境、水权和水市场及水源涵养等方面的综合管理，在进行国内水资源管理体制改革的基础上，积极引进国外先进的水资源管理技术。
2.2 提高农业水资源的经济效益
要根据量水而行和以水定发展之原则，不断调整产业结构，建立起和水资源相适应的新型经济结构。要结合农业实际需要，因地制宜，不断调整作物布局与内部农业产业的布局。在缺水地区，要严格限制高耗水农作物的大面积培植，积极鼓励发展用水效率比较高的高新农业技术，不断扩大节水型农作物的栽培面积，尽量减少耗水量大及经济效益低的农作物种植面积。在饲养业发展上，要增加耗水较少的禽类饲养，同时减少耗水较多的畜类饲养。在农村能源上，应当积极发展太阳能、风能及沼气等各种新能源。在农业生活用水上，要引导农民改变传统的用水方式与习惯，并使用带有节水功能的水龙头与喷头，从而倡导节约用为水。
2.3 处理好农业用水和其他用水间关系
构建农业用水宏观调控机制中的一个重点就是要正确处理好农业用水和国民经济中其他行业用水间的相互关系。因为我国一部分地区的水资源短缺，各部门的用水都十分紧张。所以，应当处理好农业用水和工业用水、城市用水的关系。同时，要处理好农业用水和生态环境保护、修复用水之间的关系，特别是我国北方地区的生态环境极为脆弱，所以，要确保水资源的可持续利用，必须注重水保护，并做好生态环境的修复工作。
3 结语
综上所述，我国水资源的合理利用与开发，是目前亟待解决的一个重大问题。随着我国人口的继续增加及人民群众生活质量的持续提高，加强水资源的利用问题已变得更加紧迫。要解决好农业水资源的开发难题，唯有合理配置地水资源，通过充分节约用水与高效用水，方能解决我国水资源可持续利用问题，进而保障我国经济社会的协调发展。
参考文献
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农业水资源高效利用 篇4
我国人多地少, 人增地减, 农产品需求不断增加, 耕地、淡水资源不断减少, 如何转变农业资源的开发利用方式, 推动农业资源优化配置, 实现资源的高效、可持续利用, 是值得农业区划工作者长期探索的课题。现将多年来的实践与探索的农业资源可持续高效利用模式做个总结, 以期达到抛砖引玉的作用。
一、推广示范模式
1.“柑桔上山”模式 (1)
上世纪八十年代初, 永春县积极发展柑桔规模生产, 有些同志提出在耕地上种植, 县农业区划部门根据区划成果, 积极向县领导建议“柑桔上山”, 并阐明其科学依据: (1) 全县海拔在300～600米, 适宜种植柑桔的山地有近6万公顷, 其中疏林地、无林地可开发的有1.3万公顷; (2) 柑桔向山上发展, 不与粮食争地, 可稳定粮食生产; (3) 山坡地受光面广, 通透性良, 排水性好, 病虫害轻, 温差较大, 有利于营养积累, 故产量高, 品质佳; (4) 山坡地土壤以酸性土壤为主, 生产的柑桔果实刚采摘时酸度较大, 耐贮藏且品味较好。县领导研究后采纳了农业区划部门的合理化建议, 号召全县在山坡地上发展柑桔生产, 以天马、猛虎柑桔场、湖洋镇为示范点, 带动了全县柑桔生产的大发展。现在, 永春县已经成为“中国芦柑之乡”, 芦柑出口量、创汇额连续9年居全国县级第一。
2.“茶山戴帽”模式
茶叶基地的规划建设按照“山顶戴帽, 山腰系带, 山脚穿鞋”的规划思路, 建立可持续发展的生态茶园。对于新建茶园, 要保护好山顶林带 (在垂直结构上占20～30%) , 并保护好茶园外围四周和有害性风口的防护林, 园内的道路、水沟两旁保留行道树, 园中的遮荫树, 使茶园的荫蔽度达30%左右。对于已经开垦茶园, 可在茶园地形最高处、外围四周和有害性风口设置防护林, 主林带种植2～3行高大常绿乔木, 两侧配以2～3行灌木。在园内的道路、水沟两旁种植行道树;园中适当套种遮荫树, 每亩8～12株;行道树和遮荫树以种植豆科树种 (如任豆树、花榈木) 或落叶树 (如川楝、南酸枣、青钱柳、枫香、香椿) 为好, 不宜种植与茶树抢水、抢肥或病虫害互为寄生的树种。此外, 茶园梯壁可以种植匍匐性作物 (如爬地兰) , 在园内空地或幼龄茶园中可以套种矮杆的豆科作物 (如花生、大豆、紫花扁豆、印度豇豆、绿豆和黑豇豆等) , 既可起到保护梯壁的作用, 又可割青埋压作绿肥, 以园养园, 降低生产成本。通过建立以茶树为主的人工复合生态茶园, 能够迅速恢复植被、改善和促进生态平衡;能够促进有益生物繁衍、减少病虫害;能够保持水土、增强土壤肥力;能够改善茶园小气候、提高茶叶品质, 是治理和改善茶园生长环境, 彻底解决“农残”问题, 实现茶叶低投入、高产出的治本之策 (2) 。永春县湖洋镇金斗洋生态茶园等茶叶基地正是实施“茶山戴帽”的发展模式。
3.“果带北移”模式 (3)
根据农业区划成果, 永春县东南部属南亚热带气候, 其海拔300米以下地区的气候指标正符合荔枝、龙眼的最佳生理要求, 是种植荔枝、龙眼的好地方。该区域海拔300米以下的面积有2.5万公顷, 除耕地、有林地和其它用地外, 尚有0.6公顷可种植荔枝、龙眼。为此, 永春县农业区划办撰写了《永春县305线 (现省道307线) 龙眼带建设可行性研究报告》, 县领导非常重视, 大力支持, 在有关部门的配合下, 争取到上级资金100多万元, 投入基地建设。目前, 307线龙眼带已经建成, 全县建成龙眼基地面积达0.13万公顷。
4.“二稻三菜五熟制”模式
永春县农业区划办通过调查, 在总结个别菜农零星的、不配套的种植实践的基础上, 根据菜、稻作物生物学特性和当地积温、光热条件以及农民精耕细作习惯, 进行组装配套, 并经实验总结出来的“二稻三菜五熟制”种植模式, 是区域资源优化配置和合理布局的科学模式。即采用“黄瓜—早稻—小白菜 (或菜瓜) —晚稻—芥菜 (或大白菜、荷兰豆) ”的种植模式。实验区位于石鼓镇的桃场、桃联、桃星、石鼓、卿园村和五里街镇的高垅、埔头村等7个村, 面积366.7公顷。项目区的经济效益显著提高: (1) 早稻单产6吨/公顷, 晚稻单产6.75吨/公顷, 产值3.6万元公顷; (2) 黄瓜单产60吨/公顷, 产值12万元/公顷; (3) 小白菜单产45吨/公顷, 产值9万元/公顷; (4) 大白菜单产52.5吨/公顷, 产值12.6万元/公顷。合计年产值37.2万元/公顷, 年成本15.6万元/公顷, 年利润21.6万元/公顷, 比增14.4万元/公顷 (传统的“二稻一菜三熟制”模式, 年产值16.2万元/公顷, 年成本9万元/公顷, 年利润7.2万元/公顷) 。整个实验区总产值13640万元, 总纯收入7920万元。该模式正向全县辐射、推广, 目前辐射面积达3330公顷。一年三熟制调整为五熟制, 季节紧凑, 各种作物生育期科学安排, 是农业结构调整和农业高优可持续发展的理想模式。
5. 循环农业“菌—沼—果”模式
永春县蓬壶镇的“牛粪、稻草—草菇—巴西蘑菇—蘑菇—沼气—果 (茶叶、菜、食用菌) ”农业生态循环利用模式, 其创新点是搭建八层架式菇房, 四次利用牛粪、稻草生产不同种类食用菌及再利用生产沼气, 种植、养殖、加工立体发展、链条衔接、资源循环利用的模式 (简称循环农业“8341”模式) 。即: (1) 利用牛粪、稻草种草菇 (一次利用) , 种巴西蘑菇 (二次利用) , 种蘑菇 (三次利用) , 再利用牛粪、稻草 (四次利用) 生产沼气, 建设沼气池, 沼气用于农村生活、烘干茶叶用能, 沼气渣、沼气液作为芦柑、茶叶、蔬菜等有机肥。 (2) 利用菇粪养殖蚯蚓, 蚯蚓养殖永春白番鸭, 鸭粪、屠宰废弃物用于生产沼气;蚯蚓也可用于制中药保健品。 (3) 利用菇粪、沼气渣回田种植水稻, 或用于发展牧草, 稻草、牧草用于养牛, 牛粪、稻草用于种植食用菌。 (4) 沼气液可作为食用菌的有机肥, 喷施后提高食用菌的产量, 实行农业资源多次循环利用[3]。
该模式可在食用菌主产区大力推广应用, 既充分利用牛粪、稻草等农业废弃物, 促进食用菌产业的可持续发展, 又生产清洁能源, 还能有效地保护生态环境。
6.“木屑—菇—水稻”发展模式
永春县一都镇利用木材加工废弃的木屑在大田里生产香菇、凤尾菇、黑木耳, 即以木屑为培养基, 大田耕整成畦, 菇菌种与培养基装袋后直接种在田里生产香菇等, 生产期为当年9月至次年4月, 食用菌年产值100多万元/公顷;菇采收后菇粪回田作有机肥料, 并可改良土壤结构, 次年5月至9月播种一季中稻, 水稻单产6吨/公顷, 产值3.6万元/公顷。木屑废物实现零排放, 确保生态安全。
二、模式示范效益显著
当前人增地减、资源短缺、环境污染、生态破坏已成为区域农业可持续发展的瓶颈。农业区划部门开展“因地优势利导、综合技术配套、物能循环利用、生态环保安全、人与自然和谐”的农业资源可持续利用项目示范, 通过模式示范, 不断优化了区域布局, 科学推进农业结构调整, 发展循环经济, 促进农业资源持续高效循环利用和农业可持续发展。
1. 节约耕地, 推进山地综合开发
通过实施“柑桔上山”模式、“茶山戴帽”模式、“果带北移”模式示范项目, 发展水果茶叶生产不与粮食争地。据测算永春县节约耕地1万公顷以上, 同时, 大力推进了山地综合开发, 基本实现了“山顶戴帽 (森林) , 山腰系带 (茶果带) , 山脚穿鞋 (粮食、蔬菜等) ”的规划目标。全国人大副委员长王兆国同志 (时任福建省省长) 在永春县视察农业生产时题词:“远山高山森林山, 近山低山茶果山;溪边平地水稻田, 林茂粮丰茶果香”。
2. 集约用地, 提高土地产出率
“二稻三菜五熟制”种植模式充分利用光热资源, 复种指数和土地利用率提高了67%, 发展集约高效农业;既水旱轮作, 用地和养地相结合, 有利于培肥地力, 又能减少病虫害, 有利于建设高产稳产良田;既稳定了粮食生产, 又提高了耕地的投入产出比, 显著提高了农民的收益。
3. 改善环境, 促进农业可持续发展
“菌—沼—果”模式采用八层架式比按单层式搭建菇房, 既可减少菇房投资, 又能节省用地;牛粪、稻草三次利用种植食用菌可节约原料50%;建立沼气池, 沼气为菇房和群众提供生产、生活用能。通过该模式运作, 解决了菇粪、菇土等废弃物的乱堆乱放问题, 使周边的环境得到改善, 生态效益、经济效益显著。“木屑—菇—水稻”发展模式利用木屑在大田里生产香菇等, 食用菌年产值100多万元/公顷;菇采收后菇粪回田作有机肥料, 可改良土壤结构。木屑废弃物实现零排放, 确保生态安全。“菌-沼-果”、“木屑—菇—水稻”循环农业模式在全县推广后, 有力地促进食用菌产业的健康发展, 显著地提高食用菌产业的经济效益;减轻食用菌生产的废弃物对农村环境和晋江东溪上游水污染的压力, 从根本上解决农村环境污染问题, 净化村容, 保护晋江上游水资源;改变农民的生产、生活观念, 改善邻里关系, 推动社会主义新农村建设步伐。
三、发展对策建议
1. 因地制宜, 示范推广
农业资源可持续高效利用模式的示范推广要因地制宜, 统筹兼顾, 全面安排, 合理布局。“柑桔上山”模式、“茶山戴帽”模式可在长江以南的低山和丘陵地区示范推广;“二稻三菜五熟制”模式可在华东、华南地区 (一年水稻种植二熟有余三熟不足的地方) 示范推广;“木屑—菇—水稻”发展模式可在林业主产区大力推广应用, 既充分利用木屑等农业废弃物, 促进食用菌和水稻生产, 又能有效地保护生态环境;“菌—沼—果”模式可在食用菌主产区大力推广应用。
2. 依靠科技, 转变方式
改变依靠面积增加粮食的传统生产方式, 把着力点转移到依靠科技主攻单产, 提高粮食综合生产能力上来。一是优化农业耕作模式, 推动农业资源优化配置, 实现资源的高效、可持续利用, 进一步提高粮食复种指数, 挖掘粮食生产潜力。二是加大中低产田的改造力度。通过山、水、田、林、路的综合治理以及采取测土配方施肥、增施有机生物肥等措施, 改造中低产田, 挖掘生产潜力。三是提高农业科技的支撑能力。加强农技推广服务体系建设, 加大良种良法的推广力度, 积极引进推广优质高产粮食品种, 充分发挥良种增产增效的作用;推广两稻 (超级杂交稻、优质稻) 、两薯脱毒 (甘薯、马铃薯) 等节本增效技术, 推广节水灌溉和病虫害综合防治等生态栽培技术。加大技术培训力度, 提高劳动者素质。加快实施“农业科技入户工程”, 组织动员广大科技人员进村入户, 开展农技推广和技术服务, 做到技术人员到户、科技成果到田、技术要领到人。
3. 加强管理, 提高效率
加强农业资源综合管理, 坚持“在保护中开发, 在开发中保护”, 以提高资源综合利用效能, 协调开发与保护、利用与管理的关系, 优化资源配置, 维护资源生态功能, 促进可持续发展。耕地是粮食安全和农业生产力的基本要素, 要实行最严格的土地管理制度, 切实保护好耕地特别是基本农田, 确保基本农田总量不减、用途不变、质量不降。加大土地整理和水毁地、工矿废弃的复垦利用, 合理开发利用耕地后备资源, 适当补充耕地数量。努力提高耕地质量 (5) , 在提高耕地产出率的同时, 还要重视林地、水面、生物等资源的开发利用和保护, 全面提高农业资源利用效率 (4) 。
参考文献
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[4]周东鸣, 陈章体.加强农业资源管理, 提高粮食安全水平[J].农业开发与装备, 2009 (3) :19～21
农业水资源高效利用 篇5
关键词：农田水利工程；高效节水灌溉；解决方法
中图分类号：S274
文献标识码：A
DOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2015.16.047
改革开放以来，我国的农村经济有了飞速的发展，政府对农村经济发展的关注度也不断攀升，而农田水利工程的建设是农村经济建设的基础，并决定了农村经济建设的水平。高效节水灌溉是农田水利工程建设中的重要组成部分，因此如何开展农田水利工程高效节水灌溉的工作成为水利工作者以及政府所面临的一个重大问题。就我国的水利工程而言，虽取得了一定的进步与发展，但是存在许多问题亟待解决，要发展农田水利工程高效节水灌溉的工作，就必须寻找解决这些问题的方法。
1节水灌溉工程建设中存在的问题
随着我国农村经济的发展，传统的农田水利工程建设已经难以适应现在经济发展的要求，所以其问题也不断地显现出来。
1.1节水灌溉工程规划设计不合理
现在普遍存在的问题就是设计工作者在对农田水利工程节水灌溉工程进行设计的时候，总是忽视农村发展的实际情况，使得规划不合理。节水灌溉工程的设计人员在设计时大量依靠以往的勘察资料，而这些资料过于陈旧，因为农村的建设也在不断发展，如果一味地依赖于从前的资料，就会使设计与实际不符，这样就会造成设计脱离实际。更为严重的一种情况是水利工程设计人员在设计的时候没有通过实地考察获得资料，而是依赖于他们过去的工作经验来对工程进行设计。这样在没有实体考察具体情况的条件下贸然地对水利工程进行建设，就会使农田水利工程高效节水灌溉的项目得不到实现，而且会造成不必要的浪费。
1.2重建设轻管理的现象严重
建设灌溉工程是发展农村经济的基础，所以政府部门对其重视程度不断提高，促使一些部门领导逐渐加大对设计以及施工的关注力度，由于灌溉工程对农村经济发展的重要性使其严格要求施工进度，并施工投入较大。但是，当节水灌溉工程完成以后，政府部门人员以及相关领导就会完全忽视该项工程的使用情况，造成工程无人管的现象。这就是笔者所说的重建设轻管理的现象。而正是由于这种现象的存在，使节水灌溉工程投入使用之后就处在每天被消耗的状态，这使得工程的效果达不到期望的效果。
1.3种植结构不合理
多数农民的种植习惯已经养成，正是由于他们这种根深蒂固的种植观念，使节水灌溉工程得不到充分的使用，这导致农民的收入并没有明显的变化。如果想解决这一问题，政府工作人员就应该加强对高效节水灌溉工程使用的宣传力度，让农民主动调整种植结构并改变农民的种植观念。只有通过这样的方式，才能使节水灌溉工程的作用真正地发挥出来，从而使人民群众的收入得到明显的提高，进一步促进农村经济的发展。
2发展农田水利工程高效节水灌溉
为了大力发展农田水利工程建设，相关工作者首先要解决节水灌溉工程中存在的问题并寻找解决方法，使高效节水灌溉工程能够得到合理使用。在本文中，笔者将根据目前农村的经济发展对农田水利工程的需求，来寻找促进农田水利工程高效节水灌溉的发展方向。
2.1优化水资源配置与农业发展相结合
我国水资源相对匮乏，优化水资源配置对保证我国水资源持续性具有重要的作用。所以，工程的设计人员在设计之前，为了对水资源配置进行优化就必须对当地的水资源情况以及地形情况进行认真勘察，要将水资源用在需要的地方；在进行水利工程建设的过程中，既要努力发展农村经济，又要注重对农村生态环境的保护，决不能以牺牲生态环境来发展经济，那样是不科学的发展，必然会导致严重的后果。
2.2加强高效节水灌溉工程建设
一般情况下，如果能够使节水灌溉工程得到充分的使用，使它发挥其应有的作用，那么就会在一定程度上带动当地的水利工程建设，同时使当地经济得到充分的发展。所以说，大力发展高效节水灌溉工程建设是发展农村经济的基础。这就要求水利工作者根据农村当地的水资源情况并结合高效节水灌溉工程的具体作用来制定各项指标。还要注意的是，工程选址要严格遵循以下原则：优先选择严重缺水；优先种植作物为经济类作物的地区；能够积极支持高效节水灌溉示范工程建设的地区；社会治安状况良好的地区。因为在这些地区进行高效节水灌溉，能够更有效。
2.3引进高效节水灌溉技术
要想实现高效节水灌溉就必须掌握高效节水灌溉的技术，所以水利工作者就要努力引进高效节水灌溉技术，不断提高高效节水灌溉水平。除了要引入传统高效节水灌溉技术外，新技术新产品的引进也十分必要。就目前而言，新型高效的节水灌溉技术主要有：一是调控灌溉技术，它是建立在生物技术之上的；二是高效节水灌溉技术，它是建立在3S技术之上的；三是高效节水灌溉技术，它是建立在智能技术上的。如果想更好地发展水利工程高效节水灌溉工程就必须掌握以上的技术，将技术用于实践，才能取得满意的结果。
3结语
通过加强农田水利工程高效节水灌溉，可以节约水资源，并且可以使农民种植不再依赖于老天，增加农民的收入，促进农村经济的快速发展。所以政府部门以及相关人员应该大力发展水利工程高效节水灌溉，从而带动经济的发展。
参考文献
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[2]张建荣.略谈农田水利工程高效节水灌溉工程的发展措施[J].北京农业，2015，（15）：219.
农业水资源高效利用 篇6
农田灌溉是保证农作物产量稳定和增产的基本措施, 但是也应该注意到农业用水量过大加剧了水资源供需矛盾的尖锐化, 而发达国家, 如法国农业用水量占总用水量的42.5%, 美国为48.7%, 农业用水量不到总用水量的一半。随着中国经济的发展、人口的增长、城镇化水平和人民生活水平的不断提高, 未来将不得不采取生活和工业用水发展优先于农业用水的方针, 意味着未来工业用水和生活用水占用水总量的比重将继续增加, 加上生态环境部分地区恶化严重, 生态用水必须得到保障, 因而农业用水的所占比重势必降低, 而且其绝对数量也可能减少, 农业用水面临巨大压力。在水资源短缺的大背景下, 水资源的高效利用是关系到子孙后代生存和发展的重要举措, 而农业用水在现阶段中国用水结构中仍占有很大的比重, 农业节水有巨大潜力, 实现农业高效用水是发展现代节水农业关键、实现水资源可持续利用的关键。
一、农业水资源高效利用的定义
水资源作为基础性的战略资源, 具有重要的经济功能、社会功能和生态功能, 因此对国民经济的发展、人民生活水平的提高、生态环境的保护有十分重要意义。水资源高效利用是最大限度发挥水资源的经济、社会和生态功能, 以最少的水资源利用与消耗获取最大的综合效益, 最终实现水资源的可持续利用, 以水资源的高效和可持续利用推动经济、社会和生态的全面可持续发展。
具体到农业用水来讲, 农业水资源高效利用就是指在相同耗水量的情况下, 使农业生产用水达到高效率和高效益的状态, 既在耗水量相同情况下, 农业水资源利用能够使经济功能、社会和生态效益最佳, 或者是在以三者效益最佳为农业水资源利用的目标前提下, 使得农业水资源消耗量最少。
二、农业水资源高效利用的内涵
农业水资源高效利用体现在水资源的消耗过程之中, 高效利用内在的包含了水资源利用高效率和利用高效益这两个方面。在具体的农业生产过程中农业水资源高效利用的内涵就是使农业生产全过程中的水分损失减少到最低程度, 使单位灌溉水量的粮食或其他农产品产量的转化效率达到较好的指标, 使农业生产得到较好的经济收益[4]。
1. 水资源的高效利用在水资源的消耗过程中实现
水资源的利用形式具有多样性, 除了航运、渔业、发电等非消耗性途径外, 水资源的利用主要是通过消耗性途径来实现的, 可以说消耗性是水资源的重要性质。水资源消耗性是保证农业这种结合人类劳动和自然力量的独特生产部门能够存在的最基本条件, 农业生产过程中水资源的消耗一般由两种途径:一是被生物体消耗或者转化为各种最终产品;二是通过蒸发、扩散、渗透等形式重新参与到经济和生态的产出过程中。水资源被利用的过程就是消耗的过程, 因此农业水资源的高效利用也主要体现在农业生产过程对水资源的消耗中, 只有在水资源的消耗过程中其潜在的社会、经济和生态服务价值和功能才得以体现。
在农业生产、特别是种植业生产过程中, 水资源的利用和消耗 (如图1所示) , 上部分表示的是水资源从水源通过输水系统到达农田然后被作物利用的过程, 下部分虚线框内表示的是该过程各个部分水资源的消耗。
因此农业水资源的高效利用就是一方面减少水资源从水源地到被作物利用过程中的无谓损耗, 降低消耗进而提高水资源的利用效率;另一方面就是作物利用环节提高水资源消耗的价值量, 提高作物的用水效益。
2. 高效是指农业水资源利用的高效率与高效益
主水资源高效利用主要是指农业水资源利用过程中, 用水效率的提高和农业效益提高的双赢过程, 其内在的包括两个方面的含义:农业水资源利用效率提高与农业用水效益提高, 前者主要指利用过程的高效率, 后者主要是利用结果的高效益。
农业水资源使用率的提高:利用效率的提高在一定程度上意味着损失浪费的减少, 有水资源节约的意义, 但是也应该注意到在农业高效用水中水资源的使用率的提高不一定意味着水资源使用量的减少, 是与节约用水有区别的, 其更加注重的是效率而不是总量。农业水资源使用效率的提高要求在农业生产过程中广泛应用各种技术、工程、管理和经济措施, 减少水资源从水源到作物间各个环节的无效和低效水量消耗, 减少各个环节的水资源浪费, 进而提高水资源的利用效率。
农业用水效益的提高:由于水的用途、用水结构和水资源利用水平存在差距, 导致在经济活动中水资源消耗的经济产出也存在较大差异, 因此传统观点认为用水效益的提高就是要把水资源利用到高效益领域和产业, 实现单位水资源产出价值的最大化, 但是伴随着对水资源社会服务和生态服务功能的逐渐重视, 用水效益的提高已经从单一的经济效益扩展到社会效益和生态效益领域。具体到农业用水领域就是要一方面注重农业用水经济效益的提高, 在农业水资源的配置过程中倾向于经济效益高、耗水量少的作物倾斜使得单位用水产生的效益增加;另一方面也要注重提高农业用水的社会效益和生态效益的提高。
三、农业生产过程中农业水资源高效利用要求及其表现
在农业生产用水过程中, 水资源高效利用有如下四点要求: (1) 水资源实现节约利用, 提高水资源的利用效率; (2) 水资源利用具有较高的产出率; (3) 水资源的投入和利用能够产生更大的经济效益; (4) 坚持可持续发展的原则, 保持水资源的可持续利用, 保护农村良好生态环境。
根据上文部分概念、内涵及水资源高效利用的要求, 结合农业生产实践, 在农业生产过程中, 水资源高效利用有以下基本表现: (1) 高产作物的广泛种植:用水量不变条件下, 高产作物的种植, 使得产量增加, 进而提高农户收入。 (2) 高效益作物的广泛种植:在用水量不变的条件下, 效益高的作物广泛种植, 单位水产生的经济效益提高。 (3) 节水技术的广泛采用:节水技术的广泛采用使得农业用水过程中水资源的浪费减少, 田间各种节水灌溉技术的采用, 使得作物对水资源的利用率提高, 进而实现水资源的节约, 农业用水效率提高。 (4) 农业高效用水管理制度建立和完善:通过形式多样、内容完整的高效用水制度建设, 在区域内形成良好的制度环境, 起到对农户采取农业高效用水行为的督促鼓励, 建立惩罚机制, 规范农户的用水行为, 减少水资源的浪费。
参考文献
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泗水县农业水资源高效利用分析 篇7
山东省泗水县位于山东省中南部泰沂山区南麓,系泰沂蒙余脉低山丘陵区,多年平均径流深在240.9~263.1 mm,降水保证率50%时径流深203~230.2 mm;降水保证率75%时径流深117.0~145.7 mm。泗水县总面积11.18万hm2,其中耕地面积5.58万hm2,占总土地面积的49.89%,粮食作物主要有冬小麦、夏玉米等,经济作物主要有花生、蔬菜、瓜类等。现状年全县耕地控制灌溉面积2.15万hm2;有效灌溉面积1.89万hm2,复种指数为1.86。现状年灌溉水利用系数为0.50左右,规划到2020年项目区内的节水灌溉工程全部完成,农业灌溉水利用系数将获得极大提高。
2 柯布-道格拉斯生产函数及非充分灌溉理论
2.1 柯布-道格拉斯生产函数模型
柯布-道格拉斯生产函数(Cobb-Douglas Production Function)是用来求解一定社会生产力发展水平下劳动力、资金、物质等生产要素投入和产出的关系的数学函数,在经济学上使用非常广泛,通常简称为C-D生产函数[1]。最常用的柯布-道格拉斯生产函数是荷兰经济学者丁伯根改进的函数形式,其表现形式为:
式中:Yt是指特定时期的社会生产力发展水平;At是指特定时期研究领域相关技术发展水平;K是指在相应的社会生产力发展水平及技术水平下的资金投入量;L是指在相应的社会生产力发展水平及技术水平下劳动力投入量;α、β分别为资金和劳动力投入量对社会生产力发展水平提高的影响程度[2]。
国内学者晏庆国对丁伯根改进的函数做了进一步的论述:比较常用的改进的柯布-道格拉斯生产函数的表现形式为:
式中:Y表示产出量;K表示资金的投入;L表示劳动的投入;At表示技术水平;α、β分别为资金、劳动投入的产出弹性[3]。
若对柯布-道格拉斯生产函数两边取对数,可以得到ln Y=ln A+αln K+βln L。这样将上述的柯布道格拉斯生产函数转化成一个普通的多元线性回归模型,并建立回归方程对其进行回归分析。
在建立的回归方程中,α、β的大小分别决定了资金和劳动投入对产出量的影响程度,α、β值越大,产出量受其对应的投入要素的影响程度越大,反之,产出量受其对应的投入要素的影响程度越小。
2.2 非充分灌溉理论
非充分灌溉不同于传统的节水灌溉,它是在农业灌溉用水量不足的情况下,通过实验研究建立作物灌水量与作物产量之间的函数关系,实现有限水量最优分配[4]。非充分灌溉允许作物产量有一定程度的减少,在农业灌溉可用水量无法满足农作物整个生育期的需水量的情况下,以单方水产生的经济效益最大或单方水产出产量最大为目标,以农作物自身具有一系列对水分亏缺的自适应机制和有限缺水效应为基本理论,实行作物某个生育阶段缺水灌溉处理[5]。非充分灌溉理论的发展整体上可以概括为以下两个阶段:
(1)定性的概念阶段。通过研究农作物不同生育期对水量的敏感程度,制定一定的灌溉制度,在作物敏感程度较大阶段进行充分灌溉,减少敏感程度较低阶段的灌水量。本阶段并无法明确在不同阶段如何控制灌水量。
(2)定量的研究阶段。根据研究区气象、土壤、农业技术措等基本条件,充分研究有效灌溉水量与作物产量之间的关系,建立灌溉水量与作物产量函数关系式,根据实际降水、土壤含水率等情况对有限的水资源在农作物不同生育期进行定量分配,实现农作物灌溉“以产定水”。
3 研究区水资源供需平衡分析
3.1 水资源总量及可供水量预测分析
水资源量是指境内地表产流量及境外地表入流量与降水入渗地下水补给量之和,计算方式为地表、地下水资源量总和减去二者重复计算的河川基流量。泗水县境外地表径流量为县内的3座中型水库拦蓄的境外244.2 km2的来水。泗水县现有地表水可利用量中包括:4座中型水库可利用量、小型水库及塘坝可利用量、河道提引水可利用量等。全县地下水源供水工程主要包括机电井取水工程和引泉工程。
根据泗水县现存水利工程及在建或已规划水利工程情况,对规划水平年不同降水保证率下全县可供水总量进行预测,详见表1。
万m3
3.2 需水量预测分析
根据本县经济社会发展需求,参照水利部门及其他相关部门所做专项规划成果,按照各行业及生活用水定额(充分考虑各行业用水以及土地利用变化情况,对用水定额进行相应的修订),依据本地农作物种植制度和灌溉制度,分别预测规划水平年2020年各行业及生活用水在不同降水保证率下的需水量。见表2。
万m3
注:其他指林、牧、渔业需水量。
3.3 水资源供需平衡分析
通过对规划水平年可供水资源量和水资源需求量预测结果对比,进行水资源供需平衡分析。规划水平年水资源供需平衡情况见表3。
由表3可知,规划水平年降水保证率为50%、75%、90%时,全县余缺水量分别为8 223、-120、-7 951万m3,当降水保证率为75%、90%时出现缺水情况,且降水保证率为90%时缺水较为严重。
由规划水平年用水需求预测表可知,各行业中农业需水量占据总用水量绝大部分。目前泗水县农业灌溉仍为漫灌,水资源浪费严重。为节约水资源,应首先从农业下手,对灌溉设施进行改进,对农作物生长阶段灌水量进行优化配置,提高用水效率,以满足未来农业灌溉水量需求。
4 泗水县农业水资源高效利用分析
4.1 柯布-道格拉斯生产函数模型实例应用
本次研究对泗水县154个农户农田种植情况进行了调查,其中种植粮食作物、经济作物的分别为l32户、113户。粮食作物采用渠道防渗(包括土渠)和低压管道输水灌溉方式分别占样本的58.2%和41.8%。经济作物采用渠道防渗(包括土渠)、低压管道输水和喷、微灌技术分别占样本的34.2%、57.3%和8.5%。
本次研究选择粮食(经济)作物的单位面积化肥和农药投入金额(K)、单位面积投工量(L)、单位面积水费(M)、粮食(经济)作物经济效益单位面积产值(N)等作为C-D生产函数模型中的变量,求出其产出弹性,并且分别在粮食(经济)作物生产函数模型中引入灌溉技术虚变量(J)以反映不同灌溉技术对作物产值的影响[6]。最终建立C-D生产函数模型,建立如下方程:
式中:At代表当前的社会生产水平;η、θ、γ、λ分别为单位化肥和农药投入金额、单位投工量、单位水费、灌溉技术虚变量对于作物单位产值的产出弹性。
通过对数和回归分析处理,最终得出所建回归方程中各变量产出弹性,对比如表4。
从表4可以看出,两种模型中粮食作物水费投入对粮食作物单位面积产值提升的贡献率远小于化肥和农药、劳动投入;经济作物水费投入对经济作物单位面积产值提升的贡献率大于化肥和农药投入,而小于劳动投入;粮食作物水费的产出弹性为经济作物的1/10左右,即灌溉水量对粮食作物单位面积产值提升的贡献率远小于经济作物。通过模型1与模型2的对比发现,粮食作物采用管道输水技术会使作物单位面积产值较渠道防渗技术有所下降,经济作物采用喷、微灌技术和管道输水技术会使作物单位面积产值较渠道防渗技术有所提高,且喷、微灌技术高于管道输水技术。
注:表中模型1为采用渠道防渗技术,作为模型2中管道输水技术和喷、微灌技术的参照。
在不考虑所添加的虚拟变量时,粮食作物其他投入要素的产出弹性之和小于经济作物,即各要素投入的增加对粮食单位面积产值增加程度的影响低于对经济作物单位面积产值增加程度的影响。
通过对各要素的产出弹性和不同节水灌溉技术对农作物单位面积产值影响的实例研究可知,在研究区内资金和水资源投入到经济作物获得的产出效益高于粮食作物,应优先考虑经济作物节水灌溉技术资金和物质投入。
4.2 非充分灌溉理论的应用
在用水量及技术资金优先考虑经济作物的情况下,粮食作物用水需求将无法得到满足,因此需要利用非充分灌溉理论对粮食作物灌溉进行水量合理利用研究。
为了充分利用非充分灌溉理论,达到节水及灌溉用水利用效率最高的目的,应对农作物的需水特性及各阶段对缺水的敏感程度进行充分了解。泗水县粮食作物主要为冬小麦和夏玉米,根据以往其他学者的实验研究,冬小麦和夏玉米各生长阶段需水特性及不同灌溉处理情况下粮食产量情况分别如表5、表6。
由表6可知,冬小麦在拔节孕穗、抽穗(雄)开花、乳熟3个阶段进行轻旱处理减产率较低,夏玉米在拔节孕穗轻旱、乳熟期轻旱、拔节孕穗及抽穗开花连旱3种情况下减产率较低。因此,在枯水年份,可根据实际降雨量及供水情况在冬小麦和夏玉米减产率较低的生育期适当减少灌水量,以节约用水保证其他生育阶段充分灌水,使灌溉水量利用效率得到提高。
本次研究缺乏足够的实验分析,根据现有资料无法求出粮食作物灌水量与作物产量或经济效益之间的函数关系式,因此在非充分灌溉理论的应用中仅能定性的描述,无法在不同降水保证率情况下对粮食作物各生育阶段灌水量做出定量分析,相关研究有待进一步加强。
5 节水灌溉工程总体分布
根据泗水县小型农田水利重点县建设“系统化、规模化、高标准、新技术”的基本原则,结合当地土地及水资源基本情况对泗水县节水灌溉工程总体布局做出了一些规划。工程总体布局如图1。
图1中,Ⅰ区地势平坦,地下水丰富,该区域粮食作物、经济作物相间分布,是泗水县重要的粮食及经济作物产区,该区域内粮田采用高标准管道灌溉技术,果树采用小管出流技术,蔬菜采用膜下滴灌技术;Ⅱ区属于山地丘陵区,土壤瘠薄,作物产量低,主要进行土地治理,提高土壤肥力;Ⅲ区地下水丰富,蔬菜等经济作物种植规模大,该区应发展蔬菜膜下滴灌项目和建设旱作物农业示范基地;Ⅳ区内山地丘陵较多,地表水源分散,利用困难,田间主要种植果树,产量较低,因此该区域适合发展果树微灌项目;Ⅴ区为山地,不适合农业发展,为未规划区。
6 结语
(1)在未来规划年份降水量偏低的情况下可供水量无法满足各方面的需求,在优先满足生活用水和工业用水需求且农业用水需求占总需水量绝大部分的前提下,农业应实行节水灌溉。
(2)资金和水资源投入到经济作物获得的产出效益高于粮食作物,应优先考虑经济作物节水灌溉资金和物质投入。
(3)根据非充分灌溉理论及其他学者的研究成果可知,在降水较少的情况下,应根据实际降雨量并以粮食作物需水特性和不同生育阶段缺水情况下减产率为参照,对粮食作物进行非充分灌溉,以提高灌溉水量利用效率。
(4)根据泗水县土地利用及水资源基本情况,本文做出了节水灌溉工程总体布局规划,为泗水县节水灌溉项目顺利实施提供了一些建议。
摘要：在泗水县水资源管理现状的基础上对规划水平年(2020年)水资源的使用情况进行需求平衡分析;在规划水平年水资源短缺的情况下运用柯布-道格拉斯生产函数(Cobb-Douglas Production Function)及非充分灌溉理论对泗水县农业节水灌溉进行分析。经研究得出结论,应将有限的资金和水资源耦合并优先用于经济作物节水灌溉;在降水不足的情况下粮食作物受缺水影响较小的生育阶段应适当减少灌水量,进行亏水处理,以提高灌溉水利用效率。结合泗水县农作物种植及水资源情况,对节水灌溉工程总体布局做出了相应规划。
关键词：泗水县,水资源平衡分析,柯布-道格拉斯生产函数,产出弹性,非充分灌溉
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农业水资源高效利用 篇8
关键词：农业水资源,水资源高效利用,评价指标体系,主成分投影
0 引 言
开展农业水资源开发利用评价,就是要理清农业用水系统的复杂机制,揭示农业高效用水的主要障碍因素,为区域农业用水管理和决策提供指导。但我国传统的农业水资源开发利用评价基本上是围绕灌溉工程节水展开的,后来也开展了节水农业的综合效益评估研究,但较长时间以来主要是从节水灌溉工程效益分析入手,来研究水资源利用效益。近些年来,随着农业水资源危机的日益严重,节水农业效益评价指标体系和评价模式都有了一些新的发展,评价重点开始转向节水对区域社会、经济和环境的综合影响评估。但均不能充分揭示区域水资源利用效率、利用效益及可持续性,因此必须紧紧围绕农业水资源高效利用核心内涵这一核心来选择评价指标体系和评价方法,进而开展农业水资源高效利用评价。
这时的评价重点已由工程节水评价转向水资源利用主体对水资源高效率、高效益利用评价,评价区域已由单株或农田水平转向区域,评价对象已由单纯的人工可控地表水转向综合考虑包括由大气降水产生的土壤水在内的广义水资源,评价部门由单一部门转为多部门,更加重视水资源循环转化在区域行业和部门之间的有机联系和水资源利用全过程的效率和效益的考察计算。基于此,本文依据农业水资源高效利用内涵和川中丘陵区实际构建了相应的评价指标体系和评价方法,并开展了应用评价。评价结果显示,指标含义明确客观,评价模型计算简便,评价结果符合客观实际,为川中丘陵区农业水资源高效利用研究提供了平台[1,2]。
1 农业水资源高效利用内涵及其评价原则
按照广义水资源的相关定义,并基于高效率、高效益和可持续利用的含义,农业水资源高效利用可定义为:在农业水资源使用的情况下,保持农业生态系统良性发展和农业经济社会效益最高的水资源利用方式,或是在达到区域农业经济社会发展目标和农业生态系统建设目标的基础上研究区域所耗用的农业水资源量最少[3,4]。从这个内涵可以看出,农业水资源高效利用研究是以可持续利用为目标,以农业水资源—农业经济—农业生态复合系统为研究对象,以水的资源特性为着眼点,以自然-人工复合水循环规律和农业水资源供、用、耗、排的变化为基础,以农业水资源的优化配置为手段,以水对农业生态系统稳定的驱动力作用为保障,以宏观、微观效率和效益评价为依据来进行的[5,6]。
在此概念内涵基础上,结合川中丘陵区自然生产条件、节水灌溉和农业生态保护的要求选择相应的评价指标和构建相应的评价模型,对农业水资源高效利用进行评价。评价须坚持以下原则:
(1)从用水效率、用水效益和可持续发展3方面来设置评价指标和进行评价,并坚持效率评价优先,兼顾效益,以区域综合效益最大为目标的原则。
(2)坚持“两性”同评原则,既要充分考虑拟评价区域农业生态系统的自然演替规律,又要考虑人们的生产方式、种植特色和相关经济活动等人为因素对水循环和农业水资源供需所产生的影响。
(3)坚持“两维”评价原则,即从可持续性要求出发,对农业用水的时空分异特征进行同步评价,从空间维和时间维2个维度来构建可持续性评价指标。
(4)结合评价区域实际情况来构建评价指标的原则[7,8]。
2 农业水资源高效利用评价指标体系的构建
开展农业水资源高效利用评价,就是通过一定的理论和评价方法,评价农业水资源高效利用模式对区域农业生产及未来可持续发展所产生的社会效益、生态效益以及综合效益的影响程度。它是一个多目标综合评价问题,评价目标不仅包括用水效率,而且还包括用水效益,其中用水效益又包括经济效益、社会效益和生态效益等多个目标及其综合。客观合理的农业水资源高效利用评价,不仅能够客观反映农业水资源高效利用所产生的综合效益,而且能够对农业水资源高效利用模式的推广和应用进行动态检测和诊断,指导生态型高效节水农业未来的发展方向,并为农业的可持续发展提供科学决策依据[9,10,11]。
基于上述水资源高效利用及其评价的科学内涵及特征,遵循科学性、全面性、协调性、可获得性、生态效益优先的原则,构建如下的农业水资源高效利用综合评价指标体系[12,13](见图1和表1)。
3 评价模型构建
在评价方法上,本文采用近年来才出现的主成分投影法[14,15]和客观赋权法--熵权法对农业水资源高效利用进行综合评价[16]。评价模型的建立如下:
3.1 对指标进行无量纲化处理
假设有n个被评价对象,且这些评价对象由p个指标来刻画,由这些样本值所组成的矩阵则为X=(xij)n×p。为消除各个指标值的量纲及其数量级的差异可能对评价结果产生的影响,首先就要对各评价指标值进行无量钢化变换。如果是正向指标,则采用下式进行无量纲化处理:
如果是负向指标,则采用下式来进行处理:
式中:maxxij、minxij分别表示第j个指标下的每个评价样本属性值的最大值、最小值。
经过上述的处理后,则样本矩阵X转化为矩阵Y=(yij)n×p,yij∈[0,1]。
3.2 指标权重的确定
指标赋权的方法很多,有主观赋权法、客观赋权法和综合赋权法。其中,熵值赋权法是按照每个评价对象的指标值来计算每个指标权重的一种赋权方法,它体现出的是指标间的相互比较关系。同其他赋权方法相比,熵值法具有以下优点:①它是基于“差异驱动”原理,并由每个样本的实际数值来确定最优权重,体现了指标信息熵值的效用价值,在一定程度上降低了人为因素的影响,使定出的指标权重更具客观性;②赋权过程更加透明和可再现性;③采用归一化作为数据无量纲化处理方法,使指标值的缩放无关性、单调性、鲁棒性、总量恒定性更优异。因此选用熵值法确定各指标的权重。
(1)计算权重。
设fij为矩阵X的第j项指标下第i个被评价对象的指标值的比重,即有:
设ej为第j项指标的熵值,则有:
依据下式计算各指标的权重:
(2)对指标赋权。
采用熵值赋权计算方法求得各指标的权重后,则对样本矩阵Y作加权处理,可令zij=wijyij,得加权后的样本矩阵Z=(zij)n×p,评价向量为di=(zi1,zi2,…,zip),i=1,2,…,n。
3.3 指标的正交变换
一般而言,多个评价指标之间会存在一定的关联关系,并容易造成评价信息之间的相互重叠和干扰,因而难以进行客观分类和评价。为滤掉评价指标之间相互联系所造成的重复信息,就要对原指标值进行正交变换,以降低数据噪声。
设Z′Z的特征值为λ1,λ2,…,λp(λ1≥λ2≥…≥λp≥0),其相应的单位特征向量为α1,α2,…,αp。则令A=(α1,α2,…,αp),对样本矩阵Z作正交变换,设U=Z A,则形成新的样本评价矩阵U=(uij)n×p,新的决策向量记为di=(ui1,ui2,…,uip),i=1,2,…,n。
3.4构造理想决策向量,确定出各决策向量在理想决策向量上的投影
构造理想决策向量,就是将每个样本看作一个p维向量,则可得到理想决策向量并记为d*=(d1,d2,…,dp),其中,
各决策向量在理想决策向量上的投影值由式(7)获得:
3.5 综合评价
以各决策向量在理想决策向量上的投影值作为各被评价对象的评价值进行农业水资源高效利用水平比较,同时将各投影值绘制成散点图,观察聚类分布情况,根据排序结果和聚类分布情况,分析各地区的高效用水水平和区内高效用水的主要影响因素。
4 评价实例
4.1 评价计算
按照以上所述评价步骤,对川中丘陵区(包括简阳在内)的16个市的20个评价指标值进行计算,得出理想决策向量如下:
d*=(0.056 058 584,0.031 962 467,0.013 796 204,0.015 823 771,0.010 788 778,0.004 443 083,0.005 000 554,0.002 642 377,2.36×10-3,0.002 163 749,0.002 486 233,0.001 316 281,0.000 640 364,0.000 569 662,0.000 234 57,1.50×10-4,6.12×10-5,4.00×10-8,1.29×10-8,2.18×10-8)。
各决策向量在理想决策向量上的投影值如下:
Di=(0.025 102 502,0.040 463 044,0.033 384 466,0.017 887 387,0.039 594 039,0.018 450 474,0.032 873 359,0.037 107 604,0.014 507 183,0.030 940 56,0.015 307 485,0.018 707 347,0.034 736 136,0.014 769 592,0.014 749 538,0.026 220 841,0.031 249 115)
按照投影值大小排序后的结果如表2和图2所示,原始数据略。
注:表中序号是按从小到大的顺序排列。
4.2 评价结果分析
从农业水资源高效利用的概念内涵入手,遵循有效、最优、可持续和“两性”同评、两维评价及结合评价区域实际情况来构建评价指标的原则,从用水效率(利用率和产出效率)、用水效益(经济效益、生态效益和社会效益)和可持续利用3方面选取构建了用于川中丘陵区农业水资源高效利用的综合评价指标体系,并应用基于熵权的主成分投影法对川中丘陵区16个市的农业水资源利用水平进行了横向和纵向评价,形成了以下结论。
(1)从横向比较来看,川中丘陵区农业水资源高效利用的水平总体上还是比较低的,而且各地农业水资源利用水平差异很大,其中成都地区最高,乐山市最低。
(2)将各地农业水资源利用水平大致可以归为5个层次:①较高:德阳、内江、成都;②高:南充、资阳、遂宁、自贡、宜宾;③中等:简阳、眉山;④低:泸州、绵阳、达州;⑤较低:乐山、巴中、雅安、广安。可以此排序情况进行总体规划。
(3)从评价指标值来看,川中丘陵区各地的复种指数、化肥使用强度、水土流失率都比较高,而农业灌溉用水中雨水所占比例、灌溉水生产效率、节水灌溉率、水资源开发利用率、作物经济转化效率等指标都普遍比较低,这也是导致川中丘陵区农业水资源利用水平低下的几个主要因素,也是今后川中丘陵区农业水资源高效利用努力的方向。
(4)从川中丘陵区整体情况来看,高耗水、低效益型种植结构是影响农业高效用水第1影响因素,因此需要从水资源高效利用角度调整优化当前的种植结构;对雨水的集蓄利用水平还普遍比较低,不仅利用规模较小,而且缺乏整体规划,集雨节灌设备的布置和使用缺乏系统的优化安排,提高雨水的集蓄利用水平是川中丘陵区今后提高水资源利用效率和效益的一个努力方向;川中丘陵区的水资源高效利用技术的耦合集成度不高,单一集雨节灌技术的试验示范效果良好,但集成技术的试验提炼还不足,因此大力发展水资源高效利用耦合技术是今后提高水资源利用效率的关键。
(5)依据川中丘陵区水资源高效利用评价结果,参考川中丘陵区农业水资源高效利用分区结果,对川中丘陵区农业水资源高效利用进行系统规划,提高水资源优化配置和高效管理的水平,从宏观角度提高水资源使用的效益。
山西省农业资源高效利用技术研究 篇9
1.1 气候资源
山西省大部分地区年平均气温介于4~14 ℃之间, 呈由北向南升高, 由盆地向高山降低的分布趋势。年日照时数在2 200~3 000 h之间, 作物生长期间 (日温≥0 ℃) 的光合有效辐射为1 840~2 200 MJ/m2·年;作物活跃生长期 (日温≥10 ℃) 的光合有效辐射为1 300~l 800 MJ/m2·年。全省各地太阳年总辐射量从西北向东南逐渐减少, 最高地区年辐射总量达605.1 k J/cm2。
1.2 土地资源
山西地貌复杂, 土地类型多样。2012 年全省耕地面积为405.094 万hm2, 人均占有耕地0.11 hm2, 其中坡度在15° 以上的坡耕地占耕地面积的17.6%, 宜开耕的荒地很少, 耕地后备资源缺乏。全省耕地资源分布不均衡, 南部人均耕地较少, 而北部朔州市、大同市、忻州市人均耕地较多。
1.3 水资源
据《山西省统计年鉴2013》, 2011 年山西省水资源总量只有124.34 亿m3, 其中, 地表水资源量为76.65 亿m3, 地下水资源量94.95 亿m3。全省地区水资源总量分布不均, 水资源总量最多的地区是运城市, 最少的地区是朔州市;人均水资源最多的地区是晋城市, 为600.74 m3, 最少的地区是太原市, 为130.33 m3。
1.4 农业废弃物资源
农业废弃物资源具有显著的资源化特征和污染物特征。据调查, 2012 年山西省农作物秸秆生产量达1 680.89万t。全省畜禽养殖业的化学需氧量、氨氮排放量分别达到19.30 万、0.93 万t, 占全国畜禽养殖业排放总量的1.68%、1.43%, 环境保护部和农业部印发的 《全国畜禽养殖污染防治“十二五”规划》将山西省确定为畜禽养殖污染防治的重点区域。
2 山西省农业资源利用的多维困境分析
2.1 光能利用率较低, 种植结构单一
据资料分析, 光能利用率的理论值为5%~6%, 我国北方高产区的光能利用率已达2.5%。山西省与全国各地太阳辐射总量相比, 仅次于青海、西藏自治区、宁夏、甘肃、新疆, 属我国光能资源高值区范围。但种植结构单一, 耕作制度简单, 设施栽培较少, 光能利用率较低。仅以种植农作物的光能利用率来论, 山西省南部作物光能利用率为1.07%, 北部光能利用率为0.31%~0.43%, 光能利用提升的潜力巨大 (图1) 。
2.2 耕地数量和质量不断下降, 承载量加重
从图2 可知, 1980—2012 年山西省耕地面积整体呈锐减趋势, 而人口数量在不断增加, 致使人均占有耕地面积越来越少, 耕地承载量不断加重。全省人均占有耕地由1980年的0.16 hm2减少到2012 年的0.11 hm2, 而1 hm2耕地承载人口由6 人增加到9 人 (山西统计年鉴1980—2013) 。北部朔州市、大同市、忻州市人均占有耕地较多, 但质量差, 耕地生产能力低, 粮食单产仅为全省平均水平的50%;东西部干旱、侵蚀严重, 中低产田占耕地面积的60%左右。
2.3 水资源利用率低, 浪费严重
山西省水资源总量不足, 是我国水资源最为贫乏的省份之一。全省人均水资源拥有量仅346.03 m3, 低于国际500 m3的缺水标准 (图3) ;1979—2012 年, 人均水资源占有量基本呈平缓下降趋势。区域工农业用水利用率低, 浪费严重。据计算, 山西省农业灌溉水利用率目前仅为45%左右, 按正常要求75%计, 约浪费水量30%。工业万元产值取水量是发达国家的5~10 倍。
2.4 农业废弃物资源利用率低, 污染严重
山西省农业废弃物资源的利用率总体不超过50%, 对农业生态环境造成不利影响。全省农作物秸秆中, 作为生活能源利用的有684.81 万t, 作为生产用能的有111.98 万t, 二者占秸秆资源总量的47.4%。畜禽粪便利用率低, 畜禽粪便的无序排放以及畜禽饲料添加剂中的抗生素、激素、铜、铁、铬等物质长期过量累积, 不仅造成资源浪费, 还会带来严重的环境污染, 目前全省畜禽养殖污染约占农业面源污染负荷的50%以上[1,2]。
3 山西省农业资源高效利用技术
3.1 高效种养技术
3.1.1 立体种植技术。 山西省地处暖温带半干旱大陆季风性气候区, 光照充足, 昼夜温差大, 雨热同步, 有效积温与无霜期对大多数作物相对有余, 发展立体种植可充分利用光、热、水、肥、气等自然资源。全省适宜推广以粮食作物与粮食作物、经济作物、瓜菜、牧草、绿肥、果树、中药材等作物之间的间作套种为主的立体高效种植技术, 重点发展以麦为主的棉、油、菜、瓜、豆、薯等复合群体组合, 以玉米为主的麦、菜、豆、薯、食用菌等间套组合。如:春小麦复播大白菜、萝卜等;玉米套马铃薯、甜瓜、红芸豆, 水果玉米回茬秋菜、玉米间作南瓜;西瓜套甘蓝, 核桃套谷子、大豆等;果园套种麦、药、豆、薯、花生、瓜、绿肥、牧草等。
3.1.2立体种养技术。山西省平川、丘陵、山地分别占土地总面积的19.7%、40.3%、40%, 根据不同地域特征, 发展农牧结合的生态农业, 形成林、果、草、粮、畜互相依存、互相促进、循环利用的多元结构。立体种养重点推广“畜禽养殖+农产品种植”“林草+生态养殖”“农作物+水产养殖”等生态农业技术。如山西阳城一带发展桑叶养蚕和桑园养鸡循环立体养殖项目, 形成“桑—蚕—鸡”循环立体养殖生态农业;山西左权麻田镇西安村在莲菜地中养殖鸭、鱼类, 形成菜—鸭—鱼农基鱼塘生态模式等[3,4]。
3.1.3 庭院立体种养技术。 庭院立体种养是以农户庭院为基础单元, 实施立体种养。山西农户庭院面积较大, 适宜发展农村庭院立体农业, 重点发展以蔬菜、果树、食用菌、养殖为主的庭院立体种养农业。随着农家乐、观光农业的发展, 种、养、加立体配置与休闲观光相结合, 形成“庭院休闲观光+庭院立体种养”模式, 实现一、二、三产业融合的新型产业。
3.2减量化技术
3.2.1 节水技术。山西省主要采用以下旱作节水技术:以基本农田建设为主的旱作农田土壤水库建设技术, 以秸秆、地膜覆盖为重点的覆盖保墒培肥技术, 以机械化旱作和保护性耕作为主的耕作保墒技术, 以集雨补灌为重点的高效种植技术, 以平衡施肥和抗旱保水剂应用为主的化学调控节水技术, 以抗旱品种繁育推广为重点的生物节水技术, 以农田整治、输水节水和田间节水为重点的节水灌溉技术。
3.2.2 节农资技术。通过科学使用化肥、农药和其他农用生产资料或者用新型生产资料、技术来代替常规生产资料和技术, 以减少化肥、农药、农膜等农资使用数量和次数, 达到提高利用率, 减少排放的目的。如测土配方技术、病虫害综合防治技术等。测土配方技术重点搞好氮、磷、钾肥的合理匹配, 防止盲目增加化肥投入量, 提高有限肥料的利用率等。
3.3资源化技术
3.3.1畜禽粪便利用技术。一是畜禽粪便能源化技术。山西重点发展“畜禽养殖-沼气-绿色果菜”的能源生态工程, 典型技术模式有:“四位一体”能源生态模式、“五个一”工程能源生态模式、“五配套”能源生态模式。二是畜禽粪便肥料化技术。畜禽粪便肥料化技术分为堆肥化技术和复合肥技术, 使用最多的是堆肥法。山西受水热条件的限制, 不适宜沤肥还田, 用畜禽粪便制成有机肥具有很大的市场潜力。三是畜禽粪便饲料化技术。山西畜禽粪便饲料化技术主要运用于鸡粪和猪粪的加工。鸡粪经干燥后可适量代替部分精饲料饲喂畜禽。猪粪使用氧化池处理, 混合液喂猪, 解决粪污环境问题, 提高畜禽粪便作为肥料的利用率, 增加养殖业收入。
3.3.2农林枝条秸秆再利用技术。一是农林枝条秸秆肥料化技术。山西水肥条件差, 应重点推广小麦、玉米秸秆还田技术, 小麦秸秆覆盖可采取休闲麦田旋耕覆盖、休闲麦田粉碎覆盖、人工播种旋耕覆盖、旋耕播种机旋耕复播覆盖、播种搂播种旋耕复播覆盖和复播田硬茬播种粉碎覆盖等模式;玉米秸秆覆盖可采取半耕整杆半覆盖、全耕整杆半覆盖、免耕整杆半覆盖、秸秆地膜二元单覆盖、秸秆地膜二元双覆盖等模式, 秸秆翻压还田可因地制宜地采取整杆翻压、秸杆粉碎翻压等模式。二是农林枝条秸秆饲料化技术。枝条秸秆饲料化技术主要有:物理处理法、化学处理法、生物处理法和复合处理法。枝条秸秆通过粉碎、压块、膨化等处理的物理法和通过氨化、酸化、氧化剂等处理的化学法, 大大改善了秸秆的适口性和营养价值。随着生物技术的发展, 酶制剂作为饲料添加剂是秸秆饲料化利用发展的趋势和方向。三是农林枝条秸秆能源化、原料化技术。山西省重点发展以小麦秸秆、棉花杆等农作物秸秆和果树枝条、固体废弃物为原料, 代替木柴、液化气的“秸秆煤炭”加工技术, 以解决做饭、取暖、洗澡等生活用能的问题。同时发展秸秆深加工技术, 使其进一步转化为建材、人造丝、糠醛、木糖醇和生物油等, 提高农林枝条秸秆的附加值。
参考文献
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[2]徐春燕, 周光玉, 丁丽, 等.农作物秸秆的饲料化技术[J].饲料与饲养, 2008 (12) :14-15.
[3]吴启发.畜牧业发展中畜禽粪污的危害、治理与利用[J].中国动物保健, 2010 (8) :21-23.
资源管理器高效利用有妙招 篇10
首先请保证Windows 8系统已经正常安装Office 2013（默认的典型安装模式即可），打开文件资源管理器，切换到“查看”选项卡，点击“预览窗格”，然后就可以在文件资源管理器显示预览窗格，以后只要在文件列表选择文档，就可以在预览窗格显示相关的内容，不再需要打开相关的Office组件，效果如图1所示。
如果是预览Excel工作簿，那么可以分别预览不同工作表的内容；如果是预览PowerPoint文稿，可以直接预览每张幻灯片的内容，使用鼠标滚轮滚动或方向键切换就可以了。
用好预览窗格的复制功能
预览窗格除了可以让我们预览文档内容之外，还提供了方便实用的复制功能：Word文档、Excel工作簿可以通过鼠标的选定进行复制，不过前者可以逐字或多字进行复制，而后者只能整体复制单元格或单元格区域，如图2所示。在复制之后，我们可以将相关内容粘贴到编辑器。
如果是预览PowerPoint文稿，则只能复制某一张幻灯片的内容，无法单独复制幻灯片中的文字或图片，而且在复制之后，只能粘贴到PowerPoint文稿中才行，如果是粘贴到Word，则只能以图片的形式实现。
让“详细信息”显示更多信息
可能你会认为，在激活文件资源管理器的“详细信息”模式之后，显示的内容应该十分丰富，例如Office文档可以显示修改日期、类型、大小等信息。只要略作设置，即可让“详细信息”显示更丰富的Office信息，例如Word文档的页码数、字数，Excel工作簿的工作表数量，PowerPoint文稿的幻灯片张数，更妙的是那些无法实现“预览窗格”或禁用“预览窗格”的系统也可以查看相关信息：
打开文件资源管理器，将“布局”模式设置为“详细信息”模式，右击列空白处，如图3所示，在这里可以勾选作者、类别、标题等选项，从而在“详细信息”模式显示上述信息。
此外，我们还可以选择“其他”，打开“选择详细信息”对话框，在这里可以勾选更多更丰富的详细信息，建议勾选标题、页码范围、字数、幻灯片、最后一次打印的日期、最后一次打印的时间，确认之后关闭对话框，以后我们就可以查看到类似于图4所示的信息，可以看到这里Word文档显示了文档的标题和字数、PowerPoint文稿显示了幻灯片的总张数，如果某份文档或文稿曾经在这台计算机上被打印过，那么这里还会显示最后一次打印的日期，是不是很方便？
农业水资源高效利用 篇11
1 现代农业面临的重大挑战———农业水资源短缺
我国是一个水资源比较短缺、旱灾频繁的国家, 如果按人均水资源量来计算, 我国人均占有量仅仅有2500立方米, 大约为世界人均水量的1/4, 已经被联合国列为13个贫水国家之一。建国以来, 我国虽然在水资源的开发利用方面都做了大量的工作。然而, 随着工业和城市的迅速发展, 需水不断增加, 出现了供水紧张的局面。水资源的保证程度已成为某些地区经济开发的主要制约因素。
“21世纪谁来养活中国人”, 这一话题在前一阶段被闹得沸沸扬扬, 尽管问题的提出者似乎是别有用心, 但是他提出的这个问题是值得我们深思的。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12亿人来分摊, 人均资源量就非常少, 远远低于世界水平。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。
中国的河川径流总量居世界第6位, 水资源总量为28000亿立方米, 人均只有2480m3, 仅为世界平均数的1/4。中国国土的大部分地区都存在着不同程度的水资源短缺问题, 并成为制约21世纪中国社会经济、工农业发展的主要因素, 尤其是对用水量占总用水量80%的农业起着决定性的制约作用。对于农业水资源来说, 问题还不仅仅是短缺, 更为严峻的是在21世纪, 农业用水量只能是零增长, 甚至是负增长。随着社会经济的发展, 人们生活水平的提高, 对水的需求量急剧增加。然而, 地球上的水资源是有限的, 用水的增长不可能是无限的, 当达到一定的极限状态时就会出现零增长, 世界上有些水资源贫乏的地区, 如以色列就已经或将要出现这种现象。
在水资源相对贫乏的中国, 随着社会经济持续稳定的发展, 城市化进程的不断加快, 工业用水和生活用水将会出现幅上升, 在总量有限的条件下, 农业用水势必减少, 从这个意义上说, 农业水资源将出现负增长。例如北京市的密云水库, 20世纪50年代末修建初期其主要目的是灌溉, 而现在主要是供应北京的工业及生活用水。
2 现代农业的内在要求——高效用水
若按中国未来人口15亿人计算, 中国的人均水资源量每人每年仅为1875立方米。2000年中国工农业及生活需水量达6500～7000亿立方米, 而可供水量仅有6000亿立方米。水资源短缺已成定局, 作为用水量占80%的农业用水必须提高水的利用率, 让有限的农业水资源满足农业生产的需要, 农业节水是长期的战略任务。
水利是国民经济和社会发展的命脉, 更是农业的命脉。水是一切农作物生长的基本条件, 农作物在整个生长期中都离不开水, 没有水就没有农业, 中国能以占世界8%的耕地养活占全球22%的人口, 其根本条件之一就是有40%的耕地是灌溉农田以及建立在灌溉条件下的作物多熟制与高产栽培综合技术。联合国粮农组织在1984年出版的《发展中国家土地潜在供给能力》估计在无水利投入的情况下, 中国的土地仅能养活4.12亿人口。新中国成立以后, 粮食产量有了大幅增长, 而这个增长是和灌溉面积的增长同步的, 所以说要达到2000年时粮食产量达5000亿千克的目标及21世纪农业的持续稳定发展, 必须扩大灌溉面积。据专家预测, 要解决中国的粮食问题, 灌溉面积必须达到667万平方米左右。要扩大灌溉面积, 必须有足够的农业水资源, 然而现实是农业不可能长期维持用水第一大户的地位, 未来的农业用水只能是零增长或负增长, 用水量是不能增加的。因此, 唯一的选择只能是提高水的利用效率, 减少水的浪费, 从农业节水上挖潜, 从而达到扩大灌溉面积、提高粮食产量的目的。
由于中国对农业水资源管理不善, 先进的农业节水技术和现代化的管理措施没有得到大面积的应用和推广, 水资源的浪费是非常严重的。中国主要灌区的渠系水利用系数只有0.4～0.6, 也就是说大约有一半的水白白浪费掉了, 在田间灌水中, 习惯了大畦漫灌, 每次的灌水量过大, 总的灌溉定额也偏大, 北方灌区的灌溉定额高出作物实际需要的2～5倍, 浪费是惊人的。有人估计, 每年农业浪费的水量达1000亿立方米。所以说发展高效用水的农业不仅是必须的, 因为农业水资源的零增长或负增长, 同时也是可能的, 因为农业用水还存在着很大的浪费。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。
3 促进农业水资源的高效利用———发展先进技术
高效用水的目标是极大地提高上水的转化和产出效率, 既节水又高产。第一, 要提高输水的效率, 其措施是通过工程的投入, 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。第二, 要合理地调控农田水分状况, 使引进田间的水最大限度地为农作物所利用。第三, 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。中国高效用水农业的形成必须以农业灌溉技术变革为前提, 而农业灌溉技术的变革又是以现代农田灌溉理论为先导。其理论框架和技术体系是:以高效用水为节水高产的灌溉目标;以土壤水分转化和消耗规律为中心的农田土壤-植物-大气 (SPAC) 理论;以作物水分生产函数为中心的作物需水规律;以水分调控指标和手段为中心的技术体系。
目前, 先进灌水技术的推广步伐正在加快, 但受经济实力的制约, 在相当长的时间中国仍将以地面灌水为主要灌溉方式, 因此, 地面节水灌溉技术应是目前推广先进灌水技术的重点。其主要方法有:加大田间流速以减少渗流;实行输配水的管道化以减少用土渠输配水的沿程损失;对现有渠道进行防渗改造以减少渗漏损失;发展间歇灌溉, 以增加灌水流速, 减少深层渗漏损失。
为了建立高效用水的农业, 将信息技术, 尤其是“3S”技术 (RS、GIS、GPS) 引入农业节水的非工程措施中是十分必要的。中国在这方面的工作也开始起步, 如作物估产、土壤含水率分布的监测等, 但在实际应用上还有一定的困难。但是在21世纪, 空间遥感将会得到大力发展, 将有更多的卫星被送上太空, 特别是微型卫星、小型卫星阵列、高光谱扫描卫星、高分辨率卫星等, 这就有可能为我们提供更多的信息, 从而使信息技术和“3S”技术应用到农业生产的实际中去。应用“3S”技术可以提高水的利用效益, 发展高效用水农业。例如, 建立“田间墒情监测网系统”, 对全国的农田墒情进行监测, 为农业灌溉用水和抗旱减灾服务。
结语
随着经济市场化程度的加深和农业水资源稀缺性的增强, 农业水资源的经济性和竞争性不断提高。目前, 中国农业水资源配置中水资源短缺和用水低效率并存的现状令人忧虑。深入剖析农业水资源利用中存在的问题, 探求提高水资源利用效率的方法核技术具有重要的意义。水是人类生存不可替代的物质, 但水资源的状态和使用方式是可以替代的。经济可持续发展的同时必须考虑水资源的承载能力, 要考虑农业水资源的可持续发展。水资源不可能像能源等通过寻找替代来解决其贫乏危机, 水资源的可持续道路有其自身特点。水资源的高效与可持续利用必须时时刻刻地与水资源的可持续发展相结合。
参考文献
[1]王乐财.农业水资源高效利用的探讨[J].中国新技术新产品, 2009 (24) .
[2]何娜, 逢立辉.现代农业节水技术[J].节水灌溉, 2010 (4) .
【农业水资源高效利用】推荐阅读：
农业资源可持续利用09-11
农业资源利用就业前景08-15
农业水土资源09-05
农业信息资源09-12
农业资源权06-12
农业自然资源08-02
农业档案信息资源08-16
邳州概况、农业资源07-19
地区农业资源开发管理07-10
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