国外节水农业发展状况与启示

www.chinacitywater.org 2006-11-13

国外节水农业发展状况与启示 时间:2006-11-13 来源: 作者: prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" / 1.1 水资源农业利用概况 世界干旱半干旱地区遍及50多个国家和地区,总面积约为陆地面积的1/3,在14亿公顷耕地中,主要依靠自然降水从事农业生产的旱地占80%。全球的农业灌溉面积由20世纪初的5×107公顷增加到目前2.5×108公顷,据估计到2010年全球灌溉面积将在现有的基础上增加19%,即耕地灌溉面积占总耕地的21.2%,而相应的灌溉水量将增加17%。1950~1985年,全球灌溉面积年均增长5%以上,占耕地17.8%的灌溉面积,生产了世界食物总量的1/3。但由于全球气候变暖和干旱日趋严重,水资源日趋紧张,发展新灌溉系统的成本不断上升,平均每公顷成本超过4500美元,甚至高达10500美元,灌溉农业的效益下降,制约了灌溉农业的发展。自1980年以来,世界灌溉面积增长速度明显下降,年增长率不到1%。国际食物政策研究所报告指出,从70年代后期开始全球新的水资源开发已经趋于缓慢,开发新的水资源的费用越来越昂贵,灌溉项目的投资正在减少,特别是亚洲。由于单一技术的应用和水资源有效利用率偏低,全球每年仅由于涝灾和盐碱化失去的土地面积达30~150万公顷。 由于自然地理气候和经济发展水平的不同,各国、各地区的农业用水状况也不相同。表3-1给出全球161个国家用水量与用水结构。不难看出,全球性水资源不但分布不均,而且利用结构也不相同。亚洲和非洲这两个贫水和人口密集地区农业用水占总用水的比例均高达85%左右,表明这两个地区水资源对于食物安全的保障形势依然严峻。从水资源开发利用程度看,非洲地区低于欧美既是由于经济条件限制,也由于水资源总量短缺和开发难度高。亚洲地区水资源开发利用程度为5大洲最高,达到10.7%,但仍低于我国的23%。发达国家和水资源富裕地区水资源开发利用程度均低于世界平均水平,而且农业用水占总用水的比例低于50%。 表3-2给出国际灌溉排水委员会(ICID)88个成员国农业灌溉的情况。88个成员国总人口占全球人口的80%左右,耕地面积占86.3%,灌溉面积占99%,耕地灌溉率平均为20.5%。表3-1和表3-2数据说明,在全球范围内,农业用水的主要来源仍是利用自然降水,在水资源富裕地区尤为显著。灌溉农业受资源紧缺、成本上升、农业效益下降等因素的影响,增长速率明显降低。亚洲地区由于人口密集,水资源的开发程度、耕地灌溉率和农业用水量远高于其他地区,这一方面说明亚洲地区灌溉农业发展迅速,但近年来亚洲地区灌溉投资下降和生态环境恶化的趋势也表明,亚洲地区以水资源开发为主的农业发展方式使水资源过度消耗,农业进一步发展面临的水资源压力将加大,节水高效应是亚洲地区农业发展的基本方向。 表3-1 世界各地区用水量与用水结构 地 区 国家数 人口 百万 总用水量 km3/yr 人均用水 m3/人yr 水资源开发利用率 % 用水结构(%) 农业 工业 生活 非 洲 50 723.40 151.96 210.0 2.8 85.4 5.8 8.7 美 洲 28 753.84 690.36 915.8 3.7 48.1 38.8 13.0 亚 洲 48 3461.75 1636.45 472.7 10.7 86.4 7.7 6.0 欧 洲 30 764.54 462.08 604.4 6.0 32.3 53.2 14.7 大洋州 5 27.13 16.37 616.7 1.1 34.5 3.1 62.4 合 计 161 5730.66 2957.58 516.1 6.1 68.6 22.0 9.4 资料来源:《世界之水》(1998~1999淡水资源报告) 表3-2 各地区ICID成员国灌溉情况 地 区 国家数 人口 (百万) 农业人口(%) 总面积 Mhm2 耕地面积 (Mhm2) 耕地与总面积比(%) 耕地灌溉面积(Mhm2) 耕 地 灌溉率(%) 非 洲 21 552.87 50.53 1898.47 146.65 7.72 11.86 8.08 美 洲 15 723.46 12.58 3758.11 389.68 10.36 38.09 9.77 亚洲、大洋州 25 3402.69 56.99 3162.64 502.16 15.87 170.11 43.83 欧 洲 27 693.18 13.05 575.06 169.70 29.50 27.56 16.24 合 计 88 5372.20 44.67 9394.28 1208.19 12.86 247.62 20.49 资料来源:ICID 1.2 国外发展节水农业基本做法 1.2.1 农业水资源开源技术 1)地面集水技术 在半干旱和干旱农业区,因地制宜地修建各类集水设施,收集雨水和地面径流,以供直接利用或注入当地水库或地下含水层。以色列从北部戈兰高地到南部内盖夫沙漠,全国分布着百万个地方集水设施,每年收集约1~2亿立方米水。美国则制定雨水收集系统的标准或规划指南以及系统的优化设计。其雨水收集设施主要有钢制容器、外表涂有橡胶或包有塑料的纤维可折叠容器、纤维玻璃小槽、聚乙烯容器、红木容器等类型。集雨面用柔性膜、沥青或其他不透水材料进行处理。 2)跨流域调水 跨流域调水是解决水资源时空分布不均的一种有效途径。原苏联地区、美国、印度、加拿大、墨西哥、巴基斯坦等国都进行了大规模的调水,伊拉克、利比亚和土耳其等国也在积极实施本国的调水计划。但调水工程同时也会产生一些严重的负效应,如投资过大、移民安置、淹没耕地等引发的一系列社会和经济问题以及环境问题。 3)地下水库利用技术 全球地下淡水占全球淡水总储量的30.1%,因此世界各国均非常重视利用地下水发展灌溉。美国加州的不少灌区都修建了地下水回灌系统。通过地下水库来调蓄水量,以丰补歉,提高水资源的有效利用率。 4)劣质水利用技术 劣质水包括工业和生活污水、咸水。在淡水日益紧缺的形势下,不少国家把利用劣质水灌溉作为弥补淡水资源不足的一个重要途径。由于将污水灌溉看作是消除污染、解决农业淡水资源不足、促进农业增产的有力措施,进一步推动了污水灌溉的发展。 以色列处理后的污水利用率已达70%,居世界首位,其中1/3用于灌溉,约占总灌溉水量1/5。美国目前已建成3400余处污水再利用工程,全国50个州中有45个州采用了污水灌溉。20世纪80年代初,前苏联已有50%的污水,包括全部工业废水用于农田灌溉。印度自20世纪80年代开始,每年用于农田灌溉的污水都占城市污水总量的50%以上。沙特阿拉伯的大量灌溉用水,尤其是非粮食作物用水,均为处理过的废水。 以色列利用淡化咸水进行灌溉的面积达到45,000 公顷,西班牙、意大利分别为29,000公顷和15,000公顷。 1.2.2 输水节水技术 1)渠道防渗技术 渠道衬砌是减少输水损失、提高灌溉水利用率的主要措施。各国用于衬砌的材料包括刚性材料、土料和膜料三大类。目前刚性材料(尤其是砼衬砌)占主导地位,随着化学工业的发展和机械化施工技术的进步,以聚乙烯和聚氯乙烯薄膜为主的膜料衬砌的比重日益增大。膜料衬砌具有防渗效果好、耐久性强、造价低及便于施工等优点。在美国用做水工建筑材料的高分子聚合物种类日渐增多,应用范围也逐渐扩大。美国从开挖渠床、铺设塑料薄膜直到填土或浇筑砼保护层都由机械完成。前苏联的中亚地区和乌克兰地区也在中、小型渠道采用了整体浇筑砼和砼预制板衬砌下加铺0.2毫米厚防渗膜料的方法。印度旁遮普邦采用在预制硅砖下加铺廉价聚乙烯薄膜,渠道运行15年,状况良好,取得了显著的工程效益。 2)低压管道输水灌溉技术 低压管道输水不仅可以减少输配水损失,还具有节地、适应地形强、防冻胀等优点,且有利于管理,在国际上已成为田间输水技术的主要方向。美国1984年低压管道输水灌溉面积已占总灌溉面积的46.9%,加州圣华金河谷灌区支渠以下全部管道化,渠系水利用系数达到0.97。日本、以色列、前苏联、东欧各国以及加拿大、澳大利亚等国也发展很快。国外低压管道灌溉技术已趋成熟,包括地面和地埋两种类型。地面管材主要有柔性聚乙烯软管、薄壁镀锌管、铝合金管、尼龙涂橡胶管,地埋管材包括低压砼土管、涂塑薄壁钢管、轻型半硬质塑料管。今后的主要研究方向是开发性能更优、价格更低的新型管材和各种先进量水、放水设备,以及适宜多目标利用的系统型式或实现自动化管理。 1.2.3 田间灌溉节水技术 1)喷微灌技术 采用高效省水的灌溉技术是提高农业水利用率的一个重要途径,喷微灌技术是世界灌溉节水技术发展的主流。欧洲国家82%的灌溉面积利用先进的灌溉技术,仅有14%的灌溉面积利用地面重力灌溉。喷微灌技术在以色列、美国、前苏联和欧洲一些国家发展比较快,以色列、德国、奥地利三国的喷微灌溉面积占本国灌溉面积的100%。以色列水资源极度贫乏,十分重视选用最节水的灌溉技术,喷微灌中滴灌比例已达70%(表3-3)。 表3-3 各国采用先进灌溉技术情况 国 家 总灌溉面积(百万公顷) 采用先进灌水技术的灌溉面积(公顷) 喷、滴灌面积占总灌溉面积(%) 喷灌 滴灌 喷、滴灌合计 美 国 21.400 3,380,000 1,050,000 4,430,000 21.0 法 国 1.610 — 140,000 1,450,000 90.0 印 度 57.000 658,500 260,000 918,500 1.6 奥 地 利 0.080 760,000 3,000 763,000 100.0 埃 及 3.300 450.000 104.000 554.000 17.0 德 国 0.532 530,000 2,000 532,000 100.0 南 非 1.300 255,000 220,000 475,000 36.5 意 大 利 2.700 345,000 80,000 425,000 16.0 斯洛伐克 0.310 310,000 2,650 312,650 99.0 伊 朗 8.050 199,075 53,717 252,792 3.1 以 色 列 0.231 70,000 161,000 231,000 100.0 叙 利 亚 1.280 93,000 62,000 155,000 12.0 英 国 0.160 156,000 2,000 158,000 99.0 捷 克 0.153 151,011 1,224 152,235 99.5 澳大利亚 2.000 — — 100,000 5.0 津巴布维 0.150 87,000 8,000 98,000 63.0 匈 牙 利 0.130 82,000 4,200 89,200 68.6 葡 萄 牙 0.630 40,000 25,000 65,000 10.0 马 拉 维 0.055 43,193 5,450 48,643 87.0 约 旦 0.070 5,300 38,300 43,600 62.0 塞浦路斯 0.055 2,000 25,000 27,000 49.0 墨 西 哥 6.200 — 105,000 600,000 10.0 喷灌形式有中心支轴式、滚移式、平移式、卷盘式、人工季节性固定喷灌等。 微灌与喷灌相比,因更为节水、节能,增产效果更显著,故其发展势头也很强劲。世界微灌面积由1981年的43.7万公顷发展到2000年的376.7万公顷。美国、以色列正在发展地下滴灌技术,取得了较地面滴灌更好的效果,并且有利于使用污水灌溉。而以重力(低水头)滴灌为代表的家庭小型微灌系统则特别适合在发展中国家推广。 许多发展中国家也都根据本国国情,采取适度发展的路子,使喷微灌得到一定发展。 喷微灌技术发展趋势是:A.低压节能型;B.喷微灌相互结合;C.积极开展多目标利用;D.改进设备、提高性能;E.产品日趋标准化、系列化、通用化;F.运行管理自动化。 2)改进地面灌水技术 在发展喷微灌技术同时,各国非常重视对常规灌水方法的改进与发展,并研制出绳索控制灌溉(美国)、坡地灌水管灌溉(苏联)、波涌灌溉(美国)、地面浸润灌溉(日本)、负压差灌溉、土壤网灌溉 、小型干燥器或雾水收集器集水灌溉(南美)、皿灌(印度、巴西)、水平池灌溉(美国)等新技术新方法。 1.2.4 农艺节水措施 主要包括选育耐旱作物与节水品种,改良耕作方法与栽培技术,推广地面覆盖技术。这些措施都既适宜于灌溉农业区,也适宜于旱作农业区。 1)选育耐旱作物与节水品种 耐旱作物一般在生长关键期能避开干旱季节,或抗逆性强,或能和当地雨季相吻合,在雨季快速生长,以充分利用有限的降水。印度和美国十分重视高粱品种的选育研究,目前全印度推广应用的优良高粱杂交品种已达45个,覆盖面已达38%。这些品种不仅产量高,而且品质优良,有些高粱的口感可以和我国的粳米相媲美。 美国旱区高粱广泛用于畜牧业必需的青贮料、青刈干草、残茬放牧,更是残茬覆盖保护耕作法的关键环节。高粱水分利用效率高,生产性能稳定,已成为高粱/肉牛旱地农牧制度的基础。美国注重强化高粱耐旱性能的工作,得克萨斯州农业试验站近年来用渐渗杂交法将高大、晚熟、不适应温带的热带高粱种质转变成矮秆、早熟有栽培价值、适应温带的类型,扩大了种植利用范围。得克萨斯州理工技术大学植物分子研究室人员经过多年努力,MAS的分子育种工作已有突破。亚利桑那州的Tucson试验站,正大力筛选耐盐、省水植物,以丰富现今栽培的作物种群。 2)改良耕作方法 合理的土壤耕作具有调节土壤物理性状、蓄水保墒、增加可给营养元素的效果。因此,各国在探究发展节水农业途径时,都非常重视耕作方法的改进与发展。 发达国家由于机械化作业和化肥施用造成土壤结构破坏,引发失墒、水蚀、风蚀,为此推行了各种保护性耕作。基本趋向是由多耕转为少耕免耕,由浅耕转为深耕,由耕翻转为深松,由单一作物连作转为粮草轮作或适度休闲。重视水土保持、纳雨蓄墒、以肥调水。 在美国,随着高效除草剂和免耕播种机的出现,现代免耕技术已被广泛用于小麦、大麦、棉花、烟草、高粱、大豆、甜菜和饲料作物。目前全美国70%的耕地已取消了铧犁翻耕,免耕种植的面积已占全国粮食作物面积的20%。据此有人预测,到2010年美国将有95%的农民用少免耕法代替传统耕法。 3)推广地面覆盖技术 地面覆盖包括有机物覆盖和地膜覆盖。具有抑制土壤蒸发、蓄存降水、保持土壤水分、提高地温的功能,能够节省灌水、提高产量。并且技术简单、成本低廉是一项非常有效的抗旱增产措施。美国平原地带广泛实行作物秸秆覆盖,麦秸、高粱和轧棉碎屑覆盖的土壤蓄水都明显增加。最早使用地膜的日本,根据不同的作物和栽培方式采用很多不同品种的地膜,包括透明、黑色、银黑、镀铝等多种颜色、材质以及带孔和条状网眼地膜。为解决污染问题,近年来开发了多种可降解地膜。随着光降解地膜覆盖材料、多功能覆盖机以及薄型高强度地膜的出现,地膜覆盖技术在西欧大面积用于大田蔬菜、棉花和玉米等作物。 1.2.5 化学节水技术 1)化学覆盖 化学覆盖是以多分子膜阻碍土壤水气散发,水气在膜下聚集凝结使耕层土壤水分含量升高。国外使用农田化学覆盖的有原苏联、美国以及日本、法国、印度、罗马尼亚、比利时等十多个国家,增产效果达到10~30%。农田化学覆盖材料包括石蜡、沥青乳剂、树脂、橡胶、塑料等,使用方式包括成膜、泡沫和粉末覆盖。 2)保水剂 保水剂即土壤改良制,从成分上大致可分为无机、有机和高分子合成物质三类。保水剂吸水速度快(吸水能力可达50~500倍),在干旱环境下能将所含水分通过扩散慢慢渗出,并能反复吸水和渗水。通常用作种子涂层、苗木根系涂层和种子造粒。美国农业部北部研究中心于70年代合成了吸水性很强的新型保水剂,包括淀粉系、纤维素系和合成聚合体3个系。在用于种子造林、种子涂层和树苗移栽等方面取得了良好效果。日本、英国、法国和前苏联等国都研制、使用了自己的保水剂产品。研究较多的是以乙烯醇/丙烯酸盐类和交联聚丙烯酸盐组成的聚合体。今后的主要研究方向是延长其使用寿命,以提高利用效益,确保经济性。保水剂及其分解后的成分对土壤和作物有无不利影响还需要进一步研究。 3)抗蒸腾剂 据研究人员测定,作物根系吸收的水量只有1%成为作物细胞的组成部分,其余的99%都通过作物蒸腾进入大气。这些水中有一部分是作物维系生命所必需的,另一部分则属于无效散失。据美国研究资料使用抗蒸腾剂可减少土壤水分损耗40%左右。抗蒸腾剂主要作用类型包括代谢型、薄膜型和反射型。 1.2.6 管理节水措施 1)制定节水灌溉制度 节水灌溉制度不仅关系到作物单位耗水产出,而且还能控制作物最大可能耗水量,是节水型农业的一项重要内容。70年代以来,各国在这方面开展了大量研究。以色列试验结果显示,最佳灌溉处理是利用最少的水获得接近于最高产量的产量,即相当于最高产量85%~95%的产量。 2)重视田间水管理和农民参与 田间水管理是灌溉水管理的重要组成部分。各国为了改善和加强田间水管理,在不断完善田间渠道和配套、采用先进的灌水技术、积极探索减少水的蒸发、渗漏,增加对土壤水的利用以提高降水和灌溉水的利用效率的同时,也纷纷重视发动农民参与水管理和加强量配水设施建设。 加拿大、美国和日本等发达国家开始重视用“需求”管理取代“供给”管理,实施灌溉用水的动态管理。 3)加强灌区用水信息管理 随着淡水资源供需矛盾日益突出,近些年来不少国家已注意研究灌溉农业经济用水和用水管理现代化问题。灌溉用水管理实质是灌溉用水信息管理,合理的灌溉及其相应的措施取决于可靠的用水信息。美、日等发达国家的用水信息管理比较先进,如美国加州CIMIS灌溉管理信息系统,包括由设在重点农业区的70多个气象站组成的网络,每个站的观测数据在每晚自动传输到水资源局计算中心,中心综合汇集的气象数据包括降雨、土壤、空气温度、风向风速、相对湿度,经分析校准后存入CIMIS数据库,提供给网站,再由各网站提供给农户,精确确定灌水量,提高灌溉效率。 4)实行计划用水,合理调配水量 在地多水少灌区,供水量与作物田间需水量之间供需矛盾突出。实施计划用水,采用主要农作物有限供水的优化分水技术和轮灌斗农渠的最佳组合和实行灌区多水源统一调度,可以有效调配有限的水资源以发挥最大效益。 5)促进灌溉管理向自动化发展 随着科学技术的迅速发展,发达国家普遍采用计算机、电测、遥感等新技术进行水管理。在美国,大型灌区都设有调度中心,实行自动化管理。日本于20世纪80年代初新建或改建的灌区,大多从渠首到各分水点都安装有遥测、遥控装置。罗马尼亚大多数灌区在80年代初便实现了自动化或半自动化管理。以色列不论大小灌区,全部采用自动化控制。 6)通过水价调节用水 从全球范围内看,灌溉水的水价远低于生活、城市和工业用水。即使在法国、德国和以色列这样的灌溉系统能够达到自我维持发展的发达国家,其灌溉用水的价格仍然只有其它用水价的1/10左右(表3-4)。澳大利亚、塞浦路斯、美国、埃及、南非、印度、巴基斯坦、法国、英国等都制定了相应的水价政策。 7)水资源管理机构运行与维护 多数国家都设有确定不同类型需水和分配水的机构。澳大利亚、埃及、巴基斯坦、印度、马来西亚的灌溉系统的运行,是由政府机构执行的。但奥地利、英国、蒙古、美国,灌溉系统的运行则主要是由用水者协会来完成的。而其他一些国家,如意大利、以色列、南非、土耳其等国是由政府机构和用水者协会来共同完成的。 灌溉系统的运行维护各国也不尽相同,政府与用水者投入的运行与维护的费用的比例也大不相同。塞浦路斯、巴基斯坦、印度、南非和泰国全部由政府负担所需的费用,而奥地利、法国、德国、美国则全部由用水者负担所需的费用,其他国家则由二者共同负担。 表3-4 有关国家不同领域用水的水价(1995,单位:美元/立方米) 国家 生活用水 工业用水 灌溉用水 农村 城市 以色列 0.84 0.34 〈0.26〉 0.16~0.19 法国 0.5 0.5 0.18~0.3 0.15 塞浦路斯 — 8.2/km3/月 0.33~0.66 0.11~0.14 德国 1.5 1.5 — 0.1~0.5 意大利 0.4 0.7 0.04~0.7 0.1 西班牙 0.25 0.75 — 0.02~0.2 奥地利 — 1.5 0.5~1.0 0.1 澳大利亚 0.1~0.12 0.2~0.5 0.1~0.5 0.005~0.07 土耳其 — — — 0.005 美国 — — — 按量 印度尼西亚 0 0.008 0.013 0 尼日利亚 — 2/月 — 10/季/公顷 巴基斯坦 — — — 3.7/公顷 印度 — — — 按面积 1.3 典型节水农业模式 1.3.1 印度 印度作为世界的四大文明古国之一,在人类发展史上占有十分重要的地位。同样,印度作为一个传统的农业大国,在农业发展过程中也创造了许多奇迹,特别是在水资源的利用方面,在过去几个世纪以来,印度人民充分认识到水资源的重要性,发展了一系列从雨水、河水、洪水和地下水资源的收集和利用技术。 印度是我国的近邻,在水资源、农业人口、灌溉面积、人均GNP等方面与我国比较接近,同是发展中国家。作为节水农业重要技术,集雨这一印度古老的技术为本国的食物安全做出了重要的贡献,而微灌技术在印度的迅速发展也推动了国民经济的快速发展,其经验对我国节水农业发展具有重要参考价值。 1)集雨种植 印度虽是一个多雨国家,但雨季、旱季分明,一些地区湿润月份只有4~4.5个月,所以集雨种植和旱作技术在印度占有重要地位。目前,印度1.42亿公顷耕地中旱地占73%,生产了全国46%的谷物、75%的油料、90%的豆类、70%的棉花,为解决本国的食物安全做出了重大贡献。 集雨种植是印度农业技术的重要组成部分,它有两种集雨利用方式,其一是集雨旱作,其二是集雨节灌。 集雨旱作 主要在降水量少地区采用,有三种形式:一是利用蓄水池收集田间降雨,在降水多的年份可以把总降水量16%~26%的径流收集起来,作为补充灌溉的水源。二是利用田内集水,即通过收集周围平地或集水区的水分来稳定作物产量。位于左德薄尔(Jadhpur)的中央干旱地带研究所,采用把耕地分成不同条带的办法(分为种植作物带和不种植带,后者为集水区,向种植区倾斜),在雨水多的年份,种植区除可得到117~528毫米的直接降水外,还可从集水区获得23~100毫米的径流,作为灌溉水;三是发展微型集水区,种植区为沟,集水区为垄,分别单行向沟倾斜,作物种在沟里。 集雨节灌 印度可以被划分为15个生态类型区。这些类型区几乎涵括各种不同类型气候区,既有干旱、寒冷的沙漠,也有干旱、酷热的沙漠区,有亚热带的高海拔山区,也有热带山区,还有平原、盆地。其中有不少类型区面临水资源严重不足的情况。由于地区的环境条件的不同,各地在水资源收集和利用方面存在很大不同,如表3-5所示。在干旱半干旱地区,由于没有水资源,人民的生活和农业用水基本上都依赖于雨水。人们建立各种水窖收集雨水用于灌溉和作为日常生活用水,在局部地方,人们还修筑堤坝形成一定规模的集雨区,以便在雨季收集地表径流。在一些极为干旱的地区,人们应用房顶作为集雨面收集雨水,同时在这些地区由于土地面积广阔,人们建设了一种称之为Kundis的雨水收集设施。这种设施是一种人工井,在井的周围建设集雨面,以便使降水能够汇入井中。 表3-5 印度传统农业的水资源收集和使用 生 态 区 农业水资源系统 高原和山区 1、河流、渠道直接将水引入农田 少数情况下,将水引入池塘和其他贮水设施以供干旱季节时进行农田灌溉 干旱和半干旱地区 1、建立雨水储藏设施收集雨水供下游农田使用 2、建立河流或者溪流水储存设施,为收集地表径流常常建设一系列的贮水设施,在水资源富裕时储存尽可能多的水分。 3、建立雨水储藏设施延缓地表径流以增加土壤水分 平原和低地 1、建设贮水设施,直接利用洪水进行农田灌溉 2、在一些特殊的土壤和作物区,也在农田中建立雨水收集设施 海岸地区 1、建立贮水一些设施防止海水进入。 资料来源:《Dying Wisdom》 Trans-Humalayan 地区包括Ladakh 和Kargil两个部分,位于印度的西北部,属于严重缺水地区,年降水量在140mm左右。为了应付水资源的缺乏,近年来开展了一系列的节约用水。该地区的水资源主要来源于冰川融化,为了有效利用这一宝贵的水资源,当地居民修建比较完备的渠道和储水设施,防止水资源的流失。同时,还十分注意水资源的管理,每个村都配备有一名专门管理水的官员,其主要职责是水资源在农业生产上的分配,有关水事纠纷的调解。 在西喜玛拉雅地区,由于雪水是主要的水资源,因此,经过千百年的发展和建设,根据该地区的特点形成了一个十分典型的收集和储存水资源的系统—Kuhl,长度在1~15公里,有多个集水面和注入口,既能收集雨水也能收集雪水,单个Kuhl 灌溉的面积在80~400公顷。由于该地区属于山区,大多数农田是梯田,Kuhl能够利用地形进行灌溉。Kuhl 的造价是每公里3000~5000卢布。在西喜玛拉雅地区的另一个重要储水设施是池塘,主要分布在Jammu地区。 2)现代节灌技术 印度的微灌起步比中国要晚10年,1981年才开始引进微灌技术,1986年开始较大规模发展,目前印度微灌溉面积已达到26万公顷。主要原因有以下几方面: 水资源短缺 印度耕地面积1.42 亿公顷,灌溉面积0.57亿公顷,耕地灌溉率40%左右,农业用水占总用水的84%。由于工业和经济发展用水的压力,到2025年,农业用水估计要降到73%,在今后20~30年中,人均水资源要从目前的2400立方米减少到1700立方米。如位于印度中西部的Maharashtra邦,1/3的面积干旱频繁。 中央财政支持 印度在1992~1997年的第8个五年计划中,中央政府制定了微灌发展补助计划,国家补助园艺作物微灌系统总投资的90%,约每公顷补助4950元。在“八五”期间,政府共向微灌工程投资2.8亿美元。而在某些州,滴灌补助从1986年已开始,如微灌发展最快、面积最大的Maharashtra邦,由于1986年遇到了极其严重的大干旱,为了保护和促进果园的发展,州政府实行了果园滴灌补助计划,结果果园面积从1986年的430公顷,猛增到1998年的122362公顷,目前,该州的微灌面积已占印度的微灌总面积的55%。州政府还计划以每年25000公顷的速度发展微灌。 园艺作物种植面积急剧增加 印度Maharashtra邦1991年制定了一个每年发展100000公顷园艺作物的计划,可以说,微灌快速发展直接与园艺作物种植面积飞速发展有关。印度的微灌作物有30多种,香蕉、葡萄、橙子和石榴等四种果树的微灌面积占微灌总面积的60%以上,另外还有蔬菜和其它行播作物,如西红柿、洋葱、辣椒、甘蔗、棉花等,柚树、竹子、桑树等也有部分利用微灌进行灌溉(表3-6)。 微灌工业飞速发展 目前,印度有75个大大小小的微灌设备制造厂商,仅Maharashtra邦就有25个。其中最大的5个制造厂商生产的设备占了市场总销售额的78%。1999年和2000年全国微灌设备总销售额分别为1.92 亿美元和2.18 亿美元。印度还向斯里兰卡和中东等地出口微灌设备,每年的出口总额占总产量的10%~15%。市场销售微灌设备的30%~35%来自进口(以色列60%、美国13%、德国12%、荷兰10%,其他5%)。 技术支持 仅Maharashtra邦就有四个州立农业大学、一个国家水土管理研究所在进行着微灌技术的研究开发,另外还举办定期的短期培训班,培训的学员有农业水利官员和农户。政府还利用各种媒体宣传滴灌成功与失败的经验教训。 表3-6 印度微灌作物结构 作物种类 占该作物灌溉面积的比例% 占总滴灌面积的比例% 香蕉 49 22 葡萄 86 19 甘蔗 3.8 14 橙子 8.7 11 石榴 22 10 棉花 0.2 5 芒果 1.7 4 桨果 5 3 木瓜 92.5 1 番石榴 5 1 其它 5.5 10 3)印度发展节水农业的经验和教训 印度的农业走的是一条旱作节水保障基本食物生产,发展现代节水灌溉提高农业效益的道路。印度近年来由于结构调整和水资源短缺,加之不合理的用水,集雨农业有萎缩的趋势(见DYING WISDOM)。 由于管理机制等问题,部分农户对微灌的管理与维护不关心,致使微灌系统很快报废,又重新回到传统灌溉的老路; 微灌系统的设计主要由制造厂家及代理商来做,而这些规划设计的主要目的是销售产品,因而出现了两种不正常的现象,一是设计标准过高,系统昂贵;二是造价低,系统性能很差; 由于农户不知道作物需水量等相关信息,大部分微灌用户过量灌溉。一些小系统由于没有安装压力表和水表等量测仪表,农户不能确定系统的最优工作环境; 由于高效液体肥料价格昂贵,用户仍在使用固体肥料,增产幅度受到明显影响,另外,也由于肥料注入装置大部分来自进口,施肥灌溉受到很大限制; 推广服务措施落后于微灌的发展,政府机构只是作为一种财政补助计划的办事机构,没有对工程的性能实施适当的技术支持和监督,也是部分微灌效益不高的原因。 1.3.2 以色列 以色列是一个水资源严重匮乏、耕地少和干旱贫瘠的小国。在建国后五十多年的时间里,在这极其不利的自然条件下,以色列将干旱制约依存型的原始农业发展成为当今世界上独具特色的高质、高效现代农业。虽然我国和以色列在农业产业结构、社会经济状况和农业科技体制等方面迥然不同,但我国农业目前面临的水土资源紧缺、农业技术落后和低质低效的农业生产结构等问题,与以色列建国初期所面临的困难和所处的状况大体相似,因此深入研究以色列节水农业的经验与实践,对我国节水农业体系的建立和发展具有启发和借鉴作用。 以色列的灌溉面积为22万公顷,农业用水量为12.58亿立方米,占总供水量的62%。在单位面积的平均灌溉水量由1975年的8700立方米/公顷降为1995年的5500立方米/公顷、农业总用水量不增加条件下农业产出增长了12倍,20多年来每立方米水的产量提高了350%~400%,这主要得益于以色列采取了有效节水措施,制定并严格地执行有关政策。 1)主要节水农业措施 灌溉施肥 所有灌溉农田都采用了喷灌和滴灌等现代灌溉技术和自动控制技术及水肥同步施用,以提高灌溉水效率。随着节水技术的发展和节水高新技术的应用,滴灌面积占其全部灌溉面积的70%,以色列灌溉水利用率达到90%,很多农产品的单产已居世界前列:番茄产量300t/公顷,甜椒为110t/公顷,籽棉5.6t/公顷,牛奶年产达10200L/头,1997年农产品出口率为22%,新鲜农产品出口值为7.5亿美元。 污水资源的利用与微咸水利用 以色列1996年全国污水利用量约有2.5亿m3,分布在城镇周围的果园主要用污水灌溉。到2010年预计全球将有1/3的农业灌溉用水将来自污水资源。在以色列南部沙漠地区利用微咸水灌溉生产的西红柿、其它蔬菜和水果的品质优于淡水灌溉生产的产品。如标有用微咸水灌溉的以色列南部沙漠生产的水果和蔬菜在欧洲市场上的价格较高,销路很好。 雨水收集利用 由于淡水资源十分珍贵,在以色列尽一切可能收集雨水、地面径流和局部淡水,因地制宜的修建各类集雨蓄水设施以供直接利用,或注入当地水库或地下含水层。从北部戈兰高地到南部内盖夫沙漠,全以色列分布着百万个地方集水设施,每年收集约1~2亿m3的水。 管理技术 制定水价政策,实施灌溉过程的计算机管理和遥控。近年来推广的灌溉水分段计价(表3-7)的办法,使灌溉水量节省10%~15%,并在一定程度上促进了高效农业的发展。 表3-7 灌溉水价分段计价标准(1995) 水源 用水比例(实际用水占配额)% 水价(美元) 1、淡水 1~50 0.15 5~80 0.18 80~100 0.21 平均 0.19 2、三级处理污水 用水需求量小的时期 0.14 用水需求量大的时期 0.15 3、二级处理污水 平均 0.12 调整农业结构 以色列政府根据本国农业发展状况及国际农产品市场变化情况及时调整农业发展战略,建立节水创汇型农业结构。通过几次农业革命,目前以色列放弃了粮食自给,而大力发展可供出口的高附加值的经济作物,本质上走的是一条以产值最高为目标的节水农业发展模式,使农业具备: ——与其他经济部门竞争水量的能力; ——作物经济价值高、用水量少; ——与进口的农产品相比有竞争能力。 2)模式产生的条件 这种模式的确立除了严峻的水资源形势外,还须具备以下经济条件: 可以放弃粮食自给 以色列共有500多万人口,以我国目前每年人均粮食 400kg计算,每年共需粮食200多万吨,假如粮食全部依赖进口,只要有一个粮食出口大国提供,就足可以解决吃饭问题。从目前以色列所处位置以及同西方大国的关系和利益来看,只要有一个安全的国际环境,以色列放弃粮食自给在战略上无任何风险可言。 发达的经济奠定了广阔的农业市场 以色列人均产值13600多美元,以色列农业尽管非常发达,仅农业年出口产值,就高达7.4亿美元,但农业生产总值只占国民生产总值的5%。以色列的农业人口只有20多万人,由此可见,以色列本身就是一个经济富足的农产品消费群体,再加上欧洲市场,使得以色列有中国无法比拟的市场条件,这些因素对农业的发展特别是经济作物的高回报率是至关重要的。可以这样认为,没有这样的市场条件,以色列以最高产值为目标的节水农业模式根本无法形成,也不会有今天的成就。 1.3.3 美国 美国地处北美大陆南部,国土面积937万平方公里,耕地面积1.88亿公顷。1994年美国总人口2.6亿,人均耕地0.8公顷,农业人口618万。美国水资源丰富,河川年径流总量为29702亿m3,1990年人均水量12376m3,但地区分布不均。1998年农田灌溉面积2000万公顷,耕地灌溉率10.6%。 20世纪70年代以前,政府政策的重点在于水资源的开发。70年代以后,政府政策明显地增加了水资源保护的内容,注重了节水农业的发展。 1)美国既注意改造原有的地面灌溉系统,又大规模发展现代灌溉技术。 地面灌仍然是美国农业主体灌溉技术,占灌溉总面积的50%左右(表3-8),但美国非常重视融合现代最新技术成果,改进地面灌溉技术,目前沟灌占地面灌溉的51%,畦灌仅占地面灌溉的31%。另外,为提高田间用水效率,大力推广激光平地技术,即利用激光测平技术进行土地平整,整个地块的高差控制在2~3cm内,激光平地后,比常规畦灌节水20%以上。美国1998年激光平地面积已达300万公顷。传统的地面灌溉,如果管理方法先进,也能达到80%~85%的灌溉水利用效率。 表3-8 1998年各种灌水方法的灌溉面积及平均灌水量 灌溉方式 面 积(公顷) 占总灌溉面积的比例(%) 每公顷平均灌水量(m3) 喷灌 9,299,860 45.3 3965 地面灌 10,157,990 49.5 6710 微灌 850,947 4.1 5490 地下灌溉 222,045 1.1 7320 合 计 20,530,842 100.0 5490 喷灌面积居第二位,1998年喷灌面积达920多万公顷,占总灌溉面积的45%,而1988年占40%,1984年占38%。喷灌形式有中心支轴式、滚移式、平移式、卷盘式、人工季节性固定喷灌(即耕种时收起来,耕作完后再放置到田间,直到收割期)。为降低能耗,低压中心支轴式喷灌机系统(小于200kPa)发展迅速,占中心支轴式喷灌系统的50%。 从1998年灌溉普查结果分析,灌溉面积最大的作物是玉米,占总灌溉面积的21%,以下依次为苜蓿、棉花、豆类和果树。 2)先进的灌溉管理技术 不论采用什么灌溉方法,管理跟不上去,就可能形成水的浪费。在美国,通过精密仪器测量选择灌溉适宜时间、进行墒情测报。一些农场主通过微机中心进行操作,几百英亩的农场灌溉,在一间屋里就可控制完成。电台通常会根据情况提醒人们应采取什么灌溉办法及灌溉多少,美国各地还建立了不少的气候分析站,这些分析站由政府资助,鼓励人们节约用水和有效用水。 3)污水和微咸水资源化 为提高水资源的开发利用率,美国一些大的综合性供水区修建了废水处理厂,把城市废水经过处理后再用于农林业灌溉或改善环境。另外,美国还在探索用湿地进行废水处理和调蓄,从20世纪70年代就开始研究用微咸水进行灌溉。 4)调整灌溉农业布局 将灌溉农业由水资源紧缺的地区转移到水资源丰富的地区。在80年代美国有85%的灌溉面积在西部,15%在东部;而在90年代有77%的灌溉面积在西部,23%在东部。 5)雨养农业技术 雨水收集利用与地下水回灌。美国的雨水收集设施主要有钢制容器,外表涂有橡胶或包有塑 料的纤维可折叠容器,纤维玻璃小槽,聚乙烯容器,红木容器等,并且已开始制定雨水收集系统的标准或规划指南以及系统的优化设计等。为了解决水资源供需平衡问题,减缓旱区地下水的下降,改善水环境,美国加州的不少灌区都修建了地下水回灌系统。通过地下水库来调蓄水量,以丰补歉,提高水资源的有效利用率。 推行保护性耕作。美国旱区注重农田覆盖。在推行残茬覆盖和保护耕作法后,土壤侵蚀量和径流量明显下降,土壤有机物投入增加、矿化速率下降、积累量上升,土壤水分得以较好储存和有效利用。但多年免耕情况下,容易导致某些病虫害发生,并使耕层土壤趋于结实,加上除草剂、杀虫剂以及化肥投入量增加,使生态后果逐步成为问题,因而改进为残茬覆盖伴以少耕的方法。 强化农田培肥。农田培肥是农业得以持续的基础。现阶段美国重视复合肥的利用。 重新认识作物轮作的作用。美国农业商品化程度高,种植过于单一,有利于生产率的提高,但从水分平衡和土壤肥力方面来看有明显的弊端。对此,研究机构不仅重视对轮作的研究,而且极力倡导改作物连作为轮作。 控制土壤侵蚀。美国中西部旱农地区开发虽然较晚,但由于地质、地貌以及传统耕垦技术等众多原因,在丘陵及山区,乃至高原盆地,农田土壤侵蚀均较严重。年侵蚀模数为1000-3000t/km2,为了控制土壤侵蚀,美国联邦政府大力倡导增加农田植物被覆度,实行残茬或生物覆盖。 重视耐旱作物种群。美国旱区高粱水分利用效率高,生产性能稳定,已成为高粱/肉牛旱地农牧制度的基础。 6)采取优惠政策 为了利用有限的水资源,美国采取了一系列优惠政策扶持重要基础设施发展。对重要灌区及水源工程的建设,政府给40~50年的无息贷款;政府还根据需要,发行建设债券,向社会筹集资金;政府也从某些受益行业中提取建设基金筹措资金;灌溉供水的经营是免税的;灌溉供水不取利润,供水单位是不赢利的;对于一些灌区(如科罗拉多灌区)实行全额补贴,其人员工资和办公费用均由政府拨款,以减轻农户负担;政府管理的灌区所收水费,只能用于工程维护和运行开支,水费要收支平衡;开支后的结余可接转下年用于工程维护,而不能用于发奖金等,以保持事业性水利管理单位的廉洁、高效。政府支持工程管理单位发展综合经营(如支持建设各种电站),并给予免税。联邦工程灌溉用水水价,只要求偿还工程建设费用,不支付利息,生活和工业用水则要偿还利息。 1.3.4 澳大利亚 典型的经验是旱地粮草轮作制。这种粮草轮作也称为小麦/养羊旱地农作制(农牧结合制)。澳学者发现“土壤有机质衰竭—土壤结构破坏—水分的入渗和储存减少—风蚀水蚀加剧、生态环境恶化—产量下降”。尽管这一恶化过程是缓慢的,30~50年才明朗化,但后果却是致命的。而实施豆科牧草与作物轮作则会避免有机质下降,从而保持土壤基础肥力。在南澳实行粮草轮作条件下,苜蓿每年提供土壤的氮素为2.7~6.0公斤/亩,在北澳,柱花草属植物则可提供4.7~8.7公斤/亩,而土壤有机氮的积累和消耗与豆科牧草的种植期限成正比。粮草轮作、农牧结合的旱农制,是适合澳大利亚人少地多这一基本国情的,既可持续增进土壤基础肥力,又能降低旱地农业经营的市场风险。 1.4 几点启示 一个国家或一个地区节水农业选择什么样的发展模式、采取什么技术路线,对节水农业发展进程影响很大。无论是发达国家或是发展中国家,都非常重视节水农业发展的宏观调控,选择适合本国国情特点、经济发展阶段的节水农业发展道路。国外在节水农业方面做了许多工作,许多经验值得我们借鉴。但必须强调,我们不能照搬国外的现成模式,必须结合国情,确定我国节水农业发展道路。 1.4.1 关于节水农业技术体系选择 1)节水农业发展的阶段性 节水农业是经济发展的产物,节水农业技术体系随着经济发展阶段变化而变化,同经济发展阶段密切相关。技术体系的选择应充分考虑不同阶段缺水程度、经济实力、需求结构、产业结构、科学技术水平等诸多方面的差异,不能一成不变。纵观世界节水农业的发展历程,非工程措施(农艺、生物、化学和管理)在节水农业中的地位作用不断提高,节水农业模式表现出由“工程措施主导型”向“工程措施、非工程措施并重型”转变,可以预见在不远的将来会进一步向“以生物技术为中心的非工程措施主导型”发展。 2)节水农业发展的区域性 世界各国家都结合国情、水情,探索构建各具区域特色的节水农业技术体系。目前国际上大致有三种节水农业技术模式: 以现代喷微灌为主体的节水农业模式,适用于水资源奇缺、灌溉规模小、经济实力雄厚的地区,以以色列、沙特阿拉伯等国家为代表; 以常规地面节灌为主体的节水农业模式,适用于灌溉规模较大、利用地表水为主、经济支撑能力有限的地区,以印度、巴基斯坦等国家为代表; 常规地面节水灌溉、喷微灌和管理措施相结合的综合节水农业模式,适用于地面灌溉规模宏大、经济与技术实力很强的地区,以美国、前苏联等国家为代表。 1.4.2 关于节水农业的制度创新 制度创新是国外发展节水农业的一条基本经验。推进节水农业相关制度的改革,营造有利于全民节水的制度环境。制度创新包括: 1)投资机制改革 制定节水农业投资优惠政策,促进节水农业的规模化发展。投资原则上是国家、集体、农户共同负担。结合我国国情、农情、水情以及加入WTO后即将直接面对国际市场的竞争,有必要把节水农业作为(准)公共产品,纳入国家基础设施规划进行投资建设,从根本上改善农业生产条件,提高我国农产品的国际竞争力。 2)水价制度 以色列实行配额供水、超额加倍收费,在最初50%用水额按正常价收费,以后的20%和30%将分别提高水价收费。再利用水的价格低于淡水价格。美国则是采用不同级别的水价政策,包括联邦供水工程水价、州政府供水工程水价以及供水机构的水价等。借鉴国外经验,应充分利用价格杠杆,促进节水农业发展。 3)农户参与 发展节水农业是一场深刻的社会革命,亿万农户是这场革命的主力军,成败的关键取决于农户的参与状况。实施农户参与制,建立农户自己的水管组织,让农户亲自参与水量调配和量水设施的建设和管护。 1.4.3 关于节水农业的资源保障 1)雨水收集利用 世界各国在发展节水农业中都无不重视雨水资源的利用。雨水的收集利用在以色列有悠久的历史,也取得了一定的成功经验。美国推行残茬覆盖和保护耕作法后,土壤侵蚀量和径流量明显下降,土壤有机物投入增加、矿化速率下降、积累量上升,土壤水分得以较好储存和有效利用。我国在雨水集蓄利用与旱地农业也取得了一定进展,吸收上述国家的成功经验,有利于我国促进我国在该领域工作的开展。 2)污水、微咸水利用 以色列的年污水排放量约4.5亿m3,其中60%都被用于农业灌溉。意大利约有40%的市政污水和35%的工业污水经过处理后用于灌溉,经过处理的污水还用来人工回灌地下水。我国的年均排放450亿吨污水,其中约有8%被用于灌溉,其灌溉面积在300万公顷左右。相比之下我国的污水处理利用率还是十分低的,有待提高。在中国华北平原,矿化率6克/升以下咸水的储量近75亿吨,若应用传统的灌溉技术灌溉大田作物将造成较为严重的土壤次生盐碱化。因此可以借鉴以色列在这方面的经验,促进微咸水的利用提高农产品的品质。 1.4.4 关于节水农业的结构调整 探索建立面向(水)资源和市场双重约束的产业结构体系是国外发展节水农业的一条基本经验。“高投入—高科技—高产出”是以色列节水农业的基本特点,调减高耗水的大田粮食作物,建立以花卉、果蔬产品等为主导创汇型种植结构,是以色列节水农业可持续发展的技术关键。我国的广大北方地区,由于水资源十分有限,因地制宜地调整部分高耗水的作物,而改种低耗水的作物是十分必要的。 1.4.5 对我国节水农业的启示 我国地域辽阔,农业资源丰富多样,地区间差异很大,发展节水农业的道路和模式也不尽相同。我国农业现阶段正处于调整结构、提高效益的关键时期,也是在水资源日趋紧缺的条件下加速发展的关键时期。认真总结世界节水农业的成功经验,在不同地区节水农业中加以引进和吸收,创造符合区域特色的节水农业,有助于我国节水农业少走弯路,加快发展,为我国国民经济和社会发展奠定基础。 1)充分利用自然降水资源,建立与我国水资源特点相符合的节水种植结构 国外节水农业发展给我们的一个基本启示是适雨种植,充分发挥降水的增产潜力。我国虽然降水资源不及全球平均,分布也不均匀,但降水分布的多样性和农业生产的多样性为调整农业生产布局提供了资源保证。当前我国农业生产布局仍受计划经济的影响和自给自足小农经济的影响,生产布局与农业水资源分布错位,在一定程度上加剧了水旱灾害。而且,尚没有形成区域化布局和产业化生产格局,资源的综合效益难以发挥。 因此,调整农业布局和种植结构是我国节水农业的一项重要任务。我国目前在节水结构方面存在严重的缺陷,北方水少粮多,南方水多粮少,严重违背自然规律。建立节水型的农业布局,就是要在缺水地区发展耗水少、效益高的农业生产,在水多的地区发展高耗水的作物。例如:我国北方干旱地区严重缺水,经济发展落后,发展高耗水的粮食作物不仅水资源难以保证,而且农业比较效益下降。但北方地区光资源丰富,空气湿度小,十分适合发展设施节水农业。因此,在布局方面,要跳出粮食生产的圈子,跳出北粮南运的自我陶醉中,加速发展节水高效设施农业,走节水增效的道路。再如,我国西部地区生态环境恶劣,继续发展粮食为主的农业生产,不仅水资源难以保障,而且严重破坏了生态环境,应及时把节水农业的发展同特色农业的发展结合起来。 2)以效益为中心确立有限水资源开发战略 我国水资源的特点决定了我国节水农业发展的一个基本思路是:通过农田降水高效利用解决食物安全生产问题,运用现代节水灌溉技术发展效益型农业。目前我国灌区农业生产仍以粮食作物为主,虽然为粮食安全做出了巨大贡献,但也带来了水资源的过度消耗、生态环境恶化和生产成本上升、效益下降等弊端。借鉴国外的经验,在经济条件允许的地区,应大力发展高效灌溉农业,如城郊型农业的节水可以借鉴以色列的经验,中西部地区可以借鉴美国、澳大利亚、印度的经验,西南地区可以借鉴印度的经验等,确立以经济效益和生态效益为中心的水资源开发战略。 3)探索可能的短缺水资源的贸易替代 调整农产品进出口战略,探索农业缺水的贸易替代是我国节水农业的战略选择之一。根据《21世纪初中国农业发展战略》(刘江,中国农业出版社,2000),预计2030年我国小麦和大豆需求大于生产供给,水稻、玉米供需基本平衡。从这几种作物需水耗水特性看,小麦属耗水大、水分利用效率较低的作物,从小麦主产区的水资源状况分析,不宜追求自给自足。大豆耗水不多,应加速品种改良和节水技术的应用,提高品质和产量。玉米是我国重要的粮饲兼用作物,适应性较广,虽然耗水较多但水分利用效率高,应立足于自给。水稻虽然耗水多,但南方水稻主产区水资源丰富,东北稻作区米质好,水资源有一定的保障。 从我国的国情出发,2030年我国粮食需求量为7亿吨左右,粮食自给率控制在95%左右,这样每年进口粮食约0.4亿吨。如果考虑农产品品种调剂的因素,我国每年有一定数量的农产品出口,粮食进口量约0.5 亿吨左右。基于短缺水资源的贸易替代战略,我们农产品出口应以蔬菜、花卉、杂粮、油料等低耗水、高附加值的品种为主,农产品进口则应选择高耗水、低附加值品种如小麦等。这在一定程度上有利于缓解区域性的缺水,其潜在的作用是十分显著的。 4)加速节水农业的技术创新 以色列节水农业成功的一条基本经验是走短缺水资源的资金、技术和贸易替代的道路,其中节水农业技术的不断创新为节水农业的发展奠定了坚实的基础。 目前,我们节水农业无论在工程技术、农艺技术和管理技术方面尚存在不小的差距,特别是关键技术和产业化技术落后。在节水关键技术设备方面,大宗产品如喷、微灌设备等大都是仿制国外的,具有先进水平且拥有自主知识产权的技术产品很少,仿制品中的一些关键技术产品质量不过关,如滴灌的过滤、微压滴灌技术等。而对于适合我国农业经营体制和生产力发展水平的农艺节水技术,如坐水式播种机、覆盖操作机具等重视不够,不仅产品质量不高,而且只有零星生产,还谈不到技术和产品体系。特别是可以直接提高大田农作物每单位耗水产出的技术、产品,还没有引起应有的重视,如高产抗旱品种、蒸腾抑制剂等,不仅数量很少,而且不具备商品形态以进入流通领域。管理节水技术落后的就更多。总的来说,主流产品主要只能覆盖农业用水的输配水环节,直接提高大田农作物水产出效率的产品几乎还是空白。 因此,加速我国节水农业的发展,必须在节水农业技术创新领域和产业化发展方面加大投入,为21世纪初我国节水农业的发展奠定基础。 5)建立与市场经济相适应的节水农业投融资和管理体制 借鉴国外的先进经验,我国节水农业的发展还必须深入探索和大力推进农田水利设施产权制度的改革,建立起相应的产权制度;研究和建立适合我国农业和农村经济特点的合理农业水价体系;建立农民参与的水管组织和运行机制;优化投资结构和方向,发挥政府投资的引导作用,调动社会投资的积极性,等等。只有建立起与市场经济相适应的节水农业投资和管理体制,我国的节水农业才能走上健康持续发展的道路。

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