西北干旱区节水型农业模式研究

第４７卷第３期　甘肃水利水电技术　Ｖｏ１．４７．Ｎｏ．３　２０１１年３月　Ｇａｎｓｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍａｒ．，２０１１　・设计与研究・　西北干旱区节水型农业模式研究　田万慧，陈润羊　（兰州商学院农林经济管理学院，甘肃兰州７３００２０）　摘要：水资源严重短缺，已成为西北干旱区经济社会发展的瓶颈。发展节水农业对于西北干旱区实现水资源可持续　利用、改善生态环境、发展现代农业、建设社会主义新农村具有十分重要的意义。结合西北干旱区水资源的现状及水　资源利用和农业发展中存在的主要问题，探讨了适宜于该区不同区域的节水农业模式：内陆河区域的节水改造模　式、黄土高原区域的旱作节水农业模式、绿洲农业区域的高新农业节水模式、草原农牧区的农牧结合型节水农业模　式。并有针对性地提出了四种不同区域节水农业模式实施的主要配套技术及措施。　关键词：节水农业；模式；技术措施；水资源；西北干旱区　中图分类号：￥２７　文献标识码：Ｂ　文章编号：２０９５—０１４４（２０１１）０３—００４７—０４　西北干旱区地理范围广阔，面积约占全国总面积的１／４。　经济状况、农业生产特点和科学技术水平等情况，将有关地　由于深居欧亚大陆腹地，平原降水量在１６０　ｍｍ以下，基本　区划分成不同类型区，建立不同类型区的农业节水模式。　上不产生地表径流，形成世界上最严酷的干旱区之一…１。加　（２）效益性原则。遵循经济效益、社会效益、生态效益统　之该区域水资源开发不合理，利用效率低下，用水尤其是农　一的原则，才能实现区域水资源的可持续利用和农业可持续　业用水浪费现象突出，导致水资源供需失衡，引起了一系列　发展。　的生态环境问题。而且伴随着西北干旱区社会经济的不断发　（３）持续性原则。充分了解当地农业用水中存在的主要　展，有限的水资源和持续增加的需水量之间的供求矛盾将进　问题、节水潜力和节水目标，从可持续发展的角度出发，既要　一步加剧，越来越成为西北地区的发展瓶颈。因此，构建节水　考虑水资源开发利用及其效益的可持续性，又要兼顾整体的　型农业模式，对促进西北干旱区农业发展、生态环境保护乃　社会经济、资源、生态环境的可持续发展。　至整个社会经济发展具有重要的现实意义。　（４）整体性原则。节水农业要与当地农业产业结构和种　西北干旱区自然资源条件，如气候、水文、土壤、地貌等，　植结构调整相结合，与当地水土资源开发利用和生态环境建　复杂多样。为了因地制宜、合理利用农业自然资源尤其是水　设相结合，使其能够促进区域整体农业及社会经济的发展。　资源，更好地发展农业生产，为此需要对西北干旱区节水农　（５）可操作性原则。构建适宜于区域实际、实用性强、可　业进行分区域研究。根据自然资源条件，特别是热量和水分　操作性强的节水农业模式。　的变化情况，将西北干旱区划分为内陆河区域、黄土高原区　２　内陆河区域的节水改造农业节水模式　域、绿洲农业区域、草原农牧区等四大区域，其目的是通过全　西北内陆河区，包括甘肃河西内陆诸河（含内蒙古西　面系统的调查研究，结合区域自然地理条件、灌溉技术水平　部）、新疆内陆诸河（不包括羌塘内陆区内的新疆内陆河）和　等，科学地确定各区域发展节水农业生产的方向和途径以及　青海内陆诸河（不包括羌塘内陆区内的青海内陆河）［４］。由于　适用的节水农业综合模式，为在该区域实现农业的高产、节　该区地处于旱、半干旱区，气候干燥，降水稀少，水资源的天　水提供理论依据和可能的途径，从而为因地制宜地发展节水　然分布缺陷突出。近年来，该区在水资源开发及农业用水中　农业提供依据。　的问题突出，如：水资源在季节上分配不平衡，供需矛盾日益　１　节水农业模式的概念与选择原则　突出；水资源开采不合理，致使天然绿洲萎缩　１；农田灌溉方　节水农业模式是指为提高水资源的有效性，而采取的水　式落后，灌溉定额偏大，土壤盐渍化加剧；高耗水的粮食作物　利、农业、管理和政策等一系列节水措施在时空上的优化组　所占比重较大，致使单方水资源的经济效益降低；水资源管　合形式　。它是一种动态模式，随着生产发展和水资源变化　理滞后等。　而改变。具体地讲，就是根据投入的可能水平、水资源紧缺状　因此，要解决该区域水资源的永续利用及农业可持续发　况和种植条件，因地制宜地确定不同类型区最佳模式，提高　展问题，关键在于发展以节水高效为中心的更新改造和配套　水资源的利用率，实现区域农业的可持续发展。　建设，提高灌溉水利用率。具体可采用“节水改造＋农艺节　节水农业模式在选择的过程中应遵循以下原则　３＿：　水＋管理节水”的节水农业模式（图１）。模式实施的主要配套　（１）适地性原则。结合所研究地区的自然环境条件、社会　技术及措施有：　收稿日期：２０１１－０３—２２　基金项目：中华环境保护基金会ＴＯＴＯ水环境基金“西北干旱区节水型农业模式研究”阶段性研究成果。　作者简介：田万慧（１９８０一），女，甘肃靖远人，讲师，硕士，研究方向：农业经济与可持续发展。　４７・　２０１１年第３期　甘肃水利水电技术　第４７卷　新建、扩建骨干　调蓄和控制性工程　节水改造　内陆河　区域节　水改造　农艺节水　培育节水高产品种　农业节　水模式　其他技术及措施　水资源的统一管理与配置　管理节水　一　合理开发利用地下水　一　图１　内陆河区域节水改造农业节水模式　（１）节水改造技术及措施。一是新建和扩建一批骨干调　蓄和控制性工程。西北内陆河区重点是修建山区大型水库，　替代部分平原水库，减少无效蒸发，同时要结合水电工程修　建，利用水库蓄水，调节洪水，缓解春季缺水；修建渠首控制　工程和渠系配套工程，建设引水控制闸及生态闸，建设拦河　（渠）分水枢纽工程，封堵非法引水１２１［　。二是完善渠系设施，　进行渠道衬砌，减少渠系渗漏。三是实施跨流域调水。　（２）农艺节水技术及措施。该区域在农艺节水方面的重　点是调整种植结构和培育节水高产品种。在满足基本生活需　求的情况下，尽量减少粮食作物种植面积，实现粮食作物向　低耗水经济作物的转变，大幅度降低农作物单位面积需水　量；利用生物技术、基因工程技术等现代技术培育节水抗旱　新品种，发展深根抗旱作物，充分利用土壤深层水资源【６］。与　此同时，西北干旱区还可配套使用其他的技术及措施：如农　田覆盖；增施有机肥，推广节水施肥技术；化学调控技术；深　耕中耕；推进节水灌溉制度等。　（３）管理节水技术及措施。一是实行水资源的统一管理　和配置，遏制生态环境恶化。以统一管理为原则，针对塔里木　河流域，北疆准噶尔盆地及其河谷平原区，甘肃河西走廊及　内蒙古阿拉善区存在的问题，分区域实施水资源的管理及配　置。二是改革灌溉制度，推广先进的节水灌溉技术。三是建立　节水型社会。四是制定适当的水价，提高人们的节水意识。五　是合理开发利用地下水。　３黄土高原区域的旱作节水农业模式　西北黄土高原区主要包括甘肃、陕西、宁夏、青海四省的　黄土高原区域，地处我国湿润向西北干旱区的过渡地带，属　于半干旱半湿润区。该区降雨量偏少，地表水资源贫乏，大部　分地区以雨养农业为主。随着社会经济及农业的发展，该区　域在水资源开发及农业用水中的问题目益凸显，如：农业灌　溉方式落后；农业生产结构单一，不能充分利用农业资源；水　土流失及水体污染严重；渠道防渗衬砌率低，水资源渗漏损　・４８・　失严重等［６］。　因此，要解决本区域水土流失严重，生态环境脆弱的现　状，建议本区域发展以旱作农业为主的节水农业，旨在以降　水的高效利用为中心，提高降水利用率和水分生产率。具体　可采用“适水种植＋集雨节灌＋农艺措施＋生态措施”的节水　农业模式，形成旱作节水农业技术体系（图２）。模式实施的　主要配套技术及措施：　图２黄土高原区域旱作节水农业模式　（１）适水种植技术及措施。一是大力开展灌区土地整　治，平整小高地，消灭水中旱，扩大实灌面积。在难以灌溉的　旱台塬地，大力推行以蓄水保墒为中心的早地农业体系。注　重对下湿地、盐碱地及沙土地等低产田的改造，建设高标准　基本农田，扩大有效灌溉面积，提高保灌率。发展渠井双灌，　采补结合，促进地面水、地下水，大气降水“三水”循环。二是　注重发展高效立体种植。三是以高扬程灌区为重点，实施农　田大块改小块、渠道防渗衬砌、低压暗道输水、调整种植结构　和膜上灌溉等常规节水技术，推广微喷灌、滴灌和渗灌等高　效益节水模式和小畦灌、沟灌、长畦短灌和涌流间歇灌溉等　先进的地面灌水技术，发展节水扩灌模式。四是以早作农业　区为重点，推广“梯田＋地膜＋集雨＋结构调整”的技术，发展　早作节水农业。　（２）集雨节灌技术及措施。一是对现有的水库、蓄水池　和集雨工程等水利设施挖潜配套，更新改造，完善病险水库　除险加固任务，建设以生态为主体的水利工程设施。二是加　快本区域骨干蓄水工程建设及蓄水池、引水渠、水窖、水池、　拦水坝等微型与小型水利设施建设。三是对现有灌区进行重　新规划布局，确立能够覆盖全区的现代排灌网络，使地面水、　地下水结合，蓄、引、提、灌、排结合，实现水量联合调度，增加　供水量。四是发展雨水的资源化利用［３】。雨水资源化，就是利　用集雨技术，发展旱作农业，即通过调节集蓄天然降水来解　决水资源的时空错位问题，实现水资源的就地入渗和拦蓄利　用。　（３）农艺技术及措施。西北黄土高原区域在农艺节水方　第３期　田万慧．等：西北干旱区节水型农业模式研究　第４７卷　面的重点是大力推行节水灌溉技术措施。在发展点播、穴灌、　膜上沟灌、膜下渗灌等不充分灌溉技术的基础上，通过土壤　改良、农田覆膜保墒及立体复合种植技术，增强土壤保水能　力，减少土壤蒸发损失，提高灌溉水利用率。　（４）生态技术及措施。一是实行小流域综合治理的生态　设施措施。二是实行退耕还林还草，恢复生态建设措施。三是　实行农村能源保护设施措施。西北干旱区应积极推广普及节　柴炕、节柴灶、太阳灶、太阳能暖房等节能技术；引导和扶持　以沼气为纽带的“四位一体”生态农业工程建设【４　］。　４绿洲农业区域的高新农业节水模式　西北地区的绿洲农业主要集中于东部河套平原绿洲区、　西北干旱内陆绿洲区和柴达木高原绿洲区。由于技术、资金、　管理等方面的原因，该区在长期的农业发展中凸显出了诸如　沙漠面积增大、土壤次生盐渍化加剧、河流变短，湖泊萎缩等　一系列的问题，严重影响了农业生产。　鉴于此，本区今后的农业节水应以高产高效为目标，以　单方水最大生产效益为目的，以科研单位、企业为依托，实现　科技、资本的高投入和现代化管理的工厂化生产，形成集科　技、推广、生产为一体的现代化高新农业。具体可采用“调整　农业结构＋设施农业技术＋先进灌溉技术＋标准化管理技术”　的节水农业模式（图３）。模式实施的主要配套技术及措施：　调整农　调整种植结构　业结构　垄堡堕曼奎　苎些Ｉ　庭院经济和立体农业　绿洲农　竖鞣　巫　业区域　高标准农业节水示范园区　的高新　农业节　自动化节水灌溉技术　水模式　先进灌　溉技术　水资源再生利用技术　发展规划Ｉ　．．．　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿＿Ｊ　标准化　管理技术　圃　投资管理体制　农业推广与科技文化传播队伍　图３绿洲农业区域的高新农业节水模式　（１）调整农业结构技术及措施。一是通过调整农业种植　结构，减少对土地资源要求较高、低经济价值的粮食作物种　植比例，增种稀特蔬菜、瓜果、花卉等高产值园艺作物，提高　农业产值，增加经济收入。二是由单一的商品粮基地转向追　求高产优质高效的商品农业基地，以形成粮食、瓜果、肉蛋及　特有农产品等多层次目标的商品生产基地。　（２）设施农业技术及措施。一是大力发展庭院经济和立　体农业。二是积极推广设施型节水农业模式。该模式主要包　括：设施种植业、设施畜牧业、农畜产品贮藏保鲜设施、环境　调节控制设施［８］。三是建立高标准农业节水示范园区。通过　建立高标准农业节水示范园区，把节水灌溉、农业种植、园林　技术融为一体，发展特色农业、高效农业、创汇农业和休闲观　光农业，把农业节水建设推向一个新台阶【’］。　（３）先进灌溉技术及措施。一是与农业机械化、农业现　代化紧密结合，发展节水效果好，自动化程度高的节水灌溉　技术，如在大田作物推广喷灌和微灌等先进节水灌溉技术，　设施农业推广现代化的自动控制灌溉技术，并与施肥、施药　结合起来，实现水资源的高效利用和水肥一体化。二是重视　水资源的再生利用。主要包括工业和生活污水、咸水等水资　源的开发利用。　（４）标准化管理技术及措施。一是做好绿洲节水农业的　发展规划。通过编制论证规划，进一步明确绿洲地区节水农　业的发展战略、发展目标、发展重点和关键技术以及保障措　施，更好地推进全区节水农业的快速健康发展［９］。二是提高　水资源开发利用的管理水平。三是建立与市场经济相适应的　节水农业投资和管理体制。四是加强对农业推广与科技文化　传播工作的投入，健全农业推广与科技文化传播队伍，为农　民提供生产技术服务，促进农业新技术成果的应用［－ｏ］。　５草原农牧区的农牧结合型节水农业模式　西北地区草原农牧区主要包括甘宁温带干旱草原区、西　北干旱荒漠和山地草原区、青藏高原高寒草甸高寒草原区。　目前，西北地区草原农牧区草地沙化、退化、碱化现象日趋严　重，水土流失加剧，干旱、洪涝等自然灾害频繁发生，生态环　境恶化，已影响到国民经济的可持续发展及社会的安定团　结。　本区发展节水农业的目标：以保护为主，保建并举，以建　促保，并坚持生态效益和经济效益相结合的原则，以提高质　量和效益作为该区农业发展的生命线和动力源泉，以增加效　益促进建设，保护生态环境。具体可采用“节水灌溉技术＋旱　作节水新技术＋节水管理”的节水农业模式（图４）。模式实施　的主要配套技术和措施：　图４草原农牧区农牧结合型节水农业模式　（１）节水灌溉技术及早作节水新技术。一是ＡＰＥＣ—ＶＣ　冬储地下水技术。ＡＰＥＣ—ＶＣ冬储地下水技术主要是将地表　多余的水资源，通过压力贮存到地下ａｑｕｉｆｅｒ层，一般位于地　下１００ｍ左右，在缺水的季节，通过动力机器抽水灌溉农田。　二是测水灌溉技术。通过土壤水分监测分析土壤水分状况和　・４９・　２０１１年第３期　甘肃水利水电技术　第４７卷　作物需水情况，确定适宜的灌溉时间、灌水定额，以提高水的　题。但是，发展节水农业不仅仅是技术问题，而涉及到社会的　利用率。三是旱作节水农业生产技术。推广应用免耕、休耕、　少耕、秸秆覆盖等保护性耕作技术。四是建立草地检测系统。　各个方面，如社会经济、法律法规、管理体制以及教育等等。　因此，要从全方位来考虑，并借鉴国内外先进经验，采取相应　此系统的建立可确切掌握草地植被演替、种群结构变化、水　的措施，发展西北干旱区节水型农业。　土流失、虫鼠害及沙化等变化的基本过程和方向，确保草地　参考文献：　资源的可持续利用［　】。　［１］王根绪，程国栋，徐中民．中国西北干旱区水资源利用及其生态　（２）节水管理技术及措施。一是加强水资源管理及宏观　环境问题【】］．自然资源学报，１９９９，１４（２）：１０９—１１６．　控制。促进水资源管理及机构改革；大力发展节水灌溉和旱　［２］张建国．山西农业节水模式研究［Ｄ］．（陕西）杨凌：西北农林科　作农业；鼓励保护草地，加强生态环境保护；严格用水配额，　技大学，２００５：２－３６．　不允许农民私自建坝拦水；政府出资鼓励科研机构进行节水　［３］黄晓荣．宁夏经济用水与生态用水合理配置研究ｃＤ］．成都：四　技术的研究，对节水技术和产品实行产业化开发；鼓励废水　川大学，２００５：２－６．　［４］聂华林，路万青．农业生态经济协同论——西北地区农业经济　处理循环综合利用等“”。二是在区域布局上，实行分类建设　发展与生态建设协同作用机理及对策研究［ｒａ］．兰州：兰州大学　和分类管理。在甘宁温带干旱草原区，重点实施陡坡耕地的　出版社，２００５：１１１－１５６．　退耕还草，建立草地农业系统；在西北干旱荒漠和山地草原　［５］冯国章，李佩成．西北内陆河区水资源天然分布的缺陷及其持续　区，加强天然草原的保护与建设；在青藏高原高寒草甸草原　开发利用的对策［Ｊ］．干旱地区农业研究，１９９７，１５（１５）：６５－７Ｏ．　区，要认真贯彻执行“保护与发展畜牧业”【４］的方针，通过强　［６］李猛．西北地区节水农业发展战略研究［Ｄ］．（陕西）杨凌：西　化基础设施建设、保护和建设草原、改进饲养管理、改良畜种　北农林科技大学，２００７：１－７２．　等措施，来促进畜牧业的发展。三是加强对区域草地资源的　［７］刘福贵，崔秀臻，张道呈．关于辽西北地区旱作节水农业发展模　综合治理，确保农业的可持续发展。　式的探讨［Ｊ］．农业技术经济，２００４，２４（２）：７５—７９．　６结语　［８］武继承，游保全，汪立刚．我国高效节水型可持续农业发展模式　随着我国经济社会的快速发展，水资源短缺的形势Ｅｔ益　选择［Ｊ］．中国人口・资源与环境，２００１，１１（２）：６９—７２．　［９］郭春旺．以色列和埃及节水农业对我们的启示［Ｊ］．甘肃农业，　严峻，农业作为用水大户，是节约用水的关键，因此，发展节　２００８，２２（１）：１４—１７．　水农业势在必行。西北干旱区深居欧亚大陆腹地，降水量少，　［１Ｏ］杨林，张汉夫，赵建青，等．以色列节水农业考察报告［Ｊ］．农　而且由于灌溉水的大量浪费，致使农业用水占各项总用水量　机科技推广，２００６，６（３）：４３—４５．　的比值过大。因此，如何充分合理地利用当地水资源，发展节　［１１］许发辉，崔勇，马常宝．澳大利亚旱作节水农业发展现状及　水农业是西北干旱区农业、农村经济可持续发展的重要问　启示［Ｊ］．世界农业，２００４，２６（５）：２７—２９．　（上接第４４页）蒸汽养护的生产工艺，蒸汽主养护时间一般　度和连续生产要求，选择不掺粉煤灰的混凝土配合比参数　约４　ｈ，鉴于以上原因，为了保证管片的混凝土质量、出窑强　（表５）。　表５管片混凝土初选配合比参数　８混凝土性能复核试验及施工配合比确定　设计和现场施工要求。最终选定的管片混凝土施工配合比如　采用表５管片混凝土初选参数配置的混凝土，经对混凝　表６所列。　土的拌和物性能、力学性能、耐久性性能等进行复核，均满足　９结语　表６　Ｃ４５Ｆ２００Ｗ８管片混凝土施工配合比　管片混凝土施工配合比确定后，现场组织进行了管片试　各项指标均满足设计和施工要求。截至２０１０年底，已完成管　生产，通过试生产过程的混凝土施工生产环节控制及管片出　片预制生产６．８万ｍ，，有力地保证了ＴＢＭ设备的正常施工，　窑强度、２８　ｄ龄期强度、混凝土抗冻抗渗性等试验检验测定，　取得了较好的技术效益、经济效益和环保效益。　・５Ｏ・