我國高效節(jié)水型可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式選擇.pdf

囂嗣效節(jié)擻型圈荔緩農(nóng)她發(fā)展螺燕選擇 武繼承1 游傣全2 潺立剮1 ( 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥研究所鄭州4 5 0 0 0 2 ；2 河南省旱地農(nóng)業(yè)辦公室鄭州4 5 0 0 0 2 ) 當(dāng)翦我重農(nóng)艟發(fā)展廈密過去靜傳統(tǒng)農(nóng)簸陶高產(chǎn)、離效、德舞靜璦黻盤方離轉(zhuǎn)蜜。德襲韭資潦8 瀕簸 承載的檄限。因此。我國農(nóng)業(yè)的根本特征懸強烈的資源約束型農(nóng)業(yè)。有鑒于此，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)該走“集 終持續(xù)農(nóng)韭”瓣遵路。也戡是說，我國農(nóng)韭發(fā)展今露波更熱注重農(nóng)業(yè)資源的離效剃用，以保證農(nóng)業(yè)的高 效、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。因此，“如何適應(yīng)經(jīng)濟改革，改變高潸耗資源為節(jié)約利用資源，變資源低效型農(nóng)韭 為資源高效型農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)高效、節(jié)約、持續(xù)地利用有限的農(nóng)業(yè)資源已成為農(nóng)學(xué)家和資源學(xué)界一個賦待研究 和解決懿閹瑟”。零資潦簸靛是一個整器睡潤慈，在我囂表褒褥尤先突趲，囂農(nóng)熊囂l 瘩鑫柱會總懲承羹躬 7 0 以上，日益增長的人口和不斷提高的生活水平對農(nóng)畜產(chǎn)晶需求不斷增加，促使灌溉農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)、 早地農(nóng)般和雨葬農(nóng)業(yè)成為2 l 世紀(jì)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重簧研究內(nèi)袋。本文試從節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展背景和技術(shù)分 析，探討適合我毽不同農(nóng)娩區(qū)域靜海效節(jié)承穗農(nóng)監(jiān)霹持續(xù)發(fā)震模式，鍵迸我國舉蠲特琶節(jié)承農(nóng)盈攘式靜建 立與發(fā)腱。 一、商效帶水型農(nóng)業(yè)的發(fā)展背景茸國內(nèi)外發(fā)展概況 一 蠢效譽瘩農(nóng)韭鶼發(fā)展騖豢 我國是世界上1 3 個貧水國之一，人均水資源占有量為2 3 0 0 m 3 ，只有世界人均水平的1 4 ，厝世界第 1 0 9 位，每公頃水炎源乎均擁有量2 7 0 0 0 m 3 ，只有世界平均水平的2 3 。且有限的水資源時空分布舉均；農(nóng) 業(yè)季節(jié)性、區(qū)域性干旱突斑。9 0 年代l 美來，年均受翠面積穩(wěn)農(nóng)2 0 0 0 萬h m 2 戳上；全國6 0 0 多個城市一半 以上發(fā)生水危機；地下水超采，區(qū)域地下水漏斗面積達(dá)8 2 萬h 矗。水資源緊缺已成為我國國民經(jīng)濟和社 會可持續(xù)發(fā)曩的燕要疆鑭溜紊。汪澤囂弱泰強調(diào)撂爨“各級鎂導(dǎo)都要蠢一靜強爨戇意識，轆是十分注意節(jié) 約用珧、節(jié)約用水，這兩件事涉及農(nóng)業(yè)的撤本、人類生存的根本，在我國尤其意義重大”。江總書記還撩 出“大力推進科教興農(nóng)發(fā)展高效、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)和節(jié)水農(nóng)業(yè)”。陳俊生同志提出“發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是當(dāng)前 幫今麓我匿農(nóng)照發(fā)震鮑一個關(guān)鍵闞戇”。餐瓣煎我匿農(nóng)韭孺承麓獲瑟，透是承瓷舔緊張，一速麓浪費嚴(yán) 重，據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)用水的利用率僅4 0 ，儀為發(fā)達(dá)國家的一半左右；單方水的糧食生產(chǎn)能力僅有o 8 s k g 左袁，遠(yuǎn)低予墩賽發(fā)達(dá)囂家2 k g 以上豹拳平。在我黧農(nóng)監(jiān)露水中，假蓑2 4 7 0 億矗的水損中有1 3 3 0 乙m 3 的水通過節(jié)水措施得以充分和用在總用永囊不變的情況下，可增加灌溉面積6 0 0 0 萬漪，年多產(chǎn)糧食 4 0 0 0 多億k ，棚當(dāng)1 2 億人口一年的e l 糧。由此可見，解決水資源缺艇問題的根本出路是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)， 韻建離散葦承黧農(nóng)韭持續(xù)發(fā)震攘式。 ( = ) 國內(nèi)外發(fā)展概況 全球性的水資源危機，促使墩界各國都在致力予發(fā)展各具特色的節(jié)水型農(nóng)般，以解決本國、本地區(qū)的 農(nóng)業(yè)灌溉用東供應(yīng)不足闡越。因為節(jié)永農(nóng)娩不僅節(jié)永、節(jié)髓、減少耪縫占饜、撬離東土資源辯莽l 震效率， 而且管理方便，省工省時，大大攝高了工作效率，實現(xiàn)了節(jié)水、高產(chǎn)、高效的目標(biāo)。美、英、法等國都大 力接愆了嚷灌、淡灌、微灌、滲灌等先進妁節(jié)水灌溉技本，1 9 9 6 年美國嚷灌瓣積為1 0 8 2 萬2 ，占全美 國灌溉面積的4 3 8 9 ，其中圓形和平移式犬型自動噴灌機灌溉面積占6 4 3 ；在羅馬懲亞全雷辯地面襖 8 0 以上的灌溉面積是噴灌，大多數(shù)是移動管道式噴灌。7 0 年代中期全世界滴灌和微噴灌面積僅5 6 6 萬 h m 2 ，鬣1 9 9 1 攀這1 6 0 萬b m 2 。戳色弼激帶瘩為孛，3 t ：震戇資湃齋效裂震，獒攀位露稷溱承重蓯t 9 4 9 年瓣 1 7 4 8 5 6 6 m 3 ( h m 2 + a ) 減少到1 9 9 4 年的6 1 7 1 m 3 ( h r r l 2 a ) ，灌溉水分利用率從1 9 4 9 年的1 6 k g , m 3 上升到1 9 8 9 年的2 3 2 k g m 3 ，到2 0 世紀(jì)末摶達(dá)4 3 1 k g m 3 。目前，以色列微灌面積占總灌溉面積的4 0 ，達(dá)1 0 4 萬 h m 2 ，其余為噴灌，并普遍推廣了自動控制系統(tǒng)，約8 0 的噴灌系統(tǒng)配有施肥裝置。滴灌一般用于精密耕 作地，其灌水利用率達(dá)9 5 。微噴灌用于果園，灌水效率為8 5 ，噴灌用于大田作物，灌水效率為7 0 8 0 ；同時，6 0 的城市污水處理后可用于灌溉，1 9 8 5 年有1 5 的農(nóng)業(yè)用水來源于劣質(zhì)水、咸水及城 市污水，預(yù)計到2 0 1 0 年將提高到3 7 。 我國從5 0 年代末開始節(jié)水灌溉技術(shù)設(shè)備的引進、開發(fā)、研究與應(yīng)用，至1 9 9 6 年底全國節(jié)水灌溉面積 達(dá)1 4 2 0 萬耐，占全國灌溉面積的2 8 o ，其中渠道防滲工程6 6 7 萬l l i l l 2 ，管道輸水工程4 5 3 萬姘，噴 灌工程1 0 7 萬讎，微灌工程6 萬 m 2 。與世界發(fā)達(dá)國家相比，我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的道路還很漫長，任務(wù)十分 艱巨。 二、高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ) ( 一) 土壤水開發(fā)利用技術(shù) 1 地膜秸稈覆蓋技術(shù)農(nóng)田地膜秸稈覆蓋在我國發(fā)展十分迅速，1 9 9 6 年全國覆蓋面積達(dá)5 3 3 3 3 萬 m 2 。地膜秸稈覆蓋改變了土壤植物一大氣間的能量交換和水分傳輸過程，改善了農(nóng)田小氣候，創(chuàng)造了 作物適宜的水分和溫度環(huán)境，不僅增溫保墑節(jié)水增產(chǎn)，而且提高水分生產(chǎn)率。開封沙地試驗站田間試驗表 明，西瓜地膜覆蓋和花生秸稈覆蓋較不覆蓋潮濕雛形土耕層水分含量增加4 8 1 4 6 和4 5 一 3 8 5 ，0 4 0 c m 土層蓄水量增加5 9 一2 3 4 ，花生增產(chǎn)3 1 8 ，且保水效果顯著。 2 水肥耦合技術(shù)根據(jù)土壤肥力和農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)原理，通過合理施肥，培肥土壤肥力，以肥調(diào)水，以 水保肥肥水結(jié)合，充分發(fā)揮水肥的協(xié)同效應(yīng)和相互促進機制，提高作物的抗旱能力和水分利用效率。開 封沙地試驗站長期田間試驗結(jié)果表明，在氮磷肥不變的基礎(chǔ)上，土壤耕層蓄水量與有機肥施用量呈顯著正 相關(guān)，水分利用率也隨之而增加，每增施1 5 - m 2 有機肥，水分利用率增加0 6 k g ( t o n i - 舒) 。同時，土 壤耕層有效養(yǎng)分明顯提高，在3 0 一9 0 們m 2 有機肥范圍內(nèi)，有機質(zhì)、全氮、水解氮、速效鉀和陽離子代換 量的增長率分別為7 2 2 1 2 7 8 、2 5 9 一3 6 7 、3 3 1 6 6 9 、78 一3 9 2 、9 5 3 2 7 。 3 優(yōu)化作物布局與耐旱品種篩選通過調(diào)整作物布局，建立不同根系農(nóng)作物的間套輪作，可以較充 分地利用不同層次的土壤水分，提高土壤水利用效率和單位土地生物學(xué)產(chǎn)量，形成不同區(qū)域適應(yīng)性的高效 種植模式，達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)水與高效相結(jié)合。在合理間套輪作下，一般農(nóng)田水分利用效率提高1 5 2 2 5 k s ( m m h m 2 ) ，增產(chǎn)1 5 3 0 。若選用抗旱、節(jié)水、高產(chǎn)品種一般較原主栽品種增產(chǎn)1 0 一2 5 ，水分利 用效率提高1 5 2 2 5 k s ( n l n l h r a 2 ) 。目前，我國已進行抗旱、豐產(chǎn)性鑒定的作物品種1 0 0 多個，應(yīng)用取 得了耐旱、節(jié)水、增產(chǎn)、高效和提高土壤水分利用率的良好結(jié)果。如糧飼兼用抗旱高產(chǎn)玉米新品種冀豐 5 8 ，抗旱冬小麥新品種( 系) 邯4 5 6 4 ，7 1 3 ，超高產(chǎn)甘薯新品種s l 一0 1 ，鄭旱1 號小麥及“豫麥3 8 ”、 “豫麥4 8 ”等都有上佳表現(xiàn)。 4 少耕免耕節(jié)水技術(shù)少耕免耕耕作法具有土壤結(jié)構(gòu)好、耗能少、增加土壤有機質(zhì)、維持土壤生態(tài) 良性循環(huán)等優(yōu)點，同時提高土壤貯水量，減少水分蒸發(fā)。據(jù)美國內(nèi)布拉斯加州統(tǒng)計資料，常規(guī)耕作蒸發(fā)損 失為8 8 ，而免耕法只有5 7 ，土壤貯水率增加1 0 一2 0 。作物產(chǎn)量增加9 0 0 k g h m 2 左右。 ( 二) 節(jié)水灌溉技術(shù) 目前，世界上采用的節(jié)水灌溉技術(shù)很多，主要有低壓管道輸水灌溉技術(shù)、渠道防滲技術(shù)、噴灌技術(shù)、 微灌( 包括滴灌、微噴灌、涌泉灌) 技術(shù)、膜上灌技術(shù)、地下灌溉技術(shù)等等，研究和生產(chǎn)實踐表明，它們 具有節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、增產(chǎn)、省工省時等多項功能。因為這些灌溉技術(shù)緊緊抓住了農(nóng)業(yè)節(jié)水中的三個重 要環(huán)節(jié)，即輸送環(huán)節(jié)、灌溉環(huán)節(jié)和農(nóng)產(chǎn)環(huán)節(jié)。低壓管道輸水大大減少了輸水過程中的滲漏、蒸發(fā)損失，水 的輸送有效利用率達(dá)9 5 l ：ai - ，并減少耕地占用，提高輸水速度，縮短灌溉時間；渠道防滲與土渠相比， 可減少滲漏損失6 0 。9 0 以上；噴灌與地面灌溉相比，大田作物節(jié)水3 0 一5 0 ，增產(chǎn)1 0 3 0 ； 微灌與腆上灌較常規(guī)節(jié)水5 0 。8 0 和4 0 一6 0 ；地下灌溉可減少表土蒸發(fā)損失，灌溉水利用率較高， 1 7 5 一般寫壤產(chǎn)1 0 一3 0 。 近藿f 來，西j b 農(nóng)監(jiān)大學(xué)等通過土壤一植物一大氣連續(xù)體水分傳輸和節(jié)水機璐研究，掇i 趕了農(nóng)酣蒂水調(diào) 控的新思路，即控制性分根交替灌溉，以盆栽玉米控制性分根交替灌水進行實驗，試驗縮果表明，當(dāng)土壤 禽承蠢垮困闋挎本量戇5 5 一岱瓣，控裁l 2 綴囂交替灌拳茭愛承豢潑步3 4 。4 一3 6 。8 嚼，孬生物垂投 下降6 一1 2 ，水分利用效率、根冠比、氣孔阻力明顯增加，葉片蒸騰速率明駐下降，燕騰效率提高而 光合速率來明顯變化?？刂苅 2 根系區(qū)域交耱灌水比躕定1 2 區(qū)域灌水的用水效攀明顯提高，根系總量和 攝冠眈增熱，攝系分京均勻，t l ! k k 幫生物產(chǎn)豢增翔。拐步遷贛控稍性努攘交替灌承是一釋鴦效藤霹行懿節(jié) 水新技術(shù)。 三抗旱、保水制剡第承技術(shù) 利用高分子化合物的吸水、保水功能，制成的抗翠劑、妝穰髑、僚承荊等，可達(dá)到抑銷作楊壘長發(fā)育 中過度的水分蒸騰，防止奢侈耗水，減輕干旱危害，促進作物根系下扎提高土壤深層水分利用。目前，我 蓬已磁裁成凌鞋率安、氟鈴驏、復(fù)含包衣剎、黃藤簸及多囊能掙蒸撬警裁耜a m “ 生提粉等多靜繯水捌、 壯根劑、抗旱劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中超到了良好的節(jié)水、保墑和增產(chǎn)效果。試驗表明“壯豐安”可促使小麥等 作物增強抗旱、抗寒、抗倒伏等多種功效，增產(chǎn)1 0 一1 5 。小麥、玉米經(jīng)保水劑拌種，出茵帛提高 2 0 一3 0 ，增產(chǎn)1 5 一2 s ；嚷黃腐酸可使俸耪跨痔蒸疆速率降詆1 9 一2 了。妥翔耱承薹減少7 一 9 增產(chǎn)9 一1 2 ，水分利用效率提高2 5 一3 5 ；。用a b t 生根粉拌種或漫種?？纱獒酝寥纼λ?睪2 0 以。 墩、建藏我國高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)幫持續(xù)發(fā)展模式 針- 對我國的水資源狀況，國務(wù)院批準(zhǔn)的2 l 世紀(jì)議程指出：“中豳的可持續(xù)發(fā)展疵建立在水資源的 玎持續(xù)秘薅和良好的生態(tài)環(huán)境上，薅水資源的可持續(xù)利用是所有自然資源保護和可持續(xù)利用中最生要的一 個問懲”。也就麓說，我瞬農(nóng)韭經(jīng)濟持續(xù)發(fā)潢不髓靠滾費承炎游程破毒l ：生態(tài)琢凌淶維持，豁矮建藏在節(jié)瘩 灌溉的基礎(chǔ)之上，只有全面地實行節(jié)水戰(zhàn)略，才能保證我國農(nóng)業(yè)長期i i i 持久地發(fā)展，最終促使我豳農(nóng)業(yè)經(jīng) 濟走上霹持續(xù)發(fā)矮靜建痰轆遭。我蓬農(nóng)韭歷史悠久，健農(nóng)業(yè)發(fā)展水平仍鞍低。兜其囂對農(nóng)業(yè)水資源嚴(yán)重匱 乏的局面，節(jié)水農(nóng)監(jiān)的發(fā)展還十分薄弱，要迅速扭轉(zhuǎn)這種局筒，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的節(jié)承、高產(chǎn)、高效持續(xù)發(fā)震。 必須在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)的基礎(chǔ)上，建忘一個集高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)水、低耗為一體的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā) 展俸系，促使我毽農(nóng)盈蠹離耗低效凝自羝耗嵩效壟辯撩弱轉(zhuǎn)變。擐撂我囂農(nóng)韭炎源鞠拳資源特點及其農(nóng)韭 發(fā)展特色實際，筆者認(rèn)為，應(yīng)逐步建立和發(fā)展不同特色的抗草氆、立體型、免耕型、復(fù)含型、設(shè)旒型等集 約賽效帶承型農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)艘摸式，以適應(yīng)來來我國農(nóng)業(yè)贏效持續(xù)發(fā)展的客觀蔫梁，迎接w i o 對我國農(nóng)產(chǎn) 品的挑戰(zhàn)。 1 抗旱型抗旱型節(jié)水農(nóng)業(yè)模式就是利用抗旱作物品種為主植佧物或抗旱作物品種與相對耗水作物 霞訖搭耀，逶避一系列熊主壤絳政增壤技零，翔她膜結(jié)轷覆爨、繯承剽、拄螢剡穆抗旱剡的施用，以及農(nóng) 田保墑節(jié)水技術(shù)等，達(dá)到增產(chǎn)、離效、節(jié)承的種植禳式。在串干旱及弗濕潤易犟區(qū)發(fā)展抗旱型節(jié)承農(nóng)業(yè)辯 解決群眾溫飽、挖潛資源潛力具有重大的生產(chǎn)與實踐意義o 2 立僖受立體型節(jié)瘩農(nóng)建鬻擐器囂域農(nóng)鱟炎潦黲薅趣、空瓣分毒特征程農(nóng)穆勢璧產(chǎn)狩蛙，建造不 同農(nóng)作物立體種植群落，以充分地利用大氣水一地嶷水一土壤水一地下水，提高水資源的利用效率- 達(dá)到 螢水增產(chǎn)翻用永離效的聯(lián)的，實現(xiàn)農(nóng)田系綴資源、環(huán)境和經(jīng)濟效益的撼體提高。根據(jù)黃淮海平原光熱資源 充足、降承夏秋較多、她下承質(zhì)豢好的特點，應(yīng)襖檄發(fā)震糧、經(jīng)、櫥稽績合靜立體釋穰模式，魏奪麥褰 花西瓜、小麥西瓜花生、小麥紅薯嫩米、小發(fā)，大豆玉米、小麥玉米玉米土巍、小麥西瓜一 蔬菜、丈蒜瑟援一蔬菜等多熟羧蝰潮，通過生產(chǎn)實黢已歌褥良好的拯會、經(jīng)濟翻環(huán)境效箍。 3 ，設(shè)施型設(shè)施型節(jié)水農(nóng)業(yè)模式是利用當(dāng)代先進的科學(xué)技術(shù)，建立溫室、天棚或礙捶，高敷利用蠢 熱、水、土等農(nóng)業(yè)資源，集節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)為體的集約化、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的高 簸集約釋檀模式。舀蔫我囂采臻先進節(jié)求瀑溉技術(shù)( 翔滾灌、徽難) 摶毒效節(jié)承農(nóng)韭都楚敬瀑窒鞠太輟為 1 7 6 主的設(shè)施型農(nóng)業(yè)，而對早區(qū)集水節(jié)水灌溉的研究、應(yīng)用較少。因此，今后我國農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展應(yīng)將設(shè)施 型節(jié)水農(nóng)業(yè)作為重要研究內(nèi)容之一，進行研究與應(yīng)用。 4 免耕型免耕型節(jié)水農(nóng)業(yè)是指采用保護地栽培措施，如保護性耕作或帶狀耕作，在盡量不翻轉(zhuǎn)土 壤或帶狀耕作的條件下播種施肥、盡可能保留莖葉殘存覆蓋地表及用化學(xué)藥劑除草和防治病蟲害，以達(dá)到 保水、增產(chǎn)，并維持良性生態(tài)循環(huán)的一種先進的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。它具有不破壞土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機 質(zhì)、減少地面蒸發(fā)、提高土壤保蓄性能、耗能少等多種功能。目前這種節(jié)水農(nóng)業(yè)模式在國外發(fā)展加快，如 美國在9 0 年代初以每年3 6 0 萬h m 2 的速度發(fā)展。就我國而言，今后可在黃土高原水土流失區(qū)進行試驗研 究與推廣應(yīng)用。 5 復(fù)合型復(fù)合型節(jié)水農(nóng)業(yè)是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，根據(jù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境改善、或提高單位土地經(jīng)濟效 益、或為充分利用其水土生物資源等建造起來的農(nóng)、林、牧相結(jié)合的綜合利用模式。如農(nóng)林復(fù)合型、農(nóng)果 復(fù)合型、農(nóng)牧復(fù)合型等都是充分利用當(dāng)?shù)厮临Y源