节水灌溉与农业的可持续发展
黄修桥
可持续发展作为一种发展的大趋势已被世界上大多数国家普遍认同，成为世界21 世纪议程的主题。我国人口众多，各种自然资源相对贫乏，生态环境保护与治理任务较重，实施可持续发展战略更具现实意义。农业是国民经济的基础产业，肩负着 12 亿人生存所必需的农产品及工业所需原料的重任。农业能否做到持续稳定发展，事关中华民族的生存与发展，关系到整个国家发展的全局。由于独特的地理环境及气候，我国农业生产对水的依赖性极为强烈，有水才能做到稳定高产。我国在相当长的一段时期内，水资源的供需矛盾将十分尖锐，农业可持续发展面临严重缺水危机。节水灌溉作为一种高效用水模式对实现农业可持续发展具有不可取代的重要作用。
一、水对农业生产的决定性作用
1、水旱灾害对农业生产的影响
我国大部分地区受季风的影响，形成东南多雨、西北干旱和夏秋多雨、冬春干旱的特点。由于降水量小、水资源分布极不平衡，加之季节、年际交差大，致使水旱灾害频繁。对农业生产造成了严重的影响。
即使在正常年景，全国每年因干旱缺水和遭受水灾而减少的粮食产量达 260 亿kg 左右，占年粮食总产量的 6-8。每年因干旱缺水造成的直接经济损失约 2000亿元，洪水造成的经济损失更是惊人。因此，兴修水利、根除水患、发展灌溉是我国历代安邦治国的一件大事。
2、灌溉在农业生产中的作用
我国降水的时空分布不能满足农作物正常生长对水分的需求。南方多水带和湿润带广泛种植水稻常常受到伏旱、秋旱而严重减产，半湿润带的华北、黄土高原区种植的小麦缺水更为严重。因此，灌溉是我国提高粮食生产水平的基础和前提。多年来，我国虽已培育了许多优良高产品种，而这些品种只有在具有灌溉条件、排水良好的农田上才能发挥其增产的作用。20 世纪肋年代对全国灌溉农田和非灌溉农田粮食产量的调查结果（表 1）表明：
表1 灌溉农田与非灌溉农田粮食产量调查成果
我国灌溉面积从 1997-1980 年间，年平均增长率为 3.8%，同期全国粮食产量的年均增长率为 3.5%，二者基本同步。“六五”期间，灌溉面积一直在 4800 万 hm2左右徘徊，而粮食生产也出现了连续 5 年的徘徊局面。1989 年后灌溉面积开始回升，粮食总产亦开始增长。
可见，粮食产量的增加与灌溉面积发展成正比例关系，灌溉对农业生产发展起到主导作用。
表2 我国各历史时期有效灌溉面积与粮食产量
二、农业可持续发展面临严重水危机
1、农业可持续发展对水的需求
21 世纪是我国经济大发展的时期，我国的现代化建设将进入一个新的阶段。但也面临着前所未有的巨大挑战——水土资源的开发已近极限，而人口将达到 16 亿峰值。人口的增加对粮食生产提出了艰巨任务，对灌溉发展提出了新的要求。农业特别是粮食生产能否做到可持续发展，事关中华民族的生存与繁荣。由于我国农业生产对水的依赖性极为强烈，因此灌溉的发展尤为重要。
据有关部门预测，到 2010 年我国人口将达到 14.6 亿，2030 年人口达到 16 亿，按人均占有粮食 400kg 计算，2010 年的粮食需求量为 5.8 亿 t 左右，2030 年的粮食需求量达 6.4 亿 t。为满足粮食需求，灌溉面积应有相应增长，到 2010 年灌溉面积应达 5666.7 万 hm2，到 2030 年灌溉面积要达到 6000 万 hm2，用水量大大增加。我国农业用水量约 4000 亿 m3，其中 70-75用于粮食生产，即 3000 亿 m3 左右。我国粮食总产 4.5 亿 t 中，2/3 由灌溉面积上提供即 3 亿 t，由此推算，我国灌溉水的水分生产率为 1kg/m3 左右。按这种水平，我国农业用水需求量：2010 年 5800 亿 m3，2030 年 6400 亿 m3，较现状分别增加 1800 亿 m3，2400 亿 m3。
2.农业可持续发展面临严重水危机
由于工业及城乡生活供水的经济效益明显高于农业供水，在水资源供需矛盾尚未根本解决之前，农业用水将会不可避免地被工业及城乡用水所挤占。事实上，从20 世纪 80 年代开始，大量农业用水已逐渐转向工业和城镇供水。以华北地区 4 省市为例，1993 年与 1980 年相比，在总供水量减少 27 亿 m3 的前提下，工业和城镇生活用水增加了 33 亿 m3，而农业用水则让出了近 60 亿 m3。
表3 华北四省（市农业用水被挤占情况
根据水利发展“九五”计划和 2010 年规划，我国目前在建供水工程供水能力约450 亿 m3，南水北调供水工程约为 330 亿 m3，加上引额济乌、引松济长，引江济淮等一批新建蓄水、引水工程以及在东北、黄淮海地区新打部分机井开采地下水等，累计新增供水能力约为 1400 亿 m3， 2010 年全国总供水量有可能达到 6500 亿-6700 即亿 m3。另据需水预测结果，2010 年全国仅工业及城乡生活用水需水量就达到 2700亿 m3 左右，就是说，能够供给农业使用的水量约为 4000 亿 m3，与现状大体持平。由于新增灌溉面积需要增加用水，改善提高现有灌溉面积的灌溉条件和保证率也需增加用水，加之林果用水、畜牧用水、养殖用水增加，因此农业可持续发展正面临严重的水危机。
三、节水灌溉是农业可持续发展的重要途径
1.农业用水现状
中华人民共和国成立 40 多年来，我国大力开发水资源，发展农田灌溉，取得了举世瞩目的成就，灌溉面积由 1949 年的 1600.0 万 hm2，增加到 1996 年的 5000.0 万hm2，农业用水主要为灌溉用水由 1949 年的约 1000 亿 m3，增加到 1993 年的 3850亿 m3。农业用水的发展情况见表 4。
表4 农业用水发展情况
（1）我国农业用水量占总用水量的比重，已从1949年的97%降至1993年的73%，呈逐年下降趋势。
（2）每公顷平均用水量基本维持在 7500-8250m3 的范围。1949 年初期到 70 年代，随着灌溉条件改善，灌溉保证率提高，亩均用水量逐年增加，80 年代末开始，由于国家重点发展节水灌溉，使亩均用水量逐步回落。
（3）虽然亩均用水量变化不大，但由于单方水生产水平不断提高，因此我国灌溉水的利用效率是逐步提高的。
2.灌溉节水潜力
我国灌区目前大部分采用传统的地面灌水技术，在灌溉水资源的利用上，浪费现象还相当普遍。在某些水源相对比较丰富的地区，大水漫灌现象仍不少见。因渠系渗漏和管理不善等原因，渠系水的利用系数一般只有 0.55 左右，田间水的利用系数也只有 0.8 左右，即我国灌溉水利用系数平均仅为 0.40-0.45。灌溉水有一半以上在输水、配水和田间灌水过程中损失掉。
我国灌溉水利用系数远低于发达国家，但差距也反映出发展潜力，如果普遍实行节水灌溉技术，节水潜力十分可观。渠道防渗和管道输水都能提高渠系水利系数；水稻浅湿灌溉和旱田沟畦改造则可提高田间水利用系数；喷、微灌可提高输水部分的利用率，又可提高田间水利用率，并可改善作物的蒸腾环境、减少蒸腾。如果到21 世纪中叶，我国 2200 万 hm2 井灌区 80以上实行喷灌或低压管道输水灌溉，2933万 hm2 渠道灌区骨干渠道 80以上实现防渗，水稻全部推广先进的灌溉技术，旱田实施田间工程改造，并辅之以节水灌溉制度、
管理措施，则可使我国灌溉水利用系数提高到 0.70～0.75。由此产生的节水潜力为 1600 亿
3。扣除井渠结合灌区灌溉水的重复利用部分，灌区上、下游之间的灌溉水重复利用部分及局部地区的灌溉压盐用水，全国农业节水潜力大体为 1200 亿 m3 左右。也就是说，在保证现有灌溉面积和粮食生产能力前提下，农业用水可减少 1200 亿 m3。但由于人口及粮食需求在不断增长，因此，上述节水量将主要用于扩大灌溉面积，提高灌溉保证率，保证农业可持续发展。
3.灌溉节水的途径及措施
灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收和形成产量，包括水资源调度、输水、配水、灌水、土壤蒸发，植物蒸腾等许多环节，节水必须在这些环节上采取相应的技术措施。全面实行节水灌溉是节水的主要途径。
节水灌溉技术是为充分利用灌溉水资源，提高水的利用率和利用效率，达到农作物高产高效而采取的技术措施，它是由水资源、工程、农业、管理等环节的节水技术措施组成的一个综合技术体系。运用这一技术体系，将提高灌溉水资源的整体利用率，增加农作物单位面积或总面积的产量，以促进农业的持续发展。
（1）水资源的合理开发利用技术。灌溉农业水资源包括地面水、地下水、土壤水和经过净化处理的污废水。农业水资源的合理开发利用，是指采用必要的工程措施，对天然状态下的水进行有目的的干预、控制和改造，为农业生产提供一定水量的技术活动。这些技术包括：地上水和地下水的合理利用技术、机井测试改造技术、灌溉回归水利用技术、劣质水利用技术、多水源综合利用技术等。
（2）节水工程技术与措施。它是节水灌溉综合技术体系的核心内容，包括喷灌技术、微灌技术、渠道防渗技术、低压管道输水技术、膜上灌技术、水稻灌溉技术、改进沟畦灌技术等。
（3）节水农业技术。包括蓄水保墒的耕作技术，适雨种植的作物合理布局、提高作物抗旱能力的栽培技术，秸秆或地膜覆盖的保墒技术、化学药剂抗旱保墒与保水剂应用技术，限额灌溉及节水抗旱作物品种选育等。
（4）节水管理技术。包括组织管理、工程管理、经营管理和用水管理等。
4.节水灌溉对农业可持续发展的作用
水资源有限而需求不断增长，使灌溉发展面临艰难境地：一方面随着工农业发展和城镇化速度加快，农业用水不可避免地要向工业和城镇生活让水；另一方面要解决日益增加的众多人口的吃饭问题，又必须在提高现有灌溉面积灌溉保证率的同时新增灌溉面积，需要增加用水量。这就决定了我国农业可持续发展必须走节水高效的道路。
我国灌溉水的利用系数整体偏低，节水灌溉大有潜力。党的“十五”大报告中明确提出，“要大力推进科教兴农业，发展高产、优质、高效农业和节水农业”，九届人大通过的政府工作报告强调，“要大力发展节水灌溉和旱作农业”，说明了节水灌溉在整个经济中的位置非常重要。通过采取各种节水灌溉技术与措施，最大限度地减少灌溉用水损失，到 2010 年使我国灌溉水利用率由现状的 40%-45%提高到55%—60%，灌溉水的水分生产率由现状的
1.okg/m3 提高到 1.3kg/m3 以上，即在不新增加农业用水总量的前提下，可以保证人口增加所需的粮食生产能力，做到水资源可持续利用，农业可持续发展。
节水灌溉与农业的可持续发展
黄修桥
可持续发展作为一种发展的大趋势已被世界上大多数国家普遍认同，成为世界21 世纪议程的主题。我国人口众多，各种自然资源相对贫乏，生态环境保护与治理任务较重，实施可持续发展战略更具现实意义。农业是国民经济的基础产业，肩负着 12 亿人生存所必需的农产品及工业所需原料的重任。农业能否做到持续稳定发展，事关中华民族的生存与发展，关系到整个国家发展的全局。由于独特的地理环境及气候，我国农业生产对水的依赖性极为强烈，有水才能做到稳定高产。我国在相当长的一段时期内，水资源的供需矛盾将十分尖锐，农业可持续发展面临严重缺水危机。节水灌溉作为一种高效用水模式对实现农业可持续发展具有不可取代的重要作用。
一、水对农业生产的决定性作用
1、水旱灾害对农业生产的影响
我国大部分地区受季风的影响，形成东南多雨、西北干旱和夏秋多雨、冬春干旱的特点。由于降水量小、水资源分布极不平衡，加之季节、年际交差大，致使水旱灾害频繁。对农业生产造成了严重的影响。
即使在正常年景，全国每年因干旱缺水和遭受水灾而减少的粮食产量达 260 亿kg 左右，占年粮食总产量的 6-8。每年因干旱缺水造成的直接经济损失约 2000亿元，洪水造成的经济损失更是惊人。因此，兴修水利、根除水患、发展灌溉是我国历代安邦治国的一件大事。
2、灌溉在农业生产中的作用
我国降水的时空分布不能满足农作物正常生长对水分的需求。南方多水带和湿润带广泛种植水稻常常受到伏旱、秋旱而严重减产，半湿润带的华北、黄土高原区种植的小麦缺水更为严重。因此，灌溉是我国提高粮食生产水平的基础和前提。多年来，我国虽已培育了许多优良高产品种，而这些品种只有在具有灌溉条件、排水良好的农田上才能发挥其增产的作用。20 世纪肋年代对全国灌溉农田和非灌溉农田粮食产量的调查结果（表 1）表明：
表1 灌溉农田与非灌溉农田粮食产量调查成果
我国灌溉面积从 1997-1980 年间，年平均增长率为 3.8%，同期全国粮食产量的年均增长率为 3.5%，二者基本同步。“六五”期间，灌溉面积一直在 4800 万 hm2左右徘徊，而粮食生产也出现了连续 5 年的徘徊局面。1989 年后灌溉面积开始回升，粮食总产亦开始增长。
可见，粮食产量的增加与灌溉面积发展成正比例关系，灌溉对农业生产发展起到主导作用。
表2 我国各历史时期有效灌溉面积与粮食产量
二、农业可持续发展面临严重水危机
1、农业可持续发展对水的需求
21 世纪是我国经济大发展的时期，我国的现代化建设将进入一个新的阶段。但也面临着前所未有的巨大挑战——水土资源的开发已近极限，而人口将达到 16 亿峰值。人口的增加对粮食生产提出了艰巨任务，对灌溉发展提出了新的要求。农业特别是粮食生产能否做到可持续发展，事关中华民族的生存与繁荣。由于我国农业生产对水的依赖性极为强烈，因此灌溉的发展尤为重要。
据有关部门预测，到 2010 年我国人口将达到 14.6 亿，2030 年人口达到 16 亿，按人均占有粮食 400kg 计算，2010 年的粮食需求量为 5.8 亿 t 左右，2030 年的粮食需求量达 6.4 亿 t。为满足粮食需求，灌溉面积应有相应增长，到 2010 年灌溉面积应达 5666.7 万 hm2，到 2030 年灌溉面积要达到 6000 万 hm2，用水量大大增加。我国农业用水量约 4000 亿 m3，其中 70-75用于粮食生产，即 3000 亿 m3 左右。我国粮食总产 4.5 亿 t 中，2/3 由灌溉面积上提供即 3 亿 t，由此推算，我国灌溉水的水分生产率为 1kg/m3 左右。按这种水平，我国农业用水需求量：2010 年 5800 亿 m3，2030 年 6400 亿 m3，较现状分别增加 1800 亿 m3，2400 亿 m3。
2.农业可持续发展面临严重水危机
由于工业及城乡生活供水的经济效益明显高于农业供水，在水资源供需矛盾尚未根本解决之前，农业用水将会不可避免地被工业及城乡用水所挤占。事实上，从20 世纪 80 年代开始，大量农业用水已逐渐转向工业和城镇供水。以华北地区 4 省市为例，1993 年与 1980 年相比，在总供水量减少 27 亿 m3 的前提下，工业和城镇生活用水增加了 33 亿 m3，而农业用水则让出了近 60 亿 m3。
表3 华北四省（市农业用水被挤占情况
根据水利发展“九五”计划和 2010 年规划，我国目前在建供水工程供水能力约450 亿 m3，南水北调供水工程约为 330 亿 m3，加上引额济乌、引松济长，引江济淮等一批新建蓄水、引水工程以及在东北、黄淮海地区新打部分机井开采地下水等，累计新增供水能力约为 1400 亿 m3， 2010 年全国总供水量有可能达到 6500 亿-6700 即亿 m3。另据需水预测结果，2010 年全国仅工业及城乡生活用水需水量就达到 2700亿 m3 左右，就是说，能够供给农业使用的水量约为 4000 亿 m3，与现状大体持平。由于新增灌溉面积需要增加用水，改善提高现有灌溉面积的灌溉条件和保证率也需增加用水，加之林果用水、畜牧用水、养殖用水增加，因此农业可持续发展正面临严重的水危机。
三、节水灌溉是农业可持续发展的重要途径
1.农业用水现状
中华人民共和国成立 40 多年来，我国大力开发水资源，发展农田灌溉，取得了举世瞩目的成就，灌溉面积由 1949 年的 1600.0 万 hm2，增加到 1996 年的 5000.0 万hm2，农业用水主要为灌溉用水由 1949 年的约 1000 亿 m3，增加到 1993 年的 3850亿 m3。农业用水的发展情况见表 4。
表4 农业用水发展情况
（1）我国农业用水量占总用水量的比重，已从1949年的97%降至1993年的73%，呈逐年下降趋势。
（2）每公顷平均用水量基本维持在 7500-8250m3 的范围。1949 年初期到 70 年代，随着灌溉条件改善，灌溉保证率提高，亩均用水量逐年增加，80 年代末开始，由于国家重点发展节水灌溉，使亩均用水量逐步回落。
（3）虽然亩均用水量变化不大，但由于单方水生产水平不断提高，因此我国灌溉水的利用效率是逐步提高的。
2.灌溉节水潜力
我国灌区目前大部分采用传统的地面灌水技术，在灌溉水资源的利用上，浪费现象还相当普遍。在某些水源相对比较丰富的地区，大水漫灌现象仍不少见。因渠系渗漏和管理不善等原因，渠系水的利用系数一般只有 0.55 左右，田间水的利用系数也只有 0.8 左右，即我国灌溉水利用系数平均仅为 0.40-0.45。灌溉水有一半以上在输水、配水和田间灌水过程中损失掉。
我国灌溉水利用系数远低于发达国家，但差距也反映出发展潜力，如果普遍实行节水灌溉技术，节水潜力十分可观。渠道防渗和管道输水都能提高渠系水利系数；水稻浅湿灌溉和旱田沟畦改造则可提高田间水利用系数；喷、微灌可提高输水部分的利用率，又可提高田间水利用率，并可改善作物的蒸腾环境、减少蒸腾。如果到21 世纪中叶，我国 2200 万 hm2 井灌区 80以上实行喷灌或低压管道输水灌溉，2933万 hm2 渠道灌区骨干渠道 80以上实现防渗，水稻全部推广先进的灌溉技术，旱田实施田间工程改造，并辅之以节水灌溉制度、
管理措施，则可使我国灌溉水利用系数提高到 0.70～0.75。由此产生的节水潜力为 1600 亿
3。扣除井渠结合灌区灌溉水的重复利用部分，灌区上、下游之间的灌溉水重复利用部分及局部地区的灌溉压盐用水，全国农业节水潜力大体为 1200 亿 m3 左右。也就是说，在保证现有灌溉面积和粮食生产能力前提下，农业用水可减少 1200 亿 m3。但由于人口及粮食需求在不断增长，因此，上述节水量将主要用于扩大灌溉面积，提高灌溉保证率，保证农业可持续发展。
3.灌溉节水的途径及措施
灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收和形成产量，包括水资源调度、输水、配水、灌水、土壤蒸发，植物蒸腾等许多环节，节水必须在这些环节上采取相应的技术措施。全面实行节水灌溉是节水的主要途径。
节水灌溉技术是为充分利用灌溉水资源，提高水的利用率和利用效率，达到农作物高产高效而采取的技术措施，它是由水资源、工程、农业、管理等环节的节水技术措施组成的一个综合技术体系。运用这一技术体系，将提高灌溉水资源的整体利用率，增加农作物单位面积或总面积的产量，以促进农业的持续发展。
（1）水资源的合理开发利用技术。灌溉农业水资源包括地面水、地下水、土壤水和经过净化处理的污废水。农业水资源的合理开发利用，是指采用必要的工程措施，对天然状态下的水进行有目的的干预、控制和改造，为农业生产提供一定水量的技术活动。这些技术包括：地上水和地下水的合理利用技术、机井测试改造技术、灌溉回归水利用技术、劣质水利用技术、多水源综合利用技术等。
（2）节水工程技术与措施。它是节水灌溉综合技术体系的核心内容，包括喷灌技术、微灌技术、渠道防渗技术、低压管道输水技术、膜上灌技术、水稻灌溉技术、改进沟畦灌技术等。
（3）节水农业技术。包括蓄水保墒的耕作技术，适雨种植的作物合理布局、提高作物抗旱能力的栽培技术，秸秆或地膜覆盖的保墒技术、化学药剂抗旱保墒与保水剂应用技术，限额灌溉及节水抗旱作物品种选育等。
（4）节水管理技术。包括组织管理、工程管理、经营管理和用水管理等。
4.节水灌溉对农业可持续发展的作用
水资源有限而需求不断增长，使灌溉发展面临艰难境地：一方面随着工农业发展和城镇化速度加快，农业用水不可避免地要向工业和城镇生活让水；另一方面要解决日益增加的众多人口的吃饭问题，又必须在提高现有灌溉面积灌溉保证率的同时新增灌溉面积，需要增加用水量。这就决定了我国农业可持续发展必须走节水高效的道路。
我国灌溉水的利用系数整体偏低，节水灌溉大有潜力。党的“十五”大报告中明确提出，“要大力推进科教兴农业，发展高产、优质、高效农业和节水农业”，九届人大通过的政府工作报告强调，“要大力发展节水灌溉和旱作农业”，说明了节水灌溉在整个经济中的位置非常重要。通过采取各种节水灌溉技术与措施，最大限度地减少灌溉用水损失，到 2010 年使我国灌溉水利用率由现状的 40%-45%提高到55%—60%，灌溉水的水分生产率由现状的
1.okg/m3 提高到 1.3kg/m3 以上，即在不新增加农业用水总量的前提下，可以保证人口增加所需的粮食生产能力，做到水资源可持续利用，农业可持续发展。