农业节水:国内外的比较与借鉴

鲁向平2017-11-04 16:19:29

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水资源是制约21世纪各国经济发展的重要因素,各国政府都将水资源的开发利用当作一个战略问题。

水资源是制约21世纪各国经济发展的重要因素,各国政府都将水资源的开发利用当作一个战略问题。水资源的短缺目前已成为制约我国农业经济发展的一个关键问题,我国水资源总量居世界6位,但人均水资源仅为世界平均水平的四分之一。我国干旱和半干旱的西部地区就占全国土地面的的25%,而平均降雨量低于500毫米,水资源明显严重短缺。我国总灌溉面积2000年为8.2亿亩,2015年增加到8.9亿亩。在水的使用中,农业、林业用水占了很大的比例,例如在缺水严重的新疆,农业用水占了95%,传统的灌溉方式已不适应自然条件的变化,因此,大力发展先进的节水灌溉技术是提高水资源利用率、解决我国水资源短缺,实现可持续发展的一项战略措施。


纵观国内外节水农业与环境总体发展趋势,在经历了灌溉农业与传统节水农业发展之后,节水农业的发展已经步入了现代节水农业发展的新阶段。已呈现出以工程节水、生物节水、农艺节水与管理节水的实质性融合,技术提升与技术创新并重,技术集成与产业同步发展的态势。各国更加重视对节水农业综合技术的研究,强调技术的集成配套、凝练提升,注重区域型的技术发展模式,强调生物节水技术、水资源管理信息化技术,传统常规节水农业技术的提升,优质低价、环保节能与多功能化的节水产品研发,区域水土资源管理,节水农业发展的环境效应和评价等。

节水农业的生物学基础是国内外节水农业研究的一个新的亮点,并在生产实际中得到了大面积应用。在植物抗旱种质资源的鉴选与品种选育方面,以抗旱节水和水分高效利用的植物品种为核心的生物节水技术是进一步提高水分利用效率的根本措施;抗旱节水、水分高效利用及优质、高产等重要经济性状联合筛选、鉴定与新品种选育,是目前植物抗旱节水新品种选育的重要发展趋势;抗旱节水种质资源的发掘与创新是生物节水农业发展的关键,也必将是未来抗旱节水研究与开发领域中的重中之重。

旱作节水农业理论与技术研究方向的发展趋势主要为:新型保墒耕作技术和覆盖保墒技术,土壤水库充蓄增容技术;少(免)耕结合覆盖机械化耕作技术,注重开发利用植物和淀粉类物质合成生物类的高吸水保水材料,高效、低成本、绿色环保无污染的集雨材料,可移动窖体系列产品;利用雨水或分散的零星水源的标准化、系列化和自动化行走式节水机具。新技术、新设备、新材料层出不穷,引人目不暇接。

形势喜人,形势也逼人。面对旱区土地人口承载量远超出FAO公布的世界平均水平且呈不断上升趋势的困境,以发展降水高效利用为主的旱地精细耕作节水技术,在我国现代旱地农业发展中发挥了重要作用。但目前在旱作节水农业理论和降水生产潜力、旱区农艺节水理论及水分调控技术,雨水聚集工程新形式与不同区域雨水高效利用技术模式,旱区水肥交互效应和以肥调水的土壤培肥技术,农田保水保土耕作技术及旱作机械化蓄水保墒关键设备研究,旱作机械化保护性耕作技术及关键装备,旱作农业机械化新技术、新工艺的研究方面与国外发达国家相比,还亟待加强。科学性、超前性、实用性的规模化应用设备与技术更是时不我待。

节水灌溉技术与装备研究,发达国家已经由过去单纯研究地面灌水技术要素对灌水均匀性、水分深层渗漏的影响,转向综合研究灌水技术要素对土壤水肥运移、对水肥淋失的影响,并采用激光平地技术推广水平畦灌等。喷微灌技术正在朝着多目标利用、运行管理自动化、产品日趋标准化、系统化。低压、节能型喷微灌技术,低成本、高抗堵、高压力补偿能力的新型灌水器、注肥均匀且注肥浓度可调和操作简单的注肥器、高精度快速喷微灌产品成型机、低压重力式滴灌技术和防堵塞的脉冲灌等技术、多种经济作物水肥高效利用的专家管理系统是目前研究的重点。发达国家为满足对灌溉系统管理的灵活、准确、快捷的要求,非常重视空间信息技术、计算机技术、网络技术等高新技术的应用,大多采用自动控制运行方式,提高了灌溉系统的运行性能与效率。多方面的信息与成果在不断聚集,不断规模化投入使用。

近几年,根据我国国情已研发大射程旋转式微喷头、长流道新型薄壁微灌带、带离心清洗装置的自动反冲过滤器、带稳压机构的连续精量水动式施肥泵、低压压力调节器、节能异形喷嘴、可调雾化程度及射程的多功能喷头、新型短流道喷头、轻小型喷灌机组、新型中远射程喷头、国产激光控制精细平地铲运设备等节水灌溉设备和系统等。在灌区灌溉用水管理中,综合各种预测技术、优化技术的灌溉用水计算机管理系统已开始在我国灌区大面积应用,使灌区的灌溉用水实现了由静态向动态用水的转变。

但在节水灌溉技术与装备研发方面,与国外发达国家相比仍存在着较大的差距,主要表现在产品质量不稳定,制造精度低,规格少、系列化程度和配套水平低;微灌设备产品用材质配方研究成果及应用方面更是欠缺,差距更大。在精准灌溉和灌溉系统的自动控制方面,我国与国际领先水平的差距还较大。

新型农业节水工程的结构、建造、材料以及工程设计软件等先进技术已成为工程节水研究领域的重要内容。在工程节水技术方面, 国内外的研究主要集中在渠系建筑物建设技术方面。相对来说,新型建筑结构形式技术正在趋于成熟,而新材料配方及其应用技术的研究却相对要活跃得多。国内外都正在较普遍的将高分子材料应用在渠道防渗中,尤其是在高分子膜料的应用上已取得了不少实用的研究成果。但薄膜易刺破和冻胀地区冻融破坏的问题还没有很好的解决。因此,各国都正在不断研究开发技术可靠、经济合理的高分子合成新材料,应用高分子材料研制技术可靠、结构简单、经济合理的刚柔混合结构或纯柔性结构作为渠道的护砌结构,高含沙水、微咸水非常规水将是农业用水中“开源”的主要对象,非常规水输配方面的相关工程技术研究方兴未艾。特殊土体上的水工程建设技术,渠道冻胀、材料耐久性劣化机理和预测模型和健康诊断技术也是这一方面的的研究前沿。

我国农业水土科技工作者针对东北、西北和华北等季节冻土区,水工建筑物冻害破坏十分严重的状况,对季节冻土机理、冻害规律、防治措施等进行了系统研究,取得了可喜成果,得到国际冻土学术组织的重视。渠道快速建造技术、渠道防渗防冻胀措施、成本低、防渗性能好的塑料薄膜、沥青玻璃布油毡及各种聚乙烯土工膜,新型接缝材料、氯化聚乙烯止水管(带),高含沙水基本性质及其输水技术的研究取得了大量的成果,为我国节水农业工程建设提供关键技术。但在低成本的渠道防渗新材料、高分子改性渠道防渗新材料、膜料防渗、特殊土地区的渠道防渗技术和不同地区的农业水工程模式化、标准化、定量化技术方面与节水农业发展的要求还有差距。

通用原理,通用的实用设备,以及可行的成本与效益永远是个硬道理。我国旱区量大面宽,农业生产力水平相对较低,但其增产增效潜力巨大,节水高效农业是一个永久长青的命题。水战略、大战略。一代干给一代看,一代接着一代干。是为记。

 


西北农林科技大学研究员,中国农业专家咨询团成员,国家有突出贡献的中青年专家,擅长生态经济和不发达地区农村经济发展战略和实体模式探索研究。

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