中國節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式研究

王　婧　侯立白

[摘要]針對我國水資源緊缺與生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀，總結(jié)闡述了水資源緊缺區(qū)適用的節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、灌區(qū)適用的節(jié)水技術(shù)主導型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、經(jīng)濟發(fā)達區(qū)適用的資源高效利用型節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式等五種模式，并從基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵理論研究實踐等幾方面對節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的發(fā)展進行了展望。

[關(guān)鍵詞]節(jié)水農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)模式

我國人口眾多，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境較脆弱。一方面，我國農(nóng)業(yè)水資源嚴重短缺，水量型缺水、水質(zhì)型缺水、季節(jié)型缺水、區(qū)域型缺水、結(jié)構(gòu)型缺水、效率型缺水等現(xiàn)象普遍存在；另一方面，對水資源的不合理開發(fā)造成了環(huán)境的破壞，已經(jīng)威脅到了我國的經(jīng)濟發(fā)展和糧食安全，因此，建設(shè)節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式是糧食安全與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的必然要求。

節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式基礎(chǔ)理論

我國節(jié)水農(nóng)業(yè)與生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展始于20世紀70到80年代，由始至今一直得到了政府的高度重視、科技界的積極探索和廣大農(nóng)民的熱情參與。節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)理論與實踐是在綜合了節(jié)水農(nóng)業(yè)與生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)上，針對農(nóng)業(yè)水資源過度利用、生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)退化、農(nóng)業(yè)發(fā)展成本提高這三大弊病提出的，其環(huán)境友好性與資源高效利用性有利于我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前我國節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式大部分都是技術(shù)主導型，在構(gòu)建過程中，要遵守水資源合理配置原則與生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的設(shè)計原則。

我國主要節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式

現(xiàn)以地區(qū)特色與水資源利用特征為依據(jù)將我國主要節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式分為五種類型進行歸類述評：

水資源緊缺區(qū)適用的節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式針對水資源緊缺的旱區(qū)“水量型缺水”的現(xiàn)實，主要通過提高“天上水”資源的利用率，同時優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組分的時空配置，協(xié)調(diào)其與環(huán)境的關(guān)系，并輔以其它措施，提高降水資源的產(chǎn)出效益，促進農(nóng)民脫貧致富。主要適用于我國中西部水資源緊缺地區(qū)，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“靠天吃飯”，生產(chǎn)條件落后的區(qū)域，典型模式主要有：

庭院集雨立體種養(yǎng)型模式，該模式針對庭院、屋面降雨利用率低的特點，發(fā)展以庭院立體種、養(yǎng)和小型加工業(yè)為主的庭院經(jīng)濟。首先建設(shè)雨水集儲設(shè)施，據(jù)需求確定種、養(yǎng)結(jié)構(gòu)與規(guī)模，同時輔助發(fā)展提輸水設(shè)備、簡易高效節(jié)水灌溉技術(shù)和水質(zhì)凈化技術(shù)。集雨高效種植型模式，該模式根據(jù)市場需求和氣候風險調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，以提高雨水的利用轉(zhuǎn)化效率和收益為目標，輔以各種節(jié)水抗旱灌溉技術(shù)，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因種植面積較大，集蓄雨水主要用于確保出苗，多余的可在需水關(guān)鍵期補灌。比較典型的代表模式有黑龍江依蘭縣的水澆地免耕節(jié)水灌溉模式、旱崗地深耕截雨蓄水模式、溝谷埝階地中耕截雨蓄水模式等。

節(jié)水抗旱生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式針對季節(jié)性缺水問題，調(diào)整農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)組分結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)程度，選用當?shù)剡m宜的節(jié)水灌溉技術(shù)，如坐水種、軟管灌溉等，輔以工程、農(nóng)藝、化學和管理等手段，把生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護相結(jié)合，提高經(jīng)濟效益。例如松嫩平原每年坐水種面積高達466.7萬公頃以上，取得了良好效果。

灌區(qū)適用的節(jié)水技術(shù)主導型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式主要通過改造水利工程設(shè)施與農(nóng)田灌溉方式，輔以其它措施，聯(lián)合調(diào)度地表水與地下水，提高灌溉水資源的管理水平，以降低灌溉損失，保護生態(tài)環(huán)境，使生態(tài)系統(tǒng)具有最大的穩(wěn)定性，并促進系統(tǒng)功能的良性發(fā)揮。適用于我國廣大灌區(qū)，典型模式主要有：

渠灌區(qū)防滲節(jié)灌技術(shù)主導型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式首先提高渠道防滲襯砌率，然后進行農(nóng)田基本建設(shè)，改進地面灌溉技術(shù)，輔以其它綜合措施，實現(xiàn)全方位節(jié)水。如甘肅省武威市的山水灌區(qū)采取上述模式后，田間水利用率達90％，灌溉水利用率達53.3％。

井灌區(qū)高效節(jié)水灌溉技術(shù)主導型模式，該模式首先實施低壓管道輸水，然后進行農(nóng)田基本建設(shè)，改進地面灌溉技術(shù)，輔以其它綜合措施，并盡可能蓄存降水回補地下水。如山東省桓臺縣利用此模式，比傳統(tǒng)地面灌溉節(jié)水29.8％，年減少地下水開采量30億噸。

結(jié)合灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)控技術(shù)和高效節(jié)水灌溉技術(shù)聯(lián)合應用型模式，該模式針對結(jié)合灌區(qū)一般引灌為主，井水為輔的特點，引灌時采用防滲渠道或低壓管道，并適當提高灌水定額以回補地下水，井灌時則用管道輸水，減小灌溉定額以控制地下水位。田間改進地面灌溉技術(shù)，輔以其它節(jié)水措施，在時空上聯(lián)合調(diào)度地表水與地下水。例如河南省清豐縣采取此模式，節(jié)水率達30.4％，水分生產(chǎn)率提高63.3％，地下水位有所回升。

經(jīng)濟發(fā)達區(qū)適用的資源高效利用型節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式主要通過增加節(jié)水投入，引入高新技術(shù)，提高對生態(tài)系統(tǒng)的干預度及精準度，提高灌溉的自動化水平，輔以其它措施，強化水資源管理，追求高產(chǎn)高效。主要適用于經(jīng)濟基礎(chǔ)好、起點高的區(qū)域，一般是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)或城郊地區(qū)，典型模式主要有：

城郊資源高效利用型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式針對城郊農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)好、區(qū)位佳、農(nóng)民接受能力強的特點，提高科技、資本的投入，增加生態(tài)系統(tǒng)的廣度與維度，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，改進地面灌溉技術(shù)，發(fā)展水肥一體化，輔以其它措施，提高水、土、肥等資源的利用效率。如北京大興縣“九五”期間運用此模式在城郊示范區(qū)內(nèi)進行整修建設(shè)，節(jié)水150萬噸/年，縮短輪灌周期3～5天。

低勞動強度高用水效率型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式針對經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)用水壓力大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定，但經(jīng)濟發(fā)達，投資容易，農(nóng)民迫切要求機械化和自動化的特點，增加節(jié)水投入，提高對生態(tài)系統(tǒng)的干預精準度，重點發(fā)展高標準的水資源現(xiàn)代化管理技術(shù)，發(fā)展勞動強度低、操作方便、生產(chǎn)效率高的地面灌溉技術(shù)，并提高信息技術(shù)利用度，采取自動化控制。

生態(tài)脆弱區(qū)適用的生態(tài)保護與節(jié)水結(jié)合型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式主要針對生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)環(huán)境矛盾突出，易引發(fā)嚴重生態(tài)問題的特點，強調(diào)因地制宜，以保護生態(tài)環(huán)境為主，改善水資源利用狀況，提高農(nóng)民收入。適用于我國生態(tài)脆弱地區(qū)，包括山區(qū)、丘陵、荒漠區(qū)、農(nóng)牧交錯帶、喀斯特地形區(qū)、小流域等，采用的模式更加多樣，統(tǒng)稱為生態(tài)保護與節(jié)水結(jié)合型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，比較典型的有：

集雨生態(tài)畜牧型模式，該模式根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的承載力來發(fā)展牧業(yè)生產(chǎn)，進行集水工程建設(shè)，集水定草，以草定畜，合理退耕，推廣優(yōu)良畜種和先進飼養(yǎng)技術(shù)，提高經(jīng)濟效益。如彭陽縣利用此模式，在坡面上修建竹節(jié)溝、隔坡梯田等，使天然草地坡面集流效率在8％～11％，天然林地坡面集流效率在7％-11％，坡耕地、退耕草地集流效率在10％-20％，有效地發(fā)展了農(nóng)牧業(yè)，保護了生態(tài)環(huán)境。

另外，山區(qū)與丘陵一般采用節(jié)水灌溉工程技術(shù)主導型模式，其中較有代表性的有低山丘陵區(qū)河道截滲攔蓄和高水位池聯(lián)合供水的節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式，即在河床上修建截滲墻，將水抽到在河兩岸適當高度處修建的蓄水池，在坡耕地由上至下依次發(fā)展低壓管道輸水灌溉、微、噴灌。喀斯特地區(qū)一般采用節(jié)水灌溉技術(shù)主導型模式，如重慶采用的節(jié)水型農(nóng)業(yè)模式，即農(nóng)戶在農(nóng)田周圍打

井或修水窖，然后推行管道灌溉，在經(jīng)濟條件稍好的地區(qū)推廣滴、微灌，取得了良好效果。

多類型區(qū)域適用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化型節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式主要是在分析可利用水資源的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)作物品種、時空組合與灌溉的時間特征，提高作物生產(chǎn)與水資源時空分布的配合度，輔以其它措施，改善水資源的利用狀況，提高經(jīng)濟效益。適用于我國大部分區(qū)域，尤其是季節(jié)型缺水、結(jié)構(gòu)型缺水、效率型缺水等現(xiàn)象比較普遍的地區(qū)。典型模式主要有：

多種多收的時間結(jié)構(gòu)優(yōu)化型節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式利用種群演替原理，使生態(tài)系統(tǒng)擁有最有效利用降水的時間結(jié)構(gòu)，改善作物與降水在節(jié)律上的吻合度，提高其利用率。如河南省扶溝縣的“六種六收”模式與河北省以早熟小麥套種中晚熟玉米為主的良種配套體系，能使降水利用效率提高30％左右。

適水的結(jié)構(gòu)優(yōu)化型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，該模式以全年可用水資源為主要參數(shù)，同時參考土壤、經(jīng)濟和作物生理特性等因素，在時空維度將系統(tǒng)內(nèi)的作物與水進行科學組合，提高水資源利用率。如黃淮海平原豐水區(qū)實行的小麥一水(旱)稻和小麥一棉花(或芝麻)模式。

研究前景與熱點問題展望

基礎(chǔ)性研究方面。包括我國節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)概念的內(nèi)涵、外延及其分類；節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的空間分布與動態(tài)演變規(guī)律如何；其空間適宜規(guī)模、布局與組合；其技術(shù)適用度規(guī)律等。

關(guān)鍵理論研究方面。節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)在重視技術(shù)創(chuàng)新與傳統(tǒng)技術(shù)改進的同時，強調(diào)技術(shù)集成配套，注重區(qū)域發(fā)展模式研究。以后的重點將集中在技術(shù)的有機融合及區(qū)域適宜性；技術(shù)的標準化與評價等方面。

外延理論研究方面。未來節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式研究中，理論外延即與各學科的交叉必將成為熱點。包括高效水資源管理技術(shù)的應用；農(nóng)民主人翁意識與地位的提升；農(nóng)田水分高效利用理論；區(qū)域生態(tài)水文過程；農(nóng)業(yè)精準用水理論與實踐；節(jié)水潛力的計算等。

實踐問題解決方面。包括節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的規(guī)模經(jīng)營與保障體系；模式的生態(tài)合理性及其與區(qū)域乃至全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的互作；模式的生態(tài)服務功能與區(qū)域水、糧食、生態(tài)安全的保障等。

總之，建設(shè)節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)模式有利于提高資源利用率、能量轉(zhuǎn)換率和勞動生產(chǎn)率，可有效解決我國農(nóng)業(yè)水資源供需矛盾，改善生態(tài)環(huán)境，促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的良性變遷，有很大的推廣與研究空間。