生態灌區建設及應注意問題的研究

河南開封市水利勘察設計院 閆瑞新

生態灌區建設及應注意問題的研究

河南開封市水利勘察設計院 閆瑞新

灌區是糧、棉、油的原始產量基地，其建設是我國現代農業實現規模化生產和生態化建設的主要表現形式。農業作為我國的基礎產業，對國民經濟以及人們的生產生活都有非常大的影響，所以灌區建設也是國民經濟生產的一種主要表現形式，需要進行多方面的研究和思考，引入生態學原理和方法，合理利用灌區的水循環系統、生態系統以及進行灌區環境的保護。

據有效統計，我國截至2010年已經建成大型灌區402處、中型灌區5 200 多處、小型灌區1 000多萬處， 以全國耕地40%的面積生產了占全國總產量75%的糧食和90%以上的經濟作物， 已成為直接關系到當地人民群眾生命安全、生產發展、生存環境的民生水利工程。

毋庸置疑，灌區建設是我國當代農業的中堅力量。所以，我們必須要弄清楚什么是灌區建設，怎樣實現灌區建設的生態化，以及實現生態灌區建設的必要條件有哪些。

一、生態灌區建設的定義及實現條件

灌區建設，用聯合國糧農組織的觀點來說便是與體制、制度改革相結合，在技術上與管理上改進與提高灌溉系統的過程；其目標是改進對勞動力資源、水資源、經濟資源和環境資源的利用以及改進對農民的配水服務。其實簡單來說，就是實現灌區農業生產的資源優化配置，以有限的資源實現有效的配置，實現生產效益的最大化。不管是對水、環境還是所必需的勞動力資源以及技術力量，都需要進行統一的規劃和科學的調配。生態灌區建設不僅僅是一個簡單的農業種植過程，還是結合管理優化和資源優化的綜合管理生產過程，需要不斷進行環境改善、技術更新和資源優化。可以說當代生態農業灌區建設是一個在較好的環境下，實現資源優化配置并不斷提高生產效益的綜合化農業生產過程。

生態灌區建設涵蓋了生產的工程建設和資源分配的管理工作，要實現灌區建設的最優化必須要結合這兩個方面進行改進。現代生態灌區建設同時也是一種節水型的農業生產形式，所以必須在保證節水的基礎上實現灌區建設的良性發展。

總的來說，生態灌區建設的條件包括軟件和硬件兩方面。先進的技術設備和優良的建設環境是先決條件，安全的保障設施系統是必要條件，而一套符合國情并且行之有效的管理體制是前提條件，擁有現代化技術和扎實的專業基礎的建設人才是不可缺少的條件。其中先進的技術設備和環境設施屬于硬件條件，而人力資源建設和管理系統是軟件條件，兩者相互影響，缺一不可，共同構成生態灌區建設的必要條件。

科學合理地配置水資源是保障灌區文山灌排系統和水源供應的基本前提。水資源是農業生產建設的先決條件，只有在水資源供需平衡的條件下，才能有效地發揮資源和環境的優化效應。而科學先進的安全保障體系也是生態灌區建設中不可或缺的，隨著灌區的地理特征和氣候因素的變化，隨時對灌區的自然災害進行防范，將灌區的損失降到最小，有效地保護灌區的生命和財產安全。而在管理方面，不僅僅是需要進行灌區隊伍建設，對于灌區的生產過程中出現的各種問題也要進行有效的防范，能夠保護并且有效改善灌區的生態系統，擁有領先的水污染防治水平，能及時進行灌溉水資源的灌排，保護濕地，保持水資源的動態平衡，防治水土流失。同時，科學有組織的隊伍管理建設也是必要的，行之有效的決策程序建立在一支高效、優質的團隊基礎上，在進行管理時，必須做到生態、科學、統一、平衡等幾個基本條件，建立一支高素質的人才隊伍和一個科學灌排技術服務與推廣體系。

二、生態灌區的理論基礎及技術支撐體系

生態灌區是在農業生產和自然環境的基礎上，形成的人與自然、社會三者之間的有效的農業生產模式，是實現農業、水系統、林草三者生態系統平衡和統一的農業生產模式。

實現農業的生態平衡，需要深入了解農業的生產環境、農作物以及各種生物之間的要素構成。在掌握環境以及農作物本身的規律特征之后，利用其生長規律進行外部條件改善，優化生長條件，提高產品的質量，并且進行各個系統的結構改善，維持生物的多樣性，實現優質的生態服務功能。

實現水系統的生態平衡，是在灌區建設中實現灌區排水和灌水的有效結合，合理的地利用周邊河流、沼澤、濕地等水系統構成要素，并使其積極地承擔排沙蓄水、灌溉的功能，維持生物的多樣性和水系統的合理性。

實現林草系統的生態平衡，是調節灌區外部環境的一個重要環節。灌區的氣候因素決定著灌區農業生產的優劣，而林草系統主要承擔著含蓄水源和調節氣候的主要責任，是保證灌區建設景觀價值和土壤價值的重要條件，因此，在生態灌區建設中務必要保證這種由喬、灌、草構成的林草生態系統的完善。

要在保護以上三個系統的平衡統一的基礎上，實現灌區建設的生態化、科學化、高效化。因此，有研究者表明，生態灌區建設實際上就是在人與自然和諧理念指導下，以維持灌區生態系統的穩定及修復脆弱的生態系統使其形成良性循環為目的， 通過灌區水資源高效利用、水環境保護與治理、生態系統恢復與重構、水景觀與水文化建設、灌區生態環境建設基準及監測管理方法等多方面的生態調控關鍵技術措施， 形成的生產力高、灌區功能健全、水資源配置合理、生物多樣性高而單位水量提供的生態服務功能最大的節水型灌區，是現代化灌區發展的高級階段。

不同的研究者對生態灌區建設有不同的理解，但是不管如何定義，生態灌區建設的本質都是在維護生態平衡的基礎上實現農業生產的效益最大化，因此，必須要堅持生態經濟學理論和可持續發展的基本理論。

1. 生態灌區的理論基礎。生態灌區建設要實現自然、社會和人三者的和諧統一，是一個生態系統工程，在生產過程中需要實現經濟效益、生態效益和社會效益的三者統一，實現多元化的農業生產。生態系統理論能夠為灌區的生態經濟建設提供科學的理論依據，對灌區生態經濟系統分析，對灌區生態經濟活動的目標、實施方案、綜合效益進行分析、評價和決策。而可持續發展理論則是在維持經濟、社會和自然三者之間平衡的基礎上，在實現生產效益最大化的基礎上，有效地防止環境污染和破壞。可持續發展觀認為：生態型灌區的可持續包括生態持續、經濟持續和社會持續，生態持續是基礎，經濟持續是條件，社會持續是目的，應該追求自然、經濟、社會復合系統的持續、穩定和健康發展。在堅持可持續發展觀的基礎上進行生態灌區建設，實際上是加強了灌區建設的生產能力和自凈能力，實現農業生產的可持續發展。

2. 生態灌區的技術支撐。總體來說，生態灌區建設的技術主要包括灌區資源的利用技術、環境管理技術和生態恢復技術三個方面。而灌區的生產技術主要包括田間節水技術的利用、再生水和多水聯合的灌溉技術；管理技術則主要包括對水資源的污染處理技術和對環境破壞的防治技術等；生態恢復技術則主要是在實現灌區農業建設之后，對于破壞生態平衡的生產進行最高效率的恢復，修復生態循環鏈，實現自然的統一平衡。

三、生態灌區建設中的生態環境問題

1. 水資源銳減，灌溉水利用校率不高。作為傳統的農業大國，我國的國民經濟生產很大一部分都要依賴于水資源的有效利用，但是目前，生態灌區建設中出現的水資源利用率低問題比較突出，水資源浪費也比較嚴重。據有效調查數據顯示，我國節水灌溉面積還不到有效灌溉面積的一半，噴灌和微灌等節水灌溉方式僅占灌溉總面積的2.6%左右，與發達國家相比差距很大。據對2006 年全國灌溉水利用系數測算，我國目前灌溉水利用系數大約為0.4～0.5,遠低于世界一些發達國家0.7～0.8的水平；我國糧食作物的平均水分生產率僅1 kg/m3，與發達國家2.0～3.0 kg/m3的水平有很大差距。

2. 土質下降，生產效率不高。灌區建設由于不科學的灌溉、利用水資源，破壞土壤結構，使得各種各樣的土壤問題頻發。例如我國內蒙古的河套灌區和新疆的喀什灌區等，都有明顯的土壤次生鹽堿化問題。據不完全統計，我國遭受到不同程度污染的農田面積達67 萬hm2。每年因環境污染損失糧食1 200萬t，造成農作物減產損失達150 億元。

3. 水土污染嚴重，灌區自凈能力減退。氮、磷超標是水污染的一種普遍現象，由于灌區大量的污水處理不當，大量的廢水進入地表，使得地表水和地下氮、磷超標。據資料顯示：黃河流經河套灌區后水中離子總量、總氮分別增加了25.5%和40%。渭河每年從點污染源接納的氨氮約156.6～203.3 t，從寶雞峽和交口灌區接納的氨氮6 076 t。

4. 生物多樣性破壞，生態鏈失衡。由于灌區加強防洪功能和灌溉系統建設，需要利用混凝土等硬質化材料進行系統建設，長年累月，沒有得到及時的處理，出現了灌區硬質化現象，因此灌區的可利用面積減少，生態環境遭到破壞，水系、土壤和生物之間的聯系性分離，生態恢復功能減弱，使得生物的多樣性遭到破壞。

四、生態灌區建設中的技術管理問題

1. 灌區污染嚴重，需要加強排污自凈能力。由于灌區復雜龐大的生產系統，污水廢水的排放量大，大量的氮、磷物質進入地表，對水資源造成較大的污染，農業生產過程中進行的農藥噴灑也造成環境污染。因此在生態灌區建設中，必須要重視環境污染的問題，加強灌區的自身凈污能力，建立農田生態體統，繼續構建有效的氮、磷元素轉移模擬模型，揭示農田生態系統中降雨/灌溉—土壤水分運動—污染物淋溶損失的特征機理，分析灌溉模式、田間水分和養分資源管理措施。同時，必要的節水灌溉系統和養分管理技術也不可或缺，在提高污染處理系統的性能時，需要加強基礎技能強化，對水系統、土壤進行科學合理的分析和管理，利用科學生態的手段進行有機分析，實現可持續的生態農業生產。

2. 管理系統成本過高，需要開發新型、高效、低廉的現代化處理技術。現代生態灌區建設建立在高技術、高設備、高投入的基礎上，不管是人力資源、財力資源還是其他資源都占據非常大的比重。開發新型、高效并且實惠的現代化技術迫在眉睫，特別是針對污水處理技術和系統。在灌區要實現節水生產，除了要減少水資源的浪費，也可以加強水資源的利用率，循環利用就是一個很好的方式。地探索污水處理技術，探索氧化溝、污水生態處理系統和污水土地處理技術或預處理技術的可行性。同時，要對生活用水和小規模的禽養殖場廢水進行規模化處理，實現系統運行的方式。要普及管理和處理技術的應用，加強系統建設，相對減少生產的成本投入，真正地實現低成本、高收入的高效綠色生產模式。

3. 生態環境破壞嚴重，需要提升監測管理方法。根據灌區建設的生態經濟觀和可持續發展觀，要實現灌區生產的高效化和可持續化，需要進行生態環境的維護和保持，立足長期的發展機制，實現科學化生產。維持生態環境的平衡，包括對破壞前的生態有效監控和破壞后的迅速恢復。首先，需要建立必要的生態灌區評價指標，綜合生態學和環境理論等多種理論和灌區水系統、土壤環境質量制訂一定的綜合評價標準，建立適當的污染分析模型，實現灌區污染的統一控制和統一的技術管理系統，根據實際情況制定相關的政策，形成灌區生態安全的污染物總量控制理論與技術體系，探討灌區淺層地下水臨界控制水位及適宜的節水強度。其次，建立必要的灌溉系統監控系統，進行總體環境監測和信息網的建設，對地下水位的特征、水環境、土壤墑情等多種信息進行監測和評價，進行灌區生態和環境系統的健康診斷，建立先進、合理的預警機制。

五、結論

綜上，生態灌區建設是一個長期綜合的生產管理過程，需要加大技術和管理的雙方面的創新改革，實現生態灌區優質高效的建設。建立科學的技術生產機制和管理監測系統，是保障生態灌區實現優質轉型、資源優化配置的基礎。