1.節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合措施
(1)大力發(fā)展節(jié)水高效的灌溉技術(shù)。我國目前年灌溉用水量3500m3,占全國總用水量的67%,是最大的用水戶。但我國灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)僅0.4左右,即從水源到田間,約有一半以上的灌溉水因滲漏、蒸發(fā)和管理不善等原因沒有被作物直接利用。灌溉后農(nóng)田水的利用效率也很低,每立方米水生產(chǎn)的糧食不到1kg,僅為發(fā)達(dá)國家的2/5。因此,近年來大力發(fā)展節(jié)水高效的灌溉技術(shù),提高灌溉水的利用率和水分生產(chǎn)效率,已成為我國節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。
節(jié)水高效的灌溉技術(shù)包括節(jié)水工程技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)。節(jié)水灌溉工程技術(shù)是世界上為高效利用農(nóng)業(yè)水資源所采取的最廣泛、最有效的技術(shù)措施,包括地上灌溉工程技術(shù)、地面灌溉工程技術(shù)和地下灌溉工程技術(shù)。地上灌溉工程技術(shù)主要是噴灌和滴灌,是目前最先進(jìn)也是最省水的灌溉技術(shù),我國目前主要應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)作物上,但近年來,隨著我國水資源日益緊缺和提高農(nóng)作物產(chǎn)量的需求,噴灌已在大田作物灌溉上得到較大規(guī)模發(fā)展,滴灌也開始試驗(yàn)應(yīng)用在大田糧食作物上。與此同時(shí),進(jìn)一步引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,結(jié)合我國國情提高我國現(xiàn)有噴、滴灌設(shè)備的生產(chǎn)的質(zhì)量和降低造價(jià),并開展新產(chǎn)品的研制和開發(fā)。地面灌溉工程技術(shù)包括渠道防滲、低壓管道輸水、田間地面灌溉等,我國目前灌溉面積的98%是地面灌溉。由于其投入低,適合我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,當(dāng)前仍是我國主要的灌溉工程形式。為加快渠道防滲的進(jìn)程,已開發(fā)研究采用新型材料和結(jié)構(gòu)形式,提高輸水效率和降低造價(jià),研制和開發(fā)高效低耗的防滲襯砌機(jī)械,提高施工效率。低壓管道輸水灌溉在我國北方井灌區(qū)發(fā)展迅猛,為提高管材的質(zhì)量和降低成本,正在開展新型管材研制,并增加各級(jí)管件的種類和標(biāo)準(zhǔn)化,提高配套性能,完善田間配水設(shè)備。與此同時(shí),也在研制適合渠灌區(qū)應(yīng)用的大口徑輸水管材及管件,為今后有條件的灌區(qū)實(shí)現(xiàn)以管代渠提供技術(shù)儲(chǔ)備。田間地面灌溉工程最常用的有平整土地、劃小畦塊、短溝或細(xì)流溝灌,由于投資少見效快、農(nóng)民易于掌握,是當(dāng)今面積最大的田間節(jié)水灌溉工程技術(shù)。為提高工效省勞力,已開展研究的開發(fā)節(jié)能、高效、價(jià)廉的平地、開溝或打畦的施工機(jī)械,并對我國特有的膜上灌水技術(shù)、坐水種技術(shù)的水平進(jìn)一步提高,并擴(kuò)大應(yīng)用范圍。地下灌溉工程技術(shù)包括滲灌和地下滴灌,目前仍處于試驗(yàn)性階段,重點(diǎn)攻克提高設(shè)備性能和質(zhì)量、降低造價(jià)的難題。國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,灌溉節(jié)水的潛力50%在管理方面,節(jié)水管理技術(shù)的基礎(chǔ)是節(jié)水高效灌溉制度,它是根據(jù)作物的需水規(guī)律,把有限的灌溉水量在灌區(qū)內(nèi)及作物生育期內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)分配,達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)高效的目的。在我國北方已進(jìn)入實(shí)用的有灌關(guān)鍵水的非充分灌溉技術(shù),小麥優(yōu)化灌溉技術(shù);在南方地區(qū)已得到較大面積應(yīng)用的水稻“薄、淺、濕、曬”灌溉技術(shù)都是一些投入很低,群眾極易掌握、效果十分顯著的節(jié)水高效灌溉制度,目前正在組織大面積推廣應(yīng)用。土壤墑情監(jiān)測預(yù)報(bào)和灌溉預(yù)報(bào)以及優(yōu)化配水是節(jié)水高效灌溉管理的手段,目前在我國仍處于試驗(yàn)階段,但已加大了研究的力度,為提高灌溉用水管理技術(shù)水平提供技術(shù)儲(chǔ)備。
(2)對現(xiàn)有灌區(qū)實(shí)行以水資源高效利用為目標(biāo)的技術(shù)改造。我國現(xiàn)有灌區(qū)大多數(shù)是50年代末到60年代初和70年代這三個(gè)時(shí)期建造的,由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、配套不完善,加之經(jīng)過幾十年運(yùn)行和低水平的維護(hù),灌溉工程普遍老化失修,致使灌溉水資源和利用效益很低。當(dāng)前影響我國灌區(qū)水資源高效利用的主要問題有:一是灌溉保證率低,由于多數(shù)灌區(qū)設(shè)施完好率低,水源有限和用水損失大,灌溉面積的灌溉保證率低,現(xiàn)有灌區(qū)內(nèi)中低產(chǎn)田面積的一半以上是由于缺水干旱而造成的。目前全國灌區(qū)年缺水量達(dá)300億m3,特別是連續(xù)干旱年份,由于保證率低,灌區(qū)用水得不到保證。二是工程配套差,特別是大、中型灌區(qū),骨干工程由國家投資建設(shè)得較好,但支渠以下的工程要靠群眾自籌,由于經(jīng)費(fèi)不落實(shí)等原因,或配套不全或質(zhì)量低劣,加上老化失修,人為破壞嚴(yán)重,灌溉水跑水、漏水的現(xiàn)象嚴(yán)重,灌溉輸水,用水的效率很低。三是灌水方法落后,目前絕大多數(shù)灌區(qū)采用的是傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù),加上溝、畦過長,田面不平整,大水漫灌、田間水利用率低。四是灌水定額大,絕大多數(shù)灌區(qū)目前仍采用充分灌溉,不但灌水次數(shù)多,而且每次灌水量大,致使農(nóng)田水分生產(chǎn)率很低。五是灌溉管理水平低,由于絕大多數(shù)灌區(qū)經(jīng)費(fèi)短缺,主要靠多種經(jīng)營來維持,灌溉管理水平低下,技術(shù)手段落后。針對灌區(qū)存在的上述主要問題,近年來,在全國范圍內(nèi)對老灌區(qū)開展了以水資源高效利用為目標(biāo)的技術(shù)改造。采用綜合治理的辦法,根據(jù)各個(gè)灌區(qū)自身的特點(diǎn),對從水源、輸水、配水、灌水直到作物用水的整個(gè)過程及管理體制進(jìn)行深入的調(diào)查研究,找準(zhǔn)主要矛盾以及搞清相互之間的關(guān)系,進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)改造與建設(shè)。在總體上要從三個(gè)方面入手,首先要提高灌溉保證率,對水源工程作進(jìn)一步的合理開發(fā),完善水源工程并對灌溉水源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配;二是結(jié)合種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,采用節(jié)水高效的灌溉制度,提高灌溉水的生產(chǎn)率;三是提高管理水平,搞好渠系配套,推廣先進(jìn)的灌溉技術(shù),降低灌溉成本,提高灌溉水利用率。對不同的灌區(qū)采取不同的改造措施,渠灌區(qū)重點(diǎn)放在完善渠系和建筑物的配套,提高渠道防滲率;井灌區(qū)改造的重點(diǎn)是挖潛和配套,提高機(jī)井裝置效率,降低能耗,通過渠道防滲或管道輸水提高灌溉水利用率;在井渠結(jié)合灌區(qū)除采用上述措施外,重點(diǎn)對地面水和地下水進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,在保持生態(tài)平衡的條件下,使地面水與地下水得到合理開發(fā)利用;在提水灌區(qū),重點(diǎn)放在更新陳舊的機(jī)電設(shè)備,提高機(jī)泵效率,對于高揚(yáng)程灌區(qū)采用先進(jìn)的節(jié)水高效灌溉技術(shù),如噴灌或滴灌,以達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、提高效益的目的。在對老灌區(qū)進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),應(yīng)遵循資源優(yōu)化配置的原則,充分論證,優(yōu)化設(shè)計(jì),以較少的投入取得較大的效益為目標(biāo),優(yōu)選必須改造的工程項(xiàng)目,切莫盲目上馬。特別在選擇何種節(jié)水高效灌溉形式作為改造手段時(shí),一定要充分考慮投入能力、技術(shù)管理水平、當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的長遠(yuǎn)要求,不能只顧眼前利益,搞短期行為,避免將來重復(fù)投入。
(3)開發(fā)新水源,增加農(nóng)業(yè)供水能力。要從根本上解決我國農(nóng)業(yè)用水的供需矛盾,除了提高現(xiàn)有水資源的利用水平和效率外,必須積極開發(fā)新水源,做到節(jié)流和開源并舉。新的水源建設(shè)首先要充分合理地開發(fā)當(dāng)?shù)厮Y源。我國北方地區(qū)雖已修建了大量水庫,但還有少量河流可修建水庫,有些河流還有相當(dāng)大的棄水,可增建水源工程。此外,還有一些地區(qū)的地下水仍有相當(dāng)?shù)拈_發(fā)潛力。由于我國水土資源在地區(qū)上的分布不相匹配,要解決一些地區(qū)的缺水問題,必須在更大的范圍內(nèi)尋求資源優(yōu)化配置,調(diào)整資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局。為根本解決北方地區(qū)的缺水問題,迫切需要修建一批跨流域的調(diào)水工程。目前一些小流域的調(diào)水工程已經(jīng)修建發(fā)揮效益,還有一些正在實(shí)施,更大的跨流域調(diào)水工程也已開展前期的論證工作。
雨水利用是一種古老且具有巨大潛力的農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)利用形式,隨著干旱加劇、水資源短缺,人們已重新注意雨水這一可再生資源的開發(fā)及高效利用。干旱半干旱地區(qū)是我國的貧水區(qū),至今尚有6.2億畝耕地因水資源短缺而無法灌溉,占該地區(qū)農(nóng)業(yè)耕地面積的60%。特別是西北黃土地區(qū),面積62.62萬km2,區(qū)內(nèi)多年平均降水總量2757億m3,為當(dāng)前區(qū)內(nèi)年用水量的9.2倍。但由于降水時(shí)間分布不均,降水期常與作物生理需水期錯(cuò)位,降水利用率很低,約為降水量的30%~40%,降水生產(chǎn)效率僅為每畝每毫米0.2~0.4kg,尚有60%~70%的降水以地表徑流和無效蒸發(fā)的方式而損失。試驗(yàn)表明,采用有限補(bǔ)充灌溉,合理栽培管理,降水利用率可顯著提高,糧食畝產(chǎn)由不灌溉的80~100kg提高1~2倍是可能的。我國目前已在西北干旱半干旱地區(qū)大面積發(fā)展雨水匯集和利用技術(shù),而且取得了顯著成效。雨水匯集工程技術(shù)主要包括蓄水工程、防滲處理技術(shù)和集雨區(qū)表面處理技術(shù)。常用的蓄水工程有窯窖、澇池、蓄水池及塘壩或塘庫。蓄水工程的防滲技術(shù)有夯實(shí)底土、或用黏土、紅土墊底,以膠泥涂沫池壁或巖石孔隙,較好的辦法是用混凝土薄殼和混凝土磚石密封底部或側(cè)壁。如土壤特性不宜于壓實(shí)或化學(xué)處理,則可用膜狀物、塑料薄膜或硬面襯料,也可用瀝青、塑料、合成橡膠和水泥鋪底。集水區(qū)表面處理技術(shù)可用拍光夯實(shí)改變土壤結(jié)構(gòu)、采有化學(xué)處理封閉地面土壤孔隙、用瀝青或混凝土建立不透水的集水區(qū)、用不透水薄膜覆蓋集水區(qū)地面等。