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        新形勢下我國高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用對策探討

        2023-01-11 20:56:48邱曉東王浠浠閻志坤
        江蘇水利 2022年6期
        關(guān)鍵詞:微灌節(jié)水灌溉

        邱曉東,王浠浠,劉 駿,閻志坤

        (1.揚州大學(xué),江蘇 揚州 210016;2.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院,江蘇 揚州 210016;3.南京水利科學(xué)研究院,江蘇 南京 210029)

        我國是一個水資源嚴重短缺的國家,農(nóng)業(yè)是用水大戶,但用水效率總體不高。從1998年黨的十五屆三種全會開始,推廣節(jié)水灌溉工程建設(shè)被當作革命性措施來抓。截至2017年底,我國已基本形成了大、中、小型工程有機結(jié)合的灌排工程網(wǎng)絡(luò),全國耕地灌溉面積達到了6 780萬hm3,其中節(jié)水灌溉工程面積達到灌溉面積的46.4%,高效節(jié)水灌溉工程面積占灌溉面積的28%。2000—2017年,灌溉水有效利用系數(shù)從0.43左右提高到0.55左右[1]。通過節(jié)水灌溉工程建設(shè),穩(wěn)步提高灌溉用水效率,灌溉面積逐年增長,但灌溉用水總量基本沒有增加,用有限的水資源量支撐了農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。

        按照新時代新形勢新要求,我國的灌區(qū)發(fā)展還存在灌區(qū)節(jié)水與高效利用不充分、管理能力與服務(wù)能力發(fā)揮不充分等不少突出問題。灌區(qū)發(fā)展需要補強灌溉短板、以水資源可利用量和可消耗量為剛性約束,走出一條節(jié)水高效、生態(tài)文明、現(xiàn)代化發(fā)展之路。

        1 節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與問題

        1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

        我國節(jié)水灌溉建設(shè)工作已開展了20多年,現(xiàn)階段采用的節(jié)水灌溉技術(shù)主要有渠道防滲、低壓管道灌溉、噴灌、覆膜灌、微灌、地下灌、坐水種、溝畦改造等,其中管道輸水灌溉,噴灌和微灌技術(shù)一般視為高效節(jié)水技術(shù)。管道輸水灌溉以管道取代明渠水灌溉,借助配水設(shè)施將水轉(zhuǎn)移到田間;微、噴灌主要借助微、噴灌設(shè)備將水加壓分配到田間,小流量作用于植物根部。根據(jù)使用的設(shè)備和出水方式不同,又可以分為滴灌、微噴、小管流出、滲灌、灑水灌等。與傳統(tǒng)地面灌溉相比,低壓管灌可節(jié)水20%,微灌、噴灌可節(jié)水30%~50%[2]。經(jīng)過多年探索與實踐,我國陸續(xù)發(fā)布了《渠道防滲襯砌工程技術(shù)標準》(GB/T 50600—2020)、《管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T 20203—2017)、《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50085—2007)、《微灌工程技術(shù)標準》(GB/T 50485—2020)、《江蘇:水稻節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》(DB32/T 2950—2016)等國家或地方規(guī)范性標準文件,并在前期工程實踐中指導(dǎo)相關(guān)技術(shù)運用。

        通過大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程、高效節(jié)水灌溉建設(shè)工程、高標準農(nóng)田建設(shè)等一系列工程,節(jié)水灌溉技術(shù)在全國各地進行了示范性的應(yīng)用。如,江蘇省大型灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造工作建設(shè)內(nèi)容主要包括:骨干渠道襯砌,河道疏浚、渠系建筑物配套、灌區(qū)信息化建設(shè)及灌區(qū)泵站等[3]。高效節(jié)水灌溉建設(shè)方面,在面廣量大的淮北灌區(qū)、沿海墾區(qū)、沿江高沙土區(qū)、太湖流域、里下河圩區(qū)、寧鎮(zhèn)揚丘陵區(qū)等地,主要推廣低壓管道輸水灌溉技術(shù),使用低壓管道輸水灌溉面積在高效節(jié)水灌溉總面積占比達64.15%[4]。

        綜合來看,我國節(jié)水灌溉建設(shè)中主要推廣了渠道防滲技術(shù),重點解決了灌溉基礎(chǔ)設(shè)施老化失修嚴重的問題;高效節(jié)水灌溉建設(shè)期以低壓輸水管道灌溉技術(shù)推廣為主,微、噴灌技術(shù)相結(jié)合,兼顧了投資成本和技術(shù)的適宜性。

        截至2017年底,我國高效節(jié)水灌溉面積占總灌溉面積的28%。德、英等國噴微灌占總灌溉面積幾乎100%,俄羅斯噴微灌面積占總灌溉面積90%以上,美國噴微灌面積占總灌溉面積約50%,但其地面灌溉均采用激光平地技術(shù)以及畦灌和波涌灌等地面節(jié)水灌溉技術(shù)[5]。我國節(jié)水灌溉發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就,但采用的傳統(tǒng)節(jié)水灌溉技術(shù)和現(xiàn)代化新型節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合的方式,與發(fā)達國家相比依然有一定的差距。

        1.2 存在的主要問題

        從以往節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用的實踐中發(fā)現(xiàn)問題,可為后續(xù)節(jié)水灌溉建設(shè)工作積累寶貴的經(jīng)驗與教訓(xùn),大量學(xué)者、基層管理人員等對此進行了研究與總結(jié)[6-8],尤其是基層管理人員,從項目建設(shè)直接參與者的視角提供了大量貼合實際的觀點。我國高效節(jié)水灌溉技術(shù)存在的問題主要體現(xiàn)在以下方面:

        (1)節(jié)水灌溉項目建成后實際使用率低。形成這種現(xiàn)象的原因是多樣的,首先,缺少科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計,不少節(jié)水灌溉建設(shè)項目由于前期缺乏深度調(diào)研,工程設(shè)計與實際使用相脫節(jié),所選的節(jié)水灌溉技術(shù)不具備適應(yīng)性、有用性、有效性,項目建成后使用率低;其次,種植戶多為小規(guī)模經(jīng)營模式,為追求種植經(jīng)濟利益最大化,會經(jīng)常變動植物品種,項目前期設(shè)計的節(jié)水灌溉技術(shù)不適用于新作物,不能發(fā)揮功能效益;再者,農(nóng)民群眾的節(jié)水意識不強,對新技術(shù)的接納程度低,受傳統(tǒng)觀念的影響,許多農(nóng)民群眾仍采用粗獷的灌溉方式。

        (2)部分技術(shù)難以大范圍推廣。一方面,高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有一定的復(fù)雜性和局限性,技術(shù)含量高,但基層建設(shè)者以及農(nóng)民群眾知識水平普遍有限,由于推廣體系不健全,他們對節(jié)水灌溉技術(shù)缺乏了解,公眾自身素質(zhì)、知識水平是影響技術(shù)推廣運用的關(guān)鍵因素。另一方面,高效節(jié)水灌溉通常建設(shè)難度大,建設(shè)成本高。受當?shù)刈匀画h(huán)境條件、水利基礎(chǔ)設(shè)施影響,對于小型農(nóng)電水利工程,難以獲得預(yù)期的生產(chǎn)目標,效益不明顯;若要形成規(guī)?;图s化,又面臨長期資金投入不足的狀況,高效節(jié)水灌溉建設(shè)項目多以示范性工程為主,在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)覆蓋面廣一些,在欠發(fā)達地區(qū)覆蓋面低一些,經(jīng)濟水平也是影響技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

        (3)重建輕管,工程運行不良?,F(xiàn)有的節(jié)水灌溉建設(shè)工程普遍存在管護機制不健全現(xiàn)象。工程管理制度未落實,管護經(jīng)費不足,維修養(yǎng)護不到位。由于缺乏節(jié)水灌溉行業(yè)準入制度,節(jié)水灌溉設(shè)備質(zhì)量良莠不齊,使用達不到設(shè)計的運行年限便損壞嚴重,直接影響了工程的良性運行。有些地方認為農(nóng)民是項目實施的最終受益者,承擔基礎(chǔ)設(shè)施的日常養(yǎng)護和管理職責(zé),但高效節(jié)水灌溉技術(shù)含量高,缺少專業(yè)化的服務(wù)隊伍,農(nóng)民無法完成管理和養(yǎng)護工作。有些地方設(shè)立了專門的管理部門,但管理制度不完善,管護經(jīng)費無法落實,管理工作流于形式。工程管理體系和管理制度、維修養(yǎng)護制度、管護經(jīng)費制度、社會化技術(shù)服務(wù)體系都亟需完善。

        2 對策措施

        如何解決前期建設(shè)中反映出來的問題,避免陷入“頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳”的誤區(qū),要從更宏觀的角度進行布局。新時代新形勢下,發(fā)展高效節(jié)水灌溉應(yīng)考慮以下對策措施。

        2.1 加快推進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;F(xiàn)代化建設(shè)

        從節(jié)水灌溉建設(shè)經(jīng)驗可以看出,區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)模小、現(xiàn)代化程度低等客觀上已成為制約高效節(jié)水灌溉技術(shù)運用的不利因素。沒有農(nóng)業(yè)灌溉規(guī)?;?、現(xiàn)代化建設(shè),就沒有農(nóng)村農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。隨著我國城市化進程的不斷發(fā)展,截至2019 年我國城鎮(zhèn)化率為60.60%,已達到世界城鎮(zhèn)化平均水平。城鎮(zhèn)化促使社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和城鄉(xiāng)勞動力遷移,農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)已發(fā)生較大變化,推動鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展具備了可能性。2019 年國家發(fā)展和改革委員會和水利部共同發(fā)布的《國家節(jié)水行動方案》,提出“加快灌區(qū)續(xù)建配套和現(xiàn)代化改造,分區(qū)域規(guī)?;七M高效節(jié)水灌溉,結(jié)合高標準農(nóng)田建設(shè),加大田間節(jié)水設(shè)施建設(shè)力度”。優(yōu)化調(diào)整灌溉發(fā)展布局,合理地調(diào)整灌區(qū)的規(guī)模,同時加快推進灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè),高效節(jié)水灌溉建設(shè)必然伴隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。

        2.2 因地制宜優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與節(jié)水灌溉技術(shù)布局

        節(jié)水灌溉發(fā)展是一個包含工程效益、成本、工程壽命、節(jié)水率等復(fù)雜因數(shù)在內(nèi)的多屬性決策問題,需要宏觀地、因地制宜地科學(xué)決策。高效節(jié)水灌溉技術(shù)一定程度上受農(nóng)田水土條件、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)以及農(nóng)作物具體類型等因素限制,不具備普適性。充分考慮灌區(qū)地理、氣候、水資源分布等自然條件,優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局,形成優(yōu)勢主產(chǎn)品,避免小規(guī)模、分散經(jīng)營,以及種植繁雜、植物多變的狀況,才能有利于適宜的節(jié)水灌溉技術(shù)長期穩(wěn)定地發(fā)揮效益?,F(xiàn)代科技日新月異,數(shù)字化、智慧化的高效節(jié)水灌溉理念、技術(shù)與設(shè)備不斷呈現(xiàn)。促進灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展,要充分考慮所選技術(shù)的先進性與前瞻性,提升節(jié)水灌溉技術(shù)科技水平,避免低水平重復(fù)建設(shè)。加強監(jiān)管力度和市場調(diào)節(jié)機制,完善水價機制、水權(quán)交易機制等政策,充分調(diào)動社會資本參與節(jié)水改革建設(shè)[9],避免建設(shè)資金“等靠要”的現(xiàn)象,促使節(jié)水工作產(chǎn)業(yè)化,形成通過購買服務(wù)等方式引入專業(yè)化市場團隊對先進的節(jié)水灌溉設(shè)施進行維護。

        2.3 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合加強高效節(jié)水灌溉的精細化管理

        產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,制定科學(xué)合理的灌溉定額和灌溉制度,推動高效節(jié)水灌溉的精細化管理。一些發(fā)達國家基于信息技術(shù),對灌溉水流量、速度等進行控制,達到時、空、量、值上有效滿足作物在不同生長期的需水,已實現(xiàn)精確灌水。我國相關(guān)學(xué)者在精確灌溉方面也開展了大量的研究與實踐,如研究不同節(jié)水灌溉方式下粳稻的生產(chǎn)特性,主要節(jié)水灌溉方式對水稻根系形態(tài)生理的影響;牟漢書等[10]綜合運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代科技手段,提出了“基于動態(tài)輪灌的實時調(diào)控”大型灌區(qū)水源精準調(diào)度模式,實現(xiàn)了江蘇省淮漣大型灌區(qū)的精準灌溉,節(jié)水效應(yīng)顯著。充分利用國內(nèi)大專院校、科研院所、生產(chǎn)企業(yè)等研究成果,實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化,依據(jù)科學(xué)依據(jù),制定與作物類型、土壤條件等相適應(yīng)的灌溉制度,實現(xiàn)灌溉制度的精細化,才能發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的最大效益,滿足農(nóng)業(yè)集約化和現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。

        2.4 健全節(jié)水灌溉綜合評價體系

        科學(xué)合理的評價方法為制定節(jié)水政策、方案和措施等提供科學(xué)依據(jù),避免盲目地憑經(jīng)驗決策。完善的評價體系與反饋制度才能促進節(jié)水灌溉工程高質(zhì)量發(fā)展。學(xué)術(shù)領(lǐng)域?qū)?jié)水灌溉綜合評價體系已經(jīng)開展了大量的研究。節(jié)水灌溉評價方法正朝著多樣化、系統(tǒng)化發(fā)展,評價指標體系也日趨綜合、全面,并在許多地區(qū)進行了應(yīng)用。但是,現(xiàn)階段還沒有統(tǒng)一的評價方法和公認的評價指標體系。健全節(jié)水灌溉綜合評價體系,是推進高效節(jié)水灌溉工作高質(zhì)量發(fā)展必不可少的一個環(huán)節(jié)。

        3 結(jié) 語

        經(jīng)過一系列工程建設(shè),我國灌區(qū)工程設(shè)施已經(jīng)得到了不同程度的改善,管理水平與能力有所提高,但總體依然薄弱。受區(qū)域自然環(huán)境條件、水利基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟發(fā)展水平等多重因素的影響,如何破局灌溉區(qū)域發(fā)展不平衡、不充分的現(xiàn)狀是個復(fù)雜的問題。本文綜合分析了高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用中存在的一些問題,并試探性地提出了4 點對策措施,希望能夠為高效節(jié)水灌溉技術(shù)建設(shè)推廣提供一定參考。

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