水利研究 | 我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及發(fā)展對策淺析

我國水資源總量相對豐富，2020年水資源總量31605億立方米，人均水資源占有量約為2200立方米，僅為世界人均水資源占有量的1/4，是世界上13個貧水國之一，水資源短缺的問題日益明顯。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的比例較大，據(jù)統(tǒng)計，2015—2020年農(nóng)業(yè)用水量占用水總量比例為61.16%~63.10%（詳見表1），平均為61.88%。然而，我國2019、2020年的灌溉水利用系數(shù)僅為0.559、0565，而其他農(nóng)業(yè)大國的農(nóng)業(yè)灌水利用系數(shù)達(dá)到0.7~0.8。因此，提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)，對發(fā)展我國農(nóng)業(yè)和改善當(dāng)前日益緊張的水資源供需問題意義重大。

本文通過我國農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀資料，分析目前農(nóng)業(yè)灌水過程中出現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)對策，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展。

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

（一）農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積現(xiàn)狀

《中國統(tǒng)計年鑒》（2015—2020年）和《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》（2015—2020年）資料顯示，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展迅速。2015—2020年，耕地灌溉面積和節(jié)水灌溉面積均有所增加（詳見表2），耕地灌溉面積每年增加量均小于節(jié)水灌溉面積每年增加量，近6年來平均新增耕地和平均新增節(jié)水灌溉面積分別為77.0萬、146.3萬公頃。相較于我國耕地灌溉面積來說，節(jié)水灌溉面積比率逐年遞增，由2015年的47.15%增至2020年的54.65%；但相較于我國1.2億公頃耕地紅線面積來說，節(jié)水灌溉面積占耕地紅線面積比例由2015年的25.88%增加至2020年的31.50%，由此可以看出，目前我國發(fā)展節(jié)水灌溉的面積占耕地紅線面積的近1/3，表明節(jié)水灌溉面積雖已大幅提高，但農(nóng)田節(jié)水灌溉面積所占的比重遠(yuǎn)達(dá)不到高效節(jié)水的要求。因此，在發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉的同時必須加強(qiáng)高效節(jié)水灌溉的推廣。

（二）農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程在建設(shè)過程中，因選取的灌溉方式不同，相應(yīng)的灌水設(shè)備也不同。節(jié)水灌溉的設(shè)備主要根據(jù)灌水方式來選取，采用噴灌時，主要的灌水設(shè)備是噴頭、管道和動力設(shè)備等；采用微灌時，主要的灌水設(shè)備包含微噴頭、滴頭、管道、首部樞紐及動力設(shè)備等；采用管灌時，主要的灌水設(shè)備是低壓管道。圖1為近5年（2015—2019年）各類節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉面積統(tǒng)計，數(shù)據(jù)來源于《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》（2015—2019年），2020年暫未公布各類節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉面積，故只統(tǒng)計到2019年。根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)，在節(jié)水灌溉技術(shù)中，噴灌、微灌和低壓管道灌溉面積均逐年遞增，這與我國近些年不斷重視并加大對農(nóng)業(yè)節(jié)水投入密不可分。然而，噴灌、微灌和低壓管道灌溉作為高效節(jié)水灌溉的主要技術(shù)措施，在2015—2019年內(nèi)，其灌溉面積之和占節(jié)水灌溉面積的平均比重僅為59.68%。同時，產(chǎn)品質(zhì)量存在不穩(wěn)定、欠缺成套性、耗能較高和生產(chǎn)設(shè)備與材料工藝落后等問題，低壓管道存在灌水不均勻、淤積和滲漏嚴(yán)重等問題。

圖1 近5 年（2015—2019年） 各類節(jié)水灌溉技術(shù)的灌溉面積統(tǒng)計

（三）農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理體制滯后

目前，我國建立的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理體制主要表現(xiàn)出一定的滯后性。首先，從全國農(nóng)作物灌溉管理體制來看，農(nóng)業(yè)灌溉管理體制缺乏市場的引導(dǎo)，無法與市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐統(tǒng)一。其次，由于部分灌水管理機(jī)構(gòu)缺乏自主管理權(quán)，導(dǎo)致管理人員將水資源市場化，簡單地將灌水演變成商品買賣關(guān)系，未能正確引導(dǎo)節(jié)水意識淡薄的群眾，且農(nóng)業(yè)水價存在定價不合理，致使用水戶在灌水過程中缺乏節(jié)約意識，進(jìn)而導(dǎo)致灌溉水利用系數(shù)偏低。此外，在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉資金管控方面，我國現(xiàn)有投資建設(shè)的部分農(nóng)業(yè)灌溉工程所采用的技術(shù)水平相對落后，尚不能適應(yīng)我國節(jié)水灌溉高質(zhì)量發(fā)展的要求，在農(nóng)作物灌水過程中，漏水、滲水、偷水等現(xiàn)象時有發(fā)生，部分地區(qū)缺乏對農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)的重視，暫未將農(nóng)業(yè)水利灌溉發(fā)展經(jīng)費納入預(yù)算經(jīng)費中，致使灌水設(shè)施出現(xiàn)故障時無經(jīng)費保障，進(jìn)而導(dǎo)致灌水系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)，不能發(fā)揮系統(tǒng)本身的節(jié)水效益。

節(jié)水灌溉存在的問題

（一）能源問題

近些年，人們不斷嘗試將風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電以及太陽能與節(jié)水灌溉設(shè)備相結(jié)合，以解決農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中長期供能問題。然而，在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實施過程中，能源問題一直存在，主要為可再生能源的研究成果沒有得到充分應(yīng)用和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉所需的小型可再生能源研究不足。太陽能與節(jié)水灌溉設(shè)備的結(jié)合，既可解決偏遠(yuǎn)地區(qū)節(jié)水灌溉設(shè)備供電問題，又能顯著降低灌溉過程中的碳排放，在節(jié)水灌溉功能方面具有廣泛的應(yīng)用前景，但也存在光伏水泵產(chǎn)品可靠性較差、系統(tǒng)存在配置不合理和與灌溉系統(tǒng)匹配差等問題。

（二）節(jié)水灌溉設(shè)備問題

自我國引入國外灌水設(shè)備以來，其應(yīng)用規(guī)模在逐年擴(kuò)大。然而，就各節(jié)水灌溉設(shè)備而言，目前仍存在許多問題。

在噴灌系統(tǒng)方面，對噴灌噴頭基礎(chǔ)理論缺乏系統(tǒng)性深入的研究，對噴頭內(nèi)部水流的流動理論研究較為薄弱，噴頭的能源消耗大、工作壓力相對較高，噴頭噴灑均勻程度不高，噴頭的智能化、自動化程度有待提高等。

在微灌系統(tǒng)方面，在微灌系統(tǒng)實施過程中普遍采用的是低端微灌設(shè)備，高端產(chǎn)品缺乏，對于高端微灌設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場需求，過分依賴于進(jìn)口產(chǎn)品。灌水器的產(chǎn)品質(zhì)量和性能需要進(jìn)一步提高，微灌產(chǎn)品在系列化水平與配套性上有所欠缺。在采用膜下滴灌時，大量塑料膜導(dǎo)致的白色污染問題沒有得到有效解決，且滴灌帶使用壽命較短，僅能灌溉1~2季，使用成本相對較高。

在低壓管道灌溉方面，管灌具有節(jié)水、節(jié)地、增產(chǎn)和高效等優(yōu)點，但低壓管道仍存在遇含沙水源易產(chǎn)生淤積、輸水工程的標(biāo)準(zhǔn)偏低、系列配套設(shè)備不完備、規(guī)劃設(shè)計水平不高、投資較少和管道設(shè)備利用率低等問題。

（三）推廣與管理體制問題

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣隨水資源供需矛盾的增加愈發(fā)被國家所重視，近些年得到了較快發(fā)展。然而，目前關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣方面仍存在以下不足：在技術(shù)選擇上不夠全面，技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)欠缺，體制阻礙其發(fā)展，節(jié)水設(shè)備銷售渠道不暢和人們節(jié)水意識仍不夠強(qiáng)；在管理體制方面，主要存在節(jié)水灌溉資金投入時斷時續(xù)、節(jié)水灌溉制度和政策法規(guī)建設(shè)不完善、節(jié)水灌溉管理尚未形成較為統(tǒng)一且適宜的模式、節(jié)水灌溉工程“重建輕管”和缺少激勵與監(jiān)督機(jī)制等問題。

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展對策

（一）大力推廣可再生能源研究應(yīng)用

節(jié)水灌溉設(shè)備的正常使用均需有效的能源供給，針對新疆、甘肅、西藏和青海等地日照充足的農(nóng)作物種植區(qū)，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)太陽能作為灌溉的能源；針對我國水資源較為豐富的丘陵山區(qū)，如福建、四川和貴州等地，灌溉設(shè)備能源供給應(yīng)以發(fā)展小型水電為主；針對風(fēng)力資源較為豐富的地區(qū)，如我國東北、華北北部、西北地區(qū)和沿海地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)利用風(fēng)能；針對適合發(fā)展地?zé)岚l(fā)電的西藏和云南地區(qū)，應(yīng)積極發(fā)展地?zé)岚l(fā)電；針對我國農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)大省，如河南、山東、四川和黑龍江等地，應(yīng)充分利用農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便等產(chǎn)生的生物質(zhì)能。此外，為避免能源消費結(jié)構(gòu)單一和保證能源供給健康發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)岷蜕镔|(zhì)能的聯(lián)合互補(bǔ)，形成長效穩(wěn)定的能源供給，推動節(jié)水灌溉技術(shù)的快速發(fā)展。

（二）不斷推進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)備研發(fā)

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備方面，對于噴灌系統(tǒng)，應(yīng)通過不斷的理論分析與實踐研究，開發(fā)出環(huán)保、高效、節(jié)能、智能化、多用途化的噴灌設(shè)備，實現(xiàn)對不同地區(qū)、不同土壤和氣候條件、不同作物的精準(zhǔn)灌溉。對于微灌系統(tǒng)，應(yīng)積極開發(fā)研制產(chǎn)品質(zhì)量好、能耗低、價格低且與我國節(jié)水灌溉技術(shù)相適應(yīng)的高端灌溉設(shè)備，降低對進(jìn)口產(chǎn)品的過分依賴。對于低壓管道系統(tǒng)，應(yīng)吸收國外先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗，研發(fā)低能耗、低投入和高效率的設(shè)備，提高低壓管道相應(yīng)配套設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和配套技術(shù)水平，形成群井聯(lián)合調(diào)度和多級配水的智能化，同時應(yīng)提高低壓管道輸水工程設(shè)計、建設(shè)、驗收、管理等標(biāo)準(zhǔn)體系和管道運行管理水平等，確保低壓管道系統(tǒng)設(shè)備長時間處于健康狀態(tài)。此外，對于各節(jié)水灌溉設(shè)備而言，一方面，應(yīng)采用新材料、新工藝、新技術(shù)，積極研發(fā)配套強(qiáng)、壽命長的灌水器和可降解塑料膜；另一方面，應(yīng)盡可能降低新灌溉設(shè)備的研發(fā)周期，改進(jìn)和提高灌溉設(shè)備性能，降低灌水設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)成本，促進(jìn)我國節(jié)水灌溉設(shè)備的推廣與應(yīng)用。

（三）加強(qiáng)高效節(jié)水灌溉推廣應(yīng)用

結(jié)合國家、流域、區(qū)域灌區(qū)發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)狀作物種植布局等，對于高效節(jié)水灌溉技術(shù)適用的區(qū)域，主管部門應(yīng)制定相應(yīng)優(yōu)惠政策，加大節(jié)水灌溉設(shè)備的資金投入，保障高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用落地；管理部門應(yīng)適時組織開展高效節(jié)水灌溉設(shè)備推介會，加大高效節(jié)水灌溉技術(shù)宣傳力度；各地區(qū)應(yīng)結(jié)合自身實際，學(xué)習(xí)推廣應(yīng)用經(jīng)驗；企業(yè)應(yīng)構(gòu)建高效節(jié)水灌溉設(shè)備銷售、推廣平臺，進(jìn)一步拓寬銷售渠道。

（四）創(chuàng)新管理體制機(jī)制

細(xì)化完善不同作物高效節(jié)水灌溉用水定額，出臺高效節(jié)水灌溉設(shè)備運行維護(hù)資金獎補(bǔ)政策，建立農(nóng)業(yè)水價精準(zhǔn)補(bǔ)貼機(jī)制，從而健全農(nóng)業(yè)節(jié)水政策體系；在有條件的地區(qū)，開展合同節(jié)水管理，從資金、技術(shù)、運維等多角度全面保障高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用落地；管理部門應(yīng)針對高效節(jié)水灌溉的新技術(shù)、推廣應(yīng)用遇到的問題等，定期對基層管水、用水人員開展技術(shù)培訓(xùn)；健全農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉管理責(zé)任制，明確管理人員與用水人員具體職責(zé)，建立管理人員和灌區(qū)群眾共同監(jiān)督的機(jī)制，將農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理工作落到實處。此外，由于氣候、地理及土壤條件的差異性，不同灌區(qū)用水量各不相同。因此，在節(jié)水灌溉開展過程中，相關(guān)管理部門需要制定合理的水資源分配策略，并通過合理的調(diào)控來維護(hù)用水秩序。