節(jié)水農業(yè)的管理模式和組織形式研究

1、節(jié)水農業(yè)的管理模式和組織形式研究摘要:21世紀農業(yè)所面臨的供水危機比以往任何時候都要嚴峻,發(fā)展節(jié)水農業(yè)已成為一個世界性的目標。近年來,世界各國節(jié)水農業(yè)的研究和開發(fā)都取得了很大進展,積累了許多成功經(jīng)驗,特別是發(fā)達國家的節(jié)水農業(yè),在自然降水利用、農業(yè)布局、水土資源管理以及技術產(chǎn)業(yè)等方面形成了完整的技術體系。我國也開發(fā)了有自己特色的節(jié)水模式,但與發(fā)達國家相比還有一定的差距,今后不僅要加強現(xiàn)有技術的推廣應用,還要更新觀念,加強節(jié)水和用水的管理,實現(xiàn)節(jié)水農業(yè)組織和管理形式的轉變和創(chuàng)新。關鍵詞:節(jié)水農業(yè);管理模式;組織形式;管理策略節(jié)水農業(yè)是提高用水有效性的農業(yè),也就是采取水利和農業(yè)措施,充分利用降水和可

2、利用的水資源提高水的利用率和水的利用效率的農業(yè),它包括節(jié)水灌溉農業(yè)和旱地農業(yè)1。劉昌明院士認為“節(jié)水農業(yè)是以節(jié)水為中心的農業(yè)類型,在充分利用降水的基礎上,采取農業(yè)和水利措施,合理開發(fā)利用與管理農業(yè)水資源,提高水分利用效率和效益;同時通過治水、改土、調整農業(yè)生產(chǎn)結構,改革耕作制度與種植制度,發(fā)展節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質高效農業(yè),最終實現(xiàn)農業(yè)持續(xù)發(fā)展。農業(yè)節(jié)水措施包括極其豐富的內容:農學范疇的節(jié)水(作物生理、農田調控),灌溉范疇的節(jié)水(灌溉工程、灌溉技術)和農業(yè)管理的節(jié)水(政策、法規(guī)與體制)。節(jié)水農業(yè)的中心問題是提高降水和灌水的利用效率。因此,節(jié)水農業(yè)不僅是一個水利工程問題,它還應是綜合農學、植物生理學、

3、土壤化學、微生物學、環(huán)境和氣象、農業(yè)工程等多門學科的綜合應用技術。從內容上講,節(jié)水農業(yè)是土、肥、水、光、溫綜合協(xié)調配合,高產(chǎn)農藝技術、高效灌溉技術和科學管理相結合的農業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體系,是以提高農業(yè)用水的有效性為目標的農業(yè)。 一、節(jié)水農業(yè)的必要性和可行性分析 21世紀被稱為“水的世紀”。隨著世界人口的不斷增加,生產(chǎn)的不斷發(fā)展和社會的進步,全球水資源日趨緊張。據(jù)統(tǒng)計,全世界14億hm2耕地中,主要依靠自然降水從事農業(yè)生產(chǎn)的旱地占70%以上。而全世界的灌溉面積在19501985年的35年間,平均每年增長5%以上。自此以后,世界灌溉面積增長速度明顯下降,年增長率不到1%。其主要原因,一是發(fā)展新灌溉系統(tǒng)的

4、成本在不斷上升,平均每公頃成本超過4500美元,甚至高達10500美元;二是單純依靠發(fā)展灌溉已遠遠不能解決食物安全問題。世界各國都在積極探索解決水資源短缺的有效途徑。農業(yè)節(jié)水的研究和發(fā)展已經(jīng)成為農業(yè)領域里一場新的技術革命。為滿足21世紀30年代80億人口的食物需求,在積極發(fā)展灌溉農業(yè)的同時,大力變革和開發(fā)旱地農業(yè),提高旱地農業(yè)的綜合生產(chǎn)力,就自然成為一個世界性的目標2。 我國是世界上淡水資源嚴重短缺的國家之一,現(xiàn)階段人均水資源占有量約2300 m3,單位耕地水資源量為1900 m3,分別為世界平均水平的1/4和3/4。同時,我國也是世界上水資源時空分布極不均勻的國家之一。尤其對于處在干旱、半干

5、旱地區(qū)的大半個中國,節(jié)水將是可持續(xù)發(fā)展需要解決的最重要問題。 我國目前糧食年總產(chǎn)4.9億t,有效灌溉面積占播種面積的1/3,按公認的數(shù)據(jù)計算,我國糧食生產(chǎn)的水分利用效率為0.75 kg/m3,生產(chǎn)1 t糧食要消耗1333 m3水,全國每年糧食生產(chǎn)用水至少需要6550億m3。而在我國3 550億m3的灌溉用水中,按0.5的渠道輸水系數(shù)高估算,農業(yè)實際利用的水資源只有1 775億m3,其余的4755億m3水是農業(yè)對自然降水的利用。現(xiàn)有的旱作農業(yè)和節(jié)水灌溉農業(yè)研究與實踐表明,通過農藝和生物技術與手段,水分利用效率可達到1.01.5 kg/ m3,而且在經(jīng)濟上具有可行性。如果我國農業(yè)的水分利用效率達到

6、1 kg/ m3,滿足我國16億人口6.4億t糧食需要的水量為6400億m3,即農業(yè)增長可以不增加農業(yè)用水量。 解決水資源短缺的根本出路是發(fā)展節(jié)水農業(yè)。在全球經(jīng)濟一體化的背景下,傳統(tǒng)農業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。而加入WTO對農業(yè)和農產(chǎn)品提出了新的要求。21世紀,各行業(yè)用水大幅增加,農業(yè)用水比重下降,新增灌溉面積將主要通過節(jié)水來挖掘,農田灌溉領域中一場全面、深刻的變革勢在必行。二、國內外節(jié)水農業(yè)的經(jīng)驗和幾種主要模式近年來,世界各國節(jié)水農業(yè)的研究和開發(fā)都取得了很大進展,積累了許多成功經(jīng)驗。特別是發(fā)達國家的節(jié)水農業(yè),在自然降水利用、農業(yè)布局、水土資源管理以及技術產(chǎn)業(yè)等方面形成了完整的技術體系。總結和學習發(fā)達國

7、家發(fā)展節(jié)水農業(yè)和經(jīng)驗和做法,對于推動我國節(jié)水農業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。 1、國外節(jié)水農業(yè)的經(jīng)驗 （1）美國節(jié)水農業(yè)的經(jīng)驗。美國大力推進適應性種植,注重提高生產(chǎn)力和改善生態(tài)環(huán)境同步發(fā)展。采取適應自然資源優(yōu)勢的作物區(qū)域化種植,進行技術的選擇和配置。美國在中西部形成了充分利用自然降水為特點的小麥帶、玉米帶。美國在節(jié)水農業(yè)的物資和技術運用等方面均有相應的標準化技術產(chǎn)品,有一批優(yōu)秀的企業(yè)為節(jié)水農業(yè)生產(chǎn)全過程提供從產(chǎn)前到產(chǎn)后的技術和產(chǎn)品支持,有力地推動了高新技術在節(jié)水農業(yè)生產(chǎn)中的應用。美國政府高度重視生態(tài)環(huán)境建設和農業(yè)生產(chǎn)的協(xié)調統(tǒng)一,專門制定頒布了水土保持法,所有涉農人員都必須遵循。美國推廣保護性耕作

8、,并采取下達指令性計劃和相應的政策性補貼相結合的辦法,提高了農民的環(huán)保意識。美國的保護性耕作技術把秸稈覆蓋、少免耕、休閑和農機四個主體技術作為一個整體來推廣應用,極大地推動了節(jié)水農業(yè)的發(fā)展。 （2）法國節(jié)水農業(yè)的經(jīng)驗。法國的水資源管理是按流域管理水資源的機制,它是基于持久性管理而建立起來的一種機制。法國1964年出臺了一部水資源管理法,將全國6個重大流域在水資源上進行了劃分。法國的最基本原則就在于誰污染誰付錢,誰用水誰付錢,這是一種如同稅收一樣的費用。收取的資金一方面用來治理污染,如建立污水治理廠,采用適當技術凈化水,或者要求農場、牧場采用適當技術進行節(jié)水管理。對于流域中的集約農牧業(yè),也要求采

9、用適當?shù)募夹g來保護水源;同時,撥出部分資金進行科學研究,以改善水資源、建水壩和進行水土養(yǎng)護。法國有先進的計水方式,制定了水使用的定量政策。為了幫助農民更好地利用水資源,政府還給農民提供貸款,購買對水資源進行檢測的儀器。 2、國外節(jié)水農業(yè)的管理模式 （1）以色列模式。以色列是一個水資源嚴重緊缺的國家,人均水資源占有量只有365 m3。為了提高灌溉水效,所有的灌溉農田都采用了噴灌和滴灌等現(xiàn)代灌溉技術和自動控制技術,使灌溉水平均利用率達到90%。以色列的滴灌面積占其全部灌溉面積的2/33。為提高灌溉水利用率采取的其他措施還有:水量計量、水價政策、灌溉過程的計算機管理和遙控、水肥同步施用。這些措施使單

10、位面積的平均灌溉水量由1975年的8 700 m3/hm2降為1995年的5 500 m3/hm2,同時在農業(yè)總用水量不增加的情況下農業(yè)產(chǎn)出增長了12倍4。這依賴于以色列所采用的管理體制、法規(guī)、經(jīng)濟和技術等綜合措施,對水的需求進行管理,提高農業(yè)和工業(yè)用水效率,重復利用其有限的水資源。 （2）法國模式。法國的水資源總量為1 010億m3,人均水資源占有量為3 300 m3。法國水管理的特點是由國家、流域管理委員會、水協(xié)會和地方水管理公司共同參與管理。為了管理好水務,近年來法國修改了水法和農業(yè)法兩部法規(guī)。水法強調了水資源(包括地表水、地下水等)統(tǒng)一性,建立了以流域為單位的水資源管理體系,還強調水是

11、公共資源,因此,必須采取綜合和平衡的管理措施協(xié)調用水戶的需求和環(huán)境保護需求。 農業(yè)的政策框架基于歐盟的農業(yè)政策(CAP),這一政策限定了每個成員國的農業(yè)發(fā)展及灌溉需水量。法國建立了良好的灌溉設施,有完善的灌溉服務體系和管理體制。在現(xiàn)有238萬hm2灌溉面積中,111萬hm2為現(xiàn)代灌溉面積,占總灌溉面積的47%?，F(xiàn)代灌溉面積以噴灌為主,面積89 hm2,占現(xiàn)代灌溉面積的80 %。平均灌溉水價為0.15美元/m3。法國灌溉用水管理模式分為三種,分別為協(xié)作管理、區(qū)域開發(fā)公司管理和單個灌溉工程管理模式5。協(xié)作管理模式。是由參加用水戶協(xié)會的農場主和其他用戶共同擁有和使用灌溉設備,協(xié)會負責需集體開展的工作

12、、統(tǒng)一管理設備和維護工程設施。區(qū)域開發(fā)公司管理模式。區(qū)域開發(fā)公司是為開發(fā)法國南部而成立的,法國現(xiàn)有5個區(qū)域工發(fā)公司,其中3個公司直接管理了27.5萬hm2灌溉農田的設備,并為由用水協(xié)會和單個農場管理的9萬hm2灌溉農田供水。區(qū)域開發(fā)公司的運行管理規(guī)則是:平等(所有用水戶平等)、高質量(以與用戶簽訂合同的方式確定服務)、可持續(xù)發(fā)展(經(jīng)常維護和完善工程設施)、透明和負責(農民選舉代表參加區(qū)域工發(fā)公司管理委員會)。單個灌溉工程管理模式。用于農戶依靠建立在自己的農場內的水庫或地下水為灌溉水源,或直接從河流引水灌溉的情形。法國有120萬hm2灌溉農田采用這種管理模式,可見它是法國主要的灌溉管理模式。 （

13、3）美國模式。美國的灌溉面積為1999萬hm2,其中1111萬hm2為溝灌,占灌溉面積的55.6 %,噴灌和滴灌面積占灌溉面積的27 %,地下灌溉技術也得到了應用。美國有很好的現(xiàn)代灌溉技術研究和開發(fā)支撐條件,有許多研究中心,這些中心經(jīng)常深入農場與用水戶保持密切聯(lián)系,技術推廣不但速度快且面也很廣,現(xiàn)代灌溉面積發(fā)展速度很快。為了促進現(xiàn)代灌溉農業(yè)技術的應用,美國引入了如下幾項措施5。將用虹吸管引水灌溉的灌區(qū)改為噴灌、滴灌等現(xiàn)代灌溉,為初次購買噴灌設備的用戶提供低息軟貸款,并進行支持性的示范,可促進現(xiàn)代灌溉技術的應用。美國墾務局將自動控制技術用于灌區(qū)配水調度,配水效率可由過去的80 %增加到96 %。

14、在加州開展的為期10年的非充分灌溉示范表明,在考慮所有投入后,應用非充分灌溉農場的凈收入比較低,但他們所使用單位水量的收益較高。對于那些可供水量有限的地區(qū),推廣應用非充分灌溉是一項有益的長期戰(zhàn)略。開展了為期5年的城鎮(zhèn)生活污水灌溉研究。研究發(fā)現(xiàn),用處理后的生活污水灌溉的作物與用井水灌溉的作物,在長勢和品質上沒有明顯區(qū)別,也沒有發(fā)現(xiàn)土壤和地下水產(chǎn)生退化。用處理后的生活污水灌溉食用作物的風險在可承受的范圍內。進行灌溉農業(yè)結構調整,將灌溉農業(yè)由水資源緊缺的地區(qū)轉移以水資源豐富的地區(qū)。 3、國內節(jié)水農業(yè)的幾種模式 目前,國內節(jié)水農業(yè)主要有4種模式6。 （1）調虧灌溉。調虧灌溉既不同傳統(tǒng)的豐水高產(chǎn)灌溉,又

15、有別于非充分灌溉,它是從作物生理生態(tài)角度出發(fā),在一定時期主動施加一定程度的有益的虧水度,使作物經(jīng)歷有益缺水鍛煉后,達到節(jié)水、增產(chǎn)、改善農產(chǎn)品品質,同時增強作物的抗逆性,實現(xiàn)矮化密植7。通過不同作物的最佳調虧階段、調虧程度以及不同養(yǎng)分水平或施肥條件下的調虧灌溉指標等綜合技術集成、組裝,將會使灌溉水的生產(chǎn)效率提高到1.52.0kg/m3。 （2）有限補償灌溉。這是以按作物的灌溉制度和需水關鍵時期進行灌溉為技術特征,主要包括兩方面內容:一是尋求作物需水關鍵期,即在作物的敏感期進行灌溉;二是根據(jù)作物需水關鍵期制定優(yōu)化灌溉制度,把作物全生育期總需水量科學的分配到關鍵用水期,使有限水發(fā)揮最大的增產(chǎn)作用。

16、（3）局部灌溉:以點灌方式,通過計算機監(jiān)控調配用水量,按時按量把水直接輸向作物根部,以濕潤作物根部土壤為主要目標,實現(xiàn)有限水達到高產(chǎn)量。 （4）控制性根系交替灌溉:人為保持和控制根系活動層的土壤在垂直面或水平面的某個區(qū)域干燥,使作物根系始終有一部分生長在干燥或較干燥的土壤區(qū)域中,使其產(chǎn)生水分脅迫的信號傳遞到葉片氣孔,形成最優(yōu)的氣孔開度。人工控制垂直面或水平面上的干燥區(qū)域交替出現(xiàn),使不同區(qū)域或局部的根系交替經(jīng)受一定程度的干燥鍛煉,從而減少株間全部濕潤時的無效蒸發(fā)損失和總的灌溉用水量,同時提高根系對水分和養(yǎng)分的利用率8。以不犧牲作物光合作用產(chǎn)物而達到節(jié)水和養(yǎng)分的目的,控制性根系交替灌溉,比全面積均

17、水供水方式節(jié)水34.0 %36.85 %。 總之,發(fā)展節(jié)水灌溉的目的是提高農業(yè)用水利用率和效益,這既依賴于現(xiàn)代灌溉技術研究、成果轉化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、推廣應用和技術培訓等環(huán)節(jié),也涉及到水土資源的合理利用、農業(yè)種植結構的調整、用水管理體制的改革、水價政策的制定和生態(tài)環(huán)境保護等領域。微咸水、咸水和海水的利用以及生活和工業(yè)廢水的再利用也是解決農業(yè)灌溉缺水的重要途徑。 三、我國節(jié)水農業(yè)的管理策略1、加強現(xiàn)有技術的推廣應用,提高水分利用率 在長期的農業(yè)生產(chǎn)實踐中,有中國特色的節(jié)水農業(yè)的技術體系已經(jīng)基本形成,大力加強現(xiàn)有節(jié)水農業(yè)技術體系的推廣應用,在我國的節(jié)水農業(yè)的管理中具有重要的現(xiàn)實意義。我國的節(jié)水灌溉技術

18、的推廣應用應從以下幾個方面入手9。（1）輸水過程中節(jié)水。采取渠道防滲和管道輸水等措施,提高渠系水的利用率。（2）田間灌水過程中節(jié)水。積極采取管道灌溉、噴灌、滴灌和微噴灌等節(jié)水灌溉技術,減少田間灌水過程中的水量損失,提高田間灌水有效利用率。（3）用水管理過程中節(jié)水。要加強田間用水管理,推行計劃用水和科學用水,實行定額灌水,按方收費,超用加價,根據(jù)作物不同生長期的需水要求,適時、適量灌水。（4）推廣應用農業(yè)蓄水保墑耕作措施,在干旱、少雨、缺水地區(qū)大力推廣地膜、生物覆蓋等技術,選育抗旱品種,推廣抗旱保水劑、蒸騰抑制劑、抗旱種衣劑等蓄水保墑措施,發(fā)展旱作節(jié)水農業(yè)。 2、更新觀念,加強管理,提高水分利用

19、率 （1）改變以“籽粒為綱”的做法,充分利用農作物的營養(yǎng)體發(fā)展畜禽飼料,是實現(xiàn)節(jié)水高效農業(yè)的一個極具潛力的發(fā)展方向11。長期以來,我國農業(yè)在以“籽粒為綱”的傳統(tǒng)觀念的影響下,不惜成本要籽粒,將農作物75 %甚至是87.5 %的營養(yǎng)體沒有最充分利用火燒掉或變成肥料。由于我們只重視籽粒的獲取,就不得不把復種指數(shù)提得很高。5月15日20日收小麥,6月1日種夏玉米,幾天時間里要將秸稈最有效地利用,對農民來說是不可能。我們的農業(yè)生產(chǎn)是一個多勞力的技術體系,從不計算資源消耗,成本較高,這是加入WTO后給我國農業(yè)很大的一個威脅。搞節(jié)水農業(yè),提倡高效,就必須實行計成本、節(jié)約資源的農業(yè)發(fā)展上的重大戰(zhàn)略轉變。因此

20、,我們要進一步強調生產(chǎn)的規(guī)?；藴驶?以提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)出,降低生產(chǎn)成本。（2）節(jié)水是一項系統(tǒng)工程,要解決的中心問題是提高水的利用率和利用效率。山侖院士曾指出,在節(jié)水農業(yè)具體實施的過程中要求提高下述比率:土壤儲水量/降水量(灌溉量),耗水量/土壤儲水量,蒸騰量/耗水量,生物量/蒸騰量,經(jīng)濟產(chǎn)量/生物量。實現(xiàn)上述比率,必須采取工程、農業(yè)、生物等綜合措施。一般從工程措施入手,但當水的流失、蒸發(fā)、滲漏得到最大限度的控制之后,生物節(jié)水的作用就顯得更為重要了。生物節(jié)水,從大范圍講,包括農業(yè)種植結構調整、高水分利用效率品種的培育,以及其它生物、化學調控方法。（3）農業(yè)結構調整、栽培制度、耕作制度、農藝措

21、施等相配套實施,才能達到提高農業(yè)用水利用效率的目的11。我國旱區(qū)是農業(yè)產(chǎn)量波動最大,受干旱威脅最大的地區(qū)。2000年糧食減產(chǎn)450多億kg,70 %都是在這一地區(qū),對農民影響很大。如何在這一地區(qū)將結構調整、生物措施、農藝措施等結合起來,應用到生產(chǎn)實踐中去,是當前節(jié)水農業(yè)需要研究的問題。目前,不僅在我國的旱區(qū),就是在有灌溉條件的地方也存在著由于種植結構不合理,而導致水資源浪費的現(xiàn)象。如青海很多地方種春小麥,不僅耗水大,種出的小麥連他們自己都不愿意吃。但如果改種牧草,發(fā)展畜牧業(yè),不但省水而且增收。一些成功的經(jīng)驗表明,在當?shù)刈钣行У墓?jié)水辦法就是改革、調整農業(yè)種植結構。從環(huán)境節(jié)水考慮,作物的耗水有差異

22、,像高粱、谷子都是節(jié)水的,但我國高粱、谷子的播種面積急劇縮小。國外則把高粱作為飼料大量種植。高粱是既抗旱,營養(yǎng)又高的飼料作物,在干旱地區(qū)不應該淘汰高粱,更不能改種費水的玉米。在干旱、半干旱地區(qū),要在重視耐旱作物種類及品種的選育和應用的同時充分利用土壤水庫的調蓄功能。各國都把土壤地力建設和管理作為農業(yè)節(jié)水技術的重點,充分利用土壤水庫的蓄水和供水工程,維護地下水有一個合理的開采。任何區(qū)域的灌溉農業(yè)都是建立在充分利用自然降水的基礎上,通過土壤地力和生物技術的結合,確保水資源的可持續(xù)利用,降低農業(yè)生產(chǎn)成本。（4）堅持中央地方節(jié)水項目相配套,完善塘庫渠系統(tǒng),提高水的利用率。改造老化失修的大型灌區(qū)是發(fā)展節(jié)

23、水高效農業(yè)的基礎。在灌區(qū)農業(yè)節(jié)水的建設方面,要重視當前普遍存在的灌區(qū)粗放、落后、老化的現(xiàn)狀。我國許多灌區(qū)連量水設施都沒有,節(jié)水高效就無從談起。寧夏很多水庫空庫運行,原因是沒有水源工程作保證,群眾根本不敢合理灌溉,有水的時候,就大水漫灌,拼命用水,無水時,就只能靠天收成。因此,如果不對老灌區(qū)進行全面改造,節(jié)水高效農業(yè)就難以提及。（5）增加對水利的投資,加強資金的監(jiān)管力度,確保投資效益。增加農業(yè)節(jié)水投資的可能途徑有:調整財政支出結構,適當擴大用于節(jié)水農業(yè)及農村小型水利設施的補助;建立農業(yè)節(jié)水專項資金,從現(xiàn)有存量資金當中調劑出一部分資金,建設各種小型集雨工程,配套節(jié)水灌溉。有資金的投入,就要有相應的

24、回報。近幾年,河南省打井30萬眼,增加灌溉面積2 000多萬畝,五年貸款35億元,三到五年還,效果非常顯著。在1999、2000兩年大旱的情況下,河南的小麥收成仍比較好。（6）用技術進步推動節(jié)水高效農業(yè)的發(fā)展。在我國需要組建幾個生產(chǎn)節(jié)水灌溉設備的標準企業(yè),并建立相應的售后服務網(wǎng)。 1996年、1997年,中央把引進節(jié)水灌溉技術列入國家一個重點項目來安排資金,引進1000項先進農業(yè)計劃。為了把先進實用的技術引進、推廣開來,財政部門還安排了專門的節(jié)水灌溉技術推廣費,專項用于宣傳、推廣、人員培訓等方面。當前群眾最迫切需要的實用技術,如北方地區(qū)冬季渠道混凝土襯砌的凍脹問題,北方地區(qū)相當普遍存在的沙陷土壤排水系統(tǒng)難以維持、排水系統(tǒng)“一年挖