节水农业的管理模式和组织形式研究

1、节水农业的管理模式和组织形式研究摘要:21世纪农业所面临的供水危机比以往任何时候都要严峻,发展节水农业已成为一个世界性的目标。近年来,世界各国节水农业的研究和开发都取得了很大进展,积累了许多成功经验,特别是发达国家的节水农业,在自然降水利用、农业布局、水土资源管理以及技术产业等方面形成了完整的技术体系。我国也开发了有自己特色的节水模式,但与发达国家相比还有一定的差距,今后不仅要加强现有技术的推广应用,还要更新观念,加强节水和用水的管理,实现节水农业组织和管理形式的转变和创新。关键词:节水农业;管理模式;组织形式;管理策略节水农业是提高用水有效性的农业,也就是采取水利和农业措施,充分利用降水和可

2、利用的水资源提高水的利用率和水的利用效率的农业,它包括节水灌溉农业和旱地农业1。刘昌明院士认为“节水农业是以节水为中心的农业类型,在充分利用降水的基础上,采取农业和水利措施,合理开发利用与管理农业水资源,提高水分利用效率和效益;同时通过治水、改土、调整农业生产结构,改革耕作制度与种植制度,发展节水、高产、优质高效农业,最终实现农业持续发展。农业节水措施包括极其丰富的内容:农学范畴的节水(作物生理、农田调控),灌溉范畴的节水(灌溉工程、灌溉技术)和农业管理的节水(政策、法规与体制)。节水农业的中心问题是提高降水和灌水的利用效率。因此,节水农业不仅是一个水利工程问题,它还应是综合农学、植物生理学、

3、土壤化学、微生物学、环境和气象、农业工程等多门学科的综合应用技术。从内容上讲,节水农业是土、肥、水、光、温综合协调配合,高产农艺技术、高效灌溉技术和科学管理相结合的农业生产经营体系,是以提高农业用水的有效性为目标的农业。 一、节水农业的必要性和可行性分析 21世纪被称为“水的世纪”。随着世界人口的不断增加,生产的不断发展和社会的进步,全球水资源日趋紧张。据统计,全世界14亿hm2耕地中,主要依靠自然降水从事农业生产的旱地占70%以上。而全世界的灌溉面积在19501985年的35年间,平均每年增长5%以上。自此以后,世界灌溉面积增长速度明显下降,年增长率不到1%。其主要原因,一是发展新灌溉系统的

4、成本在不断上升,平均每公顷成本超过4500美元,甚至高达10500美元;二是单纯依靠发展灌溉已远远不能解决食物安全问题。世界各国都在积极探索解决水资源短缺的有效途径。农业节水的研究和发展已经成为农业领域里一场新的技术革命。为满足21世纪30年代80亿人口的食物需求,在积极发展灌溉农业的同时,大力变革和开发旱地农业,提高旱地农业的综合生产力,就自然成为一个世界性的目标2。 我国是世界上淡水资源严重短缺的国家之一,现阶段人均水资源占有量约2300 m3,单位耕地水资源量为1900 m3,分别为世界平均水平的1/4和3/4。同时,我国也是世界上水资源时空分布极不均匀的国家之一。尤其对于处在干旱、半干

5、旱地区的大半个中国,节水将是可持续发展需要解决的最重要问题。 我国目前粮食年总产4.9亿t,有效灌溉面积占播种面积的1/3,按公认的数据计算,我国粮食生产的水分利用效率为0.75 kg/m3,生产1 t粮食要消耗1333 m3水,全国每年粮食生产用水至少需要6550亿m3。而在我国3 550亿m3的灌溉用水中,按0.5的渠道输水系数高估算,农业实际利用的水资源只有1 775亿m3,其余的4755亿m3水是农业对自然降水的利用。现有的旱作农业和节水灌溉农业研究与实践表明,通过农艺和生物技术与手段,水分利用效率可达到1.01.5 kg/ m3,而且在经济上具有可行性。如果我国农业的水分利用效率达到

6、1 kg/ m3,满足我国16亿人口6.4亿t粮食需要的水量为6400亿m3,即农业增长可以不增加农业用水量。 解决水资源短缺的根本出路是发展节水农业。在全球经济一体化的背景下,传统农业面临巨大挑战。而加入WTO对农业和农产品提出了新的要求。21世纪,各行业用水大幅增加,农业用水比重下降,新增灌溉面积将主要通过节水来挖掘,农田灌溉领域中一场全面、深刻的变革势在必行。二、国内外节水农业的经验和几种主要模式近年来,世界各国节水农业的研究和开发都取得了很大进展,积累了许多成功经验。特别是发达国家的节水农业,在自然降水利用、农业布局、水土资源管理以及技术产业等方面形成了完整的技术体系。总结和学习发达国

7、家发展节水农业和经验和做法,对于推动我国节水农业的发展具有重要的现实意义。 1、国外节水农业的经验 （1）美国节水农业的经验。美国大力推进适应性种植,注重提高生产力和改善生态环境同步发展。采取适应自然资源优势的作物区域化种植,进行技术的选择和配置。美国在中西部形成了充分利用自然降水为特点的小麦带、玉米带。美国在节水农业的物资和技术运用等方面均有相应的标准化技术产品,有一批优秀的企业为节水农业生产全过程提供从产前到产后的技术和产品支持,有力地推动了高新技术在节水农业生产中的应用。美国政府高度重视生态环境建设和农业生产的协调统一,专门制定颁布了水土保持法,所有涉农人员都必须遵循。美国推广保护性耕作

8、,并采取下达指令性计划和相应的政策性补贴相结合的办法,提高了农民的环保意识。美国的保护性耕作技术把秸秆覆盖、少免耕、休闲和农机四个主体技术作为一个整体来推广应用,极大地推动了节水农业的发展。 （2）法国节水农业的经验。法国的水资源管理是按流域管理水资源的机制,它是基于持久性管理而建立起来的一种机制。法国1964年出台了一部水资源管理法,将全国6个重大流域在水资源上进行了划分。法国的最基本原则就在于谁污染谁付钱,谁用水谁付钱,这是一种如同税收一样的费用。收取的资金一方面用来治理污染,如建立污水治理厂,采用适当技术净化水,或者要求农场、牧场采用适当技术进行节水管理。对于流域中的集约农牧业,也要求采

9、用适当的技术来保护水源;同时,拨出部分资金进行科学研究,以改善水资源、建水坝和进行水土养护。法国有先进的计水方式,制定了水使用的定量政策。为了帮助农民更好地利用水资源,政府还给农民提供贷款,购买对水资源进行检测的仪器。 2、国外节水农业的管理模式 （1）以色列模式。以色列是一个水资源严重紧缺的国家,人均水资源占有量只有365 m3。为了提高灌溉水效,所有的灌溉农田都采用了喷灌和滴灌等现代灌溉技术和自动控制技术,使灌溉水平均利用率达到90%。以色列的滴灌面积占其全部灌溉面积的2/33。为提高灌溉水利用率采取的其他措施还有:水量计量、水价政策、灌溉过程的计算机管理和遥控、水肥同步施用。这些措施使单

10、位面积的平均灌溉水量由1975年的8 700 m3/hm2降为1995年的5 500 m3/hm2,同时在农业总用水量不增加的情况下农业产出增长了12倍4。这依赖于以色列所采用的管理体制、法规、经济和技术等综合措施,对水的需求进行管理,提高农业和工业用水效率,重复利用其有限的水资源。 （2）法国模式。法国的水资源总量为1 010亿m3,人均水资源占有量为3 300 m3。法国水管理的特点是由国家、流域管理委员会、水协会和地方水管理公司共同参与管理。为了管理好水务,近年来法国修改了水法和农业法两部法规。水法强调了水资源(包括地表水、地下水等)统一性,建立了以流域为单位的水资源管理体系,还强调水是

11、公共资源,因此,必须采取综合和平衡的管理措施协调用水户的需求和环境保护需求。 农业的政策框架基于欧盟的农业政策(CAP),这一政策限定了每个成员国的农业发展及灌溉需水量。法国建立了良好的灌溉设施,有完善的灌溉服务体系和管理体制。在现有238万hm2灌溉面积中,111万hm2为现代灌溉面积,占总灌溉面积的47%。现代灌溉面积以喷灌为主,面积89 hm2,占现代灌溉面积的80 %。平均灌溉水价为0.15美元/m3。法国灌溉用水管理模式分为三种,分别为协作管理、区域开发公司管理和单个灌溉工程管理模式5。协作管理模式。是由参加用水户协会的农场主和其他用户共同拥有和使用灌溉设备,协会负责需集体开展的工作

12、、统一管理设备和维护工程设施。区域开发公司管理模式。区域开发公司是为开发法国南部而成立的,法国现有5个区域工发公司,其中3个公司直接管理了27.5万hm2灌溉农田的设备,并为由用水协会和单个农场管理的9万hm2灌溉农田供水。区域开发公司的运行管理规则是:平等(所有用水户平等)、高质量(以与用户签订合同的方式确定服务)、可持续发展(经常维护和完善工程设施)、透明和负责(农民选举代表参加区域工发公司管理委员会)。单个灌溉工程管理模式。用于农户依靠建立在自己的农场内的水库或地下水为灌溉水源,或直接从河流引水灌溉的情形。法国有120万hm2灌溉农田采用这种管理模式,可见它是法国主要的灌溉管理模式。 （

13、3）美国模式。美国的灌溉面积为1999万hm2,其中1111万hm2为沟灌,占灌溉面积的55.6 %,喷灌和滴灌面积占灌溉面积的27 %,地下灌溉技术也得到了应用。美国有很好的现代灌溉技术研究和开发支撑条件,有许多研究中心,这些中心经常深入农场与用水户保持密切联系,技术推广不但速度快且面也很广,现代灌溉面积发展速度很快。为了促进现代灌溉农业技术的应用,美国引入了如下几项措施5。将用虹吸管引水灌溉的灌区改为喷灌、滴灌等现代灌溉,为初次购买喷灌设备的用户提供低息软贷款,并进行支持性的示范,可促进现代灌溉技术的应用。美国垦务局将自动控制技术用于灌区配水调度,配水效率可由过去的80 %增加到96 %。

14、在加州开展的为期10年的非充分灌溉示范表明,在考虑所有投入后,应用非充分灌溉农场的净收入比较低,但他们所使用单位水量的收益较高。对于那些可供水量有限的地区,推广应用非充分灌溉是一项有益的长期战略。开展了为期5年的城镇生活污水灌溉研究。研究发现,用处理后的生活污水灌溉的作物与用井水灌溉的作物,在长势和品质上没有明显区别,也没有发现土壤和地下水产生退化。用处理后的生活污水灌溉食用作物的风险在可承受的范围内。进行灌溉农业结构调整,将灌溉农业由水资源紧缺的地区转移以水资源丰富的地区。 3、国内节水农业的几种模式 目前,国内节水农业主要有4种模式6。 （1）调亏灌溉。调亏灌溉既不同传统的丰水高产灌溉,又

15、有别于非充分灌溉,它是从作物生理生态角度出发,在一定时期主动施加一定程度的有益的亏水度,使作物经历有益缺水锻炼后,达到节水、增产、改善农产品品质,同时增强作物的抗逆性,实现矮化密植7。通过不同作物的最佳调亏阶段、调亏程度以及不同养分水平或施肥条件下的调亏灌溉指标等综合技术集成、组装,将会使灌溉水的生产效率提高到1.52.0kg/m3。 （2）有限补偿灌溉。这是以按作物的灌溉制度和需水关键时期进行灌溉为技术特征,主要包括两方面内容:一是寻求作物需水关键期,即在作物的敏感期进行灌溉;二是根据作物需水关键期制定优化灌溉制度,把作物全生育期总需水量科学的分配到关键用水期,使有限水发挥最大的增产作用。

16、（3）局部灌溉:以点灌方式,通过计算机监控调配用水量,按时按量把水直接输向作物根部,以湿润作物根部土壤为主要目标,实现有限水达到高产量。 （4）控制性根系交替灌溉:人为保持和控制根系活动层的土壤在垂直面或水平面的某个区域干燥,使作物根系始终有一部分生长在干燥或较干燥的土壤区域中,使其产生水分胁迫的信号传递到叶片气孔,形成最优的气孔开度。人工控制垂直面或水平面上的干燥区域交替出现,使不同区域或局部的根系交替经受一定程度的干燥锻炼,从而减少株间全部湿润时的无效蒸发损失和总的灌溉用水量,同时提高根系对水分和养分的利用率8。以不牺牲作物光合作用产物而达到节水和养分的目的,控制性根系交替灌溉,比全面积均

17、水供水方式节水34.0 %36.85 %。 总之,发展节水灌溉的目的是提高农业用水利用率和效益,这既依赖于现代灌溉技术研究、成果转化、产业化生产、推广应用和技术培训等环节,也涉及到水土资源的合理利用、农业种植结构的调整、用水管理体制的改革、水价政策的制定和生态环境保护等领域。微咸水、咸水和海水的利用以及生活和工业废水的再利用也是解决农业灌溉缺水的重要途径。 三、我国节水农业的管理策略1、加强现有技术的推广应用,提高水分利用率 在长期的农业生产实践中,有中国特色的节水农业的技术体系已经基本形成,大力加强现有节水农业技术体系的推广应用,在我国的节水农业的管理中具有重要的现实意义。我国的节水灌溉技术

18、的推广应用应从以下几个方面入手9。（1）输水过程中节水。采取渠道防渗和管道输水等措施,提高渠系水的利用率。（2）田间灌水过程中节水。积极采取管道灌溉、喷灌、滴灌和微喷灌等节水灌溉技术,减少田间灌水过程中的水量损失,提高田间灌水有效利用率。（3）用水管理过程中节水。要加强田间用水管理,推行计划用水和科学用水,实行定额灌水,按方收费,超用加价,根据作物不同生长期的需水要求,适时、适量灌水。（4）推广应用农业蓄水保墒耕作措施,在干旱、少雨、缺水地区大力推广地膜、生物覆盖等技术,选育抗旱品种,推广抗旱保水剂、蒸腾抑制剂、抗旱种衣剂等蓄水保墒措施,发展旱作节水农业。 2、更新观念,加强管理,提高水分利用

19、率 （1）改变以“籽粒为纲”的做法,充分利用农作物的营养体发展畜禽饲料,是实现节水高效农业的一个极具潜力的发展方向11。长期以来,我国农业在以“籽粒为纲”的传统观念的影响下,不惜成本要籽粒,将农作物75 %甚至是87.5 %的营养体没有最充分利用火烧掉或变成肥料。由于我们只重视籽粒的获取,就不得不把复种指数提得很高。5月15日20日收小麦,6月1日种夏玉米,几天时间里要将秸秆最有效地利用,对农民来说是不可能。我们的农业生产是一个多劳力的技术体系,从不计算资源消耗,成本较高,这是加入WTO后给我国农业很大的一个威胁。搞节水农业,提倡高效,就必须实行计成本、节约资源的农业发展上的重大战略转变。因此

20、,我们要进一步强调生产的规模化、标准化,以提高产品质量和产出,降低生产成本。（2）节水是一项系统工程,要解决的中心问题是提高水的利用率和利用效率。山仑院士曾指出,在节水农业具体实施的过程中要求提高下述比率:土壤储水量/降水量(灌溉量),耗水量/土壤储水量,蒸腾量/耗水量,生物量/蒸腾量,经济产量/生物量。实现上述比率,必须采取工程、农业、生物等综合措施。一般从工程措施入手,但当水的流失、蒸发、渗漏得到最大限度的控制之后,生物节水的作用就显得更为重要了。生物节水,从大范围讲,包括农业种植结构调整、高水分利用效率品种的培育,以及其它生物、化学调控方法。（3）农业结构调整、栽培制度、耕作制度、农艺措

21、施等相配套实施,才能达到提高农业用水利用效率的目的11。我国旱区是农业产量波动最大,受干旱威胁最大的地区。2000年粮食减产450多亿kg,70 %都是在这一地区,对农民影响很大。如何在这一地区将结构调整、生物措施、农艺措施等结合起来,应用到生产实践中去,是当前节水农业需要研究的问题。目前,不仅在我国的旱区,就是在有灌溉条件的地方也存在着由于种植结构不合理,而导致水资源浪费的现象。如青海很多地方种春小麦,不仅耗水大,种出的小麦连他们自己都不愿意吃。但如果改种牧草,发展畜牧业,不但省水而且增收。一些成功的经验表明,在当地最有效的节水办法就是改革、调整农业种植结构。从环境节水考虑,作物的耗水有差异

22、,像高粱、谷子都是节水的,但我国高粱、谷子的播种面积急剧缩小。国外则把高粱作为饲料大量种植。高粱是既抗旱,营养又高的饲料作物,在干旱地区不应该淘汰高粱,更不能改种费水的玉米。在干旱、半干旱地区,要在重视耐旱作物种类及品种的选育和应用的同时充分利用土壤水库的调蓄功能。各国都把土壤地力建设和管理作为农业节水技术的重点,充分利用土壤水库的蓄水和供水工程,维护地下水有一个合理的开采。任何区域的灌溉农业都是建立在充分利用自然降水的基础上,通过土壤地力和生物技术的结合,确保水资源的可持续利用,降低农业生产成本。（4）坚持中央地方节水项目相配套,完善塘库渠系统,提高水的利用率。改造老化失修的大型灌区是发展节

23、水高效农业的基础。在灌区农业节水的建设方面,要重视当前普遍存在的灌区粗放、落后、老化的现状。我国许多灌区连量水设施都没有,节水高效就无从谈起。宁夏很多水库空库运行,原因是没有水源工程作保证,群众根本不敢合理灌溉,有水的时候,就大水漫灌,拼命用水,无水时,就只能靠天收成。因此,如果不对老灌区进行全面改造,节水高效农业就难以提及。（5）增加对水利的投资,加强资金的监管力度,确保投资效益。增加农业节水投资的可能途径有:调整财政支出结构,适当扩大用于节水农业及农村小型水利设施的补助;建立农业节水专项资金,从现有存量资金当中调剂出一部分资金,建设各种小型集雨工程,配套节水灌溉。有资金的投入,就要有相应的

24、回报。近几年,河南省打井30万眼,增加灌溉面积2 000多万亩,五年贷款35亿元,三到五年还,效果非常显著。在1999、2000两年大旱的情况下,河南的小麦收成仍比较好。（6）用技术进步推动节水高效农业的发展。在我国需要组建几个生产节水灌溉设备的标准企业,并建立相应的售后服务网。 1996年、1997年,中央把引进节水灌溉技术列入国家一个重点项目来安排资金,引进1000项先进农业计划。为了把先进实用的技术引进、推广开来,财政部门还安排了专门的节水灌溉技术推广费,专项用于宣传、推广、人员培训等方面。当前群众最迫切需要的实用技术,如北方地区冬季渠道混凝土衬砌的冻胀问题,北方地区相当普遍存在的沙陷土壤排水系统难以维持、排水系统“一年挖