農業(yè)高效節(jié)水灌溉模式選擇研究進展

潘 宏

（黑龍江省哈爾濱市雙城區(qū)友誼灌區(qū)服務總站，黑龍江 哈爾濱 150100）

近年來，我國有效集水面積比重呈上升趨勢，占灌溉用地和農作物的絕大部分，發(fā)展速度卻相對較慢，在高效用水模式的選擇和應用上存在一定的盲目性，這不僅不適合發(fā)展高效節(jié)水農業(yè)，而且需要一個完善的灌溉方法來解決問題。

1.農業(yè)高效節(jié)水灌溉模式內涵及分類

農業(yè)高效用水模式是指根據不同地區(qū)的地形、氣候、土壤、水資源、經濟發(fā)展水平等特點，根據不同灌溉模式的特點，合理利用水資源。有效用水模式可分為下列幾種類：

1.1 提(引)水工程+管道輸水+微、噴灌技術+農藝節(jié)水+管理節(jié)水灌溉模式

這種模型的使用區(qū)域，多適用于我國的華北這些整體地形地勢環(huán)境較為平坦地區(qū)、以及整體的地區(qū)經濟情況比較發(fā)達的平原類型地區(qū)。進行噴罐方式或者是滴灌的方式。

1.2 蓄(提)水工程(或集雨工程)+自壓噴灌( 或 管道輸水)+田間灌溉工程+農藝節(jié)水+管理節(jié)水灌溉模式

該模型適用于水資源豐富、降水量大但時間分布不均、承載力低的山地丘陵地區(qū)。相對平原區(qū)地表徑流與重力灌溉、溪流灌溉、農業(yè)灌溉重疊，以中大型水庫為主，小型水庫（塘）為輔，分布于山區(qū)，高積區(qū)位于小型水庫、水坑、塘中，防止地表徑流和引水，大力發(fā)展小型水庫蓄水。

1.3 井渠結合灌溉+農藝節(jié)水+管理節(jié)水工程模式

該模型適用于具有渠灌條件的干旱半干旱半濕潤地區(qū)，可以補充和改善地下水水質，如東北三江、寧夏北部、橫峽等。井灌具有開啟節(jié)流閥的雙重功能，可利用“地下水庫”積聚地表水和控制地下水位，提高土壤鹽分，充分利用水的循環(huán)轉化規(guī)律，提高水資源的再利用率。

2.農業(yè)高效節(jié)水灌溉模式選擇

有效的農業(yè)經濟技術。主要從水資源利用技術和農業(yè)肥料兩個方面研究水資源利用的有效農業(yè)技術策略。例如，在黑龍江省，農業(yè)水運可能會損失總用水量的60%左右，這是該省的平均水平。因此，抽水過程對農業(yè)生產非常重要。在這些地區(qū)可以進行有效的研究和節(jié)水，本文還從防止過濾和渠道匹配的角度研究了低壓管道輸送農業(yè)用水的節(jié)水問題。通過對農業(yè)有效節(jié)水措施的分析，可以通過多種措施實現農田間的節(jié)水，研究限制作物蒸發(fā)和防止土壤蒸發(fā)的可能性。此外，還可以充分提高農用地用水效率，特別是通過抗旱和限制農業(yè)生產，可以提高土壤肥力，農田防潮措施和高效供水灌溉措施。節(jié)水管理措施的目的是優(yōu)化作物肥力期有限灌溉水的配置，提高根系水分和灌溉水作為吸收劑的轉化率，提高了光合作用的經濟效益和效率。抗旱灌溉、少灌、低含水灌溉等措施，通過合理措施調整農田供水，充分利用有效降雨，提高水分利用效率的措施。小型灌溉系統(tǒng)的應用可節(jié)水30～40%，但對生產沒有明顯影響。只有科學管理，建立健全監(jiān)管機構，完善規(guī)章制度，才能保證其他節(jié)水措施的實施，大力發(fā)展現代科技和科技成果，合理用水，最大限度地利用水資源。

3.我國農業(yè)高效用水探析

為了將高效用水技術引入我國農業(yè)，必須充分利用高分子材料、電子信息、相關的高新生物模擬技術等。當然這些技術不僅涉及農業(yè)用水的技術方面，但也不能在生物經濟和農業(yè)水經濟之間提供簡單的聯系。在了解有效用水和農業(yè)方法的基礎上，它與水利、工程、農學、遺傳學等領域有著密切的關系。農業(yè)用水的有效阻隔是以光合作用為導向的灌溉水、水土保持廢水利用、植物干物質質量、作物循環(huán)等。此外，信息、生物、計算機、化工、水利工程是我國農業(yè)有效用水和節(jié)能的必要條件，是現代信息技術和現代生物技術的產物。為科技含量的實質性提高帶來新的機遇，深刻影響農業(yè)高效用水技術的發(fā)展進程，其發(fā)展的主要特點是充分利用現代最新科技成果，實現我國傳統(tǒng)農業(yè)技術的現代化和升級，在保證環(huán)境安全和農業(yè)水資源有效利用的前提下，高效用水在需要的地區(qū)將各種先進的節(jié)能技術與農產品有機地結合起來，使我國農業(yè)、技術、專利、工業(yè)、標準與現代高效節(jié)水農業(yè)相結合。

3.1 目前，高水位農業(yè)服務政策十分明確

我國的政策要求，各種從事農業(yè)活動的相關人員需要進行一個合理有效的對水資源的使用，如此一來能夠行之有效地對整個農業(yè)活動當中水資源進行保護，確保整個農業(yè)能夠處于一種健康的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。就目前來看，在我國的立體農業(yè)、新型的生態(tài)以及有機農業(yè)當中，全都應用這種方式。尤其是對于地下灌溉、微灌、營養(yǎng)液栽培、膜下灌溉等技術措施，這些都是可以采用的新模式。

3.2 目前研究開發(fā)的灌溉機械以綜合利用工程為目標

進一步節(jié)約能源和水資源，仍是大田作物大規(guī)模機械化灌溉的主要手段。近年來，農藥施用與節(jié)能結合取得顯著成效。雖然不同的雨淋機優(yōu)點不同，但考慮到其條件，軟管盤管式自動雨淋機存在的主要問題是平面移動式自動噴水滅火器和手動移動式管道噴水滅火器的通訊方向。

3.3 現代地下水灌溉技術是農業(yè)灌溉中最有效、最經濟的方法

雖然推廣實施步伐緩慢，認知度較低等。但基于這項技術的高技術含量，相信這些理論實踐在不久的將來會得到很好的研究和解決。

3.4 在干旱地區(qū)的農業(yè)設施中開發(fā)高效、綜合的機械保濕措施具有很大的潛力

在這方面，建立了許多農業(yè)制度。如采用深耕、輪作、帶狀種植、化學藥劑等方法進行防潮。這些技術措施，如果采用機械化農業(yè)耕作制度，將對我國農業(yè)現代化產生積極影響。

4.高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素

4.1 高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素分析

從東南沿海到西北，中國分為濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)。濕潤地區(qū)年平均降水量大于旱作作物田間耗水量，水資源總量大于旱作作物種植量；半濕潤地區(qū)年平均降水量與旱作種植需水量基本一致，但由于降水分布不均，旱年和旱季缺水較多；如果沒有灌溉條件，農業(yè)生產就不會鞏固。如果這類地區(qū)沒有灌溉狀況，征地和耕作會破壞自然植被，容易導致沙漠化；干旱地區(qū)沒有灌溉就沒有農業(yè)。這些地區(qū)水資源非常缺乏。江水主要來自高山降水和冰雪融水，這不僅取決于工農業(yè)的發(fā)展，也取決于沿江自然植被的生存。因此，利用河流灌溉必須兼顧自然生態(tài)用水。按照具體的適應性原則進行相應的分析，本篇文章將以高效的用水模式為基礎，進行對其影響因素的研究與分析，得出結論，其中可以分為：自然因素、生態(tài)因素、社會因素以及經濟技術因素。

4.2 高效節(jié)水灌溉模式選擇的影響因素評述

有研究者認為，灌溉方式的選擇在很大程度上取決于天氣因素，對資源環(huán)境影響較大的是灌溉方式的選擇。定量研究和數學分析得出的結論已被證明是有效的，盡管大多數研究傾向于影響、主要偏向以及具體的適應因素等方面，同時研究還包括了多種多樣灌溉區(qū)域的自然因素不同情形展開相應的主觀分析。目前來看，農業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的選擇使用不單單受其自然的因素影響，同時也取決于社會的因素。但目前我國社會中有著建設資金數量不足、工程建成后管理不到位、灌溉管理水平低、缺乏相應的工程配套、灌溉設施設備陳舊等諸多物理因素，制約了高效用水的健康發(fā)展。供水灌溉工程投資率高，短期投資收益很小，農民對高效經濟的灌溉方式和水資源管理的認識水平較低，農民很難估算灌溉工程的利潤。

一個效率較高的節(jié)水灌溉模式，往往受著多方面的因素影響，這其中可以有直接以及間接因素，但需要注意的是，它同時也受著技術因素的影響。不同的高效用水模式具有不同的技術因素，因此灌溉的均勻性應得到充分考慮，灌溉用水率、灌溉強度和經濟可行性取決于不同地區(qū)的情況，簡言之，有效用水模式的選擇取決于一系列因素，如對灌溉模式的內涵和理解不同，研究重點不同，基礎理論不同，指標和權重的選取不同。但研究者傾向于進行自然科學研究，社會、經濟和技術因素，高效用水和灌溉模式需要對其影響進行分類，在選擇影響因素時必須考慮適應性和功能性原則。有效用水模式選擇中缺乏較為完善統(tǒng)一的指標體系來研究影響因素，也缺乏對兩極分化程度高的影響指標的選擇，缺乏規(guī)范的選擇標準，對各種影響因素的規(guī)模效應進行了研究。這就導致了灌溉模式的選擇與實踐的不一致，而區(qū)域灌溉模式的選擇是盲目的，缺乏實踐指導。今后的研究重點應放在灌溉方式選擇的適應性上。

5.高效節(jié)水灌溉模式綜合績效評價研究

5.1 高效節(jié)水灌溉模式綜合績效評價指標體系

水利灌溉綜合效益評價指標體系的建立是灌溉方式決策的基礎。我國科學家認為，水資源綜合效益評價不僅是“有利”或“不利”的，而且指標體系是一個動態(tài)變化的過程，必須考慮灌區(qū)用水的經濟指標。社會和環(huán)境指標綜合評價。通過朱梅等人對小型農業(yè)改良項目績效的綜合評價發(fā)現：對于績效指標的系統(tǒng)構建，需要擁有充足的信息資源，以及完備的指標系統(tǒng)。

5.2 綜合績效評價指標權重的確定

總結了前人的研究成果，有效用水模式的選擇是區(qū)域性的，指標權重的確定影響區(qū)域灌溉模式的綜合效果評價，評價指標權重的確定和適應彰顯有效用水模式的必要性。綜合評價的期望效應分為三種類型：主觀賦權法（AHP）分析、有序關系分析，再應用客觀賦權法，運用這三種方法時必須依賴足夠的數據和樣本問題區(qū)域，以及復雜的計算方法和合適的小尺度量化，確定權重是實現決策目標的有效突破口。

結論：從評價模型和指標選擇兩個方面對水管理方法的效果進行了綜合評價，從數量和質量上看，水管理方法比較成熟，規(guī)模較大，沒有統(tǒng)一協調的指標體系，也沒有相應的應用評價模型。雖然有些科學家通過在其他知識領域運用方法論和模型來拓展研究，但他們大多使用評估，以顯示整體的積極或消極結果，以及較為中性的性別結果，而沒有表現出明顯的貨幣形式，總結活動的結果。當然，社會環(huán)境指標貨幣化是研究的難點，必須借助其他學科的知識來突破新的研究方法。

6.高效節(jié)水灌溉模式選擇的風險研究

風險分析的科學研究可以追溯到20世紀。早在20世紀80年代，風險分析就被應用于財政投資等領域的研究，建設水利設施，降低洪水風險。分析了節(jié)水灌溉工程的風險不確定性，并對經濟風險進行了決策。如曹靜等人運用風險決策方法對風險決策的影響進行量化，并進行常規(guī)決策，結果表明，根據氣象條件進行灌溉風險決策，可以減少灌溉用水量，提高灌溉效率；劉文忠等人以新疆節(jié)水灌溉工程建設為例，分析了工程建設運營階段可能存在的風險，結果表明，識別風險因素有利于降低不確定性風險。在有效用水模式選擇過程中，可分為自然不確定性、社會不確定性和環(huán)境不確定性，考慮到各種不確定因素，存在一系列不可控因素，為了得到不同的結果，必須根據風險做出灌溉決策，而且有效做出風險決策。由于在選擇灌溉方式時采用了不可控因素，灌溉用水可能會用盡，從而減少了用水量，因此用于灌溉是為了節(jié)約用水。高效節(jié)水灌溉模式選擇的風險評價可分為風險研究和風險分析法評價兩個階段。有人認為風險分析方法可以分為單獨的風險分析方法（直接積分法、蒙特卡羅法、等效歸一化法等）。比如李勝斌等人，在對灌溉工程進行概率評價和風險變量分析的基礎上，提出了灌溉工程經濟效益變化概率的隨機分布，為定量風險評價提供了理論依據。

所以，風險分析在不同的研究領域得到了廣泛的應用，但在高效用水模式的選擇上相對較少，它取決于不同地區(qū)高效用水模式選擇的不確定性因素和不同灌溉模式的風險程度，具體情況應因地制宜。有效用水模式的選擇取決于多種風險因素，因此有必要對灌溉模式選擇的風險因素進行分類，特別是復雜的社會環(huán)境風險因素需要通過跨學科知識進行分析。如何對不同地區(qū)的不同灌溉方式進行適當的風險分析，如何選擇適當的風險因素進行社會和環(huán)境風險的定量和貨幣化評價，以及風險選擇與績效指標之間的定量關系，值得進一步研究。

7.結束語

農業(yè)生態(tài)灌溉技術是振興我國農業(yè)的重要工程措施，未來要完善農業(yè)水資源管理體制和政策，我國智能農業(yè)發(fā)展需要更高標準的水利灌溉支撐。加強節(jié)水灌溉科技研究，并且相應部門應該對灌溉系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展進行相應的投入與研究，以期能夠行之有效地增強整體社會的經濟效果。這種系統(tǒng)的建立以及使用，將大大增強從事農業(yè)活動人員的經濟效益。同時，也有助于為人與自然的和諧共處關系，因此，仍然需要加強對于此項工程的研究進展。希望本篇文章能夠為相關從業(yè)人員提供一定的參考依據。