生态灌区建设及应注意问题的研究

河南开封市水利勘察设计院 闫瑞新

生态灌区建设及应注意问题的研究

河南开封市水利勘察设计院 闫瑞新

灌区是粮、棉、油的原始产量基地，其建设是我国现代农业实现规模化生产和生态化建设的主要表现形式。农业作为我国的基础产业，对国民经济以及人们的生产生活都有非常大的影响，所以灌区建设也是国民经济生产的一种主要表现形式，需要进行多方面的研究和思考，引入生态学原理和方法，合理利用灌区的水循环系统、生态系统以及进行灌区环境的保护。

据有效统计，我国截至2010年已经建成大型灌区402处、中型灌区5 200 多处、小型灌区1 000多万处， 以全国耕地40%的面积生产了占全国总产量75%的粮食和90%以上的经济作物， 已成为直接关系到当地人民群众生命安全、生产发展、生存环境的民生水利工程。

毋庸置疑，灌区建设是我国当代农业的中坚力量。所以，我们必须要弄清楚什么是灌区建设，怎样实现灌区建设的生态化，以及实现生态灌区建设的必要条件有哪些。

一、生态灌区建设的定义及实现条件

灌区建设，用联合国粮农组织的观点来说便是与体制、制度改革相结合，在技术上与管理上改进与提高灌溉系统的过程；其目标是改进对劳动力资源、水资源、经济资源和环境资源的利用以及改进对农民的配水服务。其实简单来说，就是实现灌区农业生产的资源优化配置，以有限的资源实现有效的配置，实现生产效益的最大化。不管是对水、环境还是所必需的劳动力资源以及技术力量，都需要进行统一的规划和科学的调配。生态灌区建设不仅仅是一个简单的农业种植过程，还是结合管理优化和资源优化的综合管理生产过程，需要不断进行环境改善、技术更新和资源优化。可以说当代生态农业灌区建设是一个在较好的环境下，实现资源优化配置并不断提高生产效益的综合化农业生产过程。

生态灌区建设涵盖了生产的工程建设和资源分配的管理工作，要实现灌区建设的最优化必须要结合这两个方面进行改进。现代生态灌区建设同时也是一种节水型的农业生产形式，所以必须在保证节水的基础上实现灌区建设的良性发展。

总的来说，生态灌区建设的条件包括软件和硬件两方面。先进的技术设备和优良的建设环境是先决条件，安全的保障设施系统是必要条件，而一套符合国情并且行之有效的管理体制是前提条件，拥有现代化技术和扎实的专业基础的建设人才是不可缺少的条件。其中先进的技术设备和环境设施属于硬件条件，而人力资源建设和管理系统是软件条件，两者相互影响，缺一不可，共同构成生态灌区建设的必要条件。

科学合理地配置水资源是保障灌区文山灌排系统和水源供应的基本前提。水资源是农业生产建设的先决条件，只有在水资源供需平衡的条件下，才能有效地发挥资源和环境的优化效应。而科学先进的安全保障体系也是生态灌区建设中不可或缺的，随着灌区的地理特征和气候因素的变化，随时对灌区的自然灾害进行防范，将灌区的损失降到最小，有效地保护灌区的生命和财产安全。而在管理方面，不仅仅是需要进行灌区队伍建设，对于灌区的生产过程中出现的各种问题也要进行有效的防范，能够保护并且有效改善灌区的生态系统，拥有领先的水污染防治水平，能及时进行灌溉水资源的灌排，保护湿地，保持水资源的动态平衡，防治水土流失。同时，科学有组织的队伍管理建设也是必要的，行之有效的决策程序建立在一支高效、优质的团队基础上，在进行管理时，必须做到生态、科学、统一、平衡等几个基本条件，建立一支高素质的人才队伍和一个科学灌排技术服务与推广体系。

二、生态灌区的理论基础及技术支撑体系

生态灌区是在农业生产和自然环境的基础上，形成的人与自然、社会三者之间的有效的农业生产模式，是实现农业、水系统、林草三者生态系统平衡和统一的农业生产模式。

实现农业的生态平衡，需要深入了解农业的生产环境、农作物以及各种生物之间的要素构成。在掌握环境以及农作物本身的规律特征之后，利用其生长规律进行外部条件改善，优化生长条件，提高产品的质量，并且进行各个系统的结构改善，维持生物的多样性，实现优质的生态服务功能。

实现水系统的生态平衡，是在灌区建设中实现灌区排水和灌水的有效结合，合理的地利用周边河流、沼泽、湿地等水系统构成要素，并使其积极地承担排沙蓄水、灌溉的功能，维持生物的多样性和水系统的合理性。

实现林草系统的生态平衡，是调节灌区外部环境的一个重要环节。灌区的气候因素决定着灌区农业生产的优劣，而林草系统主要承担着含蓄水源和调节气候的主要责任，是保证灌区建设景观价值和土壤价值的重要条件，因此，在生态灌区建设中务必要保证这种由乔、灌、草构成的林草生态系统的完善。

要在保护以上三个系统的平衡统一的基础上，实现灌区建设的生态化、科学化、高效化。因此，有研究者表明，生态灌区建设实际上就是在人与自然和谐理念指导下，以维持灌区生态系统的稳定及修复脆弱的生态系统使其形成良性循环为目的， 通过灌区水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、灌区生态环境建设基准及监测管理方法等多方面的生态调控关键技术措施， 形成的生产力高、灌区功能健全、水资源配置合理、生物多样性高而单位水量提供的生态服务功能最大的节水型灌区，是现代化灌区发展的高级阶段。

不同的研究者对生态灌区建设有不同的理解，但是不管如何定义，生态灌区建设的本质都是在维护生态平衡的基础上实现农业生产的效益最大化，因此，必须要坚持生态经济学理论和可持续发展的基本理论。

1. 生态灌区的理论基础。生态灌区建设要实现自然、社会和人三者的和谐统一，是一个生态系统工程，在生产过程中需要实现经济效益、生态效益和社会效益的三者统一，实现多元化的农业生产。生态系统理论能够为灌区的生态经济建设提供科学的理论依据，对灌区生态经济系统分析，对灌区生态经济活动的目标、实施方案、综合效益进行分析、评价和决策。而可持续发展理论则是在维持经济、社会和自然三者之间平衡的基础上，在实现生产效益最大化的基础上，有效地防止环境污染和破坏。可持续发展观认为：生态型灌区的可持续包括生态持续、经济持续和社会持续，生态持续是基础，经济持续是条件，社会持续是目的，应该追求自然、经济、社会复合系统的持续、稳定和健康发展。在坚持可持续发展观的基础上进行生态灌区建设，实际上是加强了灌区建设的生产能力和自净能力，实现农业生产的可持续发展。

2. 生态灌区的技术支撑。总体来说，生态灌区建设的技术主要包括灌区资源的利用技术、环境管理技术和生态恢复技术三个方面。而灌区的生产技术主要包括田间节水技术的利用、再生水和多水联合的灌溉技术；管理技术则主要包括对水资源的污染处理技术和对环境破坏的防治技术等；生态恢复技术则主要是在实现灌区农业建设之后，对于破坏生态平衡的生产进行最高效率的恢复，修复生态循环链，实现自然的统一平衡。

三、生态灌区建设中的生态环境问题

1. 水资源锐减，灌溉水利用校率不高。作为传统的农业大国，我国的国民经济生产很大一部分都要依赖于水资源的有效利用，但是目前，生态灌区建设中出现的水资源利用率低问题比较突出，水资源浪费也比较严重。据有效调查数据显示，我国节水灌溉面积还不到有效灌溉面积的一半，喷灌和微灌等节水灌溉方式仅占灌溉总面积的2.6%左右，与发达国家相比差距很大。据对2006 年全国灌溉水利用系数测算，我国目前灌溉水利用系数大约为0.4～0.5,远低于世界一些发达国家0.7～0.8的水平；我国粮食作物的平均水分生产率仅1 kg/m3，与发达国家2.0～3.0 kg/m3的水平有很大差距。

2. 土质下降，生产效率不高。灌区建设由于不科学的灌溉、利用水资源，破坏土壤结构，使得各种各样的土壤问题频发。例如我国内蒙古的河套灌区和新疆的喀什灌区等，都有明显的土壤次生盐碱化问题。据不完全统计，我国遭受到不同程度污染的农田面积达67 万hm2。每年因环境污染损失粮食1 200万t，造成农作物减产损失达150 亿元。

3. 水土污染严重，灌区自净能力减退。氮、磷超标是水污染的一种普遍现象，由于灌区大量的污水处理不当，大量的废水进入地表，使得地表水和地下氮、磷超标。据资料显示：黄河流经河套灌区后水中离子总量、总氮分别增加了25.5%和40%。渭河每年从点污染源接纳的氨氮约156.6～203.3 t，从宝鸡峡和交口灌区接纳的氨氮6 076 t。

4. 生物多样性破坏，生态链失衡。由于灌区加强防洪功能和灌溉系统建设，需要利用混凝土等硬质化材料进行系统建设，长年累月，没有得到及时的处理，出现了灌区硬质化现象，因此灌区的可利用面积减少，生态环境遭到破坏，水系、土壤和生物之间的联系性分离，生态恢复功能减弱，使得生物的多样性遭到破坏。

四、生态灌区建设中的技术管理问题

1. 灌区污染严重，需要加强排污自净能力。由于灌区复杂庞大的生产系统，污水废水的排放量大，大量的氮、磷物质进入地表，对水资源造成较大的污染，农业生产过程中进行的农药喷洒也造成环境污染。因此在生态灌区建设中，必须要重视环境污染的问题，加强灌区的自身净污能力，建立农田生态体统，继续构建有效的氮、磷元素转移模拟模型，揭示农田生态系统中降雨/灌溉—土壤水分运动—污染物淋溶损失的特征机理，分析灌溉模式、田间水分和养分资源管理措施。同时，必要的节水灌溉系统和养分管理技术也不可或缺，在提高污染处理系统的性能时，需要加强基础技能强化，对水系统、土壤进行科学合理的分析和管理，利用科学生态的手段进行有机分析，实现可持续的生态农业生产。

2. 管理系统成本过高，需要开发新型、高效、低廉的现代化处理技术。现代生态灌区建设建立在高技术、高设备、高投入的基础上，不管是人力资源、财力资源还是其他资源都占据非常大的比重。开发新型、高效并且实惠的现代化技术迫在眉睫，特别是针对污水处理技术和系统。在灌区要实现节水生产，除了要减少水资源的浪费，也可以加强水资源的利用率，循环利用就是一个很好的方式。地探索污水处理技术，探索氧化沟、污水生态处理系统和污水土地处理技术或预处理技术的可行性。同时，要对生活用水和小规模的禽养殖场废水进行规模化处理，实现系统运行的方式。要普及管理和处理技术的应用，加强系统建设，相对减少生产的成本投入，真正地实现低成本、高收入的高效绿色生产模式。

3. 生态环境破坏严重，需要提升监测管理方法。根据灌区建设的生态经济观和可持续发展观，要实现灌区生产的高效化和可持续化，需要进行生态环境的维护和保持，立足长期的发展机制，实现科学化生产。维持生态环境的平衡，包括对破坏前的生态有效监控和破坏后的迅速恢复。首先，需要建立必要的生态灌区评价指标，综合生态学和环境理论等多种理论和灌区水系统、土壤环境质量制订一定的综合评价标准，建立适当的污染分析模型，实现灌区污染的统一控制和统一的技术管理系统，根据实际情况制定相关的政策，形成灌区生态安全的污染物总量控制理论与技术体系，探讨灌区浅层地下水临界控制水位及适宜的节水强度。其次，建立必要的灌溉系统监控系统，进行总体环境监测和信息网的建设，对地下水位的特征、水环境、土壤墒情等多种信息进行监测和评价，进行灌区生态和环境系统的健康诊断，建立先进、合理的预警机制。

五、结论

综上，生态灌区建设是一个长期综合的生产管理过程，需要加大技术和管理的双方面的创新改革，实现生态灌区优质高效的建设。建立科学的技术生产机制和管理监测系统，是保障生态灌区实现优质转型、资源优化配置的基础。