黑龙江省农用水资源可持续性分析

2014-07-03 02:52:54周翠宁
水利科学与寒区工程 2014年10期
关键词:土壤水农用用水量

□ 周翠宁 刘 武

一、黑龙江省水资源现状

黑龙江省多年平均水资源总量为810.33亿立方米,其中地表水686.08亿立方米,地下水资源量286.93立方米。从总量上看,黑龙江省水资源在东北地区是相对丰富的,但具体分析,黑龙江省水资源形势不容乐观。首先是人均水资源量和亩均水资源量不足。人均水资源2 185 立方米,低于全国2 200立方米的人均水平;亩均水资源460立方米,低于全国亩均1 300 立方米的平均水平。从开发能力来看,黑龙江省地表水可调控能力很低,2013年全省水利工程年引水量为179.66 立方米,为地表水资源量的12.7%,远远低于全国平均水平和吉林、辽宁的开发水平。特别是黑龙江省水资源时空分布不均,干旱问题普遍存在。特别在西部齐齐哈尔、大庆等地区,“十年九春旱”已经成为事实。

二、研究农用水资源的必要性

2012年,我国农业用水量为3 902.5亿立方米,占总用水量的63.6%,生活用水、工业用水分别占用水总量的12.1%、22.5%。21世纪中叶我国达到中等发达国家水平,必将加大生活用水比例,缩小农业用水比例。为了保证粮食安全,灌溉面积还要稳中有升,这就进一步加大了合理调配水资源的难度。目前,黑龙江省农业生产所占用的水资源占用水量的81.8%。可见,解决黑龙江省水资源问题的关键是解决农用水资源问题。这不仅需要依靠农业生产中的工程节水、农艺节水措施,还需要深入研究农业用水不同于其他用水部门的特点,为合理解决用水矛盾提供理论参考。

三、农用水资源的组成及特性

目前,我们所说的水资源通常是指可以通过工程措施采集和输运的地表水资源和地下水资源,是工业生产和城乡居民生活的直接水源。对于农业生产而言,农业生产最直接的水源是土壤水,地表水和地下水首先要转化为土壤水才能被作物吸收利用。把土壤水纳入水资源范畴,对在农业生产中探索水资源可持续利用的途径、发展节水农业、扩大灌溉面积是相当有益的。

(一)土壤水资源是农用水资源的重要组成部分

土壤水与地表水、地下水一样,直接来源于大气降水。我省大气降水的70%以上转化为土壤水资源,而转化为地表水和地下水的20~30%降雨中,又有80%以上通过灌溉转化为土壤水被作物吸收。无论是地表水还是地下水,首先要通过灌溉转化为土壤水后,方可被作物吸收利用,农田灌溉只是补充土壤水资源不足的一种措施。初步实验表明土壤水资源占作物全生育期需水量的比例:小麦16%~86%,大豆77%~94%。

(二)农用水资源的可调控性

农用水资源的一个重要的物性是其载域资源量的可调控性。调控目前有两方面:一是满足可持续农业对水量适时、适量地供给作物生长所需要水份的要求。水量的多和少都同样会制约当地农业生产的发展。因此,对区域农业水资源的调控不但是可行的而且是必须的,调控的手段为灌和排;二是提高有效农业水资源量减少无效损耗,可通过工程措施(喷灌、滴灌、渗灌等)、耕作措施(地膜和秸杆覆盖种植技术、机械镇压保墒调墒技术、保水剂使用技术及秸秆还田地壤培肥技术)和生物措施(不同种类作物间种、套种及立体化种植)提高土壤水资源利用效率,达到高效利用农业水资源的目的。

(三)农用水资源的年和多年平衡性

保持和维护农用水资源的年和多年平衡,对农业的可持续发展起着决定性作用,其直接表现在土壤水资源的年和多年平衡上。土壤水资源具有明显的季节性变化规律。正常年份有贮(11月至次年2月)、供(3月至6月)、蓄(6月至10月)三个明显阶段。当出现连年干旱,而且用于灌溉的地表水和地下水资源不足时,土壤水资源有效水量就会呈现持续减少的趋势,这时农业生产水平也将降低,直至干旱周期结束。一旦平衡被长期破坏得不到恢复,将使生产条件和生态环境恶化,甚至可能造成土壤沙化。

四、农用水资源状况分析

作为农业大省的黑龙江省,农田灌溉面积由2001年的3 053万亩增加至2013年的6 726万亩,期间经历了一个波动期(2001~2003年)和一个上升期(2004~2013年)。

图1 黑龙江省历年灌溉面积及水量变化

上升期:2004~2013 年历时10 年的上升期,共增加水稻面积3 038万亩,年均增加303.80 万亩,水稻保护价政策是这一时期的主要推动力。

波动期2001~2003 年,下降幅度最大的是2003年,当年减少水稻面积444万亩,水稻价格低和干旱是主要原因。

图2 黑龙江省历年降雨及农田亩均用水变化

随着实际灌溉面积的逐年增加,农业灌溉用水量也呈逐年上升的趋势。而亩均灌溉用水量随着人们节水意识的提高及节水工程的落实而降低,特别是近两年节水增粮项目的实施,亩均用水量大幅度减小。

以上分析也表明,由于人类活动的加剧和水资源的超量开采,自然界的水循环正在发生着重大变化,人类赖以生存的淡水资源的水量平衡是一个弱平衡,一旦被破坏将会造成水环境和生态环境的恶化,农业用水量的大幅度增加,是造成黑龙江省用水量增加的重要因素,为了达到水资源可持续利用的目标,必须发展节水农业。

五、农用水资源的可持续利用

黑龙江省农用水资源所占比重较大,为满足最严格水资源管理“三条红线”要求,阻止水环境和生态环境的恶化趋势,必须发展可持续农业,从改变传统种植观念入手,抓住农业生产结构调整这一核心,采取多种措施“开源节流”,达到农用水资源的动态平衡。

首先是进行农业结构调整。在黑龙江省目前情况下,农业结构调整的关键之一是如何使区域农用水资源得到可持续利用。为此,需根据不同区域农用水资源的状况雨热不同期的农作物的种植面积,如在西部干旱地区,发展旱作农业及旱作农业中雨热同期的玉米等小杂粮,而耗水量较大的水田及旱作农业中耗水量较大的小麦安排在水量充沛的中东部地区种植。

其次是提高农业水资源的利用效率。通过工程节水、农艺节水和生物节水措施最大限度减小作物生长过程中的无效渗漏(包括田间深层渗漏和输水过程中的渠系渗漏)、无效蒸发提高作物水分的利用效率。

再次是提高农用水资源的生产效率。与利用效率不同,生产效率指在农业生产中消耗的单位水资源量所产生的农产品数据,它不仅标志着农业生产对水资源的利用水平,还是发展节水农业的重要标志之一。只有综合利用工程措施和农艺措施才能有效提高农用水资源的生产效率。

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