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水资源浪费与农田灌溉效率的关系研究论文

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2024-08-08 11:21:32    来源:    作者:zhouxiaoyi

摘要:水资源是农业生产的重要基础,我国作为人口大国,农业用水量巨大。研究得知,农业灌溉用水消耗量巨大,约占全社会用水总量的40%以上。在我国西北、华北、东北等粮食主产区,部分农田仍在采用相对粗放的灌溉方式,节水灌溉面积较少,水资源消耗浪费较大,水资源问题已经成为当前重要问题,直接影响了国家区域经济的发展。长期以来,我国农田灌溉水利用效率较低,不同程度存在水资源浪费问题。

  摘要:水资源是农业生产的重要基础,我国作为人口大国,农业用水量巨大。研究得知,农业灌溉用水消耗量巨大,约占全社会用水总量的40%以上。在我国西北、华北、东北等粮食主产区,部分农田仍在采用相对粗放的灌溉方式,节水灌溉面积较少,水资源消耗浪费较大,水资源问题已经成为当前重要问题,直接影响了国家区域经济的发展。长期以来,我国农田灌溉水利用效率较低,不同程度存在水资源浪费问题。为有效加强农业有效灌溉,我国不断加大农田水利建设的投入力度,深入分析我国农田灌溉中水资源浪费的成因,提出针对性治理策略,力求实现水资源的高效利用与保护。基于此,本文主要探讨了我国农田灌溉水资源浪费的现状、影响因素及对策。

  关键词:水资源浪费;农田灌溉;灌溉效率;关系研究

  随着社会经济快速发展和城镇化进程,我国水资源供需矛盾日益突出,如何在经济发展的同时实现水资源的节约利用,是摆在全社会面前的重大问题。农业用水约占我国总用水量的60%,农田灌溉是最大的农业用水领域。解决好农田灌溉水资源的浪费问题,对于缓解我国水资源短缺的现状,实现水资源可持续利用具有重要意义。

  1农田水资源浪费现状

  1.1灌溉水利用率普遍偏低

  我国农田灌溉水利用效率普遍偏低。根据水利部发布的《2021年水资源公报》,2021年我国有效灌溉面积4.67亿亩,总用水量5920亿立方米,其中农业用水3644亿立方米,占总用水量的61.5%,如此巨量的灌溉用水中,有近一半在传输和灌溉过程中发生流失或渗漏,未被作物有效利用,造成了极大的水资源浪费。文献报道,我国主要粮食产区如东北平原、华北平原的小麦、玉米等作物,其灌溉水利用系数仅在0.4~0.5。这意味着用于农作物生产的每立方米水,仅有不到一半被作物吸收,其余部分造成不同程度的无效损失。地面灌溉技术低效是主要原因之一。相比之下,发达国家大力推广微喷灌、滴灌等高效节水灌溉技术,作物对灌溉水的利用率可达70%~80%。我国农田灌溉水资源利用率的低下,制约了单产和经济效益的提高,也带来了环境问题。

  1.2灌溉系统老化严重

  我国现有的农田灌溉系统普遍存在老化问题。许多建成几十年的水利骨干工程,由于长期运行和缺乏定期维护,设备设施出现不同程度磨损、功能衰减。老旧的水电设施、管网与排水系统等会降低输水效率,不仅增大运作成本,也造成大量耗水损失。这类老化灌溉系统的水量调控和测量设备的精度难以保证,影响水资源合理分配与农田用水定额的科学制定,同时,还制约了先进节水灌溉技术在既有系统中的推广运用。因此,我国农田灌溉系统面临的老化问题严重制约着灌溉水资源的高效利用,亟待加大改造与更新力度。

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  1.3水资源分配不合理

  我国农田灌溉用水资源分配存在不合理状况。目前,农业用水计划分配和调度仍以行政划分为主,缺乏科学依据和精细化管理。不同地区、不同作物对水资源的实际需求缺乏动态评估和计算,导致分配结果难以匹配实际需要。例如,许多地区灌溉水资源配置过剩或过少的情况时有发生,制约了水资源的合理有效利用。此外,由于缺乏水资源消耗监测与核算机制,农田灌溉水的供需矛盾和水资源浪费问题难以有效治理。一些地区灌溉用水定额虚报用水需求的现象较为普遍,加剧了水资源紧张局面。农业用水价格机制不完善也制约着水资源合理配置。我国农业用水定价偏低,难以反映水资源稀缺程度,也弱化了用水节约激励。这种用水分配和定价机制的弊端制约着灌溉水的合理高效利用[1]。

  2农田灌溉效率的影响因素

  2.1灌溉设施设备的先进性

  灌溉设施设备的先进性是影响农田灌溉效率的重要因素。我国现有灌区建设时间跨度大,灌溉系统设备先进程度参差不齐。相当一部分建成几十年的老旧水利工程,其输水系统、测控设备以及末端灌溉方式仍较为传统,先进节水设备配备不足。这类系统管网漏损、渗漏严重,难以实现水量和压力精确调节,使得灌溉水资源无法高效利用。与之相比,新建成的现代化灌区设置了自动测控、液压调压等设备,广泛应用了喷灌、微喷灌、滴灌等先进节水灌溉技术,有助于显著提高灌溉水的利用效率,实现高产高效农业。因此,加快老旧灌区改造,扩大应用智能化、精准化灌溉设施,是我国提升整体农田灌溉水利用效率的必由之路。

  2.2灌溉系统的科学合理性

  灌溉系统是否科学合理,对农田灌溉效率产生重要影响。系统内各级渠道的布局是否合理,直接影响水资源在输送过程中的损耗程度;水源供水是否稳定充足,决定系统运转的连续性;调压调控设施是否完备,关系到末端灌溉参数的精确控制。这些因素最终都会通过系统的合理性,影响到单位用水量产生的农作物产量,即灌溉效率。当前,我国不少灌区系统由于规划时缺乏全面考量或长期缺乏更新,不同程度存在合理性不足的问题。这不仅加大输水损耗,也使精准灌溉无法实现,因而成为制约灌溉效率提升的主要因素之一。改善这一情况,必须从根本上提高系统科学合理性,做到布局优化、调控精准,以此增强农田灌溉水的利用效能。

  2.3农民的灌溉管理水平

  灌溉管理水平的高低决定了水资源在田间利用环节的损耗程度。农民对作物需水规律判断准确与否,关乎灌溉定额的科学性;对土壤水分变化的监测与响应是否及时精准,关系到重复灌溉次数;末端灌溉技术的熟练运用程度,影响灌溉系统水资源分配效率。我国广大农村灌溉管理知识与技能参差不齐,制约了有效灌溉面积扩大与灌溉水高效利用[2]。

  3水资源浪费与农田灌溉效率的关系

  3.1低效灌溉,导致大量水资源浪费

  水资源的大量浪费与农田灌溉低效之间存在必然的因果关系。灌溉系统效率越低,相同灌溉面积条件下需要投入更多水资源才能达到满足庄稼需水要求的效果。这时用于农田生产的水资源中,只有一定比例被作物有效利用,剩余部分因渗、漏、挥发等在输配过程中发生损耗,属于浪费状况。随着系统灌溉效率的逐步提高,农田对水资源的利用系数才会增加,单位水量产出的经济效益提高,水资源损耗缩小,浪费比例下降。因此,低效灌溉与水资源浪费明显正相关,这也解释了为何我国既有许多老旧低效灌区,也长期存在灌溉水资源利用率低、损耗比例高的突出问题。

  3.2提高灌溉效率,有助于水资源节约

  灌溉效率提高意味着农田系统单位用水量产出的经济效益和作物产量增加,农田对水资源的利用系数有所提高。在这种情况下,农作物生产对水资源的实际需求量可以获得更好满足。同样的灌溉面积和作物种植结构条件下,系统需要的总用水量将相应减少,水资源节约效果得以体现。具体来看,提高输配系统效率可减少输水损耗;精准灌溉技术应用可减少重复灌溉和浪费;优化水质管理效果,也降低了作物对水资源的依赖程度。因此,农田灌溉效率与水资源利用率、节水效率之间是一体的,提效必节水,两者密不可分[3]。

  4提高农田灌溉效率减少水资源浪费的对策

  4.1采用先进的灌溉技术

  4.1.1滴灌和微喷灌技术

  滴灌和微喷灌等现代节水灌溉技术可直接减少农田灌溉水资源损耗,提高利用效率。这类技术具有灌水均匀性强、浇水频次调整性好等优点,既可最大限度减少田间表面积水和渗漏流失,又可依据作物需水特点变化灵活供水,显著降低重复浇水次数。其中,滴灌通过筒灌头定点灌水,针对性强,基本消除漫灌弊端;微喷灌通过微量频繁喷洒,可保持土壤接近饱和状态,水分利用率高。两项技术都可通过高效给水,使更多水资源被作物有效利用。当前,我国这类技术普及度不足,亟须大力推行、建立扶持政策,激励农民使用先进灌水技术装备,从根本上减少灌溉水在田间的浪费损耗。

  4.1.2应用无人机精准灌溉

  推广运用无人机精准喷灌技术,可有效减少农田水分重复浇灌,提高灌溉水利用率。这一技术以无人机为平台,根据作物群体需水差异化特点,采用可变喷头实现对不同区域划片精准浇灌。无人机操作灵活,水肥一体化配置适应性强,可将水分直接定向输送到作物根系需要部位。相比传统大田面积整片灌溉,精准识别高低需水区显著减少无效补给,减少面源污染;定量补充水分又避免部分旱渍现象,提高光合作用效率。

  4.2实施精准灌溉管理措施

  4.2.1科学制定灌溉计划,精准用水

  科学制定农田灌溉计划,可严格掌控分配用水量,实现精准用水。具体做法是充分考量作物种类、性状特点,研判不同生长阶段的需水规律,并结合气象水文信息,预测自然降水对土壤水分的补给作用。在此基础上确定灌溉定额,使之既满足作物正常需水,又避免过多补水;应具体田块情况确定灌溉次数,不能简单重复周期性人工分水;建立健全精准灌溉计划还需要落实配套监管机制,严格计量用水量,杜绝定额用水指标虚报、计划用水盲目增加等现象。

  4.2.2加强过程监测,杜绝盲目用水

  为了杜绝盲目用水,应当加强对灌溉过程的监测。具体做法主要有以下几点:一是配备水量计量设备,实时监测各级渠道的流量变化,掌握实际用水量;二是定期检测土壤含水率,了解不同田块的水分状况,作为调整后续灌溉安排的依据;三是合理设置监测点位,尤其加强对末端分水工程和田间地表入渗的监测,因为这是灌溉水损耗的主要环节;四是建立水资源监测预警机制,当检测到异常用水增长时,应及时分析原因,制止盲目用水行为的发生[4]。

  4.3优化土壤水分管理

  4.3.1选用保水作物,减少重复灌溉

  保水作物根系发达,可吸收储存较多土壤水分;叶肉组织中具有茧细胞,可抑制蒸腾作用;某些品种叶表覆有厚实绒毛和蜡质层,可减缓水分流失。这些性状使保水作物对土壤水分变化的敏感性较低,在轻度水分胁迫条件下,也可通过调节体内生理过程,维持正常的养分吸收和生长代谢。因此,在土壤相对饱和度较高时,保水作物可利用储藏的水分维持一定时期的生长,减少对额外灌溉用水的依赖,降低重复浇水的必要性。

  4.3.2倡导间歇灌溉,减少渗漏损失

  间歇灌溉是根据不同作物的需水特性,科学确定单次灌溉量和次数。在满足作物正常需水量的前提下采取分段分批浇灌,适当留有间歇,这既可以使灌水有充分时间渗入土层,被作物根系最大限度吸收利用,也可以避免土壤长时间处于过湿状态,减缓渗漏速率。同时,间歇期间可以测试土壤含水率变化,作为判断是否需要进一步补充灌溉的依据,可在满足作物需水的基础上明显减少土壤中大量的无效渗漏,提高水资源利用效率。

  4.4增强农民水资源利用意识

  4.4.1开展农民节水培训教育

  开展农民节水培训教育是增强其水资源利用意识的有效途径。主要目标群体应定为灌区一线操作人员,通过教授水资源知识,增强其节约用水责任感;传授科学合理的灌溉技术,提高节水技能;组织现场教学,直观体验高效工程的节水效果;建立技术人员驻村制度,长期提供指导服务,确保农民掌握合理用水方法,持续开展培训教育,不断增强广大农民的水资源保护意识,全面提升灌区的节水管理技能,从管理源头减少水资源浪费。

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  4.4.2奖励举报水资源浪费行为

  对水资源浪费行为实行举报奖励制度,以进一步约束用水行为,减少水资源损耗。一是规范奖励范围,明确包括违规灌溉、乱排放废水等浪费水行为的举报;二是建立举报奖金制度,奖金设置要充分考量农村实际,采取现金方式激励举报;三是保护举报人权益,设置专人负责接收举报,对于举报信息和人员实施匿名保护;四是建立独立第三方举报渠道,保证举报渠道的安全畅通。持续开展举报奖励,可以充分发挥农民监督作用,有效制止灌区水资源浪费行为的发生,节约更多水资源[5]。

  5结语

  综上所述,我国农田水资源浪费情况较为严重,主要体现在灌溉水利用率偏低、灌溉系统老化以及水资源分配不合理等方面。分析表明,低效灌溉是导致大量水资源流失的主要原因,提高农田灌溉效率对于水资源节约意义重大。为此,必须采取有力措施,推广先进灌溉技术装备,实施精准灌溉管理,优化土壤水分治理,增强农民节水意识,以此从根本上提升农田水资源利用效率,最大限度减少浪费损失。未来,随着相关政策和技术进一步完善,我国农田灌溉水资源利用效率将得到全面提高,灌溉用水质量也将明显改善,为实现高效节水农业和可持续农业发展奠定坚实基础。

  参考文献:

  [1]王永超,高秋建.农田水利灌溉问题及节水措施信息化策略探究[J].农业工程技术,2023,43(20):95-97.

  [2]张鸿洲.如何提高农田水利工程的灌溉效率[J].农业科技与信息,2022(15):98-100.

  [3]巩娟娟.农田灌溉节水工程的实施要点[J].南方农机,2021,52(04):93-94.

  [4]蒲永萍.农田水利灌溉存在的问题及节水灌溉对策[J].乡村科技,2020,(20):118-119.

  [5]武华光.山东省灌溉水资源利用管理研究[D].山东农业大学,2006.