河南開封市水利勘察設(shè)計(jì)院 閆瑞新

生態(tài)灌區(qū)建設(shè)及應(yīng)注意問題的研究

河南開封市水利勘察設(shè)計(jì)院 閆瑞新

灌區(qū)是糧、棉、油的原始產(chǎn)量基地，其建設(shè)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)和生態(tài)化建設(shè)的主要表現(xiàn)形式。農(nóng)業(yè)作為我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)以及人們的生產(chǎn)生活都有非常大的影響，所以灌區(qū)建設(shè)也是國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的一種主要表現(xiàn)形式，需要進(jìn)行多方面的研究和思考，引入生態(tài)學(xué)原理和方法，合理利用灌區(qū)的水循環(huán)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)以及進(jìn)行灌區(qū)環(huán)境的保護(hù)。

據(jù)有效統(tǒng)計(jì)，我國截至2010年已經(jīng)建成大型灌區(qū)402處、中型灌區(qū)5 200 多處、小型灌區(qū)1 000多萬處， 以全國耕地40%的面積生產(chǎn)了占全國總產(chǎn)量75%的糧食和90%以上的經(jīng)濟(jì)作物， 已成為直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚踩?、生產(chǎn)發(fā)展、生存環(huán)境的民生水利工程。

毋庸置疑，灌區(qū)建設(shè)是我國當(dāng)代農(nóng)業(yè)的中堅(jiān)力量。所以，我們必須要弄清楚什么是灌區(qū)建設(shè)，怎樣實(shí)現(xiàn)灌區(qū)建設(shè)的生態(tài)化，以及實(shí)現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的必要條件有哪些。

一、生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的定義及實(shí)現(xiàn)條件

灌區(qū)建設(shè)，用聯(lián)合國糧農(nóng)組織的觀點(diǎn)來說便是與體制、制度改革相結(jié)合，在技術(shù)上與管理上改進(jìn)與提高灌溉系統(tǒng)的過程；其目標(biāo)是改進(jìn)對勞動(dòng)力資源、水資源、經(jīng)濟(jì)資源和環(huán)境資源的利用以及改進(jìn)對農(nóng)民的配水服務(wù)。其實(shí)簡單來說，就是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源優(yōu)化配置，以有限的資源實(shí)現(xiàn)有效的配置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。不管是對水、環(huán)境還是所必需的勞動(dòng)力資源以及技術(shù)力量，都需要進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和科學(xué)的調(diào)配。生態(tài)灌區(qū)建設(shè)不僅僅是一個(gè)簡單的農(nóng)業(yè)種植過程，還是結(jié)合管理優(yōu)化和資源優(yōu)化的綜合管理生產(chǎn)過程，需要不斷進(jìn)行環(huán)境改善、技術(shù)更新和資源優(yōu)化。可以說當(dāng)代生態(tài)農(nóng)業(yè)灌區(qū)建設(shè)是一個(gè)在較好的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置并不斷提高生產(chǎn)效益的綜合化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。

生態(tài)灌區(qū)建設(shè)涵蓋了生產(chǎn)的工程建設(shè)和資源分配的管理工作，要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)建設(shè)的最優(yōu)化必須要結(jié)合這兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)代生態(tài)灌區(qū)建設(shè)同時(shí)也是一種節(jié)水型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，所以必須在保證節(jié)水的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)灌區(qū)建設(shè)的良性發(fā)展。

總的來說，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的條件包括軟件和硬件兩方面。先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和優(yōu)良的建設(shè)環(huán)境是先決條件，安全的保障設(shè)施系統(tǒng)是必要條件，而一套符合國情并且行之有效的管理體制是前提條件，擁有現(xiàn)代化技術(shù)和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)的建設(shè)人才是不可缺少的條件。其中先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和環(huán)境設(shè)施屬于硬件條件，而人力資源建設(shè)和管理系統(tǒng)是軟件條件，兩者相互影響，缺一不可，共同構(gòu)成生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的必要條件。

科學(xué)合理地配置水資源是保障灌區(qū)文山灌排系統(tǒng)和水源供應(yīng)的基本前提。水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的先決條件，只有在水資源供需平衡的條件下，才能有效地發(fā)揮資源和環(huán)境的優(yōu)化效應(yīng)。而科學(xué)先進(jìn)的安全保障體系也是生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中不可或缺的，隨著灌區(qū)的地理特征和氣候因素的變化，隨時(shí)對灌區(qū)的自然災(zāi)害進(jìn)行防范，將灌區(qū)的損失降到最小，有效地保護(hù)灌區(qū)的生命和財(cái)產(chǎn)安全。而在管理方面，不僅僅是需要進(jìn)行灌區(qū)隊(duì)伍建設(shè)，對于灌區(qū)的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題也要進(jìn)行有效的防范，能夠保護(hù)并且有效改善灌區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，擁有領(lǐng)先的水污染防治水平，能及時(shí)進(jìn)行灌溉水資源的灌排，保護(hù)濕地，保持水資源的動(dòng)態(tài)平衡，防治水土流失。同時(shí)，科學(xué)有組織的隊(duì)伍管理建設(shè)也是必要的，行之有效的決策程序建立在一支高效、優(yōu)質(zhì)的團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)上，在進(jìn)行管理時(shí)，必須做到生態(tài)、科學(xué)、統(tǒng)一、平衡等幾個(gè)基本條件，建立一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍和一個(gè)科學(xué)灌排技術(shù)服務(wù)與推廣體系。

二、生態(tài)灌區(qū)的理論基礎(chǔ)及技術(shù)支撐體系

生態(tài)灌區(qū)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，形成的人與自然、社會三者之間的有效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、水系統(tǒng)、林草三者生態(tài)系統(tǒng)平衡和統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的生態(tài)平衡，需要深入了解農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)作物以及各種生物之間的要素構(gòu)成。在掌握環(huán)境以及農(nóng)作物本身的規(guī)律特征之后，利用其生長規(guī)律進(jìn)行外部條件改善，優(yōu)化生長條件，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并且進(jìn)行各個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改善，維持生物的多樣性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的生態(tài)服務(wù)功能。

實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)的生態(tài)平衡，是在灌區(qū)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)灌區(qū)排水和灌水的有效結(jié)合，合理的地利用周邊河流、沼澤、濕地等水系統(tǒng)構(gòu)成要素，并使其積極地承擔(dān)排沙蓄水、灌溉的功能，維持生物的多樣性和水系統(tǒng)的合理性。

實(shí)現(xiàn)林草系統(tǒng)的生態(tài)平衡，是調(diào)節(jié)灌區(qū)外部環(huán)境的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。灌區(qū)的氣候因素決定著灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)劣，而林草系統(tǒng)主要承擔(dān)著含蓄水源和調(diào)節(jié)氣候的主要責(zé)任，是保證灌區(qū)建設(shè)景觀價(jià)值和土壤價(jià)值的重要條件，因此，在生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中務(wù)必要保證這種由喬、灌、草構(gòu)成的林草生態(tài)系統(tǒng)的完善。

要在保護(hù)以上三個(gè)系統(tǒng)的平衡統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)建設(shè)的生態(tài)化、科學(xué)化、高效化。因此，有研究者表明，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)實(shí)際上就是在人與自然和諧理念指導(dǎo)下，以維持灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及修復(fù)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使其形成良性循環(huán)為目的， 通過灌區(qū)水資源高效利用、水環(huán)境保護(hù)與治理、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重構(gòu)、水景觀與水文化建設(shè)、灌區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)基準(zhǔn)及監(jiān)測管理方法等多方面的生態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)措施， 形成的生產(chǎn)力高、灌區(qū)功能健全、水資源配置合理、生物多樣性高而單位水量提供的生態(tài)服務(wù)功能最大的節(jié)水型灌區(qū)，是現(xiàn)代化灌區(qū)發(fā)展的高級階段。

不同的研究者對生態(tài)灌區(qū)建設(shè)有不同的理解，但是不管如何定義，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的本質(zhì)都是在維護(hù)生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益最大化，因此，必須要堅(jiān)持生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和可持續(xù)發(fā)展的基本理論。

1. 生態(tài)灌區(qū)的理論基礎(chǔ)。生態(tài)灌區(qū)建設(shè)要實(shí)現(xiàn)自然、社會和人三者的和諧統(tǒng)一，是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)工程，在生產(chǎn)過程中需要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益的三者統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)多元化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。生態(tài)系統(tǒng)理論能夠?yàn)楣鄥^(qū)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供科學(xué)的理論依據(jù)，對灌區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析，對灌區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的目標(biāo)、實(shí)施方案、綜合效益進(jìn)行分析、評價(jià)和決策。而可持續(xù)發(fā)展理論則是在維持經(jīng)濟(jì)、社會和自然三者之間平衡的基礎(chǔ)上，在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化的基礎(chǔ)上，有效地防止環(huán)境污染和破壞。可持續(xù)發(fā)展觀認(rèn)為：生態(tài)型灌區(qū)的可持續(xù)包括生態(tài)持續(xù)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)和社會持續(xù)，生態(tài)持續(xù)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)持續(xù)是條件，社會持續(xù)是目的，應(yīng)該追求自然、經(jīng)濟(jì)、社會復(fù)合系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定和健康發(fā)展。在堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀的基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)灌區(qū)建設(shè)，實(shí)際上是加強(qiáng)了灌區(qū)建設(shè)的生產(chǎn)能力和自凈能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

2. 生態(tài)灌區(qū)的技術(shù)支撐?？傮w來說，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)的技術(shù)主要包括灌區(qū)資源的利用技術(shù)、環(huán)境管理技術(shù)和生態(tài)恢復(fù)技術(shù)三個(gè)方面。而灌區(qū)的生產(chǎn)技術(shù)主要包括田間節(jié)水技術(shù)的利用、再生水和多水聯(lián)合的灌溉技術(shù)；管理技術(shù)則主要包括對水資源的污染處理技術(shù)和對環(huán)境破壞的防治技術(shù)等；生態(tài)恢復(fù)技術(shù)則主要是在實(shí)現(xiàn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)建設(shè)之后，對于破壞生態(tài)平衡的生產(chǎn)進(jìn)行最高效率的恢復(fù)，修復(fù)生態(tài)循環(huán)鏈，實(shí)現(xiàn)自然的統(tǒng)一平衡。

三、生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中的生態(tài)環(huán)境問題

1. 水資源銳減，灌溉水利用校率不高。作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，我國的國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)很大一部分都要依賴于水資源的有效利用，但是目前，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中出現(xiàn)的水資源利用率低問題比較突出，水資源浪費(fèi)也比較嚴(yán)重。據(jù)有效調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國節(jié)水灌溉面積還不到有效灌溉面積的一半，噴灌和微灌等節(jié)水灌溉方式僅占灌溉總面積的2.6%左右，與發(fā)達(dá)國家相比差距很大。據(jù)對2006 年全國灌溉水利用系數(shù)測算，我國目前灌溉水利用系數(shù)大約為0.4～0.5,遠(yuǎn)低于世界一些發(fā)達(dá)國家0.7～0.8的水平；我國糧食作物的平均水分生產(chǎn)率僅1 kg/m3，與發(fā)達(dá)國家2.0～3.0 kg/m3的水平有很大差距。

2. 土質(zhì)下降，生產(chǎn)效率不高。灌區(qū)建設(shè)由于不科學(xué)的灌溉、利用水資源，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得各種各樣的土壤問題頻發(fā)。例如我國內(nèi)蒙古的河套灌區(qū)和新疆的喀什灌區(qū)等，都有明顯的土壤次生鹽堿化問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國遭受到不同程度污染的農(nóng)田面積達(dá)67 萬hm2。每年因環(huán)境污染損失糧食1 200萬t，造成農(nóng)作物減產(chǎn)損失達(dá)150 億元。

3. 水土污染嚴(yán)重，灌區(qū)自凈能力減退。氮、磷超標(biāo)是水污染的一種普遍現(xiàn)象，由于灌區(qū)大量的污水處理不當(dāng)，大量的廢水進(jìn)入地表，使得地表水和地下氮、磷超標(biāo)。據(jù)資料顯示：黃河流經(jīng)河套灌區(qū)后水中離子總量、總氮分別增加了25.5%和40%。渭河每年從點(diǎn)污染源接納的氨氮約156.6～203.3 t，從寶雞峽和交口灌區(qū)接納的氨氮6 076 t。

4. 生物多樣性破壞，生態(tài)鏈?zhǔn)Ш?。由于灌區(qū)加強(qiáng)防洪功能和灌溉系統(tǒng)建設(shè)，需要利用混凝土等硬質(zhì)化材料進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，長年累月，沒有得到及時(shí)的處理，出現(xiàn)了灌區(qū)硬質(zhì)化現(xiàn)象，因此灌區(qū)的可利用面積減少，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，水系、土壤和生物之間的聯(lián)系性分離，生態(tài)恢復(fù)功能減弱，使得生物的多樣性遭到破壞。

四、生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中的技術(shù)管理問題

1. 灌區(qū)污染嚴(yán)重，需要加強(qiáng)排污自凈能力。由于灌區(qū)復(fù)雜龐大的生產(chǎn)系統(tǒng)，污水廢水的排放量大，大量的氮、磷物質(zhì)進(jìn)入地表，對水資源造成較大的污染，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行的農(nóng)藥噴灑也造成環(huán)境污染。因此在生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中，必須要重視環(huán)境污染的問題，加強(qiáng)灌區(qū)的自身凈污能力，建立農(nóng)田生態(tài)體統(tǒng)，繼續(xù)構(gòu)建有效的氮、磷元素轉(zhuǎn)移模擬模型，揭示農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中降雨/灌溉—土壤水分運(yùn)動(dòng)—污染物淋溶損失的特征機(jī)理，分析灌溉模式、田間水分和養(yǎng)分資源管理措施。同時(shí)，必要的節(jié)水灌溉系統(tǒng)和養(yǎng)分管理技術(shù)也不可或缺，在提高污染處理系統(tǒng)的性能時(shí)，需要加強(qiáng)基礎(chǔ)技能強(qiáng)化，對水系統(tǒng)、土壤進(jìn)行科學(xué)合理的分析和管理，利用科學(xué)生態(tài)的手段進(jìn)行有機(jī)分析，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2. 管理系統(tǒng)成本過高，需要開發(fā)新型、高效、低廉的現(xiàn)代化處理技術(shù)?，F(xiàn)代生態(tài)灌區(qū)建設(shè)建立在高技術(shù)、高設(shè)備、高投入的基礎(chǔ)上，不管是人力資源、財(cái)力資源還是其他資源都占據(jù)非常大的比重。開發(fā)新型、高效并且實(shí)惠的現(xiàn)代化技術(shù)迫在眉睫，特別是針對污水處理技術(shù)和系統(tǒng)。在灌區(qū)要實(shí)現(xiàn)節(jié)水生產(chǎn)，除了要減少水資源的浪費(fèi)，也可以加強(qiáng)水資源的利用率，循環(huán)利用就是一個(gè)很好的方式。地探索污水處理技術(shù)，探索氧化溝、污水生態(tài)處理系統(tǒng)和污水土地處理技術(shù)或預(yù)處理技術(shù)的可行性。同時(shí)，要對生活用水和小規(guī)模的禽養(yǎng)殖場廢水進(jìn)行規(guī)?；幚?，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的方式。要普及管理和處理技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)，相對減少生產(chǎn)的成本投入，真正地實(shí)現(xiàn)低成本、高收入的高效綠色生產(chǎn)模式。

3. 生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，需要提升監(jiān)測管理方法。根據(jù)灌區(qū)建設(shè)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)觀和可持續(xù)發(fā)展觀，要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)生產(chǎn)的高效化和可持續(xù)化，需要進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的維護(hù)和保持，立足長期的發(fā)展機(jī)制，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化生產(chǎn)。維持生態(tài)環(huán)境的平衡，包括對破壞前的生態(tài)有效監(jiān)控和破壞后的迅速恢復(fù)。首先，需要建立必要的生態(tài)灌區(qū)評價(jià)指標(biāo)，綜合生態(tài)學(xué)和環(huán)境理論等多種理論和灌區(qū)水系統(tǒng)、土壤環(huán)境質(zhì)量制訂一定的綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立適當(dāng)?shù)奈廴痉治瞿Ｐ?，?shí)現(xiàn)灌區(qū)污染的統(tǒng)一控制和統(tǒng)一的技術(shù)管理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況制定相關(guān)的政策，形成灌區(qū)生態(tài)安全的污染物總量控制理論與技術(shù)體系，探討灌區(qū)淺層地下水臨界控制水位及適宜的節(jié)水強(qiáng)度。其次，建立必要的灌溉系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行總體環(huán)境監(jiān)測和信息網(wǎng)的建設(shè)，對地下水位的特征、水環(huán)境、土壤墑情等多種信息進(jìn)行監(jiān)測和評價(jià)，進(jìn)行灌區(qū)生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)的健康診斷，建立先進(jìn)、合理的預(yù)警機(jī)制。

五、結(jié)論

綜上，生態(tài)灌區(qū)建設(shè)是一個(gè)長期綜合的生產(chǎn)管理過程，需要加大技術(shù)和管理的雙方面的創(chuàng)新改革，實(shí)現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)優(yōu)質(zhì)高效的建設(shè)。建立科學(xué)的技術(shù)生產(chǎn)機(jī)制和管理監(jiān)測系統(tǒng)，是保障生態(tài)灌區(qū)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)型、資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)。