詹同濤 李臻 梅梅 劉琦

灌溉對淮河流域糧食生產(chǎn)的作用

詹同濤 李臻 梅梅 劉琦

一、淮河流域灌區(qū)發(fā)展概況

新中國成立以來，淮河流域進(jìn)行了大規(guī)模的農(nóng)田水利基本建設(shè)，農(nóng)田水利工程全面推進(jìn)，灌溉面積快速增長，已建成庫塘灌區(qū)、河湖灌區(qū)和機(jī)電井灌區(qū)等三大灌溉系統(tǒng)，現(xiàn)有耕地總面積約1.90億畝，有效灌溉總面積約1.45億畝。

從1980～1990年十年時(shí)間，淮河流域有效灌溉面積基本保持在1980年水平波動(dòng)；從1995～2010年，淮河流域有效灌溉面積一直保持穩(wěn)定增長，到2010年，淮河流域有效灌溉面積達(dá)1.45億畝。從1985～1997年，淮河流域?qū)嵐嗝娣e快速增長，到1997年，淮河流域?qū)嵐嗝娣e為1.14萬畝，實(shí)灌率高達(dá)90%，此后10年，由于退耕還林和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)灌率跌到近20年最低值，這段期間淮河流域?qū)嵐嗝娣e穩(wěn)定保持在1.1～1.2億畝左右。2006年后，淮河流域?qū)嶋H灌溉面積逐年穩(wěn)定增長，2008～2010年實(shí)際灌溉面積保持在1.3億畝左右，實(shí)灌率平均值約為90.2%。

二、農(nóng)田灌溉對流域糧食生產(chǎn)的作用

1.水旱災(zāi)害對淮河流域糧食安全影響

1949年以來，淮河流域先后發(fā)生了1950年、1954年、1991年流域性大水?；春铀蛋l(fā)生過1968年、1969年、1975年、1963年洪水等；沂沭泗水系發(fā)生過1957年、1974年洪水等。以上洪水均造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。

從1949～2000年的52年中，淮河流域旱災(zāi)年成災(zāi)農(nóng)田在2000萬畝以上的年份有21年，占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的40.4%；旱災(zāi)年成災(zāi)農(nóng)田在3000萬畝、4000萬畝、5000萬畝以上的年份，分別為14年、11年和7年，分別占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的26.9%、21.2%和13.5%，可見旱災(zāi)出現(xiàn)的頻率很高。近期全流域性大旱災(zāi)頻繁發(fā)生，局部、區(qū)域性旱災(zāi)幾乎每年都有發(fā)生，20世紀(jì)50年代、60年代、70年代、80年代、90年代年均旱災(zāi)成災(zāi)農(nóng)田分別占同年代年均耕地面積的1%、3.8%、8.6%、13.4%和21%。

20世紀(jì)90年代，淮河流域先后出現(xiàn)了1991年、1994年、1997年、1999年、2000年等5個(gè)大旱年份，90年代淮河流域大旱災(zāi)出現(xiàn)的頻次已由70年代、80年代的5年一次，增加到2年出現(xiàn)一次?；春恿饔?0年代累計(jì)旱災(zāi)成災(zāi)農(nóng)田面積達(dá)38452萬畝，較淮河流域80年代旱災(zāi)累計(jì)成災(zāi)農(nóng)田面積增加了13391萬畝，增加了53%，在1991～2001年淮河流域就有1994年、1997年、1999年、2000年、2001年等5年旱災(zāi)成災(zāi)農(nóng)田6000萬畝以上，造成淮河流域農(nóng)業(yè)嚴(yán)重減產(chǎn)。由此可見，淮河流域旱災(zāi)呈逐步加劇的趨勢。

2.農(nóng)田灌溉對糧食產(chǎn)量的影響

淮河流域是我國水資源供需矛盾突出的地區(qū)之一，水資源短缺問題是影響淮河流域糧食生產(chǎn)安全的重要因素。淮河流域多年平均降雨量為898mm，其中汛期降雨量為569mm，占全年降雨量的63%。汛期中降雨大部分不能被農(nóng)作物所利用，因此農(nóng)田灌溉對淮河流域糧食生產(chǎn)的作用十分重要。

由表1可知，從1985年到2010年間，淮河流域農(nóng)田有效灌溉面積從1.10億畝增長到1.45億畝，增長了31.9%左右；糧食產(chǎn)量從602億kg增長到1012億kg，增長了68.2%；農(nóng)田灌溉水量近30年基本保持在250到340億m3之間?；春恿饔蚪?0年糧食產(chǎn)量和農(nóng)田灌溉水量點(diǎn)據(jù)關(guān)系見圖1。

由圖1可知，近30年的糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量的相關(guān)關(guān)系并不顯著，相關(guān)系數(shù)僅為0.349。分析具體數(shù)據(jù)，圖1中擬合曲線斜上方的數(shù)據(jù)均為2003年到2010年的糧食產(chǎn)量與灌溉水量數(shù)據(jù)；而圖1擬合曲線斜下方的數(shù)據(jù)均為2003年之前的糧食產(chǎn)量與灌溉水量數(shù)據(jù)?？梢?，在較長時(shí)期內(nèi)，影響糧食產(chǎn)量的主要因素是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技水平的提升和農(nóng)田灌溉面積的增長；但在較短段時(shí)期內(nèi)，農(nóng)田有效灌溉面積增長幅度不大，且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技水平的提高對糧食增產(chǎn)的作用并不顯著，糧食產(chǎn)量與灌溉水量的相關(guān)關(guān)系比較顯著。

表1　淮河流域糧食產(chǎn)量與灌溉水量統(tǒng)計(jì)表

圖1　淮河流域近30年糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量關(guān)系圖

以2003年為節(jié)點(diǎn)，將近30年糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量數(shù)據(jù)系列分為兩個(gè)系列，分別采用多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，得到糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量的關(guān)系線見圖2。

圖2　近30年糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量關(guān)系曲線圖（一）

由圖2可知，2003年后數(shù)據(jù)系列的擬合曲線較為合理，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.858，擬合曲線表達(dá)式見式（1）；2003年前數(shù)據(jù)系列的擬合曲線的相關(guān)系數(shù)只有0.757，并且在灌溉水量超過320億m3后糧食產(chǎn)量呈下降趨勢，顯然與實(shí)際情況不符。

通過對點(diǎn)據(jù)分析，可以看出擬合曲線主要受2001年與2002年數(shù)據(jù)影響較大。根據(jù)前節(jié)內(nèi)容分析，在2000～2003年期間，我國進(jìn)行了退耕還林和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整?，F(xiàn)分別對2000年以前的系列與2003年以后的系列進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見圖3。

圖3　近30年糧食產(chǎn)量與農(nóng)田灌溉水量關(guān)系曲線圖（二）

將2001年與2002年的數(shù)據(jù)剔除后，2000年前數(shù)據(jù)系列的擬合曲線較為合理，其相關(guān)系數(shù)達(dá)0.971，擬合曲線表達(dá)式見式（3）。

考慮到未來農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提升和發(fā)展，采用2003～2010年農(nóng)田灌溉水量與糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)擬合的曲線，即式（1）更能代表未來一定時(shí)期內(nèi)的農(nóng)田灌溉水量與糧食產(chǎn)量的關(guān)系。從該曲線不難看出，隨著農(nóng)田灌溉水量的加大，糧食產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)提高，而單位灌溉水量的糧食增產(chǎn)量會(huì)逐漸降低。

三、保障流域糧食生產(chǎn)安全所需的灌溉水量探討

1.農(nóng)業(yè)供水現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查，淮河流域近5年（2007～2011年）年平均農(nóng)田灌溉用水量356.6億m3，其中地表水占81%。淮河流域近5年年均農(nóng)田灌溉用水量約占淮河流域總用水量的64.6%，2009年所占比重最大為66.0%，2007年所占比重最小為61.7%，農(nóng)田灌溉用水占總用水量的比重總體平穩(wěn)，符合淮河流域作為國家重要糧食主產(chǎn)區(qū)的基本情況。

淮河流域近5年平均農(nóng)田實(shí)灌水量275m3/畝，2010年最大為290m3/畝，2007年最小為251m3/畝，最大值較最小值大15.6%，較平均值大5.4%。

2.保障流域糧食生產(chǎn)安全所需的灌溉供水量探討

依據(jù)《全國新增1000億斤糧食生產(chǎn)能力規(guī)劃》，黃淮海區(qū)為我國糧食生產(chǎn)核心區(qū)，承擔(dān)的產(chǎn)能任務(wù)為全國三大核心區(qū)之首，占全國新增產(chǎn)能的32.9%?？紤]到未來糧食需求和現(xiàn)階段淮河流域在全國糧食安全生產(chǎn)體系中的重要作用，預(yù)計(jì)到2030年，為保障全國糧食安全，淮河流域須生產(chǎn)糧食1169億kg，根據(jù)公式（1）確定的糧食產(chǎn)量與灌溉水量關(guān)系，考慮到未來農(nóng)業(yè)科技水平和農(nóng)田灌溉水利工程配套設(shè)施的完善，作物水分生產(chǎn)率和灌溉水利用系數(shù)將進(jìn)一步提高，2030年單方水糧食產(chǎn)出比2010年高出10%可期，則為保障這一目標(biāo)，多年平均條件下淮河流域2030年糧食灌溉水量至少為355億m3。

根據(jù)農(nóng)田灌溉試驗(yàn)結(jié)果：充分灌溉的小麥在非需水關(guān)鍵期（分蘗期和乳熟期）缺水率為4.71%時(shí)，減產(chǎn)率在0.7%左右；充分灌溉的玉米在非需水關(guān)鍵期（乳熟期）缺水率為5.40%時(shí)，減產(chǎn)率為2.50%；充分灌溉的水稻在非需水關(guān)鍵期（分蘗期和乳熟期）缺水率為7.50%時(shí)，減產(chǎn)率在3%左右。因此，當(dāng)淮河流域糧食灌溉水量缺水4.71%時(shí)，即淮河流域2030年糧食灌溉水量為338億m3，3種主要糧食作物綜合減產(chǎn)率小于3%。

由此，可確定2030年充分保障淮河流域糧食生產(chǎn)安全的灌溉供水量為355億m3，基本保障糧食生產(chǎn)安全的灌溉供水量為338億m3。

四、結(jié)語

本文簡要闡述了淮河流域灌溉及灌區(qū)發(fā)展情況，重點(diǎn)分析了農(nóng)田灌溉對淮河流域糧食生產(chǎn)的作用，并結(jié)合農(nóng)田灌溉試驗(yàn)，探討了保障淮河流域糧食生產(chǎn)安全的灌溉供水量?？蔀檠芯哭r(nóng)田灌溉對糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)提供借鑒，亦可為制定流域?qū)用姹Ｕ霞Z食生產(chǎn)安全的灌溉供水量、發(fā)揮糧食生產(chǎn)核心區(qū)作用相關(guān)制度框架提供參考

（作者單位：中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司230601）