平原河網典型地區農業節水減排管理措施分析

小編導讀

圍繞我國平原河網典型地區農業節水灌溉和節水減排，以太湖流域江蘇省崑山市和浙江省平湖市為研究案例，在總結分析當前農業節水減排主要存在的問題的基礎上，重點介紹了典型地區水稻節水灌溉措施、取水計量監控體系和節水減排等相關情況，分析了平原河網典型地區水稻節水灌溉方式及其減排效果，提出了推進農業高效節水灌溉和節水減排管理措施和推廣建議，為提高我國平原河網典型地區農業節水灌溉和節水減排管理水平提供了參考借鑒。

作者：楊斌1,2,3，王榮昌1,2，張永健3

（1.同濟大學環境科學與工程學院 長江水環境教育部重點實驗室，上海 200092；2.同濟大學生物膜技術研究所 污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海 200092；3.水利部太湖流域管理局，上海 200434）

化肥、農藥是我國平原河網地區農業面源污染源之一。在降雨或灌溉過程中，過量及不合理施用的化肥、農藥藉助農田地表徑流、農田排水或地下滲漏等途徑進入水體，造成水體污染。「節水減排」的核心是通過節水灌溉工程建設、排水溝和塘堰生態改造，配套採取非工程措施和農藝措施，實現科學灌溉、水肥高效利用，減少入湖（河）、庫的面源污染負荷，改善生態環境，提高農業綜合生產能力。

太湖流域是平原河網典型地區，農業用水量佔比都很大，已經占流域用水總量的38%；其中，農田灌溉用水量占農業用水量的83%，占流域用水總量的25%。因為灌溉方式粗放，水肥利用率不高，農村、農業面源入河污染物比重不斷加大，是入河污染物大戶，是實行最嚴格水資源管理制度的短板。近年來，太湖流域面源污染問題引起了各級政府的高度重視和社會各界的廣泛關注。

本文以江蘇省崑山市和浙江省平湖市農業節水減排高效節水灌溉為例，結合水稻節水灌溉措施、取水計量監控體系和節水減排減污等相關情況，分析平原河網典型地區太湖流域水稻節水灌溉方式及其減排效果，提出推進節水減排高效節水灌溉，加強農業用水管理相應的管理措施和推廣建議。

1

太湖流域農業節水減排現狀

1.1

太湖流域農業用水及農業污染排放情況

太湖流域農業用水量中有83%為灌溉用水，種植業灌溉用水量佔總灌溉用水的95%以上，水田灌溉用水量佔總灌溉用水的4/5，是第一用水和耗水大戶，農業用水定額400~500m3/畝，水稻灌溉用水量甚至高達1 000m3/畝，基本以常規漫灌為主。同時，因農業用水主要為就近取水，在7月、8月灌溉用水高峰時期，如遇空梅或枯水年份，大量農業灌溉用水將導致流域河湖水位過低，與河道內生態用水產生矛盾。

表1 2001年~2010年太湖流域農業用水情況

圖1 主要農作物種植結構

太湖近幾年水體污染的主要來源是面源污染，根據國家發改委印發的《太湖流域水環境綜合治理總體方案（2013年修編）》數據，2010年面源對太湖的污染貢獻中，化學需氧量、氨氮、總磷、總氮分別佔到總量的53%、46%、68%和45%。農業是太湖流域的用水和耗水大戶，也是入河污染物排放的大戶，在面源污染的各種來源中，種植業對污染的貢獻約佔總量的22.6%。

1.2

太湖流域農業節水減排情況

太湖流域高效節水灌溉是在農田水利建設的基礎上逐步發展起來的。進入90年代後，在中央提出的「把節水灌溉作為一項革命性措施來抓」政策的號召下，通過國家節水增產重點縣、大型灌區續建配套與節水項目改造、農業綜合開發中型灌區節水配套改造項目、中央財政小型農田水利重點縣等實施，節水減排高效節水灌溉建設得到快速發展。目前，節水減排高效節水灌溉工程類型以低壓管道灌溉為主，占太湖流域高效節灌面積比例達77.7%，而作為現代農業重要基礎設施的噴、微灌工程面積僅占高效節水灌溉面積比例13.1%和9.1%；主要耗水作物為水稻，灌溉方式主要是低壓管道灌溉；部分地區也種植蔬菜、瓜果、花卉等用水量較大的經濟作物，但種植面積較小；其它作物，如麥類、油菜、苗木等，一般年份灌溉水量較小。

表2 2014年太湖流域不同地區高效節水灌溉工程面積

2

典型調查崑山、平湖農業節水減排現狀

實施節水減排高效節水灌溉是減少面源污染，加強用水管理的主要措施之一，江蘇省崑山市開展了控制灌溉試驗、浙江省平湖市開展了薄露灌溉試驗，在水稻節水灌溉、節水減污方面取得了一些經驗。崑山、平湖人口密集、經濟發達，都屬於太湖水系，地勢平坦、河網密布，四季分明、降水充沛，是典型的江南水鄉、魚米之鄉，自然、地理、經濟、農業基礎等具有較為明顯的太湖流域平原河網地區特徵；在農業節水減排方面積極探索，積累了一些經驗和好的做法。

2.1

崑山市

2.1.1

農業建設情況

近年來，崑山緊緊圍繞「耕地保護、農業增效、農民增收」這一主線，以改善農業基礎設施、提高農業綜合效益和推進生態文明建設為根本，運用「政府主導、資源統籌、農民參與、市場化運作」機制，依託中央財政高標準農田水利重點縣項目，不斷加大投入推進農業建設，高標準農田比例超68%，農業綜合機械化率超90%，農業科技貢獻率達65%。在灌區改造建設中，全面推廣應用「灌溉-排水-濕地」協同運行的節水控污灌排技術模式，主要包括「襯砌渠道-稻田-生態溝-河道濕地」、「低壓管道-稻田-生態溝-經濟濕地」、「稻田-生態溝-濕地-泵站」三種模式，以及路渠結合的低壓管道輸水工程，因地制宜建設稻田尾水凈化濕地，積極推廣水稻控制灌溉和控制排水技術。

2.1.2

主要灌溉模式及節水減排效果

崑山市在蔬菜、瓜果等高效農業區大量應用了噴灌、滴灌等微灌模式。水稻灌區主要採用防滲渠道和低壓管道兩種輸水方式，研究表明，渠道防滲可使渠系水利用率提高20%~40%,減少渠道滲漏損失50%~90%。

水稻灌溉主要分為常規淹灌和控制灌溉二種模式。目前，江蘇省尚未制訂和發布農業用水定額標準。根據《基於總量控制的平原河網區農業節水技術研究》（水利部公益性科研專項，200901039)等項目研究，在千燈排灌試驗基地試驗田開展水稻在生育期內總灌水量對比實驗，控制灌溉的節水率達68.9%。而且，控制灌溉大大減小了全生育期水稻灌溉次數，由常規灌溉的23次減少為控制灌溉的9次。在錦溪鎮紅光站大田試驗區，2010年~2011年連續二年試驗結果都表明，在大田尺度上控制灌溉同樣較常規灌溉有較大節水優勢，充分說明控制灌溉可以在大面積水稻種植中進行推廣。

在積極推廣應用節水控污灌排工程和技術的同時，農業部門也採取了多項有力措施推進農田面源污染減排。一是認真做好測土配方施肥的田間試驗、示範和推廣工作，積極開展農企對接合作，擴大配方肥料推廣應用量，大幅度降低了化肥用量，取得了降本增效和污染減排的良好成效。二是大力開展有機肥的推廣工作。通過採取基地重點推廣與農民自願購買相結合的方法，有效落實了有機肥施用單位、面積與數量。三是加強病蟲監測，科學合理用藥。建立健全了農作物病蟲害預防監控體系，推行農業物理防治技術，推廣低毒、低殘留的化學農藥和生物農藥。

實施鄉村和農田氮磷生態攔截工程。為有效攔截農田地表徑流中氮磷等營養物質排入河道，減輕水體富營養化，對環澱山湖、陽澄湖周邊的8個區鎮的鄉村、農田、果園等現有排水溝渠塘及河道支浜等進行生態工程化改造，實現對溝壁、水體和溝底中逸出養分的立體式吸收和攔截。

2.2

平湖市

2.2.1

農業建設情況

平湖是全國農村土地承包經營權流轉規範化管理和服務試點地區、全國農業標準化綜合示範縣。1999年，全市基本實現了農田灌溉管道地下化，成為全國第一個實現灌溉地下管道化的縣。地下管道灌溉能大大提高農田灌溉效率，有效降低灌溉成本，有利於農時季節計劃用水、合理用水、科學用水，同時基本消除了灌溉渠道的坍、漏、溢、堵等難題。還可以節水、節地、省工、省時、方便管理、促進生產。灌溉水的利用率由60%提高到90%以上，每年可節電200多萬千瓦時，年節省渠道清理維修用工12萬工，累計節約耕地6 000多畝，渠尾田塊從打開機泵到見水，平均時間由90 min縮短到15 min，大大提高了生產效率。在提升農田排澇能力方面，至2008年全市農田排水溝基本實現了硬化。

2.2.2

主要灌溉模式及節水減排效果

一是推廣噴微灌技術。2008年專門下發了《平湖市加快噴微灌技術推廣應用實施意見》，明確提出要大力推廣噴微灌技術。印發《平湖市噴微灌技術應用指南》一書，積極開展宣傳培訓工作。目前噴微灌技術應用面積近2萬畝。

二是開展灌溉節水新技術研究。針對水稻是平湖市種植面積最大的糧食作物之一，稻田灌溉用水量大，耗肥多，稻田農業面源污染排放導致水環境問題十分突出的情況，2014年開展了「南方水稻灌區節水防污技術示範推廣應用」項目研究。該項技術是「節水灌溉、水肥耦合、生態排水」三道防線技術，採用節水灌溉和水肥耦合綜合調控相結合，大幅度減少稻田地面排水及滲漏量，從而減少氮磷等面源污染的排放負荷，綜合利用上述技術可以達到節水、增產、提高水肥利用效率、削減氮磷等農業面源污染物排放的效果。平湖承擔水稻節水灌溉與田間水肥綜合調控技術的推廣任務，與傳統淹灌及施肥制度相比採用本技術可顯著減少稻田面源污染的排放量，TN、TP、COD的平均減排率分別為：30.7%、9.6%、27.4%。

平湖市農業灌溉的主要模式是傳統淹灌和薄露灌溉為主，其中薄露灌溉是應用灌溉水的「灌、淺、濕、干」來調節農田和作物的土、肥、水、氣，達到節水高產機理的技術，主要技術特點是「薄水灌溉，經常落干露田」。自1993年開始試點應用，二十年來取得了節水、增產、省電、降本、減少農藥、化肥及水土流失等顯著的經濟、社會效益和生態效益。根據示範對比田統計測算，薄露灌溉比常規灌溉平均每畝增產32公斤，節電3.2度，節水128m3。

3

太湖流域農業用水及排放污染主要問題

3.1

灌溉水量大效率低且工程配套滯後

目前，流域耕地灌溉設計保證率平均為75%，江蘇省灌溉水有效利用係數為0.539 ~ 0.690；浙江省灌溉水有效利用係數為0.53 1~0.602；上海市灌溉水有效利用係數為0.721。總體高於全國平均水平，但與發達國家相比有一定的差距。同時，隨著太湖流域城鎮化、工業化的快速推進，基本農田大量減少，農田灌溉設施遭到破壞，同時流域內許多灌溉設施由於使用年限較長，已經出現了陳舊老化的現象，灌溉工程的配套設施的改造更新滯後，已經不能適應節水減排技術推廣的要求，從而影響到灌溉水的有效利用效果。

3.2

農業灌溉用水管理薄弱且缺乏計量

3.3

經濟調節作用不明顯且槓桿缺失

太湖流域是典型的平原河網地區，普遍存在一種不缺水、但缺好水的觀念。同時，國家對農業扶持力度大，基本上流域各地農業水費已經實行了政府轉移支付，等同於免收農業水費；提水電費主要由鎮政府和村集體兩級承擔，少數地區部分由農戶自負，農業節水缺乏激勵機制和經濟手段，經濟調節作用幾乎沒有。

3.4

小農戶經營模式將長期存在

小農戶經營模式是農民種植的主體模式，相對於土地流轉規模化生產，流域內戶低效率的種植模式仍佔有較大比重，土地集約化程度不高，現有的以園區大規模水利設施難以形成高效體系，農業節水複製推廣比較困難。

3.5

農業面源污染形勢嚴峻

高投入、高產量是太湖流域農業生產的主要特點，調查顯示，太湖流域種植水稻現狀每季施氮肥38~40 kg/畝、磷肥5.3~6.6 kg/畝，化肥平均利用率僅為30%~35%；每季施藥由原來的1~2次加密到現狀的5~6次，由於不科學施肥、施藥、用水，農田退水將大量化肥、農藥帶入河湖，導致高強度的氮磷排放。

4

思考與建議

4.1

太湖流域農業節水減排潛力很大

在南方地區，節水就是減排減污。十九大報告中提出要推進資源全面節約和循環利用，實施國家節水行動，加強農業面源污染防治；水利部把推進現代灌溉發展作為當前水利工作的重要內容之一，提出實施「南方節水減排」，要「大面積推廣高效節水灌溉技術和水稻控制灌溉技術，實現少灌水、高利用、低排放」；水利部、發改委印發的《「十三五」水資源消耗總量和強度雙控行動方案》對各省2020年包括農田灌溉水有效利用係數等提出了明確的用水強度控制目標指標。太湖域經濟社會發達，工業化、城市化率高，農業用水普遍存在管理粗放、用水效率低、面源污染排放嚴重等問題，是水資源管理和水污染防治的難點和薄弱環節。總的來看，工業節水減排有空間，農業節水減排潛力更大。

在中央「節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力」新時期水利工作方針指引下，農田水利建設不斷推進，將有力推進太湖流域農業節水減排工作，提高農業用水管理水平，落實最嚴格的水資源管理制度。隨著太湖流域農業現代化，生產規模化、集約化程度不斷提高；工業、服務業反哺農業的力度不斷加強；社會各界對資源、環境和生態的要求不斷提高，保護意識逐步增強，太湖流域農業發展政策、資金和社會環境將進一步持續向好，為農業基礎設施建設、種植結構調整、節水技術推廣、科學施肥等帶來了良好機遇，也為加強農業用水管理，推進農業節水減排提供了有利契機。

4.2

太湖流域農業節水減排工作亟須推進

糧食是立國安邦之本、民生之基。太湖流域作為水熱條件優越、適宜種植糧食的地區，保證一定數量的耕地面積，維持穩定的糧食生產能力，不僅是國家糧食安全的需要，也是流域工業化、城鎮化高度發展後維持和保障流域良好生態系統的重要組成部分。對農業用水實施有效管理，強化農業節水，提高農業用水效率，減少面源污染排放，是實現流域水資源用水總量、用水效率及水功能區限制納污等三條「紅線」管理的重要內容。

一是繼續努力降低農業用水量。在工業化繼續發展、城鎮化快速推進的情況下實現用水總量控制指標，農業用水必須實現明顯下降。若農業用水效率停滯不前，在一般枯水年情況下，流域水資源配置難度顯著加大。實踐證明，實施農業節水減排不僅能減少灌溉用水量，也不影響作物產量，管理得當還可以提高糧食產量。

二是不斷努力減少排污量。控制和降低氮磷污染已經成為進一步改善平原河網水質、全面實現河長制、湖長制目標的關鍵，實施農業節水減排不僅可以減少水資源的使用和消耗，還可以通過控制灌溉用水減少排水，減少農田氮磷營養的流出，降低入河面源污染。

三是不斷努力改善水生態環境。充分運用在稻田、人工濕地以及生態溝道的協同運行作用下，水體總氮濃度沿程有顯著的降低，微系統各環節的總氮總磷濃度呈現梯級遞減的規律。針對太湖流域內河湖密布，利用天然或人工濕地、生態溝等系統，或水陸交錯帶的自然凈化生態功能，截留凈化農田徑流中的氮磷及有機物，可以有效改善水生態環境。

因此，從農業用水量、排污量和水生態環境等角度看，太湖流域農業節水減排潛力很大，亟待有序有效推進。

4.3

當前要著力抓好的幾項工作

（1）深化典型農業節水減排試驗研究。在總結現有節水灌溉方式為主的基礎上，開展綜合性的試驗，對灌溉技術、水肥耦合、配方施肥、退水生態處理等進行綜合試驗，提出水稻節水灌溉方式、污染減排措施等相關建議，為平原河網地區農業節水減排、為實施最嚴格的水資源管理制度考核工作提供科學依據。

（2）提升農田水利灌溉設施建設標準。繼續加大對農田基礎設施的投入力度，既要充分配套，完善農田灌排體系，推廣農業節水設施，提升農田建設標準；同時注重用水計量設施安裝等工作，為全面加強農業用水管理、計量工作創造條件。結合農業水價改革，將落實計量、節水減排措施作為灌區考核的重要內容。

（3）加強農業用水新技術應用管理。積極推廣先進農業節水減排新技術，引導農民增強節水減排意識，水利部門應積極會同農業部門開展農業用水指導和節水管理工作，推廣「控制、薄露、淺濕灌溉」等節水灌溉技術，推廣土壤測方施肥，推廣低毒無毒農藥應用，指導做好施肥施藥，提高肥葯利用率，減少化肥農藥使用量。落實各方責任，研究有效措施調動各方節水減排的積極性。

（4）因地制宜開展減排設施建設。崑山等地充分利用天然或人工濕地、圩內河網、生態溝等，截留、凈化農田徑流中的氮磷與有機物。以農業用水總量控制、水肥高效利用、生態攔截治污理念為指導對灌區實行標準化管理，並配合生態技術措施建設生態排水溝渠，在排水溝渠內種植植物、定時收割管護，減排效果明顯。這方面的建設模式可複製推廣，甚至作為灌區改造的標準。

（5）加強農村畜禽面源防治。大力發展池塘生態循環養殖模式積極實施池塘改造，推進池塘養殖用水生物治理、生態修復和循環利用。開展畜禽養殖場減排治理，深入開展了畜牧生態健康養殖、畜禽糞便綜合利用等，降低漁畜廢水和農村生活氮磷入河量。

（6）勵引導開展水權交易。充分結合當前推進農業水價綜合改革的要求，明確農業用水總量及定額，實現農業用水戶水權確權頒證；充分發揮分類水價和超定額累計加價政策，發揮價格槓桿在農業節水中的作用，建立精準補貼和節水獎勵機制，引導加快農業節水減排措施的推廣，實現既節約農業用水又減少污水排放，在實現用水權節約的基礎上，推進水權回購、結餘流轉，調動提升農戶實施節水減排的積極性。

推薦參考

楊斌,王榮昌,張永健.平原河網典型地區農業節水減排管理措施分析[J].凈水技術,2018,37(3)

Yang Bin, Wang Rongchang, Zhang Yongjian. Analysis of management measures for water conservation and pollution reduction in agricultural irrigation in typical plain river network areas[J]. Water Purification Technology, 2018, 37(3)

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