中国农业非常规水资源灌溉现状与发展策略

分类：论文范文 发表时间：2019-12-06 09:24

　　摘要：随着水资源的日益紧缺，非常规水资源的开发利用越来越受到各国的重视。利用非常规水资源进行灌溉是应对水资源紧缺的重要举措之一。非常规水资源农业利用以再生水和微咸水为主。中国农业非常规水资源具有较高的潜力，预计到2030年，农业可利用非常规水资源量为3.438×1010m3，其中再生水和微咸水农田灌溉量分别为1.645×1010m3和2.48×109m3。在淡水资源紧缺、非常规水资源相对丰富的地区，充分利用非常规水资源是缓解淡水资源危机的重要途径。本文在介绍了中国非常规水资源农业利用现状的基础上，总结了非常规水资源的灌溉模式，从灌溉区划技术、适宜作物分类、污染识别技术、高效灌水技术、监测评价技术和集成应用模式六方面提出了非常规水资源安全灌溉保障措施，提出了加强农业非常规水资源灌溉技术研究与推广、完善农业非常规水资源回用的标准规范体系、将非常规水资源纳入水资源配置与开发利用规划以及制定农业非常规水资源开发利用激励政策的发展策略，以建立适合我国气候特点和国情的农业非常规水资源利用技术体系。

　　关键词：非常规水资源;再生水;微咸水;灌溉

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　　一、前言

　　随着社会经济的高速发展和人口的急剧增加，水资源供需矛盾日益突出。中国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量仅为2100m3，不足世界人均占有量的1/3，居世界第127位[1]。由于各地区处于不同的水文带及受季风气候影响，中国淡水资源时空分布不均、与耕地资源分布不匹配、水资源水分利用效率低及水污染严重等问题更加剧了淡水资源危机。中国是一个农业大国，农业是中国第一用水大户，约占用水总量的65%，其中农业用水量的90%用于农业灌溉，在水资源形式日益紧张的情况下，农业的发展首先受到制约。多渠道开发利用非常规水资源是世界各国高度重视和积极探索的水资源可持续利用模式之一，对缓解农业水资源问题具有重要意义。非常规水资源主要包括再生水、微咸水、雨水、海水等，农业用非常规水资源以再生水和微咸水为主。具体来讲，再生水指污水经适当工艺处理后，达到一定的水质标准，满足某种使用功能要求，可以进行有益使用的水[2];微咸水一般指矿化度为2~5g/L的含盐水[3]。若在农业灌溉中合理开发利用非常规水资源，既增辟了灌溉水源，又提高了灌溉保障率，是缓解水资源短缺矛盾的重要举措之一[4,5]。本文就中国非常规水资源分布特征与农业利用现状、安全灌溉模式和保障措施，及未来发展趋势进行简要介绍，以期为农业领域的非常规水资源利用提供参考。

　　二、中国农业非常规水资源开发利用现状评价

　　(一)中国农业可利用非常规水资源分布特征

　　中国非常规水资源具有水量大、水量集中的特点。以2015年为例，我国农田灌溉水量为3.377×1011m3[6]。根据调研与数据分析，2015年全国再生水资源量为3.665×1010m3，再生水农田灌溉量为1.101×1010m3，其中再生水农田灌溉量最大区域为华北区5.21×109m3和长江区2.57×109m3。在微咸水方面，矿化度为2~5g/L的微咸水天然补给量为2.459×1010m3，可开采量为8.78×109m3，主要分布在华北平原区、松辽平原区、黄河中游黄土区、西北干旱区和长江三角洲滨海区;微咸水农田灌溉量为1.48×109m3，其中微咸水农田灌溉量最大区域为华北区9.3×108m3和晋陕甘4.2×108m3。2015年各区划非常规水资源量分布，如表1所示。

　　(二)中国农业非常规水资源利用现状与潜力

　　我国非常规水资源开发利用潜力巨大，非常规水资源开发利用对于提升水资源、水生态、水环境承载能力、促进空间均衡等具有重要意义。我国自20世纪50年代大规模采用污水灌溉开始，国内先后形成了北京污灌区、天津武宝宁污灌区、辽宁沈抚污灌区、山西惠明污灌区及新疆石河子污灌区共计五大污灌区[7]，到1991年，全国污灌面积已达3.067×106hm2[8]。2000年以后，农业缺水形势日趋严峻，再生水灌溉利用受到广泛关注。北京市先后建设了新河灌区、南红门灌区等再生水灌区，是国内最大的灌区，灌溉面积超过6×105亩(1亩≈666.667m2)，2010年再生水灌溉量达到3×108m3[9]。到2015年全国再生水灌溉量已达1.101×1010m3。在北京、天津、内蒙古、陕西、山西等省市自治区，再生水已在农田灌溉、绿地灌溉、景观补水等方面得到规模化推广利用。为推动再生水灌溉利用，颁布了《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》[10]，北京、内蒙古等地颁布了再生水灌溉工程的地方标准，以上工作推动了再生水的广泛利用。

　　三、农业非常规水资源灌溉技术模式

　　(一)再生水灌溉技术模式

　　国内外已开展大量不同处理再生水灌溉模式实践。澳大利亚墨尔本Werribee农场通过土地渗滤、地表渗流、氧化塘等方法对污水进行渗滤处理;北京市大兴区南红门再生水灌区利用杨各庄湿地、坑塘处理与调蓄再生水，实现季节性调蓄，促进了再生水的高效利用;对于经过土地处理系统或湿地处理系统深度处理后的再生水，在采用合适的灌溉方式与灌溉时机条件下，一般可以灌溉所有作物或园林植物[14]。概括来说，根据再生水灌溉系统中预处理工程的组成可以将再生水灌溉模式分为4种，即“4R”模式(见表2)，包括二级出水经土地处理系统(SAT)净化后用于灌溉的土地净化再生水灌溉(SR)模式、二级出水经湿地处理系统(WTS)净化后用于灌溉的湿地净化再生水灌溉(WR)模式、二级出水经自然水系循环联调改善后用于灌溉的自然水循环净化再生水灌溉(CR)模式及深度处理出水直接用于农林绿地灌溉的深度处理再生水灌溉(DR)模式。此外，再生水安全灌溉技术还包括植物类型识别、风险评估与污染控制、再生水喷滴灌技术等关键技术。

　　(二)微咸水灌溉技术模式

　　世界各国在生产实践中，因地制宜地采用不同的微咸水灌溉技术模式。Wang等[15]研究表明直接利用矿化度小于3g/L的微咸水连续3年灌溉春玉米未出现明显的减产现象;陈琳等[16]发现采用咸淡水混灌最有利于黄瓜产量的积累和品质的提高。总体来说，微咸水灌溉技术模式分为3类，包括微咸水直接灌溉(DI)模式、咸淡水混灌(MI)模式和咸淡水轮灌(AI)模式，即“3I”模式(见表3)。DI主要用于土地渗透性好且淡水资源十分紧缺的地区，同时选择耐盐类植物进行种植[17,18];MI是将淡水与咸水混合，通过冲淡盐水的办法进行灌溉[19];对于苗期对盐分比较敏感的作物，可采用AI[20]。微咸水灌溉以耐盐、抗旱作物为主，在充分考虑作物品质、水质状况、土壤类型、气象条件、地下水埋深等状况基础上，结合地面灌、喷滴灌等灌溉方式，及相应的农艺措施，合理控制灌水量和灌水次数，选取适宜的灌溉模式。

　　四、非常规水资源安全灌溉保障措施

　　我国农业利用再生水、微咸水等非常规水资源具有较高的潜力，为促进非常规水资源安全高效利用，需要在农业非常规水灌溉区划技术、适宜作物分类、污染识别技术、高效灌水技术、监测评价技术、集成应用模式六方面不断完善技术成果，实现必要的技术保障。

　　五、中国农业非常规水资源开发利用策略

　　与美国、以色列等发达国家相比，我国在农业非常规水资源利用的基础研究、政策法规方面尚不健全，为促进非常规水资源开发利用，重点考虑以下四个方面。

　　(一)加强农业非常规水资源灌溉技术研究与推广

　　我国农业非常规水资源利用研究起步较晚，与发达国家相比还有较大差距。我国再生水利用研究起步于2000年前后。2000年以来，国家“863计划”、科技支撑计划以及“十三五”时期实施的“水资源重点研发专项”均涉及到非常规水资源开发利用研究课题，今后研究重点关注农业非常规水资源利用的污染识别技术、风险评估技术、高效灌溉技术等领域，建立适合我国气候特点和国情的农业非常规水资源利用技术体系。面向公众和农户，开展农业非常规水资源开发利用宣传推广工作，建设不同类型的示范区。

　　(二)完善农业非常规水资源回用的标准规范体系

　　《中国节水政策大纲(2005)》明确提出“在研究试验的基础上，安全使用部分再生水、微咸水和淡化后的海水等非常规水以及通过人工增雨技术等非常规手段增加农业水资源”，从国家政策衔接来看，尚需制定农业非常规水资源利用技术指南。技术标准体系不完善也是制约因素之一，目前国内已经制定了《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》(GB20922—2007)，尚未制定微咸水灌溉水质标准以及再生水、微咸水灌溉的技术规范。北京、内蒙古等地制定了再生水灌溉的地方标准，河北、内蒙古等地制定微咸水灌溉的地方标准，其他地区尚未制定农业非常规水资源开发利用的地方标准，标准体系不完善客观上制约了非常规水资源的开发利用。

　　六、结语

　　农业非常规水资源利用将有效缓解区域水资源短缺形势。中国非常规水资源开发利用潜力巨大，预计到2030年，再生水和微咸水农田灌溉量分别为1.645×1010m3和2.48×109m3，较2015年新增5.44×109m3和1×109m3。在淡水资源缺乏而非常规水资源相对丰富的地区，特别是北方干旱地区，开发利用非常规水资源不失为解决当地淡水资源短缺的良策。再生水灌溉技术模式有四种，包括二级出水经土地处理系统净化后用于灌溉的SR模式、二级出水经湿地系统净化后用于灌溉的WR模式、二级出水经自然水系循环联调改善后用于灌溉的CR模式及深度处理出水直接用于农林绿地灌溉的DR模式;微咸水灌溉技术模式有三种，包括DI模式、MI模式和AI模式。合理选择非常规水灌溉模式，不仅可以增加水资源供给量和作物产量，还可以避免带来环境不利因素。为促进非常规水资源安全高效利用，需要在农业非常规水灌溉区划技术、适宜作物分类、污染识别技术、高效灌水技术、监测评价技术、集成应用模式六方面不断完善技术成果，实现必要的技术保障。同时，同发达国家相比，我国在农业非常规水资源利用方面的基础研究、政策法规尚不健全。针对中国国情，在国内外现有研究基础上，要进一步加强农业非常规水资源灌溉技术的研究与推广，完善农业非常规水资源回用的标准规范体系，将非常规水资源纳入水资源配置与开发利用规划，制定农业非常规水资源开发利用激励政策，以建立适合我国气候特点和国情的农业非常规水资源利用技术体系。

　　参考文献

　　[1]王浩,王建华.中国水资源与可持续发展[J].中国科学院院刊,2012,27(3):352–358.WangH,WangJH.SustainableutilizationofChina’swaterresources[J].BulletinofChineseAcademyofSciences,2012,27(3):352–358.

　　[2]GB/T19923—2005.城市污水再生利用工业用水水质[S].北京:中国标准出版社,2005.GB/T19923—2005.Thereuseofurbanrecyclingwater—Waterqualitystandardforindustrialuses[S].Beijing:StandardsPressofChina,2005

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