灌区农业节水也要考虑其生态环境效应

中国农业大学水利与土木工程学院教授黄权中 字数:

《 学习时报 》( 2023年09月04日 第 A5 版 )

  黄河流域是国际上公认的水资源严重短缺、供需矛盾特别突出的特大型流域。而河套灌区处于黄河流域内干旱、半干旱地区,多年平均降水量仅150毫米,而蒸发量却为降水量的14倍,因此没有灌溉就没有农业生产。灌区是黄河流域的用水大户,但由于来水量的减少,农业用水呈日趋紧张的局面;灌区内含水构造为封闭的地下水盆地,潜水径流不畅,加之地势平坦,地下水无水平排泄出路,土壤盐渍化问题十分突出。由此,水资源短缺和土壤盐渍化问题已成为制约河套灌区农业发展的两大关键因素,实施农业节水是实现河套灌区农业可持续发展及水土环境健康的关键措施。
  灌区农业节水途径。河套灌区自1998年以来逐步实施灌区续建配套与节水改造等系列工程,取得了显著成绩。一是通过渠系衬砌提高渠系水利用系数。渠道衬砌除减少渠道水渗漏以外,还可以提升渠道断面过水能力。二是完善灌溉排水系统,提高部分区域的供水保障能力。如有的地方因灌排工程配套不完善、灌水保证率低,其耕地每年只能灌一次水(春汇);需要兼顾土壤盐分淋洗的需求,灌水定额较大;这些耕地往往又因地下水埋深浅、排水系统不完善,实施灌水40天后地表仍水汪汪一片,造成大量水资源的浪费。三是减少秋浇灌水定额,适度降低秋浇灌溉面积。河套灌区由于土壤盐渍化比较严重,秋浇不但可起到盐分淋洗和土壤保墒的作用,同时还能缓解春季灌溉供水压力,弥补灌区渠系输配水能力的不足。但秋浇灌溉水量不宜高,耕地的秋浇面积也可适度减少,能节约一定的灌溉水量。四是在有条件区域因地制宜、适当增加井灌区面积。通过井灌井排或井渠结合灌溉的方式将地下水水位降到适宜的范围,可大幅降低潜水蒸发量,从而达到节水的目的。经估算,若保持其他条件不变,灌区地下水埋深在现有基础上增加1米,则灌区耕地地下水潜水蒸发量将减少3亿~4亿立方米,荒地和林草地潜水蒸发量将减少4亿立方米,灌区潜水蒸发总量将减少7亿~8亿立方米,节水效应十分可观。五是采用先进的田间节水技术提高灌溉均匀度、减少灌溉水的深层渗漏。可通过土地平整、田间长畦(沟)改短畦(沟)、低压管道输水、喷灌和滴灌等技术提升田间灌溉水利用系数,达到节水目的。此外,还可调整种植结构,降低高耗水作物的播种面积,以及鼓励土地流转,引导农户集中连片种植和规模化经营,降低支、斗、农渠行水时间,进而提高灌溉水利用系数,达到节约用水的目的。
  灌区农业节水的生态环境效应。河套灌区是我国北方多个生态功能交汇区,处于“三北”防护林体系建设重大生态工程的关键节点位置,对于保障我国北方生态安全具有十分重要的意义。需要注意的是,灌区加大农业节水实施力度后,将引起地下水位下降,潜水蒸发减少,并对水土环境与灌区林草地及其他生态景观单元产生持续的影响。一是会改变灌区盐分循环规律。据资料显示,通过引用黄河水灌溉,灌区每年引入的盐分总量为250万吨,而通过乌梁素海排出的盐分约80万吨,每年大约有150万~ 180万吨的盐分累积在灌区的土壤、地下水和乌梁素海水体里。加大节水灌溉实施力度后,灌区排水量将进一步减少,在无额外生态补水的情况下,乌梁素海的湖水咸化进程将加剧。同时,虽然灌区土壤盐渍化水平持续降低,但灌区地下水矿化度呈缓慢增加的趋势。二是灌区防护林建设的灌溉需水量将增加,荒地地表植被的退化风险也将加大。此外,湖泊、海子等湿地生态补水需求量增加,位于灌区上游磴口县境内的乌兰布和沙漠沙尘暴及扬沙天数可能增加,防沙治沙难度可能加大。
  对于灌区加大农业节水实施力度后盐分累积趋势增强问题,可通过完善排水系统以加强沟道排水排盐功能缓解。同时,还需增加乌梁素海的生态补水量,以维持湖区水体面积和增加湖区排盐量。对于荒地地表植被的退化风险问题,可考虑合理规划布置防护林、增加节水型林带种植面积、坚持乔灌草结合的办法予以应对,同时也可将灌区防护林的补充灌溉纳入灌区规划和续建配套工程中以增加灌溉的供水能力。此外,还需针对灌区各灌域的不同特点制定相应的地下水位控制方案和盐分淋洗策略。如对于灌域内地下水资源条件较好的区域,则适当增加井灌区面积,通过井渠结合的灌溉方式降低地下水位,减少潜水的无效蒸发;由于地下水位下降将对防沙治沙产生不利影响,因此乌兰布和灌域应严格控制地下水的开采、严控井灌区的规模、严禁耕地规模的无序扩张,还可适当布置太阳能光伏发电板,在降低土壤蒸发量的同时还能产生一定的经济效益;而地处灌区下游的乌拉特灌域,则应加强排水沟道建设的力度,积极降低地下水位,加快灌溉渠系续建配套和节水改造,提升灌溉保证率,进而提升农业用水效率。