基于水資源承載力農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整研究

1、基于水資源承載力的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局調(diào)整分析(修改稿)王維平，曲士松，孫小濱（濟南大學城市發(fā)展學院，山東 濟南 50002）摘要：山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在全國的地位舉足輕重，農(nóng)業(yè)用水量大，部分地區(qū)農(nóng)業(yè)用水日趨緊張，水環(huán)境條件惡化。本文分析了具有代表性的區(qū)域包括地下水超采區(qū)、海水入侵區(qū)以及污染河流沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水與水資源及水環(huán)境之間矛盾關(guān)系，說明該區(qū)水資源已不能繼續(xù)支撐現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，提出了根據(jù)當?shù)厮Y源的數(shù)量和質(zhì)量，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，改變生產(chǎn)布局等相應的改進措施。將蔬菜生產(chǎn)基地由壽光一帶向沿黃地區(qū)轉(zhuǎn)移，并減少蔬菜的調(diào)出。污染河流沿線改農(nóng)作物生產(chǎn)為林業(yè)或改地表水灌溉為開采地下水，改善供水安全保證

2、程度。推廣節(jié)水灌溉制度，減少灌溉用水量，提高水資源利用效率。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，水資源，水環(huán)境中圖分類號：tv213.4；tv93文獻標識碼：aabstract：shandong province agriculture production plays an important role in china. available irrigation water has become shorter because quantity of agriculture water use is larger in a part of shandong, water environment bei

3、ng worsen. the contradiction between agricultural production water use and water resources available as well as water environment for representative areas including groundwater overdraft, salt water intrusion area and both banks of river polluted is analyzed. it showed the regional water resources c

4、ant support the present mode of agriculture development. the countermeasures, such as adjusting agriculture production structure and distribution, are presented according to the quantity and quality of local water resources. the vegetable production base will be shifted from area around shouguang to

5、 areas along the yellow river and vegetable output towards outside of shandong province will be reduced. agriculture production along the river polluted will be changed from crop plant to forestry production or irrigated from polluted surface water to groundwater in order to improve the safety water

6、 supply. water saving irrigation scheme should be extended to decrease the irrigation water and raise the water resource use efficiency.keywords：agriculture plant structure and distribution, water resources, water environment隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展,水資源短缺和水環(huán)境惡化等問題表現(xiàn)得越來越突出,已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的嚴重制約因素。尤以北方地區(qū)嚴重，一些地區(qū)地下水嚴重超

7、采,產(chǎn)生了海水入侵、地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷、泉水斷流甚至枯竭以及地下水質(zhì)惡化, 這些問題的出現(xiàn)都與水資源及水環(huán)境承載能力失控密切相關(guān)1。而我國耕地少, 人口多, 農(nóng)業(yè)的地位舉足輕重2,山東省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又占據(jù)全國首位， 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有賴于水資源的保證。因此, 研究在考慮水資源承載力的前提下, 對山東省的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局進行合理的調(diào)整，對優(yōu)化配置水土資源, 促進地區(qū)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。1 山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及相應水資源開發(fā)利用中主要問題山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在全國的地位舉足輕重。糧食、蔬菜、果品、油料、棉花產(chǎn)量位居全國前列。山東省現(xiàn)有耕地面積664萬hm2，占全國總耕地面積的7.4%，農(nóng)田有效灌溉面積481

8、萬hm2，其中水田197.3千hm2，旱田3968.9千hm2，菜田639.3千hm2。農(nóng)業(yè)用水188億m3，占全省總用水量的74%，是用水大戶。其中井灌面積237萬hm2、渠灌面積244萬hm2。農(nóng)業(yè)灌溉工程的發(fā)展，加快了農(nóng)業(yè)基礎設施建設，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高了農(nóng)業(yè)抵抗旱澇堿等自然災害的能力，為保證山東省和我國的糧食安全發(fā)揮了重要的作用。但是隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的過程，一些區(qū)域出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源開發(fā)利用不相適應的問題。1.1 山東省是資源性缺水地區(qū)山東省人均當?shù)厮Y源量344m3，不足全國人均占有量的1/6，位居全國各?。ㄊ?、自治區(qū)）倒數(shù)第三位。即使考慮客水資源，黃河水按國家分配指標7

9、0億m3，山東省從南水北調(diào)東線工程最大引江水量37億m3計，按現(xiàn)狀人口計算，人均占有水資源量為456m3，也遠遠低于國際上公認的維持一個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展所必需的的1000m3的臨界值，屬于人均占有量小于500m3的嚴重缺水地區(qū)。1.2 水資源的分布不均，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利山東省地處暖溫帶季風氣候區(qū)，全年的降水量約有3/4集中在汛期，全年氣候的基本特征是春旱、夏澇、晚秋又旱，降水量年際變化具有連豐、連枯、豐枯交替的特點，連枯年出現(xiàn)機遇大于連豐年，連枯時段比連豐歷時長。山東省水資源地區(qū)分布不均，總的分布趨勢是多年平均降雨量從魯東南沿海的850mm向魯西北內(nèi)陸遞減到550mm，從膠東半島東南部的800mm向

10、半島西北部遞減到600mm，山丘區(qū)與平原區(qū)，山前平原與黃泛平原地下水資源差別也較大。1.3 城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的進程，大量擠占農(nóng)業(yè)用水量，農(nóng)業(yè)用水呈減少趨勢隨著山東省城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的進程，城鎮(zhèn)生活和工業(yè)需水量增加很快，而供水保證率要求高，工業(yè)和生活新增用水量大量擠占農(nóng)業(yè)用水。過去許多以農(nóng)業(yè)灌溉為主的大中型水庫，部分甚至全部轉(zhuǎn)向城市生活或工業(yè)供水。過去引黃主要用于灌溉，由于山東省城市缺水嚴重，先后建成了引黃濟青、引黃濟淄、濟南引黃供水保泉、東營勝利油田等多項引黃工程，部分引黃水量也由農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向城市和工業(yè)。1.4 水污染程度不斷加劇，使符合要求的農(nóng)業(yè)灌溉水量進一步減少根據(jù)2006年山東省65個監(jiān)測河段的

11、監(jiān)測資料，全省無一河段符合類水質(zhì)標準，類水質(zhì)監(jiān)測河段有4個，類水質(zhì)監(jiān)測河段有8個，類水質(zhì)監(jiān)測河段有3個，類水質(zhì)監(jiān)測河段有3個，劣類水質(zhì)監(jiān)測河段有47個，超類水質(zhì)河段有50個?？梢钥闯觯喝『恿魉|(zhì)污染嚴重，特別是大汶河、小清河、大運河、徒駭馬頰河等河流污染尤為嚴重，并且嚴重惡化，以有機污染為主，主要污染為城市生活污水、工業(yè)廢水排放污染。主要超標污染參數(shù)有高錳酸鹽指數(shù)（codmn）、氨氮、五日生化需氧量（bod5）、總磷、化學需氧量（cod）和揮發(fā)酚。由此造成符合灌溉水水源要求的水量進一步減少。2 山東一些地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局與水資源承載能力不相適應2.1 萊州灣沿海平原地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量開采地下

12、水導致海水入侵，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受巨大損失農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)超采地下水，導致萊州灣地區(qū)海、咸水入侵，使大片良田失去了灌溉能力。特別是需水量大的農(nóng)作物如小麥、玉米種植面積大，需水多但灌溉技術(shù)落后，浪費水嚴重。萊州灣地區(qū)是山東省降雨量低值區(qū)，自20世紀70年代后期以來，由于降水偏少及持續(xù)干旱，地下水補給嚴重不足，加上國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，對水的需求量愈來愈大，供需矛盾尖銳。在干旱年無序超采地下水，使地下淡水水位大幅度下降，原有咸淡水穩(wěn)定界面失去水動力平衡條件，引發(fā)了海、咸水入侵。據(jù)調(diào)查，2005年山東省沿海海咸水入侵面積已達1141km2，僅1990年統(tǒng)計海、咸水入侵使近3.3萬hm2原有水澆地喪失灌溉能力，

13、報廢機井5472眼。2.2 以壽光為中心的山東省蔬菜基地已形成大面積地下水漏斗區(qū)山東省蔬菜生產(chǎn)歷史悠久，具有優(yōu)越的自然條件和豐富的農(nóng)業(yè)資源，孕育發(fā)展了聞名于世的山東蔬菜，20世紀80年代以來實施“菜籃子”工程和“二高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略，調(diào)整種植業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，強化蔬菜生產(chǎn)，使蔬菜產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。如北菜園，以壽光為龍頭，外加周圍的臨淄、青州、安丘、昌樂、廣饒等縣市形成了以冬春保護地栽培和春季早熟栽培為主體的蔬菜產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)品銷向我國北方市場。蔬菜的生產(chǎn)以城郊、工礦區(qū)生產(chǎn)基地向農(nóng)區(qū)基地發(fā)展，相繼建成了壽光、蒼山、臨淄、滕州、萊蕪、金鄉(xiāng)、章丘、諸城、萊陽、海陽等10個農(nóng)區(qū)專業(yè)化蔬菜生產(chǎn)基地，并形成專業(yè)化商品基地。

14、山東蔬菜的種植面積、蔬菜總產(chǎn)量、蔬菜商品量，尤其是保護地蔬菜面積、產(chǎn)量和速凍蔬菜出口量均居全國第一位，約有50%以上的瓜菜銷往兄弟省市，參與全國蔬菜流通。是全世界蔬菜種植面積，特別是保護地蔬菜面積最大的生產(chǎn)基地，山東蔬菜總產(chǎn)量已占世界蔬菜總產(chǎn)量的10%左右3。1995年蔬菜播種面積107萬hm2，總產(chǎn)量4000萬t，到2000年，瓜菜播種面積達206萬hm2，總產(chǎn)量8372萬t4。蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量高，根系淺、耗水量大，保證率高，需要頻繁地灌溉，以地下水為主要水源，考慮到山東省氣候條件的差異、蔬菜結(jié)構(gòu)、復種指數(shù)及降雨量條件，一般灌溉總額10500-12000m3/hm23，盡管保護地蔬菜比露地蔬菜灌

15、溉定額低，但仍然高于糧食生產(chǎn)的灌溉定額，而且保護地蔬菜灌溉主要以開采地下水灌溉為主。截止2003年6月全省平原區(qū)地下水超采區(qū)面積為28584km3，其中淄博-濰坊和唐王-棗園超采區(qū)連成一片，形成全省最大的超采區(qū)，面積6873km3。全省地下水水位平均埋深最大區(qū)域仍然是淄博市臨淄區(qū)及其周圍的廣饒南部、壽光南部和青州北部山前平原區(qū)，其中孫婁、辛店、永流一帶地下水埋深達45-52m，仍然在歷史低位徘徊。由于平原區(qū)降雨入滲補給淺層地下水量與地下水埋深密切相關(guān)，當?shù)叵滤裆畲笥?m以后，降雨入滲補給系數(shù)很小，地下水補給量相應也小，繼續(xù)開采，將導致嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，例如地面沉降、裂縫及海、咸水入侵等。2

16、.3大量的蔬菜調(diào)出與山東省水資源短缺不相適應一般生產(chǎn)1kg糧食消耗水量1000kg，目前山東省糧食生產(chǎn)供需基本平衡，而蔬菜耗水量大，根據(jù)山東省蔬菜灌溉試驗資料，生產(chǎn)1kg商品菜田平均需要消耗200kg水量，水分生產(chǎn)率為每立方米水量生產(chǎn)0.025kg蔬菜。如果不考慮調(diào)入山東省的蔬菜量，按1995年有50%的瓜菜約2000萬t參與外銷，相當于從山東省調(diào)出了40億m3水量。南水北調(diào)東線工程山東段完成后總調(diào)入山東省的引江水量也只有37億m3，工程和治污投資達400多億。2.4 南水北調(diào)東線工程解決不了農(nóng)業(yè)用水的問題山東省是資源型缺水地區(qū)，從長遠看，解決該地區(qū)的缺水問題需要依賴跨流域調(diào)水南水北調(diào)東線工程

17、解決，但南水北調(diào)水價較高，主要是解決城市生活和工業(yè)用水，因此，農(nóng)業(yè)用水供需矛盾將長期存在。3調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局適應現(xiàn)有水資源首先以水環(huán)境質(zhì)量定供水，其次以供定需。調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局與結(jié)構(gòu)，緩解農(nóng)業(yè)用水生態(tài)和環(huán)境惡化的趨勢，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用。3.1 調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，使水資源與“二高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略和提高農(nóng)民收入相適應山東省引黃灌區(qū)由于引黃客水可以充分灌溉，特別是沿黃地區(qū)水量和水質(zhì)均能滿足蔬菜生產(chǎn)的需求，而且當?shù)厮忘S河水聯(lián)合運用，避免了生態(tài)環(huán)境的破壞。山東省引黃灌區(qū)多年平均降雨量587mm，有效降雨量約344mm，雨量充沛；同時土地資源也相對較豐富，既是山東省的糧棉油生產(chǎn)基地，也是經(jīng)濟

18、欠發(fā)達地區(qū)。現(xiàn)狀引黃灌區(qū)總可供水量525mm，其中當?shù)氐乇硭偷叵滤晒┧?77.7mm，引黃補充水量344.5mm，加上有效降雨量，現(xiàn)狀可供農(nóng)作物的水量877.2mm。由于引黃灌區(qū)特別是沿黃地區(qū)，地下水利用率低，若采取井渠結(jié)合，地下水和黃河水聯(lián)合運用，則地下水采補平衡，一般年份可滿足蔬菜生產(chǎn)所需水量。而且黃河水水質(zhì)為類水，可滿足灌溉水質(zhì)的要求。地下水和黃河水聯(lián)合運用，可達到旱、澇、堿綜合治理的目的。因此，我省北菜園生產(chǎn)基地應逐漸向沿黃地區(qū)轉(zhuǎn)移，充分利用沿黃地區(qū)的土地、水量和水質(zhì)條件，增加沿黃地區(qū)農(nóng)民收入。而以壽光為中心的生產(chǎn)基地減少種植面積，總量控制，繼續(xù)保持原有的市場、貯藏、加工、包裝、

19、運銷、出口等功能。3.2推廣節(jié)水灌溉制度，減少灌溉用水量，提高水資源利用效率保護地蔬菜灌溉推廣膜下微灌技術(shù)，膜下微灌與地面灌相比，節(jié)水率達33.5%，此外可控制棚內(nèi)空氣濕度和溫度，減少病蟲害，提高單位灌溉水量的效益。露地栽培蔬菜推廣微噴灌溉、滴灌和管灌。結(jié)合降雨條件，科學灌溉，保證滿足蔬菜需水臨界期的灌溉水量，提高蔬菜產(chǎn)量。3.3充分利用處理后的城市生活污水進行灌溉，減少地下水開采量，緩解城郊工農(nóng)業(yè)爭水矛盾城市生活污水經(jīng)處理后達到灌溉水質(zhì)標準可進行灌溉，隨著城鎮(zhèn)化水平和人民生活水平的提高，生活需水量也相應的增加，這部分水量穩(wěn)定而且保證率較高，非常適合城郊和工礦區(qū)蔬菜的灌溉。在國外，尤其是以色列

20、已經(jīng)成功地使用了幾十年，對蔬菜品質(zhì)沒有影響。目前污水再利用處理的關(guān)鍵是山東省工業(yè)和生活污水混合排放，其中的重金屬不易處理。山東省是資源型缺水地區(qū)，研究出適合各地實際又滿足蔬菜安全生產(chǎn)的污水灌溉技術(shù)是一項迫切需要解決的問題。3.4充分利用黃河水、長江水和當?shù)囟嘤嘤旰樗a源，恢復生態(tài)環(huán)境瓜菜生產(chǎn)耗水量大，灌水頻繁，目前多以地下水灌溉為主，尤其是保護地蔬菜冬春季用水量較多，盡管山前平原地下水開采模數(shù)相對較高，但是根據(jù)山東省水平衡計算，一般年份和干旱年無法保證蔬菜需水要求，只有超采地下水，遇到豐水年部分地下水可以得到一定恢復，部分地區(qū)恢復很慢，甚至無法恢復。因此，蔬菜生產(chǎn)基地必須重視利用客水和當?shù)囟嘤?/p>

21、雨洪水補源，使地下水采補平衡，保證蔬菜穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。3.5在保證山東省糧食平衡的基礎上，根據(jù)水資源承載力，以供定需，適當發(fā)展蔬菜生產(chǎn) 糧食安全不僅是關(guān)系到國家的穩(wěn)定和發(fā)展，也是我省面臨的一個重大問題。從我國經(jīng)濟發(fā)展來看，糧食生產(chǎn)由“南糧北運”到目前每年“北糧南運”1400萬t，這相當于從北方向南方調(diào)出140-200億m3的水，這是非常不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和水資源利用的配置5。但這種結(jié)果也是市場經(jīng)濟必然導致的結(jié)果，隨著南方改革開放經(jīng)濟的快速發(fā)展，糧食生產(chǎn)比較效益下降，水利設施數(shù)量和糧食播種面積減少，導致糧食增產(chǎn)在全國的貢獻率大幅減少。這種發(fā)展趨勢目前已在山東省重演。未來水資源開發(fā)利用的重心向

22、城市供水轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)用水總量不但不會增加，減少是必然的。因此在糧食價格較低的情況下，如何保證糧食安全、農(nóng)業(yè)灌溉水利設施的穩(wěn)定和不減少將是一項艱巨的任務，同時根據(jù)山東省水資源的承載力和發(fā)展“二高一優(yōu)”，提高農(nóng)民收入的戰(zhàn)略，以供定需，適度發(fā)展蔬菜生產(chǎn)，這方面需作進一步的研究。構(gòu)筑虛擬水戰(zhàn)略，即缺水國家或地區(qū)通過貿(mào)易的方式從富水國家或地區(qū)購買水密集型農(nóng)產(chǎn)品例如蔬菜，來獲得水和糧食的安全。國家和地區(qū)之間的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易，實際上是以虛擬水的形式在進口或出口水資源。中東地區(qū)每年靠糧食補貼購買的虛擬水數(shù)量相當于整個尼羅河的年徑流量。從虛擬水的概念可以看出，虛擬水以“無形的形式寄存在其它的商品中，相對于實體水資源而

23、言，其便于運輸?shù)奶攸c使貿(mào)易變成了一種緩解水資源短缺的有用工具6。3.6 污染嚴重的沿河地區(qū)采用地下水灌溉或種植林帶，防止水污染帶來的食品安全由于山東省河流主要為季節(jié)性，枯水期干枯，加上處理或未處理的城市和工業(yè)污水排放，許多河流水環(huán)境容量已滿足不了要求。例如小清河沿岸，旱季在水質(zhì)未能達到灌溉水質(zhì)之前，禁止引用污水灌溉，政府應投資在解決農(nóng)民吃水的基礎上，沿河岸一定距離打井取淺層地下水灌溉，利用第四系地層處理，有效地將有毒有害重金屬去除，保證農(nóng)產(chǎn)品安全。如果土壤已嚴重污染，應改種林地，發(fā)展林紙產(chǎn)業(yè)，增加農(nóng)民收入。3.7 海咸水入侵區(qū)發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，沿咸淡水界線應建立地下水水位和水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)在海水入侵區(qū)發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，選擇耐鹽堿抗旱作物品種，推廣地膜覆蓋技術(shù)，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，利用濱海地區(qū)入海河流多余洪水回灌補源，以淡壓咸。沿咸淡水界線建立地下水位和水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，劃分地下水禁采區(qū)、限采區(qū)、可開采區(qū)。合理指導農(nóng)民灌溉開采地下水?？紤]到造成海水入侵容易，恢復難以及濱海井灌區(qū)，農(nóng)灌機井數(shù)量多且分散的特點，應建立海水入侵區(qū)農(nóng)民水環(huán)境保護協(xié)會7，發(fā)動廣大農(nóng)民有意識的保護地下水環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展。4 結(jié)論農(nóng)業(yè)是保障國計民生的基礎產(chǎn)業(yè)，灌溉又是保證農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的充分必要條件。但是隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進程，工農(nóng)業(yè)爭水和水污染加重，農(nóng)業(yè)供水的保證程度逐漸