寧夏種植布局調整對用水影響范文

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農業灌溉由于具有用水量大，用水效率較低的特點，決定了其成為我國節水內容的重點。在以往的灌區節水規劃和改造實踐中，工程類的灌溉節水項目，如渠道襯砌、節水管道鋪設等，往往成為灌區節水的核心。隨著工程節水投資的加大，節水成本加速增長，而另一方面，隨著信息的不斷透明和謀求自身利益和發展的需要，農民開始注重使自己的生產種植規劃迎合市場經濟的需求，出于增產增收的目的，灌區種植結構不斷發生調整，傳統單一糧食作物種植結構正逐步向多元化經濟作物種植結構轉變，且有研究表明［1－3］，種植結構調整不僅能促進農民增收，而且可以有效減少灌區用水量，因此以調整種植結構為代表的節水措施在我國大中型灌區節水規劃工作中，開始逐步得到應用和普及，并發揮著越來越大的效用。

1研究區概況

寧夏平原區地處西北內陸，天然降水稀少，蒸發強烈，水資源稟賦條件很差。對于寧夏平原區而言，水資源主要包括周邊地表、地下來水，黃河干流和降水產生的地表地下水資源。受先天的自然地理條件所限，由當地降水所產生的地表地下水資源量極其有限，且來自山前的周邊地表地下水資源量也十分稀少，因此，引用和消耗黃河干流水資源量成為平原區經濟社會發展的重要支撐，"天下黃河富寧夏"，由此可見一斑。隨著近年來黃河來水銳減，一方面黃委實行"豐增枯減"一刀切的水量分配辦法，另一方面，不斷加快的西部大開發戰略促使寧夏經濟快速迅猛發展，對水資源的需求越來越高。寧夏平原區一直是寧夏的精華地帶，其農業發展是耗黃水量的主要貢獻者。2004年，寧夏平原區總灌溉面積37．48萬hm2，其中水稻面積7．67萬hm2，套種面積9．77萬hm2，這兩種作物種植面積幾乎占整個平原區總灌溉面積的一半，而經濟附加值較高的菜田面積則不足10%，優質飼草面積所占比例更是微乎其微，僅為0．55%?？梢?，寧夏平原區現狀種植結構以糧食為主，以特色優勢農產品為輔，經濟作物相對較低，其農業的發展基本上代表了寧夏未來整個農業的發展方向。目前，耗黃指標的嚴格控制以及大面積、低效益的糧食種植面積，無疑加劇了寧夏平原區用水負擔。在當前及今后的地區用水規劃和管理中，尤其是灌區節水改造規劃工作中，大力推進種植結構調整必將成為寧夏平原區未來緩解用水緊張，增加用水效益的一個強力有效的突進。

2用水機理分析

水從水源處輸送到田間再到被作物吸收利用形成干物質量，整個過程可以分為三個部分:一是水自水源處經由各類輸配水渠道輸送到田間;二是水在田面上逐漸入滲，由地表水轉化為土壤水;三是作物根系從土壤中吸收水分，運移到植株體內，供生長發育所用。顯然，農業灌溉用水即圍繞這三個過程展開。目前對農業用水和節水機理的認識主要體現在兩個方面［4－6］:一是從傳統的取用水量角度出發，衡量節水措施實施下的取用水量的節約值，即將水資源在整個用水過程中的所有耗散項(蒸發蒸騰量)和滲漏項均包括在內，而不考慮水資源的循環轉化特性。實際上，對于某一具體的用水區域而言，水的滲漏項只是一個水量賦存形式發生變化的過程，由地表水轉化為土壤水或地下水，水量并沒有消失，仍可在本區域的其他時間或空間上重新利用，因此不能作為水量損失項看待，也就是說，這部分水量并沒有真正得到節約，只是改變了一下存在形式而已;二是從資源的角度出發，將水資源等同于石油、礦產，尋求水的資源性消耗量，認為水的耗散量(蒸發蒸騰量)才是水資源的真正消耗，這部分水量一旦被耗用，將無法再重新回到區域的整個水循環系統中，因此，節水的研究應針對這部分水量開展，考慮節水措施下的耗水量減少值。當然，無論是取用水節水還是耗水節水，都需要通過采取一定的節水措施來實現，取用水節水和耗水節水是相伴而生的，取用水節水是耗水節水的表現，耗水節水是取用水節水的核心，二者之間關系密切，不可分割。

3計算模型及方法

根據所建立的平原區水循環模擬模型對不同種植結構調整方案下的雙重節水效果進行分析，通過對未來不同種植結構調整方案下的區域水資源的消耗、運移和轉換規律，分析相應的用水與耗水變化機制，建立取用水節水與耗水節水之間的定量對比關系。寧夏平原區是一個幾乎完全受人工干擾的以垂向蒸散發為主的水資源利用研究區。根據變化環境下的區域水循環轉換機制，建立基于自然和人工雙重作用下的水循環模擬模型，旨在分析人工干擾頻繁的徑流耗散區水循環過程［7－8］。模型以水量平衡為基礎，以人工灌溉區域和排水區域包含的類似子流域的區域作為計算單元劃分基礎，共分四層，7630個水循環單元(圖1)，假定在每一個時間段內，水循環過程是均勻變化的，選擇以日為計算時段進行平原區水循環的模擬，實現水資源的時空動態模擬。其中蒸發蒸騰量模擬是區域水循環模擬的核心環節?？紤]區內的土地利用變異問題，每個分區單元的蒸發蒸騰可能包括植被蒸騰、植物截留蒸發、土壤蒸發和水域蒸發等多項，水域蒸發、植被截留蒸發、植被蒸騰和裸地蒸發分別采用Penman公式、Noilhan－Planton模型、Penman－Monteith公式以及修正后的Penman公式進行詳細計算，不透水域的蒸發根據降水量、地表(洼地)儲留能力和潛在蒸發能力由Penman公式進行求解。

4方案設置

種植結構調整的原則是在確保糧食安全的前提下，考慮作物需水、供水和缺水規律，根據市場需求，提高耗水少、產量附加值高和銷路好的經濟作物比例，建立節水高效型種植結構，優化各生產要素的時空配置，充分發揮農業自然資源的生產潛力，最大限度的擺脫水危機。對于水資源短缺地區的農業水資源利用而言，應在確保糧食安全的基礎上，減少耗水大、效益低的糧食作物，增加耗水少、效益高的經濟作物。水稻和套種是寧夏平原區耗水量最大的作物，也是作物種植結構調整的重點，未來寧夏平原區種植結構調整主要方向為:1)壓縮水稻面積;2)壓縮小麥套種玉米面積;配合農業經濟結果調整，進一步壓縮套種面積，改為單種小麥、飼草、玉米或是蔬菜等。據此目標，設定以下7個調整方案。其中方案1為現狀種植結構。方案1、方案2、方案3和方案4均保持玉米套種面積不變，調整水稻及其他作物;方案3、方案5、方案6和方案7均保持水稻面積不變，調整玉米套種及其他作物。具體調整方案(表1)。

5模型計算結果分析

5．1種植結構調整下的取用水資源耗用狀況分析寧夏平原區水資源條件較為復雜，用水來源主要包括周邊地表、地下來水，黃河干流和降水產生的地表地下水資源［9－10］。盡管從水量上分析，當地降水和周邊來水量較少，引用和消耗黃河干流水資源量是平原區經濟社會發展的重要支撐，但在用水實踐過程中，各類水分相互交織且運移轉化，因此，不僅需要分析廣義水資源消耗利用情況，還要對相應措施下的耗黃水量變化作重點研究，以此作為未來區域用水和節水的主攻方向。通過平原區水循環模擬模型的結果對比可知(表2):1)對于平原區農業發展而言，黃河水量是重要的支柱性水源，在廣義水資源消耗量中，對黃河水量的消耗占據75%以上，充分證明了"天下黃河富寧夏"的這一說法。2)隨著種植結構調整力度的增強，高耗水作物面積大幅度減少，引黃水量、廣義水資源消耗量、耗黃水量及其他水量消耗，整體呈現遞減態勢。3)在現狀年應用黃河水量情況下，雖然隨著種植結構調整力度的增強，耗黃水量在引黃水量中的比重逐步加大，但農業對黃河水量的實際消耗平均約為45%，說明在引用的黃河水量中，只有不足一半的水量被作物蒸發蒸騰消耗掉，農業灌溉水有效利用率僅為45%，大量的黃河水量被白白浪費，即便將滲漏量也包含在內，用水效率平均能達到65%左右，可見，寧夏平原區農業用水效率不高，節水潛力較大。

5．2種植結構調整對區域節水的促進作用種植結構調整方向是以低耗水、高效益的作物替代高耗水、低效益的作物，結構調整的本身已經蘊涵了節水的方向，即減少耗水。以下分析單獨調整水稻或套種，以及兩者綜合作用下對區域節水的促進作用，以供區域農業發展借鑒。(1)水稻調整對農業節水的影響。在研究水稻對農業節水的影響中，以方案1為基準，其他方案與該方案取用水和耗水差值作為水量節約量。由表3可知，隨著水稻面積的減少，農業取用水水量和耗水水量均逐漸減少，農業取用水節水量和耗水節水量逐漸增加，方案4與方案1相比，農業取用水量減少了2．48億m3，而耗水水量僅減少了0．61億m3。(2)套種調整對農業節水的影響。在研究水稻對農業節水的影響中，以方案3為基準，其他方案與該方案取用水和耗水差值作為水量節約量。由表4可知，隨著套種面積的減少，農業取用水水量和耗水水量均逐漸減少，農業取用水節水量和耗水節水量逐漸增加，方案7與方案3相比，農業取用水量減少了3．6億m3，而耗水水量僅減少了1．45億m3。(3)組合方案對農業節水的影響。以上分別對單獨調整水稻和套種進行分析，水稻和套種均是寧夏平原區未來種植結構調整的重點，因此應分析二者組合方案下農業水量的變化。

6結論

水循環是研究一切水問題的基礎，寧夏用水條件具有特殊性和復雜性，種植結構調整是一項對用水過程的干預調整行為，合理的調整方向不僅能實現地區水資源的充分節約和高效利用，而且還能促進區域水資源的良性循環［11］。根據文中研究，可得到以下幾點結論及建議。(1)寧夏平原區用水應根據黃河水量，量水而行。寧夏平原區用水，尤其是農業發展用水，應根據黃河來水變化，在限定的耗黃水量指標下，及時進行科學用水規劃，合理分配有限水資源量，盡可能采取各種有效節水措施，提高水分有效和高效附加值。(2)應注重取用水節水和耗水節水之間的定量關系。文中數據系列較少，對取用水節水和耗水節水之間的關系只是進行了初步探討，但已有跡象表明，二者之間存在著某種不可分割的定量關系。因此，在今后的節約用水過程中，應著重加強取用水和耗水二者之間的機理分析和量化研究，力爭在用水實踐中通過對取用水量的測算來表現和衡量對水資源的消耗本質。(3)種植結構調整力度及節水效果定量關系描述尚有困難。種植結構調整措施雖是一項經濟合算、效益明顯的高效節水措施，但因其結構調整呈現多樣化、復雜化特點，且結構調整往往同農民意愿和思想認識緊密聯系;在定量表現方法上，與其他節水措施不同，無法用某一單獨數據表示(如渠系襯砌可用襯砌率表示襯砌實施規模)，而是多種作物面積的比例關系，因此，在衡量種植結構調整力度的大小及其與相應節水效果之間的關系時尚存在一定的問題。(4)應嘗試綜合措施下的節水效果研究。節水措施多種，且因時因地而異，如何將這些措施綜合考慮，評價其對節水效果的影響，同時將其應用于未來的水資源管理和生產實踐中，是一件任重道遠的大事。