河西走廊凉州区生态循环农业发展战略研究

2016-07-21于安芬李瑞琴赵有彪车宗贤苏永生

中国水土保持 2016年6期

于安芬，李瑞琴，赵有彪，车宗贤，苏永生

(1.甘肃省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，甘肃兰州 730070；2.甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所，甘肃兰州 730070 ；3. 农业部农产品质量安全风险评估实验室(兰州)，甘肃兰州 730070；4. 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州 730070)

河西走廊凉州区生态循环农业发展战略研究

于安芬1,2,3，李瑞琴1,2,3，赵有彪2，车宗贤4，苏永生2

[摘要]河西走廊凉州区是石羊河流域综合治理项目区调水保生态的重要区域，水资源供需矛盾突出。本研究立足凉州区自然资源优势，从区域水土资源现状、限制因子及发展潜力等方面进行分析，提出了以水资源高效永续利用、农业结构调整优化、生态环境综合治理、农业废弃资源综合利用、农畜产品质量监控、农业综合效益全面提升为基础的六大生态循环农业发展战略，总结得出了区域内农业生态循环模式资源配置关系。

河西走廊是我国西北地区重要的生态屏障，是我国主要制种基地和粮棉基地之一，属典型的绿洲农业区，其总体特点是：光热资源丰富、气候干燥、昼夜温差大、荒漠化程度高、地广人稀，无水即成荒漠、有水则是良田，对水资源的依赖性特别强[1]。我国绿洲农业区面积约占国土面积的1/6，集中了后备宜农荒地的30%左右，是我国今后农业发展的主要潜力带，战略地位极其重要，主要包括甘肃的河西走廊、新疆的内陆灌区、内蒙古的土默平原灌区和河套平原灌区及宁夏的银川灌区，各绿洲区内自然、经济和技术等条件不尽一致，但总体上大同小异。凉州区位于河西走廊东部，是石羊河流域综合治理项目区调水保生态的重要区域，也是河西地区人口最集中、水资源供需矛盾最突出的农业区。因此，以河西走廊凉州区为研究区域，通过分析区域资源现状、优势及制约生态农业发展的限制因素，研究探索不同于规划意义上、具有实际可操作性的发展战略，提出生态循环农业可持续发展战略，对保障我国粮食安全和经济社会的可持续发展具有深远的影响。

1生态环境资源现状

1.1水资源

(1)水资源总量短缺，农业用水是主体。凉州区自然降水年均仅160 mm，蒸发量达2 020 mm，农业用水完全依靠灌溉。区内地表水源主要来自石羊河水系的祁连山冷龙岭的黄羊、杂木、金塔、西营4 条内陆河流，年径流总量为9.0亿m3，多年平均渠首引进水量为6.8亿m3[2]。随着全球气候变暧引起的祁连山雪线上升, 石羊河流域源头来水逐年减少，从20世纪50年代到现在，祁连山雪线上升了40 m，相应地石羊河流域的平均来水量由17.8亿m3减少到11.0亿m3左右，加剧了该流域水资源的短缺。目前，该区域生活、工业、农业、生态需水比例为2.20 ∶2.75 ∶89.42 ∶5.63，农业用水约占总用水量的90%[3]。

(2)水资源利用率不高，节水潜力大。凉州区现有人口102.2万人，人均占有水资源量918 m3，是全国人均水资源量2 400 m3的38.3%；凉州区有效灌溉面积9.31万hm2，单位面积占有水资源量8 385 m3/hm2，是全国单位面积平均水资源量的30.46%。水资源人均、单位面积平均占有量远远低于全国水平，要保障经济社会的可持续发展，只有走节水、提高水资源利用率的路子。

目前，凉州区井泉灌区渠系水利用系数为0.78，河水灌区渠系水利用系数为0.59，而发达国家渠系水利用系数在0.90左右，若按节水率提高20%计算，工程和农艺综合节水潜力达36%左右，提高水资源利用率大有潜力可挖。

(3)水质总体较好。区域内黄羊、杂木、金塔、西营 4 条内陆河流的径流量占总水资源量的90%，水质良好，矿化度小于0.500 g/L；松涛寺泉水矿化度为0.597 g/L，水质较好；九墩沟引水口，其水体由上游泉水和城区污水两部分组成，矿化度为1.236 g/L，水质较差；七条沟进口污水，矿化度高达2.168 g/L，水质极差。区域内水质总体上呈现出由南向北逐渐恶化的态势，尤其是工业和城镇污水回收利用步伐缓慢，大量未经处理的废污水直接排放，对水源造成了污染，但因为量小，所以不会成为限制灌溉的主要因素。

(4)水资源调蓄功能差，季节性供水紧张。作物灌溉制度与需水规律吻合程度差，加之缺乏足够的调蓄工程，常致季节性供水不均匀，特别是3—5月份需水过于集中、难以调剂，多出现季节性干旱，山水灌区常因卡脖子旱减产30%左右。

1.2土壤资源

(1)高投入下土壤肥力水平较高。据资料和实测结果分析，近年来凉州区耕地土壤养分状况呈逐年上升趋势[4]，各类农田土壤pH值在8.07左右，平均养分含量分别为：有机质22.37 g/kg，全氮1.46 g/kg，全磷1.32 g/kg，全钾19.52 g/kg，碱解氮127.06 mg/kg，有效磷41.86 mg/kg，速效钾295.41 mg/kg。综合分析后认为，凉州区生态循环农业示范区耕地土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾属于中等水平，速效钾属于较丰富水平[5]。

(2)土壤污染轻。参照国家绿色食品和无公害食品产地环境质量标准，通过大范围调查取样、测试分析，对河西走廊凉州区土壤环境质量状况进行的分析评价表明，该区土壤pH值和土壤中总砷、总汞、总铅、总铬、总镉等指标均未超标，按照耕地土壤重金属污染分级标准，区域土壤污染等级为“尚清洁”，污染水平为“标准限量内”，符合目前国家规定的绿色食品及无公害产品环境质量要求，但在未来要警惕土壤的砷污染和盐碱化[6]。

1.3丰富的光热资源

凉州区属于温带大陆性干旱气候类型，总的气候特征是：太阳辐射强，日照充足，夏季炎热，冬季严寒，降水少，蒸发量大，空气干燥，昼夜温差悬殊。年均日照时数2 900.7 h，无霜期145 d，年均气温日较差为14.2 ℃[6]。农业生产周期“一季有余，两季不足”。

2限制因素及发展潜力

2.1限制凉州生态农业发展的主要因素

(1)稀缺的水资源。凉州区年均河川径流总量为7.54亿m3，属于重度缺水地区。20世纪70年代以来，由于区域工农业的迅速发展和人口的快速增长，全流域出现了工业与农业争水、农业与生态争水、上游与下游争水的不良现象。农业用水占到整个用水量的90%以上，“有水即为良田、无水便成荒漠”的资源依赖性农业特点极为显著。

(2)种植结构不合理。项目实施前，以小麦、大麦、玉米为主的粮食作物占到农作物总播种面积的67.2%，粮、经、其他作物比例为76.4 ∶19.4 ∶4.2。高耗水低效益作物如小麦、玉米等种植面积偏大，低耗水高效益作物如马铃薯、双孢菇等栽培面积偏小。

(3)作物秸秆浪费严重。大量的作物秸秆，尤其是玉米秸秆无法利用，在田野直接焚烧，造成了严重的环境污染和资源浪费。只有少量秸秆用于养殖，但也只是简单地直接饲喂，饲用效率很低。同时，随着双孢菇生产面积的扩大，用于培养基料的小麦秸秆出现了紧缺状况。提高玉米秸秆饲用效果、寻找秸秆新的利用途径，已成为避免作物秸秆资源浪费、污染环境亟待解决的问题。

(4) 秸秆饲喂、牛羊健康养殖不规范。牛羊良种化率低，秸秆利用率低、饲喂效益不高，健康养殖技术不规范，严重制约着当地畜牧业的快速发展。

(5) 种养结合不紧密，没有形成资源循环利用的生产模式。在示范区，对种植业产生的秸秆量、养殖业对饲草料的需求量、双孢菇规模发展对小麦秸秆的需用量、沼气池规模发展对牛粪的需用量等缺乏科学规划，在种养结合产业链中，物质传递与能量流动不平衡，造成了部分产业的盲目发展。

(6)生态环境脆弱、抗灾能力不强。凉州区属于典型的温带大陆性干旱气候，降水少且变率大，早春寒、干热风、大风、沙尘暴、霜冻等灾害性天气发生频率逐年提高，年均农业受灾面积达6 666.7 hm2。生态环境脆弱、抗灾能力不强仍是限制农业可持续发展的主要因素。

2.2发展潜力

综合分析，凉州区农业在提高水资源利用率，调整优化农业结构，提高农业废弃资源综合利用率，提高畜牧规模化经营水平，搞好生态环境综合治理，提升农业产业化经营水平和农业综合经济效益等方面潜力巨大。

3凉州生态循环农业发展战略

3.1水资源高效永续利用战略

水资源是河西走廊绿洲农业的命脉，农业是用水大户也是浪费大户，生态循环农业倡导资源循环高效利用、生态安全，实施以水资源的高效永续利用为核心的可持续发展战略，是生态循环农业发展的充要条件。因此，应强化节水意识，防止水资源的污染，综合运用高效的工程、生物、农艺、灌溉等节水措施，兼顾生态、生产、生活用水，提高灌溉水的综合有效利用系数。

3.2农业结构优化调整战略

农业发展进入新阶段后，区域农业发展的重点由解决农副产品总量不足，逐步转移到适应市场对农产品优质化和多样化的需求、全面提高农产品质量和效益、满足城乡人民生产水平不断提高的需要上。基于此，从经济效益和水利用效益两方面综合分析，实施以农业结构调整为核心的富民战略，是生态循环农业发展的关键所在。

3.3农业废弃资源综合利用战略

以提高废弃资源利用效率为核心，以农业废弃物综合利用为目标，对种植业废弃物——秸秆和养殖业废弃物——畜禽粪便的转化利用开展技术研究，探索农村能源多样化和农村环境治理的有效途径，实现农业废弃物的资源化、无害化和排放量的最小化。

3.4生态环境综合治理战略

凉州在西北生态屏障建设和保护中的作用重大、地位重要，在该区实施生态环境综合治理战略，是国家生态安全和生态循环农业发展的基本保证。生态环境是人类生存和发展的基本条件，是经济、社会发展的基础，应把生态环境建设与产业开发、农民脱贫致富、区域经济发展相结合，广泛动员全社会的力量共同参与。

3.5农业产业化经营战略

实施以农业产业化为核心的农业综合效益提升战略，是生态循环农业发展的最终目标。农业产业化经营可把农产品的生产、加工、销售等环节连成一体，大幅度提高农业的整体效益，既可以促进农业发展，又可以促进农村工业、商业、服务业的发展。应通过“订单农业”、农村合作经济组织、龙头企业建设，培育区域主导产业，把资源优势转化为产业优势，使资源产出率、劳动生产率和经济效益达到最优化。

4区域农业生态循环模式资源配置关系

以研究区发展战略为指导，以单位面积配水量为基础，以“小麦—双孢菇—肥” 大田设施配套型和“玉米—牛—沼—肥” 种养结合型两个生态农业循环模式为例，假设模式在全封闭的理想状态下运行，据此推导出在单位面积配水定额条件下，区域内农业生态循环模式中的资源配置关系。其中，单位面积配水量决定小麦、玉米种植面积，玉米秸秆产量决定肉牛养殖规模，双孢菇发展规模根据小麦秸秆产量和牛粪产量来确定，同时牛粪产出量、沼气池建造规模要根据牛的养殖规模及玉米秸秆量确定。此外，模式中双孢菇生产产生的培养基废渣、沼液沼渣等农业废弃资源的肥料化利用又用于种植设施葡萄、小麦、玉米等。这两个生态农业循环模式之间的结合点主要在单位面积配水量、牛粪产出量和废弃物的肥料化利用(见图1)。