浅谈甘肃省农业节水实践及未来发展方向

张志成，万 伦，崔增团，郭世乾，高 飞，刘 健

甘肃省耕地质量建设保护总站，甘肃 兰州 730020

甘肃是我国西北典型的干旱、半干旱农业大省。地形、地貌复杂，气候生态类型多样，受干旱多风气候、区域水资源分布不均等众多因素影响，甘肃省也是全国水资源最为贫乏和土壤侵蚀严重的省份，水资源短缺是甘肃省发展农业的最大的障碍因素。按流域可分为黄河、长江、内陆河三大流域，长江流域水资源相对丰富，水资源供需矛盾较为突出的区域主要集中在河西走廊的内陆河、中东部黄河流域的干旱半干旱地区，全省年平均降水量只有278.7mm，且降雨多集中在6-8月，占全年降水量的50%，而蒸发量高达1 250.8mm左右。全省多年平均自产水资源总量为2.89×1 010m3，人均占有量仅1 100m3，不到全国平均水平的一半；耕地亩均水资源量为404m3，仅为全国平均水平的1/4，是一个典型的资源型、工程型缺水并存的省份。农业是用水和耗水“大户”，全省农业灌溉用水占各类用水总量的比重高达80%左右，比全国平均水平高出10个百分点以上。

目前全省农业灌溉亩均用水量为539m3，高于全国亩均用水量492m3。根据水资源发展规划，未来15年农业可用水量将维持零增长，农业缺水形势日趋严重，用水紧缺的矛盾将会越来越突出，因此甘肃提出了“深度节水、极限节水”的理念和思路，大力推广各类农业节水技术，发展高效节水农业，有效提高农业灌溉用水的利用率和产出效益，推动传统农业向现代农业转变，是保障水资源有效供给、促进农民增收的重要途径[1]，也是甘肃农业可持续发展的必然选择。

一、农业节水实践历程

甘肃省农业节水实践历程，可以概括为“试验探索”“快速发展”“高质量发展”三个阶段。

（一）第一个阶段是2010年前

可以追溯到200多年前，甘肃的先民创造了沙田种植技术，具有节水、保墒、保温、压盐碱等作用，至今甘肃、宁夏等地的农民仍在沙田上种植西瓜等作物。1995年甘肃省遭受60年未遇的特大旱灾，有300万人，200万头大牲畜发生水荒，特别是在一些既无地表水，又无地下水，只能依靠水窑集蓄雨水解决吃水问题的干旱山区，有25万户、125万人的饮水更为困难，难以生存，为了解决这个紧迫问题，甘肃省委、省政府决定实施“121雨水集流工程”，即每户修建100m2左右的集流场，两口水窖，一亩以上庭院经济，这项工程实施后，效益显著，大大缓解人畜吃水问题[2]，这是干旱山区用水的一大突破，在全国有较大的影响。2002年，原农业部安排在甘肃省实施了“半旱地区集雨节灌技术集成项目”，原甘肃省农业节水与土壤肥料管理总站、榆中县农技中心的科技人员共同探索创新出了“全膜双垄集雨沟播技术”，这是旱作节水农业的一次革命，该技术在我国的西北地区大面积推广，为我国的粮食安全做出了巨大贡献。2004年，在原农业部的支持下，开始推广膜下滴灌技术，首先在河西走廊的棉花上推广应用，并将该技术推广扩展到加工型番茄、籽瓜、枸杞等作物上。但由于膜下滴灌工程建设所需的一次性投资大，尤其是“包产到户”模式，把大田无形中分隔为小块田，加之甘肃省财力有限，难以大面积推广。针对当时河西地区农民大水漫灌的习惯，水的浪费很严重，大水漫灌水的利用效率平均不足40%，一半以上的水资源在灌溉过程中损失，并形成有裸土无效蒸发，导致大面积土地盐碱化，威胁着农业的可持续发展。2006年，在总结农民经验的基础上，推广了保墒、节水、投资少的垄膜沟灌技术，在甘肃省河西的玉米、马铃薯等作物上应用，取得较好的节水增产效果。同时针对小麦、大麦等密植作物种植中农民传统平作大水漫灌的习惯，在借鉴永昌县农民的麦类“对坝沟”种植灌水习惯的基础上规范了垄作沟灌技术。这是甘肃省节水农业发展的第一阶段“试验探索”阶段，人们在艰难中探索出了一些非常实用的农业节水技术。

（二）从2010年到2020年10年来，是甘肃省农业节水发展的第二阶段即“快速发展”阶段

甘肃出台了《关于加快高效节水农业发展的意见》等多个规划、意见、方案，同时原农业部也印发了《水肥一体化技术指导意见》《推进水肥一体化实施方案（2016-2020）》等。甘肃省农业农村厅先后下发了《2017年旱作农业推广（水肥一体化）项目实施方案的通知》《2020年旱作节水农业技术推广项目实施方案的通知》，投入了大量资金，重点推广以垄膜沟灌、软体水窖集雨补灌水肥一体化、地膜减量增效、墒情监测等四大技术为依托的旱作节水农业技术，不断探索示范旱作区节水农业可持续发展的途径、模式。通过多年推进，目前甘肃省灌区高效农业节水面积稳定在66.67万hm2左右，其中以滴灌、喷灌、渗灌为主的现代高效节水灌溉面积在36.67万hm2左右，管灌面积30万hm2左右，其中田间垄膜沟灌技术面积在40万hm2左右。甘肃省的灌溉水利用系数提高到0.57，实现了“年节水10亿m3、增收10亿元”的总目标，取得了节地10%，节药20%，节肥30%，节水40%，省工50%以上的好效果。在旱作区以全膜双垄集雨沟播和软体集雨窖水肥一体化为主的技术正在大面积推广，特别是渗灌水肥一体化在天水苹果上的探索应用，通过水、肥、气的精准调控、供给，实现了由“大水漫灌浇地、到滴灌浇作物、再到渗灌浇作物根系”的转变，这是甘肃农业节水的一次飞跃。

（三）第三个阶段“高质量发展”阶段，就是2020年及以后的10年

习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上指出，把水资源作为最大的刚性约束，全面实施深度节水控水行动。甘肃省委、省政府立足甘肃省水资源严重短缺的基本水情，在全国率先提出“深度节水、极限节水”的理念和思路，并根据《国家节水行动方案》制定下发了《甘肃省节水行动实施方案》。随着“黄河流域高质量发展”提升到国家战略的高度，以及甘肃省“戈壁农业”“丝路寒旱农业”“高标准农田建设”“旱作节水农业”等项目的实施，推动了用水用肥方式由粗放向节约集约转变，对于构建现代农业节水体系，推动甘肃省农业提质增效及绿色高质量发展，构筑我国西部生态安全屏障具有重要的现实意义和深远的历史意义，也为今后农业节水发展指明了工作方向，水肥一体化自动控制技术将成为未来农业节水发展的重点技术。

二、甘肃省农业节水存在主要的问题

（一）农业节水体系还不完善

甘肃省灌溉总面积为133.33多万hm2，原有灌溉类型多为渠道引水大水漫灌体系，井灌区的面积不大。在井灌区实施农业节水是可行的，操作也单一。但在渠灌区实施存在诸多困难，高效节水农业是通过管道输水灌溉体系，两者难以对接、吻合，单独建造蓄水池需要追加投资，且占用耕地，推进难度大。尽管这些年实施了许多农业节水项目，但未建成完整的农业节水体系，输水、用水仍以传统的渠道输水、大水漫灌为主，甘肃省的“水网+信息网+服务网”发展滞后，难以实现深度节水、极限节水。在甘肃的旱作区，尽管每年推广了100多万hm2的全膜双垄沟播技术，为甘肃省的粮食安全作出巨大贡献，但地膜的回收、加工、再利用机制尚不完善。

（二）农业节水的可持续发展模式尚未形成

这些年甘肃省加快了土地的确权、流转步伐，但绝大部分耕地仍以联产承包模式下的“一家一户”种植模式为主，难以实现统一的节水灌溉与施肥，难以实现全程的机械化，成本高、效益低的问题仍未解决。这些年，农业经营主体发生了重大变化，农业企业发展迅速，但农业企业的运行模式落后、运行成本高，许多农业企业运行艰难，没用形成完善的农业节水可持续发展模式。

（三）农业节水体制机制及技术创新不够

在农业节水投资机制上，主要以财政投资为主，没有很好的发挥社会资本进入农业节水领域，投资单一；在农业节水管理机制上，主要以行政事业单位管理为主体，没用发挥企业等社会组织参与农业节水管理。另外农业节水技术创新不够，自动控制程度低，大多采取手动操作，而没有通过自动控制，达到精准灌溉、施肥，更好地实现节水、节肥，降低劳动强度的目标。总体来说，甘肃省在农业节水体系建设相对滞后，物联网及自动控制技术应用才刚开始，大数据在节水农业方面的应用还是空白，农业节水存在装备质量不配套、技术集成不全、科技含量低、可持续性差、综合效益低等问题。

三、未来农业节水发展方向

依据甘肃省农业节水现状、存在的问题及经济社会发展状况，未来农业节水发展将进入高质量发展阶段，从管理层面要强化体质机制创新完善及水资源的管理创新；从技术层面要做好技术创新与集成平台建设，将高效节水技术与自动控制、物联网、大数据等紧密结合；宏观层面要发挥好示范引领的作用等。在强调高质量发展的同时，也要因地制宜，根据甘肃省不同区域的特点，将传统技术的完善与现代技术应用紧密结合。依据省情将甘肃分为三个区域，一是河西、沿黄灌区重点在“节”，以发展戈壁农业、旱寒农业、高标准农田建设为切入点，推广膜下滴灌水肥一体化及垄膜沟灌等技术，在甘肃省的特色产业，如制种玉米、马铃薯、蔬菜产业等产业应用，也就是要在节约用水、提高水的效益、增加收入上做文章，要顺应市场经济规律，以经济效益、生态效益为重点，着力打造“河西走廊国家级高效节水示范区”及“黄河流域高附加值节水农业示范区”；二是中东部旱作区重点在“蓄”，也就是千方百计蓄住天上水、保住土壤水、用好地表水，紧扣“用水、保水、蓄水、拦水、截水”五大环节，以“梯田、水窖、地膜、调整”为基础，推广全膜双垄沟播玉米、黑色地膜覆盖马铃薯、全膜穴播覆土小麦、沙田种植等技术，也就是要在种植粮食作物、保证粮食安全上做文章，加大财政补贴力度，以社会效益、粮食安全为重点，着力打造“国家级旱作农业示范区”；三是东南部半干旱区重点在“截”，使小水变为大水，无效水变为有效水，发展注水补灌、移动滴灌、软体水窖水肥一体化等技术，围绕特色林、果、椒、茶上做文章，以经济效益与生态效益并重，着力打造“软体集雨水窖水肥一体化示范区”。

（一）体制机制创新完善及水资源管理方面

在农业节水投资机制上，要以财政投资为引导，充分发挥社会资本进入农业节水领域，实现投资多元化，财政投资更多追逐的是社会效益，而社会投资更多追逐的经济效益，要让社会投资“有利可图”，要从税收、金融等方面给予支持。在农业节水管理机制上，打破以国家行政事业单位管理为主体的体质，发挥企业等社会组织参与农业节水管理，实现管理的专业化、高效化，水资源管理方面要根据国家和省上提出的实行最严格水资源管理制度的要求，稳步推进水权制度改革，灌溉用水实行按量收费、定额配水、节约有奖、超用加价的办法，进一步完善水价形成机制。通过采取“总量控制、定额管理、配水到户、公众参与、水量交易、水票运转、城乡一体”的措施，形成“政府调控、市场引导、公众参与”的节水型社会运行机制。在明确初始水权的基础上，大力培育水权交易市场，建立农民用水协会和水权交易与流转市场，鼓励农民参与水权的分配、水价的管理和水量的监督。对于节约下来的水资源可转让用于城市用水、工业用水和生态建设，鼓励用水协会进行水权交易，让农民得到节水的实惠。通过引入市场机制，采取技术扶持、政策优惠等措施，确保用户收入稳定增加。甘肃东南区域要借鉴、学习张掖、武威在农业节水方面的成功经验，逐步改变传统、粗放的用水模式和管理方式。

（二）技术创新与集成平台建设方面

植物生长是水、作物、环境，包括大气、光、热、土壤系统综合作用的结果，水作为载体和植物生命物质发挥着重要作用，但从全程节水的过程看，影响水分转化和利用的因素非常复杂，涉及学科门类众多，它所涵盖的技术是基于植物生命健康需水与供水过程的全程节水技术[3，4]，未来必须要开展交叉学科进行系统研究创新，建设技术创新与集成平台。同时要不断吸收现代生物技术、信息技术、新材料技术和先进制造技术，尤其是现代生命科学技术的新成果，充分挖掘植物的节水潜力。针对甘肃省农业节水存在的问题以及劳动力资源在数量、结构的变化，参照以色列、美国等先进国家的做法，将自动控制技术[5]应用到农业节水领域。

（三）示范引领方面

依据甘肃省提出的“深度节水，极限节水”的理念及思路，建议通过农业节水示范区带动全省农业节水高质量发展。一是推进“深度节水、极限节水”示范区建设：对标国际先进水平，选择民勤等具有重大影响和示范价值的县区、灌区或农场，开展“深度节水、极限节水”示范区建设。突出制度、机制与技术创新，强化行政管理与市场引导，重点围绕农业种植效益提升、节水灌溉工程完善、农业灌溉制度革新、分区配水严格管控、水管体制改革等措施，实施全域深度节水极限节水，使之成为全国综合节水示范和宣传教育基地。二是推进现代节水农业综合改革示范项目建设：在祁连山北麓河西走廊、黄河干流、黄河主要支流区域选择基础条件良好的灌区，以“三网”（灌溉输水网、信息网、服务网）建设为重点，采用“投、建、管、服”一体化运作模式，构建农业节水“物业化、保姆式”服务体系，逐步实施现代节水农业综合改革示范项目，在引洮二期等新建灌区率先试点推广。在示范区建设项目实施中，要将“物联网自动控制水肥一体化技术”融入其中，实现节水、节肥、增效及保护农业生态环境的多重目标。

四、结语

从国际、国内农业发展实践来看，在水资源十分紧缺的情况下，真正能够体现节水、节肥又高效的技术是“水肥一体化”技术，这项技术通过采用现代工业装备来武装和改造农业，将传统农业转变为现代农业。河西及沿黄灌区膜下滴灌水肥一体化技术的推广应用前景十分广阔，同时，积极开展与之配套的测墒灌溉和测土诊断、优化配方等方面的技术研究，实行微机控制，定时、定量、定位地给农作物精量供水、供肥，实现精准灌溉与施肥，最终达到促进农业增产和农民增收、缓解农业生产缺水矛盾、提高农业抗旱减灾能力和耕地综合生产能力的目标。

农业节水是一项综合性的工程，是农田工程、设备、农艺、化控、管理等多项措施的组装与集成[6]，未来的现代农业节水强调节水与增效的紧密结合，从植物生命需水过程入手，依据植物生命活动实施精量给水，重视植物生长过程中的每一个环节，尽量减少植物生命过程和给水过程中的无效水量，在确保生态健康与环境安全的前提下，以农业用水综合效益最佳为目标。同时要提高人的综合能力和素质，规范技术规程，形成规范化管理，促进农业标准化快速发展[7]，同时要促进农村土地加速流转集中，实现农业产业化[8]，并在现代农业企业、种植大户、农民专业合作社为主体的带领、引导下，实现六个转变：即由渠道输水向管道输水转变、由大水浇地向根部浇水转变、由土壤施肥向作物施肥转变、由水肥分开向水肥耦合转变、由单一技术向综合管理转变、由传统农业向现代农业转变，逐步建立起甘肃省现代农业节水综合体系。