中国水科院水利研究所 高占义 龚时宏
一、发展农业高效用水的意义
发展农业高效用水对保障我国粮食安全、促进农民增收和改善生态环境具有重要意义，农业高效用水工程是最重要的民生水利工程之一。
我国是一个人口数量占世界五分之一的人口大国，确保21世纪的粮食安全对于中国的稳定和发展以及国家安全具有重要战略意义。据有关预测，21世纪30年代我国人口将达到16亿的峰值，粮食总需求将达到7亿吨左右，如要保障我国的粮食安全，避免对世界粮食市场造成太大的冲击，那么我国的粮食自给率应控制在95%左右。要达到这一目标，我国粮食综合生产能力应达到6.6亿吨左右，即在今后三十年内，我国的粮食供应总量必须在现有5亿吨的基础上，增加1.6亿吨左右，才能满足16亿人对粮食的需求。但由于我国耕地资源十分有限，决定了依靠扩大耕地面积保证未来粮食生产能力的增长已不可能。根据中国工程院重大项目《中国农业需水与节水高效农业建设》研究，灌溉是粮食单产增长最主要的因素，全国灌溉耕地单产约为旱地单产的2.5倍，灌区对全国的粮食贡献率达73.45%。因此未来粮食发展将主要依靠提高单位面积产出水平和适度发展灌溉面积，而农业高效用水则是实现该目标的重要途径。目前由于传统灌溉用水粗放，水的利用率低，造成现有灌溉面积上灌溉用水严重不足，并制约了灌溉面积的扩大。
现代农业高效用水技术，不仅可以在农业灌溉水资源一定的条件下，大大扩大灌溉面积，提高粮食的总产量，而且可以提高某些农产品的质量。将现代高效用水灌溉技术与覆盖保墒、高效种植制度、提高降雨的有效利用率等其它农业措施综合起来，则不但可以进一步提高农业高效用水水平，而且可有效地降低农产品生产成本，增强农产品市场竞争力，从而使农民收入得到提高。
过量引用地表水可致使河流干涸断流和土地退化，甚至沙化；过量开采地下水，使地下水位大幅度下降，而引发地面沉降、海水入侵；大定额灌溉可能造成农药、化肥等有害成分淋洗流失，污染地下水和地表水等一系列环境问题。农业高效用水不但可以提高水的利用率，还能减少地下水开采，减少灌溉回归水的排放，增加生态环境用水，从而遏制生态环境的恶化。各地实践表明，只有大力发展农业高效用水，才有可能使生态用水得到逐步恢复，使生态环境得以改善。
二、农业灌溉分区及农业高效用水发展布局
我国地域辽阔，各地自然地理特征、农业种植情况、灌溉发展条件，以及社会经济发展状况不尽相同。为因地制宜地确定各地节水灌溉发展的目标，进行分类指导，参考降雨量、干旱指数（年蒸发量/年降雨量）、作物种植结构、复种指数等气象、农业和灌溉指标，将全国划分为六个灌溉分区，如下表所示：
表 我国农业灌溉分区
我国各农业灌溉区均需大力发展农业高效用水，华北、东北、西北、华中、西南地区发展任务较重，对农业高效用水提出如下发展布局：
1．北方地区、生态脆弱地区以及南方沿海缺水城市郊区。这些地区基本上属于资源型缺水，除在适当条件下部分考虑跨流域调水解决外，主要是通过发展节水灌溉缓解农业用水紧张状况。
2．工农业及城乡用水矛盾突出地区。随着现代化和城镇化步伐的加快，大中城市及经济发达地区对水的需求增长很快，但在一些地区由于水资源短缺或开采难度大，使供水量难以同步增长，出现行业之间争水、农业用水被挤占的情况。这类地区应加快节水灌溉发展步伐。
3．取用水过量致使生态环境恶化的流域。由于过量引水使部分河段发生断流或干涸，给下游工农业生产带来巨大损失，甚至出现荒漠化倾向。这类流域应进行流域综合节水改造。
4．通过节水可以扩大灌溉面积的地区。目前不少灌区因水量不足，灌溉面积达不到控制面积。这类地区通过发展节水灌溉，不但能够改善现有灌溉条件，提高灌溉保证率，还能扩大灌溉面积，形成新的农业生产能力，应作为发展的重点。
5．受缺水困扰的“老少边穷”地区和北方牧区。由于长期受缺水问题的困扰，严重影响了当地经济发展和社会进步，一直处于相对贫穷落后且生态日趋恶化的状态。对于地区经济社会发展和生态恢复而言，水具有举足轻重的作用，水利兴则百业兴，发展节水灌溉的意义非同一般。
三、农业高效用水发展模式及重点
（一）分区发展模式确定原则
可持续发展原则：以水资源承载能力为基础确定农业高效用水的发展模式和重点，做到与人口、资源、生态环境的相互协调，促进经济社会的可持续发展。
因地制宜原则：根据各地的具体情况，抓住制约农业用水效率提高的关键环节，走适合自己的农业高效用水发展道路。实行大中小型工程并举，工程措施与非工程措施配套，先进技术与实用技术结合。
科学性原则：开源节流并举，节流优先，以提高灌溉水和天然降雨的利用效率为前提，实现水资源的优化配置、高效利用和有效保护。
效益优先原则：以降低灌溉成本，提高作物产量，增加农民收入为目标，兼顾国家和农民两方面的利益，调动农民参与农业高效用水的积极性，处理好经济效益、社会效益与环境效益的关系。
（二）分区发展模式
1、东北地区
东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁、三省以及内蒙古自治区的东部。该地区地处温带、寒带大陆性季风气候区，冬季寒冷而漫长，夏季炎热多雨，年内温差较大，受季风影响，降水时空分配很不均匀，降雨量260～1000mm，由东到西递减，对灌溉排水的要求差异很大。西部地区旱作物对灌溉的要求较高，东部则较低，旱作物主要是播种期缺水，正常生长期湿润年份往往不需要灌溉，而水稻则必须依靠灌溉才能正常生长。
东北地区土地资源丰富，耕地面积3.57多亿亩，占全国耕地面积的23%，人均耕地面积5.1亩，是全国人均耕地最多的地区，也是国家重要的商品粮和大豆生产基地。2000年东北地区农田有效灌溉面积约为0.8亿亩，仅相当于全区耕地面积的22.4%，这一比例远低于全国的平均水平。该区大部分地区农业基本上是一年一熟制，复种指数为1.0左右，农作物主要品种为玉米、大豆、甜菜和最主要的灌溉作物水稻。
东北地区主要河流为松花江、辽河、黑龙江、鸭绿江、图们江，全区水资源开发利用程度平均为32%。辽河下游地区是缺水最严重的地区，辽河流域水资源开发利用程度已高达80%以上；松花江流域由于缺乏大型控制性工程，开发利用程度为29.9%；黑龙江干流（中国侧）开发利用低于2%，鸭绿江（中国侧）开发利用低于6%，这些河流的水资源开发利用均具有较大潜力。
东北地区的发展模式应该是：以巩固现有水田灌溉面积，提高灌溉质量和效益为主，对现有灌区进行以节水为中心的续建配套和节水改造，水稻区推广节水灌溉制度；采用管道输水和U型渠槽输水等节水灌溉技术，适度发展旱作物灌溉面积；进一步推广针对旱地玉米等大田作物的坐水种抗旱补水保苗技术；调整农业结构，扩大经济作物种植面积，通过推广喷、微灌等先进的灌溉技术，大力发展菜田、保护地灌溉；在辽河三角洲及三江平原等低洼易涝地区开展中低产田改造，提高灌溉保证率的同时，提高农田排涝标准。
东北地区的重点任务是：适度发展灌溉面积，提高灌溉保证率；大力推广节水灌溉技术；改善旱地农业条件，进一步发展针对玉米等大田作物的坐水种等抗旱补水措施；建设节水型人工饲草料基地。
2、华北地区
华北地区包括北京、天津、河北、山西、山东、河南6省市，拥有我国最大的平原—黄淮海平原，该地区城镇密集，人口众多，土地面积69.6万Km2，占国土总面积的7.25%，人口3.08亿，占全国总人口的24.3%，国内生产总值占全国的27.4%,工、农业总产值均占全国的1/4，在国民经济和社会发展中占有举足轻重的地位。该地区农业生产基础条件好，地势平坦，土地肥沃，气候温暖，光照充足，雨热同期，适宜多种粮食作物和经济作物的生长，可一年两熟。区内现有耕地面积占总面积的44.5%，复种指数1.51。粮食产量占全国的25.1%，其中小麦产量占全国的1/2以上，玉米和棉花产量占全国的1/3左右，水果产量占全国的37%。华北平原是我国重要的农业生产基地。
制约华北地区农业和国民经济发展的主要因素是水资源严重短缺。华北地区的人口、国民生产总值和农业播种面积均占全国的25%左右，而水资源总量仅占全国的4.8%，是我国典型的水资源与人口、耕地不匹配地区，也是缺水最为严重的地区之一。区内多年平均降水量为500～800mm，从东南到西北递减，降雨时空分布极不均匀，年际和年内变化很大，年内65%～85%的降水集中在6～9月，3～6月的降雨量只占全年降雨量的20%左右。由于降雨时空分布不均，华北平原的农业生产对灌溉的依赖性很大，区内灌溉基础设施相对比较完善，全区水资源利用程度平均已达73%，居全国之首，已大大高于国际上认为的40%的水资源可持续利用警戒线。由于河流上游来水减少，而且地表水大多优先用于城市和工业用水，区内主要河流对农业灌溉供水保证率低，经常发生断流，因此大部分地区靠大量开采地下水保证灌溉。据不完全统计，截止2000年，全区共有配套机井约293.7万眼，有效灌溉面积1.5亿亩。这一地区的机井数量约占全国机电井数量的70％，灌溉用地下水量占该区全部灌溉用水量的一半以上，有的省份高达2/3～3/4。盲目开采地下水造成地下水位持续下降，年均下降0.5～3m，形成多个以城市为中心的区域性地下水漏斗区。据统计，华北平原现有地下水漏斗区56 个，总面积达8.2万km2。地下水位持续下降不仅造成大量机井报废，还引起地面沉降、海水倒灌等生态环境问题。
由于华北平原经济相对比较发达，水资源供需矛盾十分突出，因此这一地区发展节水灌溉起步较早。80年代初期开始在井灌区推广低压管道输水和田间小畦灌等技术，取得了良好的效果。喷、微灌等先进的节水灌溉技术也已得到了示范和推广。目前华北平原有效灌溉面积为2.4亿亩，节水灌溉工程面积约9000万亩。其中渠道防渗控制面积2500多万亩，低压管道输水灌溉面积5000万亩，喷、微灌1500万亩。全区亩均用水量295 m3/亩，在国内属于灌溉用水效率比较高的地区。
华北地区的发展模式是：实施水资源的统一管理和优化调配，加强降水、地表水、地下水和土壤水的联合调度与高效利用，尤其应加强对雨洪资源的调蓄利用，同时合理利用经处理的城市生活污水，采取综合措施限制和减少地下水开采。根据水土资源状况制定发展规划，调整农业种植结构，压缩高耗水作物的种植比例。大力推广节水灌溉技术，井灌区全面推广管道输水灌溉；经济条件好，农业规模化经营程度高的地方发展喷、微灌；渠灌区以发展渠道防渗和改进地面灌水技术为主，适宜地区逐步发展井渠双灌。加强灌溉管理，研究制定适宜不同地区作物特点的科学的灌溉制度，大田作物普遍推广非充分灌溉。改革现行农村水利工程管理体制和水价政策，建立有利于农业节水的良性管理和运行体制。
华北地区的重点任务是：根据水土资源状况制定区域农业发展规划，调整农业种植结构；加强水资源的统一管理与合理调配；全面推广节水灌溉，率先建立节水型高效农业区。
3、 西北地区
西北地区包括陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆五省、区及内蒙古自治区西部，地处我国黄河上、中游和内陆河流域。总土地面积309.2 km2，约占全国总面积的三分之一，耕地总面积2.58亿亩，人均耕地面积2.9亩，高于全国平均水平，其中新疆人均耕地面积5.29亩，但生产能力低下，粮食播种面积单产211kg/亩，比全国平均水平低27.7％。
西北地区位于欧亚大陆腹地，其光热资源丰富，气候干旱，降水稀少，蒸发强烈，风沙大，冬季严寒，夏季炎热，一般年降雨量在300～400mm左右。该地区分布是从东向西递减，贺兰山以东年降水量为200～600mm，贺兰山以西为内陆盆地，降水集中在山区；而盆地中部则极端干燥少雨，大部分年降水量少于200mm，盆地中心往往少于25mm，但年蒸发量高达2000～3000mm。气候特点决定了西北地区不具备粮食生产优势，棉花和水果是当地的优势产品，林、牧、草业在农业生产中所占比重也比较高。
西北地区土地资源比较丰富，开发潜力较大，但水资源匮乏，严重制约了土地资源的开发利用。西北地区五省区水资源总量2235亿m3，1997年水资源开发利用程度接近40%。由于社会经济发展的不平衡和自然条件的不同，各流域区的水资源开发利用情况有较大差异。
西北地区有30万亩以上的大型灌区近40处，控制灌溉面积6000多万亩，目前大部分灌区仍沿用传统的粗放灌溉管理模式，输配水系统老化失修、配套程度低，田间灌水技术落后，农业灌溉效率低，用水量过大，这些问题不仅造成水资源的浪费和土壤盐碱化，而且挤占了下游生态环境用水。
西北地区的发展模式是：针对西北地区光热资源和土地资源丰富，水资源严重短缺，生态环境脆弱，生产能力低下等特点，本地区发展节水灌溉要与改善农业生产条件和保护生态环境相结合。对内陆河上下游水量实行统一调配，避免因上游过量用水而导致下游生态恶化；引黄灌区严格按照国家分配指标用水，控制灌区规模，同时要利用水价等经济杠杆推动节水灌溉的发展。在工程措施上，引黄自流灌区以发展井渠结合灌溉、骨干渠道防渗和田间节水工程为主，同时要压缩水稻种植面积，推广水稻浅湿灌溉；井灌区和扬水灌区要大力推行渠道防渗和管道输水技术；果园、蔬菜等经济作物要大力推行喷灌、微灌。在水资源匮乏的黄土高坡和贫困山丘，要大力发展集雨节灌工程，在解决人畜饮水的同时，实施抗旱补水灌溉。
西北地区的重点任务是：以农业节水促进地区生态环境改善；以发展节水灌溉推动灌区续建配套和节水改造；井渠结合灌溉，改良和控制盐碱地；加强小水源及窑窖工程建设；加强牧区草原建设，发展饲草料基地节水灌溉。
4、华中地区
华中地区包括安徽、湖北、湖南、江西四省，经济较发达，人口密集，全区总人口2.26亿，占全国总人口的17.4%，其中农村人口占全国农村人口的19.2%。全区总土地面积69.46万km2，总耕地面积2.76亿亩，人均耕地1.25亩，但农业复种指数高达2.29，为全国之首，因此人均农作物播种面积高于全国平均水平。本地区耕地土层深厚，生态稳定，农作物主要种类为水稻、油料、小麦、棉花，其中稻谷是全国最大的产区，是我国主要粮食产区之一，其油料为全国第二大产区，是我国的主要调出区域，此外茶叶在国内外也具有一定影响。
本地区地处湿润的亚热带季风气候区，四季分明，降雨比较丰沛,年降雨量在760～1722mm，年蒸发量在800～1700mm，多年平均气温在13～20℃。由于四省分别地处长江中下游及淮河中上游，水系发育、天然水资源比较充裕，长江、淮河干流及多条主要支流均分别流经四省境内；本地区沿江、沿淮平原河网纵横，圩垸星布，湖泊众多，著名的洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、洪湖、东湖等淡水湖均分布在本地区，此外尚有地下水资源可开发利用。因此，华中地区水资源相对丰沛，据统计，全区平均水资源总量为4707亿m3，占全国水资源总量的16.7％,其中地下水资源1156亿m3，占全国13.9%，人均水资源2179.7 m3，亩均1700 m3，相当于全国平均数。1999年四省总供水量1005.26亿m3，占四省平均水资源总量的21％；其中农业用水量为679.26亿m3，约占总用水量的69％。总体上讲，本地区水资源能够满足农业生产需求，但局部地区由于自然地理环境的差别，鄂西北，湘西、衡阳、邵阳一带，赣西山丘区、赣南以及淮北等地枯水年或个别时段也存在较严重的季节性人畜饮水困难和农业生产缺水，主要为工程性缺水。
华中地区农业基础设施较完备，水利设施基础较好，在广大的沿江、沿淮滨湖平原圩区以及宽阔浅山丘陵区，根据地形不同及水资源情况修建了大量的蓄、引、提相结合，大、中、小型的灌排两用水利设施，截止2000年底统计，本地区耕地有效灌溉面积1.52亿亩，耕地有效灌溉率达55％，居全国之首，其中旱涝保收面积1.2亿亩，占有效灌溉面积的79％，为本地区抗御水旱灾害，促进农业乃至国民经济发展提供了可靠的水资源保障。
华中地区的发展模式是：以大中型灌区节水改造为重点，恢复和扩大有效灌溉面积，提高灌溉保证率。平原地区发展管道输水和渠道防渗，结合改进田间灌水技术；在山丘区结合种植结构调整，发展经济作物喷灌、微灌技术。在大力发展节水灌溉工程面积的同时，积极推广水稻控制灌溉等非工程节水措施面积。在推广农业节水技术的基础上，扩大开源工程，解决该地区工程性缺水问题。在巩固和改造现有灌溉设施的同时，要把中低产田的改造和农田排水放在同等重要的地位，进一步提高农业综合生产能力。
华中地区的重点任务是：以节水为中心的灌区配套改造；渍害中低产田改造；山丘区综合治理；合理开发利用地下水。
5、西南地区
西南地区包括四川、重庆、云南、贵州、西藏五个省（市、自治区），土地面积超过230km2，约占全国面积的1/4。全区90%以上为高原山地，地形复杂。从西南到东北大致可分为三个台阶，西部是西藏、云南和四川西部高山区，平原海拔都在4000m以上，由此向东为云贵高原，一般海拔在3000～1000m之间，东北则为四川盆地，海拔在300～700m之间。
全地区人口2.5亿，占全国总人口的19.7%，农村人口占全国的21.7%，本地区为诸多少数民族的聚居地，地区内大部分为林、牧区，农业生产主要集中在山间盆地及其周边的浅丘地区，平坝盆地仅占总土地面积的7%左右，耕地除成都平原及部分河谷盆地土壤肥沃，灌溉条件较好外，大部分地区坡地多，土层薄，水利条件差，生产能力低。全区农村人口人均耕地面积只有1.06亩，全区有效灌溉面积为7966多万亩，一半以上耕地尚无灌溉条件。
西南地区是我国长江、珠江、元江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江等主要河流的发源地，水资源总量达1.01万亿m3，人均5132 m3，位居全国前列。但由于山高水深地形复杂，水资源开发难度大，成本高，至今开发程度还很低。川、渝、云、贵人均有效灌溉面积分别为0.36亩，0.24亩，0.44亩和0.19亩，均低于全国平均水平。
西南地区属亚热带与热带气候类型，年降水量一般都在1000mm以上，但由于降雨在地区上和季节上分配不均，造成水旱灾害都比较严重。四川盆地年降水量在1300mm左右，经常遭受洪灾，这些地方多是政治、经济、文化的中心，人口稠密。虽然西南地区雨量比较丰沛，但山高水低，河流湍急，加之暴雨集中在七、八、九月，因此区域性、季节性的干旱灾害仍比较严重，特别是川中、川东、黔北、滇中，冬春干旱缺水对农作物生产影响很大。
西南地区的发展模式是：针对西南地区水资源开发利用程度低，属工程型缺水区的特点，该区发展重点是积极开辟水源，发展节水灌溉。在水源条件较好的丘陵区和山间平原，可利用自然水头发展自压喷、微灌，水稻区推广以渠道防渗为主的节水灌溉技术，完善田间节水工程措施。在贫水的山丘区积极推广集雨节灌，提高灌溉保证率，增强抗旱能力，帮助落后地区脱贫。
西南地区的重点任务是，加强现有中小型灌溉工程的续建配套，提高灌溉质量和效益；积极发展分散的小型蓄引提灌溉工程，发展灌溉面积；针对不同作物推广节水灌溉技术；山丘区综合治理。
6、东南沿海地区
东南沿海地区包括上海、江苏、浙江、广东、广西、福建、海南七个省（市），是我国经济最发达的区域。人口稠密，耕地稀少，人均耕地0.9亩左右，仅相当于全国平均水平53％。但本地区水热资源丰富，农业生产条件好，农业生产效率比较高。粮、油、棉、麻、糖、果均在全国前列。东南沿海地区农村经济发展水平居全国之首，全区农民人均年收入3750多元，为全国平均的180％左右。
本地区地处湿润的亚热带和热带，属湿热多雨海洋性季风气候区，多年平均气温13～26度，多年平均降雨量在1000～2200mm，雨热基本同期，四季宜农，复种指数高（可种二、三季），是我国水稻、油料、糖、蚕桑等经济作物主产区之一。
本地区有多条江、河流经境内，且水网密布，河、湖圩垸众多，水资源丰沛，能够满足农业生产需求。但局部地区由于自然地理环境差异，有区域性和季节性缺水，如粤西北、海南省，浙东、闽南沿海平原及山丘区等在枯水年或个别时段存在季节性缺水，且属于工程性缺水。
东南沿海地区的发展模式是：针对东南沿海地区经济比较发达，水资源相对丰富的特点，本地区发展节水灌溉的目标是改善农田生态环境，推进农业现代化建设。节水灌溉措施要适应现代化农业的要求，蔬菜花卉等高附加值经济作物以及茶、果林等因地制宜地采用喷灌、微灌技术。水田地区要普遍推广浅、湿、晒控制灌溉技术。渗漏严重、渠坡不稳，影响输水能力的渠道，要进行硬化防渗处理，推广管道化灌排技术，以节省土地，提高农业生产效率。通过先进的节水灌溉工程技术和科学的管理技术，减轻污染对农作物和农田生态环境的影响。
东南沿海地区的重点任务是，现有灌区以节水为中心的配套改造；结合现代农业区建设，大力推进农村水利现代化；推广先进的灌水灌溉技术；开发利用水能资源，促进农村电气化。