长春市2020有效灌溉面积

3000万亩。根据长春市农业局公告得知，在2020年该市建设集中连片、旱涝保收的高标准农田1000万亩，有效灌溉面积达到3000万亩。长春市，简称“长”，别称“北国春城”，古称喜都、茶啊冲，是吉林省辖地级市、省会、副省级市。

1.1 水资源农业利用概况

世界干旱半干旱地区遍及50多个国家和地区，总面积约为陆地面积的1/3，在14亿公顷耕地中，主要依靠自然降水从事农业生产的旱地占80%。全球的农业灌溉面积由20世纪初的5×107公顷增加到目前2.5×108公顷，据估计到2010年全球灌溉面积将在现有的基础上增加19%，即耕地灌溉面积占总耕地的21.2%，而相应的灌溉水量将增加17%。1950~1985年，全球灌溉面积年均增长5%以上，占耕地17.8%的灌溉面积，生产了世界食物总量的1/3。但由于全球气候变暖和干旱日趋严重，水资源日趋紧张，发展新灌溉系统的成本不断上升，平均每公顷成本超过4500美元，甚至高达10500美元，灌溉农业的效益下降，制约了灌溉农业的发展。自1980年以来，世界灌溉面积增长速度明显下降，年增长率不到1%。国际食物政策研究所报告指出，从70年代后期开始全球新的水资源开发已经趋于缓慢，开发新的水资源的费用越来越昂贵，灌溉项目的投资正在减少，特别是亚洲。由于单一技术的应用和水资源有效利用率偏低，全球每年仅由于涝灾和盐碱化失去的土地面积达30~150万公顷。

由于自然地理气候和经济发展水平的不同，各国、各地区的农业用水状况也不相同。表3-1给出全球161个国家用水量与用水结构。不难看出，全球性水资源不但分布不均，而且利用结构也不相同。亚洲和非洲这两个贫水和人口密集地区农业用水占总用水的比例均高达85%左右，表明这两个地区水资源对于食物安全的保障形势依然严峻。从水资源开发利用程度看，非洲地区低于欧美既是由于经济条件限制，也由于水资源总量短缺和开发难度高。亚洲地区水资源开发利用程度为5大洲最高，达到10.7%，但仍低于我国的23%。发达国家和水资源富裕地区水资源开发利用程度均低于世界平均水平，而且农业用水占总用水的比例低于50%。

表3-2给出国际灌溉排水委员会（ICID）88个成员国农业灌溉的情况。88个成员国总人口占全球人口的80%左右，耕地面积占86.3%，灌溉面积占99%，耕地灌溉率平均为20.5%。表3-1和表3-2数据说明，在全球范围内，农业用水的主要来源仍是利用自然降水，在水资源富裕地区尤为显著。灌溉农业受资源紧缺、成本上升、农业效益下降等因素的影响，增长速率明显降低。亚洲地区由于人口密集，水资源的开发程度、耕地灌溉率和农业用水量远高于其他地区，这一方面说明亚洲地区灌溉农业发展迅速，但近年来亚洲地区灌溉投资下降和生态环境恶化的趋势也表明，亚洲地区以水资源开发为主的农业发展方式使水资源过度消耗，农业进一步发展面临的水资源压力将加大，节水高效应是亚洲地区农业发展的基本方向。

表3-1 世界各地区用水量与用水结构

地 区

国家数

人口

百万

总用水量

km3/yr

人均用水

m3/人yr

水资源开发利用率

%

用水结构（%）

农业

工业

生活

非 洲

50

723.40

151.96

210.0

2.8

85.4

5.8

8.7

美 洲

28

753.84

690.36

915.8

3.7

48.1

38.8

13.0

亚 洲

48

3461.75

1636.45

472.7

10.7

86.4

7.7

6.0

欧 洲

30

764.54

462.08

604.4

6.0

32.3

53.2

14.7

大洋州

5

27.13

16.37

616.7

1.1

34.5

3.1

62.4

合 计

161

5730.66

2957.58

516.1

6.1

68.6

22.0

9.4

资料来源：《世界之水》（1998~1999淡水资源报告）

表3-2 各地区ICID成员国灌溉情况

地 区

国家数

人口

(百万)

农业人口（%）

总面积

Mhm2

耕地面积

（Mhm2）

耕地与总面积比（%）

耕地灌溉面积(Mhm2)

耕 地

灌溉率（%）

非 洲

21

552.87

50.53

1898.47

146.65

7.72

11.86

8.08

美 洲

15

723.46

12.58

3758.11

389.68

10.36

38.09

9.77

亚洲、大洋州

25

3402.69

56.99

3162.64

502.16

15.87

170.11

43.83

欧 洲

27

693.18

13.05

575.06

169.70

29.50

27.56

16.24

合 计

88

5372.20

44.67

9394.28

1208.19

12.86

247.62

20.49

资料来源：ICID

1.2 国外发展节水农业基本做法

1.2.1 农业水资源开源技术

1）地面集水技术

在半干旱和干旱农业区，因地制宜地修建各类集水设施，收集雨水和地面径流，以供直接利用或注入当地水库或地下含水层。以色列从北部戈兰高地到南部内盖夫沙漠，全国分布着百万个地方集水设施，每年收集约1～2亿立方米水。美国则制定雨水收集系统的标准或规划指南以及系统的优化设计。其雨水收集设施主要有钢制容器、外表涂有橡胶或包有塑料的纤维可折叠容器、纤维玻璃小槽、聚乙烯容器、红木容器等类型。集雨面用柔性膜、沥青或其他不透水材料进行处理。

2）跨流域调水

跨流域调水是解决水资源时空分布不均的一种有效途径。原苏联地区、美国、印度、加拿大、墨西哥、巴基斯坦等国都进行了大规模的调水，伊拉克、利比亚和土耳其等国也在积极实施本国的调水计划。但调水工程同时也会产生一些严重的负效应，如投资过大、移民安置、淹没耕地等引发的一系列社会和经济问题以及环境问题。

3）地下水库利用技术

全球地下淡水占全球淡水总储量的30.1%，因此世界各国均非常重视利用地下水发展灌溉。美国加州的不少灌区都修建了地下水回灌系统。通过地下水库来调蓄水量，以丰补歉，提高水资源的有效利用率。

4）劣质水利用技术

劣质水包括工业和生活污水、咸水。在淡水日益紧缺的形势下，不少国家把利用劣质水灌溉作为弥补淡水资源不足的一个重要途径。由于将污水灌溉看作是消除污染、解决农业淡水资源不足、促进农业增产的有力措施，进一步推动了污水灌溉的发展。

以色列处理后的污水利用率已达70%，居世界首位，其中1/3用于灌溉，约占总灌溉水量1/5。美国目前已建成3400余处污水再利用工程，全国50个州中有45个州采用了污水灌溉。20世纪80年代初，前苏联已有50%的污水，包括全部工业废水用于农田灌溉。印度自20世纪80年代开始，每年用于农田灌溉的污水都占城市污水总量的50%以上。沙特阿拉伯的大量灌溉用水，尤其是非粮食作物用水，均为处理过的废水。

以色列利用淡化咸水进行灌溉的面积达到45,000 公顷，西班牙、意大利分别为29,000公顷和15,000公顷。

1.2.2 输水节水技术

1）渠道防渗技术

渠道衬砌是减少输水损失、提高灌溉水利用率的主要措施。各国用于衬砌的材料包括刚性材料、土料和膜料三大类。目前刚性材料（尤其是砼衬砌）占主导地位，随着化学工业的发展和机械化施工技术的进步，以聚乙烯和聚氯乙烯薄膜为主的膜料衬砌的比重日益增大。膜料衬砌具有防渗效果好、耐久性强、造价低及便于施工等优点。在美国用做水工建筑材料的高分子聚合物种类日渐增多，应用范围也逐渐扩大。美国从开挖渠床、铺设塑料薄膜直到填土或浇筑砼保护层都由机械完成。前苏联的中亚地区和乌克兰地区也在中、小型渠道采用了整体浇筑砼和砼预制板衬砌下加铺0.2毫米厚防渗膜料的方法。印度旁遮普邦采用在预制硅砖下加铺廉价聚乙烯薄膜，渠道运行15年，状况良好，取得了显著的工程效益。

2）低压管道输水灌溉技术

低压管道输水不仅可以减少输配水损失，还具有节地、适应地形强、防冻胀等优点，且有利于管理，在国际上已成为田间输水技术的主要方向。美国1984年低压管道输水灌溉面积已占总灌溉面积的46.9%，加州圣华金河谷灌区支渠以下全部管道化，渠系水利用系数达到0.97。日本、以色列、前苏联、东欧各国以及加拿大、澳大利亚等国也发展很快。国外低压管道灌溉技术已趋成熟，包括地面和地埋两种类型。地面管材主要有柔性聚乙烯软管、薄壁镀锌管、铝合金管、尼龙涂橡胶管，地埋管材包括低压砼土管、涂塑薄壁钢管、轻型半硬质塑料管。今后的主要研究方向是开发性能更优、价格更低的新型管材和各种先进量水、放水设备，以及适宜多目标利用的系统型式或实现自动化管理。

1.2.3 田间灌溉节水技术

1）喷微灌技术

采用高效省水的灌溉技术是提高农业水利用率的一个重要途径，喷微灌技术是世界灌溉节水技术发展的主流。欧洲国家82%的灌溉面积利用先进的灌溉技术，仅有14%的灌溉面积利用地面重力灌溉。喷微灌技术在以色列、美国、前苏联和欧洲一些国家发展比较快，以色列、德国、奥地利三国的喷微灌溉面积占本国灌溉面积的100%。以色列水资源极度贫乏，十分重视选用最节水的灌溉技术，喷微灌中滴灌比例已达70%（表3-3）。

表3-3 各国采用先进灌溉技术情况

国 家

总灌溉面积(百万公顷)

采用先进灌水技术的灌溉面积(公顷)

喷、滴灌面积占总灌溉面积(%)

喷灌

滴灌

喷、滴灌合计

美 国

21.400

3,380,000

1,050,000

4,430,000

21.0

法 国

1.610

—

140，000

1,450,000

90.0

印 度

57.000

658,500

260,000

918,500

1.6

奥 地 利

0.080

760,000

3,000

763,000

100.0

埃 及

3.300

450.000

104.000

554.000

17.0

德 国

0.532

530,000

2,000

532,000

100.0

南 非

1.300

255,000

220,000

475,000

36.5

意 大 利

2.700

345,000

80,000

425,000

16.0

斯洛伐克

0.310

310,000

2,650

312,650

99.0

伊 朗

8.050

199,075

53,717

252,792

3.1

以 色 列

0.231

70,000

161,000

231,000

100.0

叙 利 亚

1.280

93,000

62,000

155,000

12.0

英 国

0.160

156,000

2,000

158,000

99.0

捷 克

0.153

151,011

1,224

152,235

99.5

澳大利亚

2.000

—

—

100,000

5.0

津巴布维

0.150

87,000

8,000

98,000

63.0

匈 牙 利

0.130

82,000

4,200

89,200

68.6

葡 萄 牙

0.630

40,000

25,000

65,000

10.0

马 拉 维

0.055

43,193

5,450

48,643

87.0

约 旦

0.070

5,300

38,300

43,600

62.0

塞浦路斯

0.055

2,000

25,000

27,000

49.0

墨 西 哥

6.200

—

105,000

600,000

10.0

喷灌形式有中心支轴式、滚移式、平移式、卷盘式、人工季节性固定喷灌等。

微灌与喷灌相比，因更为节水、节能，增产效果更显著，故其发展势头也很强劲。世界微灌面积由1981年的43.7万公顷发展到2000年的376.7万公顷。美国、以色列正在发展地下滴灌技术，取得了较地面滴灌更好的效果，并且有利于使用污水灌溉。而以重力（低水头）滴灌为代表的家庭小型微灌系统则特别适合在发展中国家推广。

许多发展中国家也都根据本国国情，采取适度发展的路子，使喷微灌得到一定发展。

喷微灌技术发展趋势是：A.低压节能型；B.喷微灌相互结合；C.积极开展多目标利用；D.改进设备、提高性能；E.产品日趋标准化、系列化、通用化；F.运行管理自动化。

2）改进地面灌水技术

在发展喷微灌技术同时，各国非常重视对常规灌水方法的改进与发展，并研制出绳索控制灌溉（美国）、坡地灌水管灌溉（苏联）、波涌灌溉（美国）、地面浸润灌溉（日本）、负压差灌溉、土壤网灌溉 、小型干燥器或雾水收集器集水灌溉（南美）、皿灌（印度、巴西）、水平池灌溉（美国）等新技术新方法。

1.2.4 农艺节水措施

主要包括选育耐旱作物与节水品种，改良耕作方法与栽培技术，推广地面覆盖技术。这些措施都既适宜于灌溉农业区，也适宜于旱作农业区。

1）选育耐旱作物与节水品种

耐旱作物一般在生长关键期能避开干旱季节，或抗逆性强，或能和当地雨季相吻合，在雨季快速生长，以充分利用有限的降水。印度和美国十分重视高粱品种的选育研究，目前全印度推广应用的优良高粱杂交品种已达45个，覆盖面已达38%。这些品种不仅产量高，而且品质优良，有些高粱的口感可以和我国的粳米相媲美。

美国旱区高粱广泛用于畜牧业必需的青贮料、青刈干草、残茬放牧，更是残茬覆盖保护耕作法的关键环节。高粱水分利用效率高，生产性能稳定，已成为高粱／肉牛旱地农牧制度的基础。美国注重强化高粱耐旱性能的工作，得克萨斯州农业试验站近年来用渐渗杂交法将高大、晚熟、不适应温带的热带高粱种质转变成矮秆、早熟有栽培价值、适应温带的类型，扩大了种植利用范围。得克萨斯州理工技术大学植物分子研究室人员经过多年努力，MAS的分子育种工作已有突破。亚利桑那州的Tucson试验站，正大力筛选耐盐、省水植物，以丰富现今栽培的作物种群。

2）改良耕作方法

合理的土壤耕作具有调节土壤物理性状、蓄水保墒、增加可给营养元素的效果。因此，各国在探究发展节水农业途径时，都非常重视耕作方法的改进与发展。

发达国家由于机械化作业和化肥施用造成土壤结构破坏，引发失墒、水蚀、风蚀，为此推行了各种保护性耕作。基本趋向是由多耕转为少耕免耕，由浅耕转为深耕，由耕翻转为深松，由单一作物连作转为粮草轮作或适度休闲。重视水土保持、纳雨蓄墒、以肥调水。

在美国，随着高效除草剂和免耕播种机的出现，现代免耕技术已被广泛用于小麦、大麦、棉花、烟草、高粱、大豆、甜菜和饲料作物。目前全美国70%的耕地已取消了铧犁翻耕，免耕种植的面积已占全国粮食作物面积的20%。据此有人预测，到2010年美国将有95%的农民用少免耕法代替传统耕法。

3）推广地面覆盖技术

地面覆盖包括有机物覆盖和地膜覆盖。具有抑制土壤蒸发、蓄存降水、保持土壤水分、提高地温的功能，能够节省灌水、提高产量。并且技术简单、成本低廉是一项非常有效的抗旱增产措施。美国平原地带广泛实行作物秸秆覆盖，麦秸、高粱和轧棉碎屑覆盖的土壤蓄水都明显增加。最早使用地膜的日本，根据不同的作物和栽培方式采用很多不同品种的地膜，包括透明、黑色、银黑、镀铝等多种颜色、材质以及带孔和条状网眼地膜。为解决污染问题，近年来开发了多种可降解地膜。随着光降解地膜覆盖材料、多功能覆盖机以及薄型高强度地膜的出现，地膜覆盖技术在西欧大面积用于大田蔬菜、棉花和玉米等作物。

1.2.5 化学节水技术

1）化学覆盖

化学覆盖是以多分子膜阻碍土壤水气散发，水气在膜下聚集凝结使耕层土壤水分含量升高。国外使用农田化学覆盖的有原苏联、美国以及日本、法国、印度、罗马尼亚、比利时等十多个国家，增产效果达到10～30%。农田化学覆盖材料包括石蜡、沥青乳剂、树脂、橡胶、塑料等，使用方式包括成膜、泡沫和粉末覆盖。

2）保水剂

保水剂即土壤改良制，从成分上大致可分为无机、有机和高分子合成物质三类。保水剂吸水速度快（吸水能力可达50～500倍），在干旱环境下能将所含水分通过扩散慢慢渗出，并能反复吸水和渗水。通常用作种子涂层、苗木根系涂层和种子造粒。美国农业部北部研究中心于70年代合成了吸水性很强的新型保水剂，包括淀粉系、纤维素系和合成聚合体3个系。在用于种子造林、种子涂层和树苗移栽等方面取得了良好效果。日本、英国、法国和前苏联等国都研制、使用了自己的保水剂产品。研究较多的是以乙烯醇/丙烯酸盐类和交联聚丙烯酸盐组成的聚合体。今后的主要研究方向是延长其使用寿命，以提高利用效益，确保经济性。保水剂及其分解后的成分对土壤和作物有无不利影响还需要进一步研究。

3）抗蒸腾剂

据研究人员测定，作物根系吸收的水量只有1%成为作物细胞的组成部分，其余的99%都通过作物蒸腾进入大气。这些水中有一部分是作物维系生命所必需的，另一部分则属于无效散失。据美国研究资料使用抗蒸腾剂可减少土壤水分损耗40%左右。抗蒸腾剂主要作用类型包括代谢型、薄膜型和反射型。

1.2.6 管理节水措施

1）制定节水灌溉制度

节水灌溉制度不仅关系到作物单位耗水产出，而且还能控制作物最大可能耗水量，是节水型农业的一项重要内容。70年代以来，各国在这方面开展了大量研究。以色列试验结果显示，最佳灌溉处理是利用最少的水获得接近于最高产量的产量，即相当于最高产量85%～95%的产量。

2）重视田间水管理和农民参与

田间水管理是灌溉水管理的重要组成部分。各国为了改善和加强田间水管理，在不断完善田间渠道和配套、采用先进的灌水技术、积极探索减少水的蒸发、渗漏，增加对土壤水的利用以提高降水和灌溉水的利用效率的同时，也纷纷重视发动农民参与水管理和加强量配水设施建设。

加拿大、美国和日本等发达国家开始重视用“需求”管理取代“供给”管理，实施灌溉用水的动态管理。

3）加强灌区用水信息管理

随着淡水资源供需矛盾日益突出，近些年来不少国家已注意研究灌溉农业经济用水和用水管理现代化问题。灌溉用水管理实质是灌溉用水信息管理，合理的灌溉及其相应的措施取决于可靠的用水信息。美、日等发达国家的用水信息管理比较先进，如美国加州CIMIS灌溉管理信息系统，包括由设在重点农业区的70多个气象站组成的网络，每个站的观测数据在每晚自动传输到水资源局计算中心，中心综合汇集的气象数据包括降雨、土壤、空气温度、风向风速、相对湿度，经分析校准后存入CIMIS数据库，提供给网站，再由各网站提供给农户，精确确定灌水量，提高灌溉效率。

4）实行计划用水，合理调配水量

在地多水少灌区，供水量与作物田间需水量之间供需矛盾突出。实施计划用水，采用主要农作物有限供水的优化分水技术和轮灌斗农渠的最佳组合和实行灌区多水源统一调度，可以有效调配有限的水资源以发挥最大效益。

5）促进灌溉管理向自动化发展

随着科学技术的迅速发展，发达国家普遍采用计算机、电测、遥感等新技术进行水管理。在美国，大型灌区都设有调度中心，实行自动化管理。日本于20世纪80年代初新建或改建的灌区，大多从渠首到各分水点都安装有遥测、遥控装置。罗马尼亚大多数灌区在80年代初便实现了自动化或半自动化管理。以色列不论大小灌区，全部采用自动化控制。

6）通过水价调节用水

从全球范围内看，灌溉水的水价远低于生活、城市和工业用水。即使在法国、德国和以色列这样的灌溉系统能够达到自我维持发展的发达国家，其灌溉用水的价格仍然只有其它用水价的1/10左右（表3-4）。澳大利亚、塞浦路斯、美国、埃及、南非、印度、巴基斯坦、法国、英国等都制定了相应的水价政策。

7）水资源管理机构运行与维护

多数国家都设有确定不同类型需水和分配水的机构。澳大利亚、埃及、巴基斯坦、印度、马来西亚的灌溉系统的运行，是由政府机构执行的。但奥地利、英国、蒙古、美国，灌溉系统的运行则主要是由用水者协会来完成的。而其他一些国家，如意大利、以色列、南非、土耳其等国是由政府机构和用水者协会来共同完成的。

灌溉系统的运行维护各国也不尽相同，政府与用水者投入的运行与维护的费用的比例也大不相同。塞浦路斯、巴基斯坦、印度、南非和泰国全部由政府负担所需的费用，而奥地利、法国、德国、美国则全部由用水者负担所需的费用，其他国家则由二者共同负担。

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