宁夏种植布局调整对用水影响范文

农业灌溉由于具有用水量大，用水效率较低的特点，决定了其成为我国节水内容的重点。在以往的灌区节水规划和改造实践中，工程类的灌溉节水项目，如渠道衬砌、节水管道铺设等，往往成为灌区节水的核心。随着工程节水投资的加大，节水成本加速增长，而另一方面，随着信息的不断透明和谋求自身利益和发展的需要，农民开始注重使自己的生产种植规划迎合市场经济的需求，出于增产增收的目的，灌区种植结构不断发生调整，传统单一粮食作物种植结构正逐步向多元化经济作物种植结构转变，且有研究表明［1－3］，种植结构调整不仅能促进农民增收，而且可以有效减少灌区用水量，因此以调整种植结构为代表的节水措施在我国大中型灌区节水规划工作中，开始逐步得到应用和普及，并发挥着越来越大的效用。

1研究区概况

宁夏平原区地处西北内陆，天然降水稀少，蒸发强烈，水资源禀赋条件很差。对于宁夏平原区而言，水资源主要包括周边地表、地下来水，黄河干流和降水产生的地表地下水资源。受先天的自然地理条件所限，由当地降水所产生的地表地下水资源量极其有限，且来自山前的周边地表地下水资源量也十分稀少，因此，引用和消耗黄河干流水资源量成为平原区经济社会发展的重要支撑，"天下黄河富宁夏"，由此可见一斑。随着近年来黄河来水锐减，一方面黄委实行"丰增枯减"一刀切的水量分配办法，另一方面，不断加快的西部大开发战略促使宁夏经济快速迅猛发展，对水资源的需求越来越高。宁夏平原区一直是宁夏的精华地带，其农业发展是耗黄水量的主要贡献者。2004年，宁夏平原区总灌溉面积37．48万hm2，其中水稻面积7．67万hm2，套种面积9．77万hm2，这两种作物种植面积几乎占整个平原区总灌溉面积的一半，而经济附加值较高的菜田面积则不足10%，优质饲草面积所占比例更是微乎其微，仅为0．55%。可见，宁夏平原区现状种植结构以粮食为主，以特色优势农产品为辅，经济作物相对较低，其农业的发展基本上代表了宁夏未来整个农业的发展方向。目前，耗黄指标的严格控制以及大面积、低效益的粮食种植面积，无疑加剧了宁夏平原区用水负担。在当前及今后的地区用水规划和管理中，尤其是灌区节水改造规划工作中，大力推进种植结构调整必将成为宁夏平原区未来缓解用水紧张，增加用水效益的一个强力有效的突进。

2用水机理分析

水从水源处输送到田间再到被作物吸收利用形成干物质量，整个过程可以分为三个部分:一是水自水源处经由各类输配水渠道输送到田间;二是水在田面上逐渐入渗，由地表水转化为土壤水;三是作物根系从土壤中吸收水分，运移到植株体内，供生长发育所用。显然，农业灌溉用水即围绕这三个过程展开。目前对农业用水和节水机理的认识主要体现在两个方面［4－6］:一是从传统的取用水量角度出发，衡量节水措施实施下的取用水量的节约值，即将水资源在整个用水过程中的所有耗散项(蒸发蒸腾量)和渗漏项均包括在内，而不考虑水资源的循环转化特性。实际上，对于某一具体的用水区域而言，水的渗漏项只是一个水量赋存形式发生变化的过程，由地表水转化为土壤水或地下水，水量并没有消失，仍可在本区域的其他时间或空间上重新利用，因此不能作为水量损失项看待，也就是说，这部分水量并没有真正得到节约，只是改变了一下存在形式而已;二是从资源的角度出发，将水资源等同于石油、矿产，寻求水的资源性消耗量，认为水的耗散量(蒸发蒸腾量)才是水资源的真正消耗，这部分水量一旦被耗用，将无法再重新回到区域的整个水循环系统中，因此，节水的研究应针对这部分水量开展，考虑节水措施下的耗水量减少值。当然，无论是取用水节水还是耗水节水，都需要通过采取一定的节水措施来实现，取用水节水和耗水节水是相伴而生的，取用水节水是耗水节水的表现，耗水节水是取用水节水的核心，二者之间关系密切，不可分割。

3计算模型及方法

根据所建立的平原区水循环模拟模型对不同种植结构调整方案下的双重节水效果进行分析，通过对未来不同种植结构调整方案下的区域水资源的消耗、运移和转换规律，分析相应的用水与耗水变化机制，建立取用水节水与耗水节水之间的定量对比关系。宁夏平原区是一个几乎完全受人工干扰的以垂向蒸散发为主的水资源利用研究区。根据变化环境下的区域水循环转换机制，建立基于自然和人工双重作用下的水循环模拟模型，旨在分析人工干扰频繁的径流耗散区水循环过程［7－8］。模型以水量平衡为基础，以人工灌溉区域和排水区域包含的类似子流域的区域作为计算单元划分基础，共分四层，7630个水循环单元(图1)，假定在每一个时间段内，水循环过程是均匀变化的，选择以日为计算时段进行平原区水循环的模拟，实现水资源的时空动态模拟。其中蒸发蒸腾量模拟是区域水循环模拟的核心环节。考虑区内的土地利用变异问题，每个分区单元的蒸发蒸腾可能包括植被蒸腾、植物截留蒸发、土壤蒸发和水域蒸发等多项，水域蒸发、植被截留蒸发、植被蒸腾和裸地蒸发分别采用Penman公式、Noilhan－Planton模型、Penman－Monteith公式以及修正后的Penman公式进行详细计算，不透水域的蒸发根据降水量、地表(洼地)储留能力和潜在蒸发能力由Penman公式进行求解。

4方案设置

种植结构调整的原则是在确保粮食安全的前提下，考虑作物需水、供水和缺水规律，根据市场需求，提高耗水少、产量附加值高和销路好的经济作物比例，建立节水高效型种植结构，优化各生产要素的时空配置，充分发挥农业自然资源的生产潜力，最大限度的摆脱水危机。对于水资源短缺地区的农业水资源利用而言，应在确保粮食安全的基础上，减少耗水大、效益低的粮食作物，增加耗水少、效益高的经济作物。水稻和套种是宁夏平原区耗水量最大的作物，也是作物种植结构调整的重点，未来宁夏平原区种植结构调整主要方向为:1)压缩水稻面积;2)压缩小麦套种玉米面积;配合农业经济结果调整，进一步压缩套种面积，改为单种小麦、饲草、玉米或是蔬菜等。据此目标，设定以下7个调整方案。其中方案1为现状种植结构。方案1、方案2、方案3和方案4均保持玉米套种面积不变，调整水稻及其他作物;方案3、方案5、方案6和方案7均保持水稻面积不变，调整玉米套种及其他作物。具体调整方案(表1)。

5模型计算结果分析

5．1种植结构调整下的取用水资源耗用状况分析宁夏平原区水资源条件较为复杂，用水来源主要包括周边地表、地下来水，黄河干流和降水产生的地表地下水资源［9－10］。尽管从水量上分析，当地降水和周边来水量较少，引用和消耗黄河干流水资源量是平原区经济社会发展的重要支撑，但在用水实践过程中，各类水分相互交织且运移转化，因此，不仅需要分析广义水资源消耗利用情况，还要对相应措施下的耗黄水量变化作重点研究，以此作为未来区域用水和节水的主攻方向。通过平原区水循环模拟模型的结果对比可知(表2):1)对于平原区农业发展而言，黄河水量是重要的支柱性水源，在广义水资源消耗量中，对黄河水量的消耗占据75%以上，充分证明了"天下黄河富宁夏"的这一说法。2)随着种植结构调整力度的增强，高耗水作物面积大幅度减少，引黄水量、广义水资源消耗量、耗黄水量及其他水量消耗，整体呈现递减态势。3)在现状年应用黄河水量情况下，虽然随着种植结构调整力度的增强，耗黄水量在引黄水量中的比重逐步加大，但农业对黄河水量的实际消耗平均约为45%，说明在引用的黄河水量中，只有不足一半的水量被作物蒸发蒸腾消耗掉，农业灌溉水有效利用率仅为45%，大量的黄河水量被白白浪费，即便将渗漏量也包含在内，用水效率平均能达到65%左右，可见，宁夏平原区农业用水效率不高，节水潜力较大。

5．2种植结构调整对区域节水的促进作用种植结构调整方向是以低耗水、高效益的作物替代高耗水、低效益的作物，结构调整的本身已经蕴涵了节水的方向，即减少耗水。以下分析单独调整水稻或套种，以及两者综合作用下对区域节水的促进作用，以供区域农业发展借鉴。(1)水稻调整对农业节水的影响。在研究水稻对农业节水的影响中，以方案1为基准，其他方案与该方案取用水和耗水差值作为水量节约量。由表3可知，随着水稻面积的减少，农业取用水水量和耗水水量均逐渐减少，农业取用水节水量和耗水节水量逐渐增加，方案4与方案1相比，农业取用水量减少了2．48亿m3，而耗水水量仅减少了0．61亿m3。(2)套种调整对农业节水的影响。在研究水稻对农业节水的影响中，以方案3为基准，其他方案与该方案取用水和耗水差值作为水量节约量。由表4可知，随着套种面积的减少，农业取用水水量和耗水水量均逐渐减少，农业取用水节水量和耗水节水量逐渐增加，方案7与方案3相比，农业取用水量减少了3．6亿m3，而耗水水量仅减少了1．45亿m3。(3)组合方案对农业节水的影响。以上分别对单独调整水稻和套种进行分析，水稻和套种均是宁夏平原区未来种植结构调整的重点，因此应分析二者组合方案下农业水量的变化。

6结论

水循环是研究一切水问题的基础，宁夏用水条件具有特殊性和复杂性，种植结构调整是一项对用水过程的干预调整行为，合理的调整方向不仅能实现地区水资源的充分节约和高效利用，而且还能促进区域水资源的良性循环［11］。根据文中研究，可得到以下几点结论及建议。(1)宁夏平原区用水应根据黄河水量，量水而行。宁夏平原区用水，尤其是农业发展用水，应根据黄河来水变化，在限定的耗黄水量指标下，及时进行科学用水规划，合理分配有限水资源量，尽可能采取各种有效节水措施，提高水分有效和高效附加值。(2)应注重取用水节水和耗水节水之间的定量关系。文中数据系列较少，对取用水节水和耗水节水之间的关系只是进行了初步探讨，但已有迹象表明，二者之间存在着某种不可分割的定量关系。因此，在今后的节约用水过程中，应着重加强取用水和耗水二者之间的机理分析和量化研究，力争在用水实践中通过对取用水量的测算来表现和衡量对水资源的消耗本质。(3)种植结构调整力度及节水效果定量关系描述尚有困难。种植结构调整措施虽是一项经济合算、效益明显的高效节水措施，但因其结构调整呈现多样化、复杂化特点，且结构调整往往同农民意愿和思想认识紧密联系;在定量表现方法上，与其他节水措施不同，无法用某一单独数据表示(如渠系衬砌可用衬砌率表示衬砌实施规模)，而是多种作物面积的比例关系，因此，在衡量种植结构调整力度的大小及其与相应节水效果之间的关系时尚存在一定的问题。(4)应尝试综合措施下的节水效果研究。节水措施多种，且因时因地而异，如何将这些措施综合考虑，评价其对节水效果的影响，同时将其应用于未来的水资源管理和生产实践中，是一件任重道远的大事。