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刘仲民:西北农业,节水潜力有多大?

时间:2022-09-15 来源:《中国水利》杂志

我国西北地区土地资源丰富,人口密度低,光热资源充足,长绒棉及特色水果等农产品蜚声中外,但同时水资源匮乏、耕地质量低、生态环境脆弱。西北地区粮食产量与用水现状如何?农业节水潜力有多大?节约的水资源是用于进一步发展灌溉面积,还是用于生态环境保护?

中国灌溉排水发展中心党委书记、主任刘仲民根据“十四五”大型灌区续建配套与现代化改造项目和中型灌区摸底调查数据,对西北地区节水潜力进行了估算和可行性分析,并提出了相关政策建议。

西北地区近10年粮食产量相对平稳

我国西北地区(主要包括陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆5个省区)地处黄河上中游和西北内陆河区域,土地面积308.51万km2,域内大部分地区年降水量低于400mm,多年平均年降水量244mm,年均气温16~24℃。

2015年,西北地区粮食产量达到高值4731万t后,之后基本维持在4400万t左右。

2020年,西北地区耕地面积2.54亿亩,主要种植的粮食作物有小麦、玉米、薯类、豆类,分别占西北地区粮食播种总面积的33%、40%、13%和5%;粮食总产量4548万t,占全国粮食总产量的6.8%。

农业灌溉用水效率稳步提升

2020年,西北地区水资源总量2651.5亿m3,水利工程总供水能力1282.7亿m3,区域内用水总量865.4亿m3,其中农业灌溉用水量709.6亿m3,占用水总量的82.0%,是用水大户。

2011—2020年,西北地区灌溉面积总体呈增加趋势。2015年之前,灌溉面积增长较快,2015年后灌溉面积基本保持稳定。2020年,西北地区灌溉面积1.58亿亩,其中耕地灌溉面积1.25亿亩,耕地灌溉率49.2%。除新疆外,宁夏、陕西、青海、甘肃4省区灌溉率均低于全国平均水平,旱作耕地面积占比较大。

西北地区耕地灌溉面积主要分布在域内大中型灌区。2020年,西北地区有万亩以上大中型灌区1047处,经过灌区续建配套和节水改造等,耕地灌溉面积由2011年的9854万亩发展到2020年的1.10亿亩,增长11.27%,占域内耕地灌溉面积的88%。

2011—2020年,西北地区高效节水灌溉发展迅速。节水灌溉面积、高效节水灌溉面积分别由2011年的8221万亩、3908万亩发展到2020年的10472万亩、8027万亩,分别增长27.4%、105.4%。

截至2020年年底,西北地区节水灌溉面积占域内总灌溉面积的66.3%(全国平均49.9%),占全国节水灌溉面积的18.5%;高效节水灌溉面积占域内总灌溉面积的51.1%(全国平均30.6%),占域内节水灌溉面积的76.9%(全国平均61.4%),占全国高效节水灌溉面积的23.2%。

2000—2020年,域内微灌发展迅速。2020年年底已达6510万亩,占节水灌溉面积的62.2%,占全国微灌面积的60.3%。喷灌面积由萎缩到保持稳定,现状面积240万亩,占域内节水灌溉面积的2.3%,规模相对较小。

2011—2020年,西北地区农业灌溉用水效率稳步提高。农田灌溉水有效利用系数由2011年的0.498(全国均值0.510)提高到2020年的0.567(全国均值0.565)。近10年农业用水量基本维持在700亿~800亿m3

制约农业生产的主要因素

西北地区制约农业生产的主要因素可归纳为四个方面:水土矛盾、耕地数量与质量矛盾、人工绿洲与天然绿洲矛盾、生产与消费的矛盾。

一是水土矛盾。水土矛盾表现为水土资源严重错配,域内水资源与人口、耕地分布极不匹配。

西北地区降水量少且年内分配极其不均,有限的降水集中在夏秋季节,且多暴雨,春季缺水严重。

作为区域内重要水资源保障的高山融雪补给,年内分布也同样不均,汛期陡涨,枯季断流。

二是耕地数量与质量矛盾。西北地区人均耕地5.9亩,是全国人均水平的4.5倍。但土壤多为黄壤,可耕作层较浅,有机质含量低,盐碱化、沙化严重,地力退化明显,保水保肥能力差。

耕地等别低于全国总体水平,中低等地分布广泛,高等地少,基本无优等地分布。

三是人工绿洲与天然绿洲矛盾。西北内陆河流域上中游发展灌溉农业,扩大了人工绿洲面积,增加了农产品产量,却导致下游河道断流、天然绿洲萎缩退化。

比如,新疆天然绿洲由1990年的8.1万km2减至2018年的7.5万km2,人工绿洲增加4.2万km2,导致塔里木河等内陆河出现一系列河流生态问题。再如,黄河流域陕西、甘肃、宁夏等上中游地区灌溉用水量增加,导致下游水量减少,上下游用水矛盾突出。

四是生产与消费的矛盾。西北地区粮食等大宗农产品主产地位于新疆和甘肃河西走廊,农产品产区与我国工业和消费中心(中东部人口密集区域)距离远。

粮食等一般农产品在货物运输中属于大宗低值货物,运输成本比较高,限制了西北粮食等一般农产品的市场竞争力。

研究表明,21世纪以来,西北地区降水量的确出现了增加情况。

但是,绝大部分地区的降水特征基本稳定,部分地区降水量有所增加,属于正常年际波动范围,其干旱半干旱的气候特征也不会因此改变,上述矛盾将会长期存在。

节水潜力65.57亿m3

增粮潜力36.05亿kg

节水潜力和粮食增产潜力按大中小型灌区分别测算。

充分挖掘西北地区现有灌溉面积农业节水潜力,可实现农业节水65.57亿m3,主要集中于大中型灌区,达62.11亿m3,占总节水潜力的94.8%。其中,新疆节水潜力最大,占总节水潜力的71.8%;青海最小,占2.4%。

如果节约的水量主要用于发展灌溉面积,西北地区粮食总增产潜力可达36.05亿kg,主要集中在大中型灌区,占粮食总增产潜力的97.5%。其中,新疆、陕西增产潜力较大,分别占总增产潜力的39.7%、31.1%,青海增产潜力最小,占总增产潜力的3.0%。

节约的水资源,优先用于修复河流生态

西北地区农业节水潜力较大。但西北地区农业节水潜力分布不均,主要集中在内陆河流域。对于内陆河流域,国家已投巨资退地还水,但水资源开发强度仍远超河流水资源承载能力。因此,内陆河流域节约的水资源不宜进一步发展灌溉面积,而应用于修复河流生态。

西北地区粮食自给率高,但生态问题大,增产粮食对保障国家总体粮食安全作用有限。如果节约的65.57亿m3农业用水仍主要用于发展和改善灌溉面积,现有技术水平下,理论上可实现新增粮食生产能力约36.1亿kg,仅占近几年国家粮食年总产量的0.5%左右,对保障国家总体粮食安全作用有限,却需要承受西北地区生态环境继续恶化的沉重代价。

保障西北地区可持续发展和修复生态环境的关键在节水。大力发展节水灌溉,是保障西北地区粮食安全和优势特色农作物生产的生命线,也为西北地区城市发展和人民生活水平提高拓宽了水资源来源。通过节水灌溉置换出水资源用于恢复西北地区生态环境,是在不考虑跨流域调水等重大工程措施情况下的唯一选择。

作者:刘仲民 责任编辑:王盛楠