滇中受水區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力估算與分析

　　摘要:為了最大力度地發(fā)揮滇中受水區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力，實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，擬對滇中受水區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力進行估算分析。以2017年為現(xiàn)狀基準年，2030年為規(guī)劃水平年，基于滇中地區(qū)氣象站、實地調研等數(shù)據(jù)資料，擬定5個節(jié)水發(fā)展情景，利用水利部推薦的農業(yè)節(jié)水潛力計算方法計算各情景下的農業(yè)節(jié)水潛力，并進行區(qū)域糧食安全與節(jié)水投資效益分析。結果表明:滇中受水區(qū)在規(guī)劃水平年2030年灌溉水利用系數(shù)平均水平達到0．69，節(jié)水灌溉率達80%，高效節(jié)水灌溉率達30%;在現(xiàn)狀年基礎上，根據(jù)各受水小區(qū)實際種植結構，將水稻種植面積在－10%～3%的范圍內調整時，在保障區(qū)域糧食安全的基礎上，可實現(xiàn)18782萬m3的農業(yè)節(jié)水目標。

　　關鍵詞:農業(yè)節(jié)水潛力;節(jié)水發(fā)展情景;種植結構;灌溉水利用系數(shù);滇中受水區(qū)

　　1研究背景

　　大力發(fā)展農業(yè)節(jié)水是目前方向性、戰(zhàn)略性的大事。農業(yè)節(jié)水潛力計算在當下社會發(fā)展中具有極重要的理論與實踐意義［1－2］。農業(yè)節(jié)水潛力主要是指農田灌溉節(jié)水潛力，主要體現(xiàn)在農田灌溉水利用系數(shù)的提高和灌溉用水定額的下降兩方面［3－5］?，F(xiàn)時期節(jié)水潛力分析是以各部門、各種作物通過綜合節(jié)水措施所達到的節(jié)水條件下的定額、水利用系數(shù)、節(jié)水器具普及率等為參照標準，分析現(xiàn)狀用水水平與節(jié)水條件下的上述指標的差值，并根據(jù)現(xiàn)狀的實物指標(如灌溉面積等)計算最大的可能節(jié)水量［6－8］。

　　2研究區(qū)概況

　　本文研究區(qū)為滇中引水工程受水區(qū)，涉及大理、麗江、楚雄、玉溪、昆明和紅河6個受水片區(qū)，共包含34個受水小區(qū)，涉及6個州(市)的36個縣(區(qū)、市)，國土面積3．69萬km2，約占全省國土面積的9%(圖1)?，F(xiàn)狀耕地面積64．25萬hm2，占全省總耕地面積的10%，人均耕地面積0．1hm2，低于全省平均水平。滇中受水區(qū)是云南省耕地最為連片、種植水平高的糧食主產(chǎn)區(qū)，主要種植水稻、玉米、豆類和薯類，在云南省農業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。2017年底，滇中受水區(qū)所涉及的6個受水片區(qū)共發(fā)展節(jié)水灌溉面積約285．56萬hm2，其中高效節(jié)水灌溉面積約6．96萬hm2。平均灌溉水利用系數(shù)為0．59，高于全國平均水平0．542，低于國內先進水平0．735。平均節(jié)水灌溉率達到48．01%，略高于全國平均水平36．6%，低于國內先進水平76%。受水區(qū)現(xiàn)狀農業(yè)節(jié)水技術較國內先進水平還有一定距離，農業(yè)節(jié)水潛力還有發(fā)展空間。

　　3數(shù)據(jù)與研究方法

　　3．1數(shù)據(jù)來源

　　從氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)站收集了22個相應區(qū)域縣級典型氣象站點2012—2017年逐日氣象數(shù)據(jù)，包括最高(低)氣溫、空氣相對濕度、日照時間、降雨量和風速等，用以了解研究區(qū)年徑流量特征;從云南省1949—2017年統(tǒng)計年鑒［16］、云南省水資源公報、農業(yè)統(tǒng)計年報等收集了滇中受水區(qū)各州(市)水資源、農業(yè)用水、農業(yè)灌溉、糧食產(chǎn)量等數(shù)據(jù);參考了《云南省土地利用總體規(guī)劃》《云南省水利發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造方案編制技術指南》《中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造方案編制技術指南》以及《云南省“十三五”高效節(jié)水灌溉實施方案》、《云南省用水定額(2019版)》等項目成果資料。

　　3．2計算方法

　　滇中受水區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力的計算采用水利部推薦的農業(yè)節(jié)水潛力計算方法(式(1))［15－16］。該公式綜合考慮了農作物種植結構調整、大中型灌區(qū)改造、節(jié)水灌溉面積擴大、渠系水利用系數(shù)提高、灌溉制度改進等措施，涵蓋了工程節(jié)水、農藝節(jié)水、管理節(jié)水3個方面。Wn=A0(Q0/u0－Qt/ut)。(1)式中:Wn為農田灌溉節(jié)水潛力;A0為現(xiàn)狀灌溉面積(hm2);Q0為現(xiàn)狀作物加權凈灌溉需水定額(m3/hm2);Qt為考慮作物布局調整后的遠期水平年作物加權凈灌溉需水定額(m3/hm2);u0為現(xiàn)狀水平年灌溉水利用系數(shù);ut為遠期水平年灌溉水利用系數(shù)。

　　4研究區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力估算與分析

　　4．1情景設置

　　根據(jù)《基于LMDI的滇中受水區(qū)農業(yè)用水量變化影響因素分析》［17］一文中對滇中受水區(qū)農業(yè)用水量影響因素的分析，認為促進其農業(yè)用水量有增加趨勢的正向效應即主要因素是高耗水作物種植比例與綜合灌溉定額。因此在節(jié)水情景設置時，以2017年(平水年)為現(xiàn)狀基準年，2030年為規(guī)劃水平年，根據(jù)滇中受水區(qū)34個受水小區(qū)農業(yè)用水、農業(yè)節(jié)水現(xiàn)狀，選定灌溉水利用系數(shù)、節(jié)水灌溉率、高效節(jié)水灌溉率以及高耗水作物(水稻)種植比例為指標，進行組合，擬定5個節(jié)水發(fā)展情景，用上述水利部推薦的農業(yè)節(jié)水潛力計算方法(公式(1))分析計算各情景的節(jié)水潛力。具體如表1所示。

　　4．2結果分析

　　4．2．1農業(yè)節(jié)水潛力分析

　　根據(jù)提高灌溉水利用系數(shù)平均水平、調整種植結構后得到的5種節(jié)水發(fā)展情景，通過式(1)進行農業(yè)節(jié)水潛力計算，得到滇中34個受水小區(qū)在各情景下的農業(yè)節(jié)水潛力結果(表2)及滇中受水區(qū)總體農業(yè)節(jié)水潛力情況(圖2)。情景1時各受水小區(qū)維持基準年灌溉水利用系數(shù)平均水平及種植結構原狀，不具有農業(yè)節(jié)水潛力;情景2時除大理市受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力為394萬m3外，其余33個受水小區(qū)的農業(yè)節(jié)水潛力均為負值，其中元謀元馬受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力達到－2598萬m3，各受水小區(qū)所在片區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力合計值均為負;在情景3的灌溉水利用系數(shù)平均水平和種植結構下，僅南華龍川、富民永定、昆明四城區(qū)、易門龍泉、通海秀山農業(yè)節(jié)水潛力為負值，其它受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力均為正，各受水小區(qū)所在片區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力合計值均為正;在情景4的灌溉水利用系數(shù)平均水平和種植結構下，僅富民永定和昆明四城區(qū)2個受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力為負，其它受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力均為正，其所在受水片區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力合計值均為正;情景5時，各受水小區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力及其所在受水片區(qū)農業(yè)節(jié)水潛力合計值均為正。

　　4．2．2區(qū)域糧食安全分析

　　根據(jù)現(xiàn)狀人口與城鎮(zhèn)化水平，按照云南省新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，采用人口綜合增長率法預測，參考國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的相關規(guī)劃成果，確定各受水區(qū)的人口增長率和總人口規(guī)模，如表3所示。大理、麗江6個受水小區(qū)現(xiàn)狀總人口210．31萬人，城鎮(zhèn)人口102．13萬人，城鎮(zhèn)化率48．6%。預測滇中受水區(qū)2030年總人口為228．64萬人，年均增長率為7．6‰，其中城鎮(zhèn)人口122．31萬人，城鎮(zhèn)化率53．5%;預測滇中受水區(qū)2040年總人口為248．71萬人，年均增長率為8．0‰，其中城鎮(zhèn)人口139．71萬人，城鎮(zhèn)化率56．2%。在2030—2040年人口預測為增長的趨勢下，過度壓縮糧食作物(水稻)種植面積會造成區(qū)域糧食產(chǎn)量一定程度降低。

　　結論

　　農業(yè)節(jié)水與灌溉水利用系數(shù)、節(jié)水灌溉面積、種植結構、水分生產(chǎn)效率和糧食安全等密切相關。滇中受水區(qū)現(xiàn)狀節(jié)水水平總體上雖處于全國中等水平，但與國內先進地區(qū)仍有較大差距，農業(yè)節(jié)水技術水平也較低。通過對5個節(jié)水發(fā)展情景的農業(yè)節(jié)水潛力、區(qū)域糧食安全及節(jié)水投資效益進行比對分析，最終認為，在規(guī)劃水平年2030年，滇中受水區(qū)灌溉水利用系數(shù)平均水平達到0．69，節(jié)水灌溉率和高效節(jié)水灌溉率分別達到80%和30%，種植結構在現(xiàn)狀年水平基礎上，根據(jù)各受水小區(qū)實際情況，在－10%～3%的范圍內調整水稻種植面積時，農業(yè)節(jié)水潛力可達到18782萬m3。

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　　顧世祥1，朱赟2，3，李亞龍2，劉鳳麗2，熊玉江2

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