农业水土工程专论

农业水土工程专论

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一、农业水土工程学科的形成和发展

农业水土工程是以研究农业环境中水、土运动规律及其控制管理技术为目标的学科。它是科学技术和生产发展的自然结果。学科体系正在不断完善, 专业教育将逐渐扩展, 预计在土壤—植物—大气连续体水分传输问题的研究方面, 在深度和广度上将有新的突破。在水—土—作物—环境关系的最优调控理论与方法、农田物质( 水、沙、盐、农业化学物质) 的迁移规律及其数值模拟与预测、高新技术在农业水土管理中的应用等方面的研究也将取得重大进展。农业水土工程的最终目的是为农业发展创造良好的生态环境, 以促进农业生产持续发展。因此可以说农业水土工程就是研究合理利用水土资源为农业服务的科学, 是研究创造良好的水土环境促进农业发展的科学。

目前为止, 农田水利学科仍以灌溉排水为主要内容, 实际上只突出了一个“水”字。现代农业科学技术的发展, 使人们认识到必须把“水”、“土”、“作物”三者紧密地结合起来, 看作一个整体来对待, 才能有效地发挥各自的和整体的作用。该学科体系概括了农田灌溉、农田排水、水土保持、水资源农业利用、农业水土环境、农业水土工程建筑、农业水土工程现代化等多个方面。可以看出, 农业水土工程以农田水利为骨干, 同时又突破了后者的疆域, 吸收了新的内容, 形成了新的学科体系。

二、中国农业水土环境存在的问题

农业水土环境是农业乃至整个社会经济持续稳定发展的基础。农业水土环境恶化是当代人类面临的重大全球性问题之一，近年来由于人口增长快、消费指数上升、资源需求增加、造成水土流失严重、土地沙漠化加剧、水资源严重短缺、生产生活生态用水矛盾加剧、水体过度开采和污染现象严重、土壤次生盐渍化程度趋重、土壤污染。中国已进入一个新的历史时期，这个时期的特色是要求经济快速而又稳健的发展，社会主义市场经济日渐完善，社会全面奔小康，中国以强劲势头屹立于世界民族之林。但是这种愈演愈烈的水土环境恶化已成为新农村建设和人与自然和谐的主要制约因素，改善和保护农业水土环境，寻求经济、社会、环境协调发展的途径是当前十分迫切的任务。作为农业水土工程科技工作者，认识这些问题，明确自己的历史使命，以科学的发展观为指导，采取新的应对策略，加强广泛的科学研究是十分必要的。

三、解决问题的对策

1 加快水土流失治理

2 积极恢复植被为农业发展创造良好的生态环境

3 提高水土资源利用效率

4 防治农业水土环境污染保障水土资源永续利用

5 实施虚拟水（土）战略注：虚拟水战略是指贫水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水资源密集型农产品(尤其是粮食)来获得水和粮食的安全。

我国农业水土环境面临的问题是错综复杂而又相互联系的，只要利用现代科技手段和遵循生态经济运行规律，因地制宜综合治理，建立以国家生态税收为资金来源的生态补偿机制（生态补偿机制是以保护生态环境、促进人与自然和谐为目的，根据生态系统服务价值、生态保护成本、发展机会成本，综合运用行政和市场手段，调整生态环境保护和建设相关各方之间

利益关系的环境经济政策。主要针对区域性生态保护和环境污染防治领域，是一项具有经济激励作用、与“污染者付费”原则并存、基于“受益者付费和破坏者付费”原则的环境经济政策。各地应当确保出界水质达到考核目标，根据出入境水质状况确定横向补偿标准；搭建有助于建立流域生态补偿机制的政府管理平台，推动建立流域生态保护共建共享机制；加强与有关各方协调，推动建立促进跨行政区的流域水环境保护的专项资金。），充分调动农民群众改善农业水土环境的积极性，我国的农业水土环境就一定能得到改善。

五、发展趋势

1、基础理论方面

在水—土—作物—环境关系的最优调控理论与方法研究方面,将建立水、肥、环境综合生产函数和通用作物水土管理模式,建立降水(灌溉水)—作物水—光合作用—经济产量转化效率的计算模型以及水—土—植物—环境关系最优协调的理论和方法。

2 、应用技术方面

灌溉方式将从传统的丰水高产型灌溉转向限水灌溉(Limit Irrigation)、非充分灌溉(Non-full Irrigation),以提高水的利用率。各种利用适度亏水来调控刺激作物生理机能,以提高作物水的利用效率、生产率,改善农产品品质的调亏灌溉、分根交替灌溉也将得到深入研究和推广。上面说到的根系分区交替灌溉的类型有交替滴灌、交替沟灌和交替渗灌。根系分区交替滴灌不同于常规滴灌。根系分区交替滴灌过程中, 总是交替保证一部分根区保持湿润, 而另一部分根区保持干燥, 这就使得在作物的整个生长过程中, 位于干湿根区的根系从土壤中吸收的水量是不同的, 而且干湿两部分的地表蒸发量也不同。研究根系分区交替滴灌土壤水分运动必须考虑上述影响因素, 在此基础上, 正确预测交替滴灌的土壤水分动态分布, 合理确定根系分区交替滴灌灌水制度。

调亏灌溉在葡萄上的的应用：在葡萄的萌芽期和抽穗期设置土壤相对含水量为40% 进行调亏灌溉, 葡萄单个枝条的叶片数在打顶前都为12 片左右, 与正常灌溉相比差别不大, 但是到7 月1 日, 调亏灌溉处理的叶片总数比正常灌溉的减少了30% , 这说明调亏灌溉有利于减少葡萄后期冗枝和冗叶的生长; 在抽穗期进行调亏灌溉可以使枝条长度减少18%, 对抑制枝条的旺长有明显作用; 调亏灌溉对葡萄前期叶面积指数影响大, 但是复水后差距逐渐缩小, 到了成熟染色期叶面积指数水平与正常灌溉的基本相同。在葡萄的萌芽期和抽穗期进行调亏灌溉可以发挥调亏后的补偿生长效应, 对沙壤土而言, 调亏的下限为土壤含水率的40% 可使葡萄产量增加4. 6%;在葡萄的花期进行调亏灌溉可以起到疏花的效果,使葡萄单粒重增加, 优化葡萄果穗的空间分布, 但产量下降12%。葡萄生育期后期进行适当调亏, 其补偿生长的效应在当年度不能发挥, 其产量略有下降,但影响不大, 因此, 从水资源的综合效益考虑, 可以将水适当分配给其他作物。调亏灌溉的时机和程度是研究的难点, 在众多调亏指标中, 如土壤含水率、土壤负压、ABA 脱落酸、甜菜碱、冠层温度变化等, 选择一个简单易行的指标, 并给出各个生育期调亏的合理阈值, 在实际生产实践中有重要意义。

3、高新技术的应用方面

随着科学技术的发展,计算机技术、电子信息技术、红外遥感技术以及其它技术的应用,使土壤水分动态、水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况、农田微气象数据等方面的监测、采集、处理技术得到发展,并促进农业水土资源管理水平的提高。综合运用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和计算机控制系统精准灌溉(Precise Irrigation),将会成为我国21世纪农业水土工程发展热点和新的农业科技革命的重要内容,以及提高农业用水效率和单位面积产量的关键。