一、農業(yè)水資源的短缺是21世紀中國農業(yè)生產(chǎn)所面臨的重大挑戰

　　“21世紀誰(shuí)來(lái)養活中國人”，這一話(huà)題在前一階段被鬧得沸沸揚揚，盡管問(wèn)題的提出者似乎是別有用心，但是他提出的這個(gè)問(wèn)題是值得我們深思的。中國是一個(gè)擁有12億人口的國家，占世界人口的22%，估計到2000年人口將達到12.94億，2010年達到14.43億。解決中國人的吃飯問(wèn)題是一個(gè)十分艱巨的任務(wù)。

　　要解決吃飯問(wèn)題，首先要有資源，最重要的就是土地資源和水資源。中國幅員遼闊，地大物博，自然資源豐富，絕對量居世界前列。然而這些資源由12億人來(lái)分攤，人均資源量就非常少，遠遠低于世界水平。所以說(shuō)土地資源和水資源的短缺是制約21世紀中國農業(yè)發(fā)展的一個(gè)極為重要的因素。

　　中國的河川徑流總量居世界第6位，水資源總量為28000億m³，人均只有2480m³，僅為世界平均數的1/4。中國國土的大部分地區都存在著(zhù)不同程度的水資源短缺問(wèn)題，并成為制約21世紀中國社會(huì )經(jīng)濟、工農業(yè)發(fā)展的主要因素，尤其是對用水量占總用水量80%的農業(yè)起著(zhù)決定性的制約作用。

　　對于農業(yè)水資源來(lái)說(shuō)，問(wèn)題還不僅僅是短缺，更為嚴峻的是在21世紀，農業(yè)用水量只能是零增長(cháng)，甚至是負增長(cháng)。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，對水的需求量急劇增加。然而，地球上的水資源是有限的，用水的增長(cháng)不可能是無(wú)限的，當達到一定的極限狀態(tài)時(shí)就會(huì )出現零增長(cháng)，世界上有些水資源貧乏的地區，如以色列就已經(jīng)或將要出現這種現象。

　　在水資源相對貧乏的中國，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟持續穩定的發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)用水和生活用水將會(huì )出現大幅上升，在總量有限的條件下，農業(yè)用水勢必減少，從這個(gè)意義上說(shuō)，農業(yè)水資源將出現負增長(cháng)。例如北京市的密云水庫，20世紀50年代末修建初期其主要目的是灌溉，而現在主要是供應北京的工業(yè)及生活用水。

　　二、現代農業(yè)是高效用水的農業(yè)

　　水利是國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展的命脈，更是農業(yè)的命脈。水是一切農作物生長(cháng)的基本條件，農作物在整個(gè)生長(cháng)期中都離不開(kāi)水，沒(méi)有水就沒(méi)有農業(yè)，中國能以占世界8%的耕地養活占全球22%的人口，其根本條件之一就是有40%的耕地是灌溉農田以及建立在灌溉條件下的作物多熟制與高產(chǎn)栽培綜合技術(shù)。聯(lián)合國糧農組織在1984年出版的《發(fā)展中國家土地潛在供給能力》估計在無(wú)水利投入的情況下，中國的土地僅能養活4.12億人口。新中國成立以后，糧食產(chǎn)量有了大幅增長(cháng)，而這個(gè)增長(cháng)是和灌溉面積的增長(cháng)同步的，所以說(shuō)要達到2000年時(shí)糧食產(chǎn)量達5000億kg的目標及21世紀農業(yè)的持續穩定發(fā)展，必須擴大灌溉面積。據專(zhuān)家預測，要解決中國的糧食問(wèn)題，灌溉面積必須達到667萬(wàn)h㎡左右。

　　要擴大灌溉面積，必須有足夠的農業(yè)水資源，然而現實(shí)是農業(yè)不可能長(cháng)期維持用水第一大戶(hù)的地位，未來(lái)的農業(yè)用水只能是零增長(cháng)或負增長(cháng)，用水量是不能增加的。因此，唯一的選擇只能是提高水的利用效率，減少水的浪費，從農業(yè)節水上挖潛，從而達到擴大灌溉面積、提高糧食產(chǎn)量的目的。

　　由于中國對農業(yè)水資源管理不善，先進(jìn)的農業(yè)節水技術(shù)和現代化的管理措施沒(méi)有得到大面積的應用和推廣，水資源的浪費是非常嚴重的。中國主要灌區的渠系水利用系數只有0.4～0.6，也就是說(shuō)大約有一半的水白白浪費掉了，在田間灌水中，習慣了大畦漫灌，每次的灌水量過(guò)大，總的灌溉定額也偏大，北方灌區的灌溉定額高出作物實(shí)際需要的2～5倍，浪費是驚人的。有人估計，每年農業(yè)浪費的水量達1000億m³。

　　所以說(shuō)發(fā)展高效用水的農業(yè)不僅是必須的，因為農業(yè)水資源的零增長(cháng)或負增長(cháng)，同時(shí)也是可能的，因為農業(yè)用水還存在著(zhù)很大的浪費。提高水的利用率，發(fā)展節水農業(yè)是解決未來(lái)農業(yè)水資源短缺的根本出路，也是現代農業(yè)的基本要求。

　　三、發(fā)展高效用水的現代化農業(yè)是長(cháng)期的戰略任務(wù)

　　若按中國未來(lái)人口15億人計算，中國的人均水資源量每人每年僅為1875m³。據估計2000年中國工農業(yè)及生活需水量達6500億～7000億m³，而可供水量?jì)H有6000億m³。水資源短缺已成定局，作為用水量占80%的農業(yè)用水必須提高水的利用率，讓有限的農業(yè)水資源滿(mǎn)足農業(yè)生產(chǎn)的需要，農業(yè)節水是長(cháng)期的戰略任務(wù)。

　　農業(yè)灌溉將水自水源輸送到農田，滿(mǎn)足作物需要可以劃分為三個(gè)環(huán)節，第一個(gè)環(huán)節是通過(guò)灌溉輸配水系統，將水自水源引至田間；第二個(gè)是在田間地表水入滲到土壤中，在土壤中再分配轉化為土壤水，而后被作物吸收；第三個(gè)是作物吸收水分后通過(guò)光合作用將輻射能轉化為化學(xué)能，最后形成有機物質(zhì)--碳水化合物。

　　高效用水的目標是極大地提高上述三個(gè)環(huán)節水的轉化和產(chǎn)出效率，既節水又高產(chǎn)。在第一個(gè)環(huán)節上，要提高輸水的效率，其措施是通過(guò)工程的投入，實(shí)行輸水渠道的配套、防滲，將來(lái)實(shí)行輸配水管道化，從而大大減少滲漏損失和蒸發(fā)損失。在第二個(gè)環(huán)節上，要合理地調控農田水分狀況，使引進(jìn)田間的水最大限度地為農作物所利用。在第三環(huán)節上就是要調控土壤和地表面附近的大氣環(huán)境，使農作物的生長(cháng)有一個(gè)良好的外在環(huán)境。對于第二、三環(huán)節要逐步推廣噴灌、滴灌等先進(jìn)灌水技術(shù)、田間覆蓋保墑技術(shù)，并加強田間用水管理。

　　中國高效用水農業(yè)的形成必須以農業(yè)灌溉技術(shù)變革為前提，而農業(yè)灌溉技術(shù)的變革又是以現代農田灌溉理論為先導。其理論框架和技術(shù)體系是：以高效用水為節水高產(chǎn)的灌溉目標；以土壤水分轉化和消耗規律為中心的農田土壤-植物-大氣（SPAC）理論；以作物水分生產(chǎn)函數為中心的作物需水規律；以水分調控指標和手段為中心的技術(shù)體系。

　　目前，先進(jìn)灌水技術(shù)的推廣步伐正在加快，但受經(jīng)濟實(shí)力的制約，在相當長(cháng)的時(shí)間中國仍將以地面灌水為主要灌溉方式，因此，地面節水灌溉技術(shù)應是目前推廣先進(jìn)灌水技術(shù)的重點(diǎn)。其主要方法有：

　�、偌哟筇镩g流速以減少滲流；

　�、趯�(shí)行輸配水的管道化以減少用土渠輸配水的沿程損失；

　�、蹖ΜF有渠道進(jìn)行防滲改造以減少滲漏損失；

　�、馨l(fā)展間歇灌溉，以增加灌水流速，減少深層滲漏損失。

　　另外，在采用技術(shù)措施的同時(shí)，還要重視非技術(shù)措施，如完善管理體制和技術(shù)服務(wù)體系，農業(yè)水資源立法，農業(yè)供水水價(jià)的合理調整等，從而提高農業(yè)用水的管理水平，提高田間作物水的生產(chǎn)率。

　　四、信息技術(shù)在高效用水農業(yè)中的作用

　　現代農業(yè)是以現代科學(xué)的高新技術(shù)的應用為標志的。目前已進(jìn)入信息時(shí)代，信息技術(shù)在農業(yè)上的應用是未來(lái)農業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)措施。在西方發(fā)達國家，通過(guò)遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、地球定位系統（GPS）及計算機網(wǎng)絡(luò )獲取、處理、傳送各類(lèi)農業(yè)信息的應用技術(shù)已到了實(shí)用化的階段，歐共體將信息及信息技術(shù)在農業(yè)上的應用列為重點(diǎn)課題，美國農業(yè)部建立了全國農作物、耕地、草地等信息網(wǎng)絡(luò )系統，可以說(shuō)信息技術(shù)已成為現代農業(yè)不可缺少的一部分。

　　為了建立高效用水的農業(yè)，將信息技術(shù)，尤其是“3S”技術(shù)（RS、GIS、GPS）引入農業(yè)節水的非工程措施中是十分必要的。中國在這方面的工作也開(kāi)始起步，如作物估產(chǎn)、土壤含水率分布的監測等，但在實(shí)際應用上還有一定的困難。但是在21世紀，空間遙感將會(huì )得到大力發(fā)展，將有更多的衛星被送上太空，特別是微型衛星、小型衛星陣列、高光譜掃描衛星、高分辨率衛星等，這就有可能為我們提供更多的信息，從而使信息技術(shù)和“3S”技術(shù)應用到農業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際中去。

　　應用“3S”技術(shù)可以提高水的利用效益，發(fā)展高效用水農業(yè)。例如，建立“田間墑情監測網(wǎng)系統”，對全國的農田墑情進(jìn)行監測，為農業(yè)灌溉用水和抗旱減災服務(wù)。

　　監測土壤墑情，同時(shí)與當時(shí)當地的作物需水量相結合，從而確定灌溉用水是精確管理田間用水的最有效、最直接的方法。目前發(fā)達國家的先進(jìn)灌區都以墑情監測作為節水和用水管理的主要依據，根據氣象觀(guān)測資料、土壤墑情資料、作物長(cháng)勢資料確定作物的灌溉水量及灌溉時(shí)間，及時(shí)提供用水信息，從而使農業(yè)灌溉管理更加科學(xué)化、精確化，達到農業(yè)用水的科學(xué)管理和節水的目的。

　　旱災是威脅中國農業(yè)生產(chǎn)的主要自然災害，在干旱災害的防治上，墑情監測無(wú)論是在掌握區域性旱情分布及受旱程度上，還是在水資源日益緊缺情況下的農業(yè)用水管理上，都是一個(gè)十分重要的指標；根據土壤墑情及氣象觀(guān)測資料，可以及時(shí)了解旱災的分布及旱情的嚴重程度，從而為建立農業(yè)生產(chǎn)的保障體系和抗旱減災服務(wù)。

　　除了上述的田間墑情監測網(wǎng)信息系統外，在高效用水農業(yè)中還可以建立農情信息監測網(wǎng)系統、灌溉用水水情監測網(wǎng)信息系統、旱情及旱災防治與對策信息系統、節水農業(yè)技術(shù)與示范系統、農業(yè)可持續發(fā)展決策支持系統等。

　　總之，信息技術(shù)，特別是“3S”技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用將會(huì )進(jìn)一步提高農業(yè)水資源的利用效率，推動(dòng)高效用水農業(yè)的發(fā)展。