节水农业理论与技术：第一章 节水农业的发展历史

of land at risk from drought and heat, and will threaten more arable
areas. Each 1℃ rise in global warming could cut grain yield by as
much as 5%.
(Olive Heffernan, Nature, 2013)
Water is becoming an increasingly scarce resource.
(Katherine Bourzac, Nature, 2013)
(Katherine Bourzac, Nature, 2013)
50 % of the arable land is irrigated, produced 80% of the grain to feed the large population.
比上年(±) -85
-20
+12
-93
地下水过度开采
干旱频发
水资源污染严重
饮用水标准
中国主要河流水质状况
水资源浪费严重
2004年我国万元GDP用水量为399m3，约为世界 平均水平的4倍，是美国等先进国家的8倍。
农业灌溉水平均粮食产量约为1kg/m3，而先进 国家灌溉水粮食产量为2.5-3.0kg/m3。
Two
用作物的凋萎系数作指导，并不重视水的资源状况， 其主要表现形式往往是大水漫灌。
漫灌 (Flood irrigation)
节水灌溉(Water-saving irrigation)
One
以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是 最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的 灌溉措施。
Two
主要技术措施有：渠道防渗、低压管灌、喷灌、微 灌、滴灌、灌溉管理制度等。
渠道防渗 (Seepage control of canal)
喷灌 (Sprinkler irrigation)
华北目前普通渠灌区水分利用系数为0.3-0.4， 井灌区利用系数为0.5-0.6，平均为0.45。
——农业生产面临巨大的挑战！
当前发展 模式
理想发展 模式
(JA Foley et al., Nature, 2011)
灌溉农业(Irrigation agriculture)
One
泛指以水浇田的农业。其特点是通过灌溉措施，满足 植物对水分的需要，调节土地的温度和土壤的养分， 以提高土地生产率。
(David Tilman et al., PNAS, 2002)
全球水资源
➢ 理论上可以开发利用的淡水不到地球总水量 1%，实际可用量远低于理论值。
➢ 农业用水占全球淡水用量的70%。
世界上干旱与半干旱地区面积约占世界陆地面积的25% 和 30%, 而这一地区雨养农业面积却占世界耕地面积的1/3 以 上, 且在湿润地区也常伴有季节性的或难以预测的干旱。
2014年《全国土壤污染状况调查公报》指出我国有19.4%的耕地土壤被污染
我国农业资源的现状与问题—水资源匮乏且污染与浪费并重
农业用水量下降
项目 农业用水
1949年 1001
1949-2000年我国用水增长变化情况 (用水亿m3/年)
1957年 1965年 1979年 1999年 2000年 1938 2545 4195 3868 3783
“有收无收在于水, 收多收少在于肥”
Global food demand is likely to double by 2050 (reflecting both population growth and increased consumption of animal protein).
(David Tilman et al., PNAS, 2011)
占总量(%) 97.1 94.6 92.7 88.0 69.2
68.8
工业用水 20
79
119 263 1158 1138
占总量(%) 1.9
3.9
4.3
5.5
20.7
21.7
城市生活 6
14
18
49
274
286
占总量(%) 0.6
0.7
0.7
1.0
Байду номын сангаас
4.9
5.2
用水总计 1031 2048 2744 4767 5591 5498
气象干旱 农业干旱 水文干旱
(Olive Heffernan, Nature, 2013)
(Olive Heffernan, Nature, 2013)
(Olive Heffernan, Nature, 2013)
In many regions, climate change is expected to increase the amount
Area 9.6 million km2
Population 1.3 billion
Farmers: over 700 million
Annual water resources averaged 2200 m3/ capita. ¼ of world average.
我国农业资源的现状与问题—耕地不足且污染严重
农业资源与环境本科课程
节水农业理论与技术
Water-Saving Agriculture Theory and Technology
第一章 节水农业的发展历史
水是生命之源
水与火星生命
地球生命体水含量
1999年
2013年
水是文明之源
文明
农业
水
Agriculture is the cultivation of animals, plants, fungi and other life forms for food, fiber, biofuel, medicinal and other products used to sustain and enhance human life. Agriculture was the key development in the rise of sedentary human civilization, whereby farming of domesticated species created food surpluses that nurtured the development of civilization.