灌区建设中生态环境问题及构建生态型灌区的思考(杨培岭 中国农业大学)

汇报内容

灌区建设中存在的主要生态环境问题生态型灌区建设的总体思路

生态型灌区建设的关键支撑技术体系生态型灌区建设未来的研究重点

一. 主要生态环境问题

灌区是我国重要的农业规模化生产和商品粮、棉、油基地，农业、农村乃至国民经济发展的重要基础设施以全国耕地48%的灌溉面积上生产了占全国总产量75%的粮食和90%以上的经济作物

大型灌区续建配套与节水改造、中型灌区骨干工程节水改造等一批重点项目正在全国范围内实施

以往灌区建设主要以工程为主，强调以提高作物产量为主要目标

出现了灌溉水源短缺、灌区及其流域水环境污染、土壤盐碱化、地下水位持续下降、湿地萎缩等问题

灌溉水源短缺及利用率偏低

华北平原农业灌溉引起地下水连续超采，已形成全球最大的地下水漏斗

灌溉水利用效率低下，灌溉定额普遍偏高，超出实际需水量的1倍左右，有的地方甚至超出2倍以上

喷灌和微灌等仅占灌溉总面积的2.6%左右

灌溉水利用系数0.5以下，我国粮食作物的平均水分生产率仅1kg/m3，与发达国家差距较大

灌区及邻近水体环境污染严重

河套灌区内地表水和地下水中的N、P普遍超标，总排干、部分排干等地表水中总氮高达20.3mg/L

河套灌区每年给尾闾湖泊乌梁素海带入约56-110万t 的化肥和其他营养盐，造成了湖泊水体N、P及可溶性有机物均超过了Ⅵ类水体的限值

据统计，黄河流经河套灌区后水中离子总量、总氮分别增加了25.5%和40%

不合理灌排模式引起土壤质量退化我国污染农田面积达67万hm2，每年因环境污染损失粮食1200万t，造成农作物减产损失达150亿元

澳大利亚、美国西部灌区也出现土壤含盐量大幅度增加造成土壤盐渍化危害

我国内蒙古河套灌区、新疆喀什河下游灌区等地区土壤次生盐碱化问题依然十分严重

河沟渠硬质化衬砌，生物多样性降低混凝土、浆砌块石等硬质化材料衬砌淡化了沟、渠湿地的资源功能和生态功能，水系与土地及其生物坏境相分离，沟渠生态链破坏

显著改变了河沟渠两侧局部区域地下水分布特征而引起植被退化，河套杨家河干渠衬砌后草本植物从未衬砌前21种退化到16种

铵氮排放量

土壤质量健康多尺度评估理论与方法 农田灌溉土壤水分运移、溶质迁移转化测试平台开发及 特性研究 土壤次生盐碱化控制技术以及碱化土壤改良的化学方 法，研究化学机制施用对土壤、作物的综合调控效应

2.灌区生态系统与生物多样性恢复技术
建立协同考虑净污与景观的河沟渠生态整治用植物筛 选方法 建立适宜不同类型区生态缓冲带重构的植被合理配置 模式，构建渠岸缓冲带适宜宽度BAWM耦合模型 建立城郊再生水灌区典型草地灌溉技术，提出适宜的 再生水灌溉模式
3.00 2.50
叶宽/mm 叶宽/mm 3.00 2.50 FPI FRPI RPI 2.00 1.50 1.00 04-10-11 04-12-10 RFI RPI RLWS RMWS RSWS
7 5 m 处 T N 去 除 率 (% ) 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 无植物沟渠 5.0 0.0 芦苇沟渠
7 5 m 处 NH 4 + -N去 除 率 (% )
干涸期
干涸期
60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0
干涸期
干涸期
2.00 1.50 1.00
无植物沟渠 芦苇沟渠 0 5 10 15 20 25 30 35
04-10-11 04-12-10 05-2-8
05-4-9 05-6-8 日期 /年-月- 日
05-2-8
05-4-9 05-6-8 日期 /年- 月-日
0
5
10
15
20
25
30
35
日期(d)
日期(d)
RL WS

综合考虑灌区河沟渠护坡形式的生态服务与景观功 能，建立自然生态型、植生型抛石护坡等河、沟、渠 生态综合整治模式 研究灌区小型坑塘湿地水生植物净污效应与合理空间 配置模式 灌区农业生态系统生物多样性利用技术与模式

3.灌区污染源综合治理与逐级截留控制技术
开发灌区内小型企业、村落生活以及小规模畜禽养殖 等微型点源污水高效处理新技术与工艺 探索灌区农田（北方旱地和南方稻田）面源污染机制 建立不同灌区农业面源污染关键源区辨识及污染负荷 估算方法
磁场和麦饭石串联处理畜禽养殖场废水
倒置A2/O工艺反应器处理分散式生活污水

3.灌区污染源综合治理与逐级截留控制技术
开发面向农业面源污染的控制性灌溉排水新模式及典 型作物养分资源管理技术体系 建立基于灌排控制-生态缓冲-沟渠截留-湿地处理多系 统耦合的灌区污染逐级控制技术体系 探索农田土壤温室气体的排放特征及控制性灌溉技术 与应用模式

灌区河、沟、渠生态综合整治技术
植生型抛石段 直立式浆砌石护坡段
自然生态治理模式段 断面Ⅰ 排水口断面
断面Ⅲ
断面Ⅱ
断面Ⅳ
岔河河道示意图

4.灌区多水源配置及利用效率提升技术
建立不同类型灌区生态服务功能价值评估与生态环境 需水整合计算方法 探索灌区地下水位与生态环境演变的相关关系，提出 灌区生态地下水位、水分利用效率与节水改造强度的 合理阈值 建立地下水水位调控为核心、目标总量控制约束条件 下的灌区多水源合理配置理论及方法
供水角度 a 1.仅提供必需的地下水 2.修整渠系设施 3.充分利用再生水灌溉 4.平水年再生水占60% 5.枯水年再生水占65% b 1.适当减少地下水供应 2.现状年供水设施 3.扩大在生水灌溉面积 4.平水年再生水占55% 5.枯水年再生水占60% c 1.参考多年地下水开采量 2.利用现状年供水设施 3.增加再生水用于生态环境 4.平水年再生水占50% 5.枯水年再生水占55% 适度增长、适度节水 低增长、适度节水 低增长、一般节水 C D E 高增长、强化节水 适度增长、强化节水 A B 需水角度