“蒋高明：灌溉、排涝与水分利用效率”

灌溉、排水、水分利用效率

水利对农业来说是生命之纲。 因为在原始农业阶段，先民们不能供给作物所需的水分，也不能排出多余的水分，只能依靠上天吃饭，而当时的生产力低下。 在漫长的农业实践中，人类逐渐掌握了灌溉和排水技术，作物需要水分时及时提供，剩余时排放。

一、人类灌溉历史

(一)海外

根据气候优势推测，人类灌溉的历史应该是从干旱地带开始的。 四大文明古国都出现在大河流域，通过灌溉农业提高了食物供应能力，奠定了古代文明的基础。 早期的灌溉都是引洪水用泥土灌溉的，之后迅速引水灌溉和建设水库，通过调整洪水实现了计划灌溉。

非洲尼罗河流域早在公元前4000年，就有利用尼罗河水位变化规律迅速发展洪水灌溉的方法。 公元前2300年左右，在法尤姆盆地建造了梅里斯水库，通过优素福渠道引发了尼罗河洪水，被蓄积起来用于灌溉。 这种灌溉方法持续了几千年。 19世纪初，埃及引进了棉花、甘蔗等经济作物。 从1826年开始改建旧的引入洪水的灌溉系统，进行多年的灌溉。

古埃及水利灌溉工程的建设和管理，从前王朝后期开始，经过古王国、中王国、新王国的迅速发展，到托勒密时期取得了巨大的成果。 水利灌溉对古埃及社会的经济、政治产生了重要的影响，极大地促进了古埃及文明的发生和迅速发展。

西亚两河流域美索不达米亚的幼发拉底河和底格里斯河流域的灌溉也可以追溯到公元前4000年左右。 巴比伦时代，幼发拉底河的海拔普遍比底格里斯河高，因此非常有利于挖掘灌溉渠。 最初引洪水用泥土灌溉，然后迅速发展成坡度平缓的水路网。

公元前2000年左右，汉谟拉比时代已经有了完备的灌溉渠系。 渠道用砖衬砌，用沥青缝。 当时的灌溉面积达到260万公顷以上，培育着1500~2000万人口。 当时颁布的《汉谟拉比法典》还对堤坝未修好、破坏土地的责任人作出了损害赔偿的具体规定。 建于公元前1000年左右的牡丹水库可以为两岸渠系供水，部分渠深10~16m，宽120m。 公元前600 ~前560年间，新巴比伦的空花园中使用了细密的雨粒灌溉，类似于现代的喷灌。

公元前539年，巴比伦被波斯征服，灌溉系统不修，严重影响了农业生产。 公元初期，波斯萨珊王朝整修了四条主要干线水道，引导幼发拉底河水灌溉了现在的伊拉克中部地区。 629年，两河流域发生大洪水，纽尔水库被破坏。 不久阿拉伯人征服了两河流域的地区，着手改善旧水路系统，逐渐恢复了灌溉。

两河流域上游的叙利亚、土耳其等国内有许多古灌区，有些至今仍在采用。 亚美尼亚、伊朗等因多处从公元前8世纪起引用地下水迅速发展灌溉的坎德拉井而闻名。 伊朗国内目前仍在采用约22000口坎德拉井。 在埃及、伊朗、突尼斯、叙利亚等地中海气候的干燥地带。 2004年，笔者曾现场看过几千年前的水利设施，下到地下十几米的坎德拉井，亲身体验了古代人类在干燥地带生活的智慧。

印度河流域公元前2500年左右已经有洪水淤塞。 公元前3世纪左右，印度河流域通过灌溉一年成熟两次。 北边修建了阿纳水道，南边有高韦利河三角洲灌溉区。 中世纪1000多年间，南亚次大陆建成了数万座用于灌溉的水库，其中博帕尔东南的水库仓库面积约650平方公里。

锡南(今斯里兰卡)从公元前5世纪开始迅速发展灌溉。 特别是公元2世纪至14世纪期间，斯里兰卡岛中部干旱地区建设了大小水库1500多个，形成了多个水库、塘堰、渠系结合的灌溉网。

公元前1050年，柬埔寨在吴哥窟附近建设了暹粒河灌区，同时沿用至今。

日本在公元前6世纪有水利记录，以后大量建设山塘、水库，20世纪开始建设大型灌区，到1947年全国灌溉地占耕地面积的一半以上。

印度尼西亚爪哇岛等岛屿自古以来就引水水稻种植，19世纪建设新式工程，1960年代灌溉面积约380万公顷，采用了许多古代工程。

中亚的阿穆尔河、锡尔河流域的灌溉始于公元前6世纪。 8世纪中叶以后，这一带是阿巴斯王朝的四大粮仓之一。

秘鲁的灌溉历史至少是公元前1000年。 皮斯科山谷公元前有灌溉工程。 公元1~600年间是水利工程取得巨大迅速发展的时期，此后在印加帝国统治的1000年灌溉得到了更迅速的发展。

阿根廷于1577年建造了杜塞河取水工程。 中美洲等地的灌溉工程直到16~17世纪才出现了许多记载。

近200年来，世界灌溉事业发展迅速。 1800年左右，全世界灌溉面积有800万公顷。 20世纪初上升到4800万公顷。 1949年达到9200万公顷，60年代末超过了2亿公顷。

(二)中国(/S2/])

我国是农业大国。 人口多、耕地少、水资源匮乏、水旱灾害频繁、特殊的气候、地理等自然条件以及社会条件，决定了中国必须走灌溉农业快速发展的道路。

春秋战国时期我国是世界上从事农业、兴修水利最早的国家，有5000年前大禹时代有沟洫、陂障九泽、丰殖九薮等农田水利文案的夏商时期在井田布置排水沟进行灌溉排水的设施； 西周时期黄河中游的关中地区已经有许多小型灌溉工程。 《诗经，小雅·； 《白华》有泥池北流，记载在浸彼稻田。 指引渭河支流的泥水灌溉稻田。 春秋时期，由于生产力的提高，开垦了大量土地，灌溉排水相应地得到了很大的快速发展。 有名的如魏国西门豹在邺郡(现河北省临潇) )建设潇十二渠灌溉农田，改良盐碱地； 楚国现在在安徽寿县建设蓄水灌溉工程苉陂； 秦国蜀郡守李冰主持都江堰建设使成都平原沃野千里，水旱来自人天府之国。

秦汉时期这一时期是全国统一国力强盛的时期，也是灌溉排水工程首次迅速发展的时期，西汉前期的水利建设极大地促进了当时社会经济的快速发展。 郑国渠(建于公元前246年)是秦始皇统一六国前建设的灌溉工程，可灌溉农田4万公顷，使关中地区成为我国最早的基本经济区。 秦国富强，亡诸侯，受惠于水利工程。 汉武帝时，引水开辟运河运输和灌溉两用的运河。 之后，建设了引北洛河的龙首水道、引洮水的白水道和引渭水的成国水道。 汉代除在统治的心腹地区渭河和汾河河谷建设灌溉工程外，还在西北边疆河西走廊和黄河河圈地区建设了大型水道引水工程，达到了屯兵开垦和加强边防的战术目的。

隋唐北宋时期我国第二个灌溉排水工程迅速发展的时期是隋唐至北宋时期。 唐朝定都长安后，在关中灌溉排水工程迅速发展的安史之乱后，人口大量南迁，江浙一带农田水利工程迅速发展，在沿江滨湖建设了大量圩垸，排水开垦种植水稻。 并且，抽水工具也得到改善和宣传，扩大了农田灌溉面积； 晚唐时期，太湖地区税收收入超过黄河流域，成为新的基本经济区。 北宋时期，长江流域人口占全国人口的比例已经从前汉时期的不到20%上升到40%多。 宋神宗支持王安石变法，颁布了《农田利害公约》(又名《农田水利约束》)。 这是中央政府正式颁布农田水利法令的第一部，也设立了主管全国各地农田水利的宫史，使农田水利建设得到了更快的发展。 南宋王朝的江南偏安，进一步推动了江南水利的快速发展，不仅苏浙一带的水利得到了长足的快速发展，东南沿海和珠江三角洲的水利建设也开始迅速发展。

明清两代明清两代是我国历史上第三个灌溉排水工程快速发展的时期。 这一时期全国人口大幅增加，从元代的5000多万人迅速发展到明代的9000万人，清代康熙年间超过l亿人，到清代末已经达到4亿人，全国人口在500多年间增加了7倍多。 人口的迅速增长是由于可灌溉耕地面积的扩大。 明、清时期长江中下游水利已被广泛开发，仅筑堤开垦洞庭湖区就有200处，清代达4500处。 湖广熟，天下十足，当时的两湖地区已经成为全国另一个基本经济区。 而且，南方珠江流域、北方京津地区、西北和西南边疆地区的灌溉事业都有了很大的快速发展； 东北松辽平原在清中叶禁止移民后，灌溉排水工程也得到了迅速发展。

19世纪后期19世纪中期以后，中国变成了半封建半殖民地社会。 这一时期，水利局部发展迅速，但总结起来，正在衰退。 19世纪后期，由于西方近代科学技术传入中国，水利学者们从国外学习回来，开办水利学校，传授先进的科学技术。 1914年，中国第一所水利专科学校河海工科专科学校在南京成立； 1917年以后，长江、黄河等流域相继成立水利机构，进行流域内水利快速发展的规划和工程设计工作。 1930年由李仪福主持，开始利用现代技术建设陕西省泾惠渠，此后魏惠渠、洛惠渠等灌区相继建成。 经过历史的大起大落，到1949年全国灌溉面积2.4亿亩。

新中国成立以来进行了广泛持久的灌溉排水工程基本建设，取得了举世瞩目的巨大成果，为我国农业和国民经济的持续快速发展提供了不可替代的基础设施和物质保证。 到2003年底，全国灌溉面积达到7.2亿亩，40%的耕地建成了灌溉设施。 1949年，中国的灌溉用水量不足1000亿立方米，到2003年达到3300亿立方米。

按比较有效的灌溉面积计算，1980年全国平均每公顷农田灌溉用水为8745立方米，1997年下降到7800立方米。 全国共建设万亩( 667公顷)以上灌区5686处，灌溉面积2200多万公顷，占全国农田灌溉面积的43%。 目前，全国共有84905座水库，总蓄水量4571亿立方米，其中除少数大型水库主要用于防洪发电外，大部分水库还具有灌溉供水的功能。

截至2002年底，全国节水灌溉面积2.8亿多亩，其中3700多万亩，30多万公顷微灌、低压管道输水灌溉6200多万亩，渠道防渗控制面积11350多万亩。 非工程节水面积达到1670万公顷，其中800万公顷是采用控制灌水做法的水田。

要说新中国成立以来的水利工程，必须提到河南林县人民群众建设的红旗渠。 这条全长1500公里的输水道，是为了横渡太行山，由林县人民公社的员工使用原始工具建设的。 为了建设这条水渠，70多名员工在悬崖峭壁上牺牲； 为了节约成本，员工们用土法制作炸药； 困难时期用来充饥的竟然是蔬菜。 这样，红旗渠的建设者们为国家节约了1293万元(文革期间的纸币1元是现在的50-100倍)。 当时没有贪婪的官员，也没有承包商。 好钢都用在刀刃上了。 红旗渠是特殊年代的产物，她是时代精神的产物，是人类的奇迹。 其施工难度之高、质量之高、功能之巨大，有资格成为世界遗产。

二、灌溉及其设备

在自然条件下，由于降水量不足和分布不均，常常不能满足作物对水分的要求。 因此，需要人为灌溉以弥补天然降雨的不足。 灌溉，农民最常用的叫法是灌溉地。 根据灌溉方法的不同，从古到今有以下方法。

(/S2/)井灌)/S2/) :这是一种比较原始的灌溉方法，依靠人力和畜力取水，在小型排水沟内灌溉农田。 笔者小时候做的农活，使用的是人力推进的自家吸井。 现在，在非洲也可以看到这种原始的工具。 年，笔者曾在布基纳法索看到一种插足的水井灌溉装置，参考自行车原料链式动力抽水。 井灌溉通常范围小，多用于菜园。

(/S2 ) )大水泛滥)/S2 ) )修建田埂或明沟，在自来水的上游建设小型堰或水库，利用重力使水自然流向农田。 今天，人们使用水泵当场取水，或者将从水库注入的水通过水路输入农田。 由于这种水的利用方法类似于河流泛滥，人们印象中被称为大水漫灌。 它的好处是节约价格，但缺点是导致浪费水。 为了省力，不需要特别的设施。 全国大多采用这种措施。 但是，大水泛滥浪费水资源，地下水位容易上升。 因此，土壤被盐碱化，发达国家正在被淘汰。 在这种方法中，在北方，小麦通常需要灌溉2-3次，其中一次是冬前水； 种植玉米，由于自然降水，通常不需要灌溉。 只有干旱严重，播种时用少量的水请求，但不属于漫灌范畴。

吹入从管道向位于农田的喷嘴输送水，利用内部压力喷出水。 设备有固定式和移动式两种。 固定式喷头安装在固定的地方。 有一个喷头安装在地面的高度。 在葡萄园和果园可以使用这种方法。 也就是说，多年生作物的作物和地点是固定的，所以可以采用这种方法。

移动式洒水装置有以下几种。

1 ) )/s2/)的情况下，销式或圆形的洒水装置)/s2/)是移动式的设备，洒水喷头安装在由车轮支承的电镀钢管或铝管上，绕中心旋转，从中心轴输送水，从洒水装置 这台喷灌机在美国被广泛采用。 洒水装置的旋转可以由水力推进，也可以由电动机推进，大多采用电动机。 这个机械灌溉面积是圆形的，它是各个圆形之间的空文件，不能用于灌溉，所以只能在耕地面积足够的地区采用。

2 ) )/s2/)直动式洒水器)/s2/) )每隔一定间隔有支架，支架上有车轮。 喷头在管子上，整个管子平行移动散布。 由于水从管子的边缘进入，所以吹入面积达到数千公顷。

3 ) )/s2/)绞盘式洒水器(/s2/)也称为线圈式洒水器，使用水涡轮式动力驱动系统。 使用大断面小压力的设计，可以以小流量实现高回收速度。 水涡轮的转速从水涡轮轴拉出2速档的皮带驱动装置输入减速机，减速后链条传动产生较大的扭矩力使绞盘旋转，实现水管的自动回收。

微吹入利用折射、旋转或放射式微射流使水均匀。 喷洒在作物枝叶等处的灌水形式属于微灌溉范畴。 如果喷灌是人工大雨，微灌是和风细雨。 由于微喷灌的工作压力低、流量小，可以定时定量增加土壤水分，同时提高空气湿度，调节局部小气候，广泛应用于蔬菜、花卉、果园、中药的栽培。

(/s2 ) )滴灌)/s2 ) )将水一滴一滴、均匀缓慢地滴入植物根系附近土壤的灌溉形式，水滴流量少，水滴缓慢进入土壤，能够将蒸发损失抑制在最小限度。 灌水压力低，节水可以对不同植物生长的地区分别灌溉，但对坡地需要压力补偿，计算机可以通过调节不同地区的阀门进行控制。 关键是控制压力的调节和从水中去除颗粒状物质，以免堵塞滴灌孔。 水的输送通常使用塑料管，通常是黑色的。 滴灌也可以用埋在地下的多孔质陶瓷管来做，但是费用很高。 在美国西部亚利桑那州，美国人种植乔木和花卉几乎都是这种方法。

渗透人工上升地下水位，直接从下方向植物根系供水的做法。 渗透灌溉常用于商业温室产品，在盆栽进行灌溉时，也可以施肥，用含肥水溶液从底部将花盆浸泡10-20分钟，即可回收水。 这样的运营需要高超的技术，设备费很高，但会节约人力、水、肥料。

三、排湿

可以向干旱浇水，浇水排放。 如果说干旱半干旱地区的作物面临缺水的问题，那么在湿润地区作物面临淹水状态。 也就是说，水过多也会影响作物的生长，因此需要做排水工作，排水就是排除生产中的积水。

大部分是中生植物，必要的水分不能太潮湿也不能太干燥。 作物的需水量与供水矛盾不一定，干旱多，潮湿少。 降雨引起的地面积水影响作物正常生长的灾害性现象。 也称为杂文。 雨水过多或过于集中，河沟排水能力不足或受外水支撑，排水困难，则低洼地面可能积水。 水灾发生的多余水量叫做湿水，也叫做断水。

地上积水影响植物光合作用，植物生长弱，有时会因根部缺氧而窒息死亡。 由于浸水而减产的作物程度与作物的种类、品种及其生长阶段、浸水程度、浸水时间等因素有关。 一般来说，旱作物、短秆作物和作物的生长前期比水生作物、高秆作物和作物的生长后期耐涝能力弱，淹水越深、淹水时间越长，对作物越有危害。 土壤长时间浸水，地下水位上升，会导致土壤沼泽地化； 在地下水矿化度高的地区，还会发生土壤盐渍化。 中国受季风影响，是夏秋雨量集中、洪水多发的季节。 有一年洪水泛滥，有一年洪水未泛滥，但农田内部已经积水成灾，被称为内湿。

排湿对策健全的农田排水系统是排湿的基础设施。 农田排水系统由农田集水沟、各级输水沟及其配套建筑物组成。 合理安排排水出口和排水方法是排水规划的重要环节。 有自排涝条件的地区应尽量自行排涝； 在没有自排湿条件的地区进行排湿。 其中大量高地径流输入时，为了经常挖沟，减轻排水负担，实行高水自排、低水自排； 在接受外部水排水条件不好的地区，必须建设闸门，以便在排水时可以打开闸门排水，在排水时不能关闭闸门排水。 另外，调整水系、整治河道、改善洪水排放条件也是普遍的全球防洪对策。

(/S2/)排湿基准)/S2/)是指流域内某再现期连续多日降雨产生的洪峰流量安全排出，在作物耐湿允许天数内排除农田淹水的能力。 达到规定排涝标准的排水系统，保证在发生规定标准以内的降雨量时，不引起涝灾，不避免农作物减产。 降雨重现期越长、连续降雨天数越多，说明排湿标准越高。 我国设计的排水标准通常是五年一次，少数三年一次，高的十年一次。

排水模块单位面积的排水流量，即排水沟或排水站的设计流量与集水面积之比，常用单位为立方米/ (秒&米多特； 平方公里，升/ (秒·； 公顷(或毫米/天。 排水模块是排水工程的重要设计指标之一，其数值大小与设计暴雨、作物抗旱性有关。 设计暴雨小、作物浸水耐性高、集水面积大、滞留能力高的排水区时，其设计模块可以相对较小。 对于集水面积小的排水沟，排水模块用几天暴雨几天排出的简单算法进行估计。

四、国内外的排湿方法

早期农业在河流沿岸迅速发展，需要干燥湿地，进行土地开垦。 公元前5世纪中叶，希腊历史学家希罗多德记载了尼罗河河谷的排水工程，之后罗马瓦罗在《关于农业》一书中阐述了排水工程的规范。

荷兰的农业排水系统世界闻名，它与围海造田联系在一起。 公元4世纪，这一带开始出现人工堤坝。 从10世纪开始，筑堤造田的工程就很盛行。 最初在圩田内执行自然排水。 从1612年开始利用风车抽水开垦沿岸低地。 数百年来，依靠人工堤坝共同开垦了7000多平方公里的土地，相当于全国陆地面积的五分之一。

荷兰的排水工程技术随后扩展到了欧洲其他地区。 英国从13世纪开始排水，把大量的低洼地变成了农田。 1931年制定了法律，英国直接介入排水事业，1918年和1930年颁布了两次国土排水法。 法国在1620年首先采用瓦管排水。 英国在1724年首先采用了鼠道式暗渠，1764年出现了有沼泽地压送地下水的排水方法，1843年发明了圆形瓦管制造机，19世纪后半期发明了挖沟机。 东欧、波兰从13世纪开始排水，罗马尼亚排水的历史比灌溉的历史还要早。 希腊的排水工程主要是为了防洪。

近百多年来，在世界其他地区，由于农业灌溉的迅猛发展，土壤次生盐碱化问题突出，进一步推动了排水事业的快速发展。 埃及1909年以后迅速发展深沟排水处理了棉田盐碱化问题。 美国在1849~1850年建立了沼泽地法案，排水从东向西迅速发展，除湿地排水外，灌区排水也迅速发展，大量采用瓦管暗沟，到1960年排水面积约4100万公顷。 加拿大的排水有200多年的历史。 巴基斯坦结合井灌迅速发展垂直排水，20世纪60年代末深井5500多个眼睛，有大面积的地面排水网。

中国的洪水排放工程在人类历史上更是值得大书特书，多年来水患在新中国成立以后大多受到抑制，其中海河和黄淮海整治成效最为明显。

海河从天津市区三寸河口与市区勾结，从大沽口入海，自古以来养育着天津人民。 海河对天津市的形成和快速发展起到了重要的作用，但在古代也给海河流域的人们带来了许多灾害。 水系支流多，到了汛期即使涨水，进入海口口小，排水也不好。 水流速度越来越慢，泥沙淤积越来越严重，洪水排放能力越来越低，常常形成海河流域的洪涝灾害，严重危害广大人民群众的生活和海河地区社会经济的快速发展。 据记录，1368年至1948年的580年间，海河流域发生了387次严重水灾，天津市浸水70多次。

中华人民共和国成立后，毛泽东主席呼吁一定要根治海河。 1958年以后，海河流域人民按照统一规划综合治理的方针，从上游到下游，从支流到主流，对海河水系进行了全面根治。 数百万的治河大军包括中小学生和家庭妇女在内进行了战斗，完成了大小不一的整修项目。 从根本上进行了海河的治水工程，使海河面目一新。

黄淮海地区北起长城，南靠桐柏山、大别山北麓，西靠太行山和豫西伏牛山地。 东临渤海和黄海，其主体是黄河、淮河、海河及其支流冲积而成的黄淮海平原——华北平原，以及与其毗邻的鲁中南丘陵和山东半岛。 行政区划范围大致包括北京、天津和山东三省市全部，河北和河南两省大部分，以及江苏、安徽两省淮北地区，共辖53个地级市、376个县(市、区)。 全区总面积46.95万平方公里。

由于该地区有黄河和淮河两大水系，当时持续的河流泛滥给人民群众带来了不小的危害。 黄泛区是苦难的代名词，曾经是杂草滋生、又是故园复活梦想滋生的地方。 黄河和河南交错，花园口和黄泛区相连。 三者的交往是河南这个体口大省新的历史浓缩。 黄泛区内黄河连年泛滥，人们纷纷逃亡。

泛滥的黄河水不仅夺走了生命，还把约100亿吨的泥沙运到淮河流域。 黄泛区面积达5.4万平方公里，相当于江苏全省总面积的一半以上。 大水冲走后，留下了最厚、最深几米的砂石和黄泥，给黄泛区的农田恢复带来了很大的困难。 据文件介绍，截至1946年6月，河南黄泛区共有650万亩农田浸水，现有可耕地266万亩，但由于牛、种子未经耕种，8年间农田被砂砾覆盖，仅靠人力挖掘十分困难，仍处于荒废状态。

对比黄淮海面临的干旱、涝渍、风沙等一系列问题，新中国成立后，人民政府为群众做出了不懈的努力。 兰考焦裕禄的故事家喻户晓，介绍了山东省出身的领导干部在兰考整理黄淮海湿害和沙害，在职场中牺牲的感人故事。 通过在下游平原地带挖掘数千条大小河道进行疏浚，数万平方公里的低洼易淹耕地基本消除了洪水淹没的威胁，盐碱化土地也大幅减少。 通过对潇卫新河、子牙新河、独流减河、永定新河的治理或钻探，海河五大水系分流入海的泄洪能力将得到加强； 通过苏北灌溉总水道、新沂河、新泓河及淮河入江水路的开通，使水系混乱的淮河下游平原拥有了较为畅通的排水通道。

五、水分利用效率

从上面的介绍来看，农业要获得丰收，水分的比较有效的供给是非常重要的，水不多，至少，水分与粮食产量密切相关。 这里出现了水分利用效率这个专业词汇。 那么，我们一日三餐吃的粮食，从水分的角度来看，需要用多少水来更换呢？

笔者在中国科学院大学讲授《高级生态学》课中的水分生理生态时，经常向研究生们提出这样的问题。 我们生产一斤粮食需要多少斤水？ 全班150人都答不上来，农学系毕业的很多学生也不知道。 我们可以看到农学系的课程是多么地脱离现实。 虽然他们只背了一点教科书的概念，但是对设计如此直接的应用程序的知识几乎不关心。

那么，目前我们生产一斤粮食要消耗多少水呢？ 水利部部长陈雷在年的演讲中指出，我国农田单位的水粮产量不足每立方米2.4斤，世界先进水平为每立方米4斤左右。 的比重为1公斤/立方米，简单换算一下，发现1公斤粮食耗水量为800公斤，即0.8吨，可生产近1吨水。 在干旱地带，产粮从水价上几乎变成了一吨水斤的粮食。

如果说用一吨水换一斤粮食的话，也许有人会不相信。 最近，笔者在东北、西北、华北部分粮食产区调查发现，作为我国目前最大的耗水户农业生产，许多地方仍沿用较为粗放的灌溉方法，无论是地表水还是地下水，水与粮食的比例都相当惊人，节水灌溉的面积相对而言，

我国的水资源总量居世界第六位，但人均水资源量只有世界平均水平的28%。 另外，农业用水约占社会总用水总量的45%。

巴彦淖尔市是内蒙古自治区的谷仓地带，也是典型的干旱地带，年蒸发量约为降水量的14倍，农业生产依赖灌溉。 过去自己拿着工具去喝水，要说想浇多少，冬天有时地上结了冰。 之后有了管理，农民也有了节水意识。 但是，现在供水时必须填满80厘米深的渠道后才能溢出农民的田地。 水渠里这80厘米深的水就没用了。 据一些基层干部和农民介绍，有些灌区在供水时，由于没有精细的管理，供水量过多，排水采用的排水渠也满负荷工作，许多水白白流掉。 有些农民在给水田补水时排水，水田总是流水，水资源浪费严重。 内蒙古西部河套灌区年产粮食40多亿斤，消耗40多亿立方米地表水，相当于用一立方水换一斤粮食。 东部通辽灌区玉米产量高，以地下水井灌为主，一立方水可换7斤粮食。 地下水是保护后代生命的水，长时间的地下水灌溉会使一些地区的地下水位大幅下降，引起一系列的生态问题。

碰巧的是，据宁夏回族自治区水利厅介绍，宁夏农业灌溉每年引水约63亿立方米，除去排放的水实际消耗约38亿立方米，全区粮食年产量为375万吨左右，相当于换了1立方米水和2斤粮食。 相对于内蒙古，这个利益还是不错的。

近年来，我们不断增加农田水利建设投入，部分工程看到了节水效果。 但据有关部门测算，目前我国农业灌溉水有效利用系数为0.516，远低于发达国家0.7以上的水平。 值得进一步观察的是，我国本来在水热条件丰富的地方生产粮食，几乎不需要使用地下水。 以前湖广熟，天下十足，现在是北粮南运，外粮内运。 因为种地不赚钱，江南的农民纷纷荒废，种地开垦到了本来不适合农业的干旱、半干燥地区。 本来蒸发量就高，在那里生产粮食，等于把宝贵的地下水资源又通过粮食运到了水分充足的南方。

以笔者熟悉的山东省为例，那里的自然降水量平均在676毫米左右，其中80%的降水量是7-8月的植物生长季节，其中的雪水也可以用于小麦。 如果农民耕田，轮作小麦和玉米或小麦大豆，天然降水量相当于每亩500.3立方米(吨)。 如果山东小麦和玉米的周年产量得到管理，可以打两吨粮食。 玉米旺季不需要浇水。 只在小麦季节浇水2-3次。 的需要水量为400-525毫米，平均值为463毫米。 天然降水和人工灌溉总水量约为1139毫米/亩，折合759.7吨/亩，水分利用效率为2.63公斤/吨粮食/吨或5.25斤/吨，相对于干旱区种植粮食，其水分利用效率为其5倍以上 转换为江南水乡，自然降水量达到1000毫米以上，所以灌溉用水变少，水分利用效率提高。 从这样简单的计算来看，在干旱半干旱区种植谷物和棉花，光靠账本是完全不合算的。

植物吸收的水分通过蒸腾作用消散为空气体，灌溉在土壤中的水也蒸发为空。

在干旱半干旱区种田，相当于把地下储藏的宝贵水资源通过大气环流带走了，地下水位的下降是不可缺少的。 更糟的是，盐分也被带到地表，在栽培几年后退化了。 地表水源的争夺； 导致地下水位下降的地面沉降； 在蒸发量高的地区导致土壤盐碱化过度灌溉的地区，农业废水造成了农药和化肥的污染。

在水分利用效率方面，还有用光合速度除以蒸腾速度的瞬间水分利用效率的计算，其单位为微摩尔co2/摩尔水，与生产实际成绩相差甚远，因此不做详细说明。

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