序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇農作物資源調查方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

[關鍵字]紅花；種植面積；主成分分析；紋理特征

[收稿日期] 2013-04-13

[基金項目] 中醫藥公共衛生專項 （財社[2011]76 號）；中醫藥行業科研專項（201207002）

[通信作者] *鄭江華，博士，碩士生導師，E-mail： itslbs@126、com

[作者簡介] 娜仁花，碩士研究生，E-mail：499361608@qq、com 紅花Carthamus tinctorius L、，又稱草紅花，屬雙子葉植物綱、菊科。高50～100 cm，莖直立，上部分枝，白色或淡白色，光滑無毛。屬于一年生或二年生草本。花期6―7月，果期8―9月。喜溫暖干燥氣候，有一定的抗寒、耐旱、耐鹽能力，不耐澇。紅花是近年世界上發展很快的油料作物和藥用植物，種子含油35%～47%，富含亞油酸、油酸以及豆蔻酸、棕櫚酸、維生素E等， 醫藥上紅花油用作抗氧化劑和維生素A，D的穩定劑。花可入藥，有活血通經、祛淤止痛的作用[1-2]。在中國分布于黑龍江、遼寧、吉林、河北、山西、內蒙古、陜西等地區特別是新疆都廣有栽培。為全面清查我國中藥資源家底，建立中藥資源動態監測機制，支持中藥產業政策調控，國家于2011年開始實施“第四次全國中藥資源普查試點”工作，新疆維吾爾自治區作為試點省區之一將紅花列為人工種植型藥用植物遙感調查品種，這主要是考慮到新疆紅花分布范圍較廣，地塊較大，利用傳統的抽樣調查不但效率低而且準確率不高，同時遙感數據可在較大程度上排除人為因素干擾，所以通過遙感的方法對其進行調查在理論上是可行的。

我國中藥資源的遙感監測應用起步不久，同類研究也不多，主要分為野生藥用植物資源監測和人工種植藥用植物資源監測。紅花的遙感監測屬于后者，因此可以借鑒農作物的遙感識別分類和面積估算方法。遙感作為農作物面積精細估算與監測的方式一直以來被認為是一種最為直接的手段，特別是基于中高分辨率影像的農作物面積精細估算與監測備受推崇。其運用過程為在收集分析各種農作物不同生育期不同光譜特征的基礎上，通過平臺上的傳感器記錄的地表信息，辨別作物類型、播種面積提取、監測作物長勢，并在作物收獲前，預測作物的產量的一系列方法。郭偉等應用HJ-1A/1B CCD影像和DEM 數據，對長春市玉米種植面積進行監測，精度達到92、57%[3]；另外為了使監測方法具有更高的精度，范磊等提出并實現基于Cokriging插值修正法的冬小麥面積遙感監測，在相同采樣數據下，協同克里格方法比普通克里格方法均方根誤差降低1、48%，相關系數提高6、82%[4]；顧曉鶴、潘忠耀等，以提高冬小麥種植面積估算精度為目標，選取種植結構復雜的都市農業區， 采用QuickBird 影像數字化農田地塊邊界，以多時相TM 影像為核心數據源，以地塊為基本分類單元，進行不同特征向量組合、不同分類器的冬小麥地塊分類方法研究，并對比分析了基于地塊分類和基于像元分類的冬小麥種植面積估算精度[5]。目前已有不少中藥工作者正在從事對地理信息系統（GIS），遙感（RS）的引入、應用與研究工作。應用范圍主要集中在利用3S技術調查藥用植物資源和地道藥材與產地適宜性這兩個方面。地理信息系統將定量和空間表述完美的結合，給中藥資源生態系統管理及中藥資源區劃研究提供了強有力的應用基礎理論上的新型思維工具[6]。張本剛、陳士林等，以甘草為研究對象，以遙感技術為基礎，探索野生藥用植物資源調查的方法，確定了基于遙感并結合野外抽樣的甘草資源調查方法，包括遙感信息源的選擇、圖像的處理、解譯、野外驗證等[7]。盧穎研究了基于GIS技術的藥用甘草適生環境及其影響因子的分析，借助先進的GIS技術和統計學方法，分析了3種藥用甘草的地理空間分布和生態環境特征，并實現了中藥資源信息、生態環境信息的可視化[8]。孫宇章、郭蘭萍等利用遙感技術對野生中藥蒼術的資源量進行了調查。介紹了研究區江蘇茅山的概況和茅山蒼術的基本情況，闡述了利用遙感技術研究野生茅蒼術的思路，根據不同地物在反射光譜特征上的差異，對江蘇茅山地區的TM影像進行了解譯，獲得了蒼術生長密度相關的地物類別，并結合野外調查數據，對茅山大茅峰、二茅峰和小茅峰蒼術的生長環境進行了分區，在此基礎上估算了茅山蒼術資源量[9]。

國外，大量研究工作表明，以中分辨率數據為主、低分辨率數據為輔的估算方法是大范圍農作物種植面積估算的主要趨勢之一[10-11]。早在2001年Pradhan就提出用地理信息系統、遙感和區域框架抽樣實現農作物區域的估算，最終開發了具有代表性的基于區域框架抽樣的計算機系統，進而實現農作物面積的估算[12]。Inglada運用支持向量機的方法實現高分辨率影像中對象的自動識別，識別的正確率超過了80%[13]；Lucas等選擇英國博溫山區為試驗區，將遙感影像數據、數字地形圖、DEM 和其他的一些數據收集并作為知識庫，建立相應的推理智能規則，對試驗區實現了農業用地的分類，整體精度超過80%[14]；Giacinto提出并設計實現了融合神經元和數理統計的遙感圖像監督分類的5種方法，5種方法試驗后的均值精度分別是：Bayes為79、37%，k-nn（k-nearest neighbour）為88、36%，MLP（multilayer perceptron）為81、60%，RBF （radial basis functions）為78、95%和PNN（probabilistic neural network）為88、66%，融合后的方法比融合前的分類精度有一定的提高，但存在設計實現過程用時較長的缺點[15]。

研究小組采用野外勘察結合室內遙感影像解譯的方法調查塔城地區裕民縣紅花的資源量。本文主要闡述室內遙感影像解譯采用的方法，以新疆裕民縣為研究區，采用資源三號高分辨率數據，以提高解譯精度和減少計算量為目標，通過大量實驗發現基于PCA和紋理特征的分類方法對提取紅花是比較適用的。因此，首先對研究區影像進行PCA分析，再對其第一主分量選擇對比度、熵、逆差矩、非相似性、相關性5種統計量進行紋理特征提取，最后將提取的5個紋理特征與經PCA分析的前3個光譜特征值疊加進行影像分類，從而根據像元數目估算研究區紅花種植面積。

1 研究區及數據處理

1、1 研究區概況 裕民縣位于新疆維吾爾自治區西北部塔額盆地南緣、準噶爾盆地西緣。地處東經 82°12′―83°30′，北緯45°24′―46°30′。北面與塔城市相連，東北與額敏縣相鄰，南面和托里縣毗鄰，西與哈薩克斯坦接壤，總面積為6 220、78 km2。全縣地勢為東南高、西北低，因分布著不同的垂直地貌帶，故海拔高度差異大，縣城內海拔為715、4 m。紅花種植業和畜牧業是裕民縣的兩大支柱產業。本研究小組在野外調查過程中發現裕民縣紅花種植區周圍其他農作物主要有小麥、油葵、玉米、打瓜等，其中小麥基本上是與紅花毗鄰種植的，在遙感影像解譯時小麥與紅花會出現誤判的情況，因此研究小組分別于2012年5月下旬、8月下旬開展了野外調查共獲取50個野外觀測樣本，包括紅花、小麥、油葵、玉米、打瓜、草場、休耕地等、為高分辨率影像目視解譯提供先驗知識和樣本信息。

1、2 試驗數據 資源三號衛星于2012年1月9日成功發射，本文數據源由4個多光譜波段（0、45～0、52μm， 0、52～0、59 μm， 0、63～0、69 μm， 0、77～0、89 μm）6 m空間分辨率和全色波段（0、50～0、80 μm）2、1 m空間分辨率融合后的4波段圖像，空間分辨率為2、1 m，成像時間為2012年7月22日，研究區位于新疆塔城地區裕民縣農業區。研究小組分別于2012年5月下旬、8月下旬對新疆塔城地區裕民縣紅花種植區進行了抽樣調查，共調查樣地50個，包括紅花、小麥、油葵、玉米、打瓜、草場、休耕地等。為高分辨率影像目視解譯提供先驗知識和樣本信息。研究小組根據實地種植結構選取了比較典型的樣本，由于當地農田中紅花和小麥是毗鄰種植，這2種作物在影像中容易混淆，兩類不同作物的田塊交界處由于相鄰像元之間能量的傳遞作用存在較多的混合像元，往往會依其混合光譜值而被錯分至其他作物類型，所以分別選取較多的紅花和小麥的典型的樣本以便區分兩類作物，而其他的作物較容易區分，因此本研究在影像分類時選取了比較科學合理的訓練樣本和驗證樣本，具體樣本分布見表1。

表1 樣本采集表

Table 1 The table of sample collection個

樣本紅花小麥玉米油葵草場訓練137433檢驗85322

2 方法

本文首先對試驗數據進行預處理，包括幾何校正、圖像增強、裁剪和融合等。幾何校正以2、1 m空間分辨率的全色波段影像為基準影像，對多光譜影像做幾何校正；再將校正好的多光譜影像與全色影像進行數據融合，這里采用Gram-Schmidt光譜銳化高保真的圖像融合算法，見圖1。Gram-Schmidt變換的影像不但很好的保留了多光譜圖像的絕大部分光譜信息，提高了影像辨識度，增強了紋理特征而且圖像色彩接近自然色，地物的對比效果較好，清晰度較高，可以消除冗余信息，且計算過程較簡單。最后對預處理結果進行裁剪得到研究區影像。繼而對研究區影像進行主成分分析，對第一主成分分量提取適宜的5種紋理特征，將這5個紋理特征值與PCA前3個光譜特征值疊加再做監督分類，分析分類結果并與傳統的監督分類進行比較。本文訓練樣本選取的原則為，用目視的方式結合野外勘察選擇的樣本相結合選取已知區域像元；精度評價方法采用混淆矩陣的方法選取一些地表真實地物的樣本作為驗證樣本。

2、1 主成分分析 主成分分析也寫作K-L變換（Karhunen-Loeve transform）或PCA（principle component analysis），K-L變換實際是作了一個旋轉變換，變換后圖像Y的各分量之間的信息是相互獨立的；而且變換后新波段各主分量所包含的信息呈逐漸減

圖1 總體技術流程圖

Fig、1 Experiment process flow chart

少的趨勢，第一主分量表示數據的最大變化量，包括了全部信息量的大部分。因此，主成分分析可以減少數據量，突出主要信息，同時抑制了噪聲，達到了圖像增強的目的，有利于特征選擇[11-18]。

由于光譜波段之間的相關性比較高，信息量有重復，如果將5種紋理信息分別加入4個光譜特征值，就會將20個特征值參與分類，這樣計算量就將大大提高，所以本文采取對光譜波段進行主成分分析，只對信息集中的第一主成分分量提取紋理特征，這樣就大大減少了計算量。

經過PCA后的第1成分包含最多的光譜信息。如果將經PCA后的前3個特征值代替原始光譜特征值參與分類，這樣使得用于分類的特征值減少了，與未經PCA變換的分類法相比，不僅降低了網絡訓練所需要的時間，而且經過主成分分析后，突出主要信息，同時抑制了噪聲，達到了圖像增強的目的，有利于特征選擇，見表2。

表2 主成分分析后各波段信息量變化表

Table 2 The change in each band of information after PCA

主成分特征值標準差1913、54252、512477、8058、663253、4835、754176、955、22

2、2 紋理特征提取 在遙感影像中當目標的光譜信息比較接近時，紋理信息對于區分目標可能會起到積極的作用，例如要區分影像上的紅花和小麥時，僅依據光譜信息是不夠的，但是它們的紋理特征有明顯的區別，如果在遙感圖像的光譜分類過程中引入紋理特征，便可以達到區分紅花和小麥的目的。因此本文將光譜信息與影像中的紋理信息結合進行分類取得比較好的分類效果。Haralick曾經提出14種由灰度共生矩陣計算出來的統計量[19]， 但是Baraldi認為對于遙感圖像來說對比度、熵、逆差矩、非相似性、相關性5種統計量效果最好[20]。所以本文也將采用這5種紋理特征。考慮到高分辨率影像數據量大、提取紋理特征慢的特點，本文采用灰度差矢量法提取紋理特征，它是一種紋理統計分析方法，是由當前應用最廣泛的灰度共生矩陣算法改進而來的[21-24]。

2、3 基于PCA的多光譜影像紋理特征提取 首先對實驗區多光譜數據進行主成分變換，采用灰度共生矩陣法對PCA的第一主成分進行5種適宜的紋理特征提取包括：對比度、熵、逆差矩、非相似性、相關性；提取紋理信息移動窗口的大小選擇很也重要，窗口的過大過小都會影響到特征提取的效果。本文在實驗中分別采用5×5，7×7，9×9，11×11窗口對PCA的第一主成分進行紋理特征的提取，實驗發現不同窗口的特征提取對分類結果精度有一定影響，實驗數據顯示7（7窗口分類精度較高，因此本文采取7×7窗口，然后將PCA的第一主成分提取5個紋理特征與PCA前3個光譜特征值疊加成有8個特征值的影像進行監督分類并做精度評價。

3 結果與討論

本文訓練樣本選取的原則為：用目視的方式結合野外勘察選擇的樣本，精度評價方法采用混淆矩陣的方法選取一些地表真實地物的樣本并且是可能會混淆的農田作為驗證樣本，來驗證分類結果。首先對提取主成分的第一主分量進行5種紋理特征提取，再將這5個紋理特征值與經過PCA分析的前3個主分量光譜特征值進行疊加做監督分類；結果表明此方法效果較好，分類結果圖見圖2～5；各種分類方法得出的結果精度見表2～5。

從表4可看出，基于紋理特征的多光譜數據分類計算量太大，很耗時，雖然總體分類精度為提升為85、235 1%，但是紅花和其他耕地的可分性不夠高，將紅花誤判為其他耕地的現象較嚴重，紅花的生產者精度只有57、48%。

圖2 原始影像RGB波段合

Fig、2 The original image of combination 342（RGB）

圖3 多光譜數據分類結果

Fig、3 The Classification results of based on Multi-spectral data

從表3可看出，多光譜特征的分類中紅花的用戶精度只有77、47%，其他類別誤判為紅花的情況比較嚴重，總體分類精度也不高；

圖4 基于紋理特征的多光譜數據分類結果

Fig、4 The Classification results of based on Multi-spectral data with texture features

從表5可看出，基于PCA和紋理特征的分類方法中各地物的可分性都較高，各類地物的生產者精

圖5 基于PCA和紋理特征的分類結果

Fig、5 The Classification results of based on PCA and texture features

度和用戶精度都較高，分類精度達到了87、519 1%，Kappa系數達到了0、810 1，比傳統的分類方法提高了4、835 5%，Kappa系數提高了0、080 7。

最后采用基于PCA和紋理特征的分類方法提取紅花，并根據像元估算得出研究區紅花種植面積為53、38 km2。

4 總結

通過結果分析可看出本文采取基于PCA和紋理特征的分類方法在提取紅花中是比較適用的。首先，加入紋理特征后與基于單源光譜數據比較，加入紋理后分類更適合本研究的數據源以及研究對象，提高了分類精度。其次，對光譜數據進行PCA分析后可以減少數據量，突出主要信息，同時抑制了噪聲，達到了圖像增強的目的，有利于特征選擇。因此基于PCA和紋理特征的分類方法既能提高分類精度還可減少數據量來提高工作效率。這為調查紅花資源量的工作者提供了比較有效的方法。

本文在以下幾個方面還需要在今后的研究中進一步補充：本文在裕民縣農業區的平原進行此方法的研究，而裕民縣山區也有紅花種植區，研究結果有待于在更大范圍和不同種植結構的實驗區內進行驗證；實驗區各地物類別的可分性直接影響分類精度，在本研究的紅花、小麥、居民地、其他耕地的分類體系中，小麥易與紅花產生特征混淆，由于當地農田中紅花和小麥是毗鄰種植，這兩種作物在影像中容易混淆，兩類不同作物的田塊交界處由于相鄰像元之間能量的傳遞作用存在較多的混合像元，若今后能對該研究區做詳細調查，采集詳細的光譜信息，深入研究“同譜異物”的現象，有望進一步提高紅花提取精度，對新疆中草藥資源普查提供更可靠的數據。

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Measurement of sown area of safflower based on PCA and texture

features classification and remote sensing imagery

NA Ren-hua 1， ZHENG Jiang-hua1，2* ， GUO Bao-lin3 ， SEN Ba-ti1 ，

SHI Min-hui3 ， SUN Zhi-qun1 ， JIA Xiao-guang3 ， LI Xiao-jin3

（1、School of Resources andEnvironment Sciences， Xinjiang University， Urumqi 830046， China；

2、Xinjiang Education Ministry Key Lab of City Inteligenlizing and Environment Modeling， Urumqi 830046， China

3、 Xinjiang Chinese and Minority Nationality M edicine Research Institute， Urumqi 830002， China）

[Abstract] To improve accuracy of estimation in planted safflower acreage，we selected agricultural area in Yumin County，Xinjiang as the study area. There safflower was concentrated planted. Supervised classification based on Principal Component Analysis （PCA） and texture feature were used to obtain the safflower acreage from image captured by ZY-3. The classification result was compared with only spectral feature and spectral feature with texture feature. The research result shows that this method can effectively solve the problem of low accuracy and fracture classification result in single data source classification. The overall accuracy is 87.519 1%， which increases by 7.117 2% compared with single data source classification. Therefore， the classification method based on PCA and texture features can be adapted to RS image classification and estimate the acreage of safflower. This study provides a feasible solution for estimation of planted safflower acreage by image captured by ZY-3 satellite.

篇(2)

一、上半年工作小結

1、全力開展“三新”農業生產試驗示范基地建設

按照市農委2009年的工作部署和本單位的工作要點，積極開展農業示范基地建設，以示范基地為載體，示范推廣“三新”農業技術。在全市范圍內，已建“三新”農業生產試驗示范基地8個，分別是水稻精確定量栽培超高產示范基地、馬鈴薯稻草覆蓋免耕栽培試驗示范基地、特色白皮花生選育試驗示范基地、優新抗病花生無公害栽培示范基地、棉花高產高效栽培示范基地、西瓜無公害栽培示范基地、“稻蝦連作”生態模式示范基地、食用菌生產示范基地，共計安排試驗示范項目9個。所有試驗、示范基地建設做到有實施方案、有技術措施、有專人負責，并從品種選用、測土配方施肥、高產保優栽培到病蟲草害綜合防治等方面培訓到戶、指導到田，提供全程、面對面的技術服務，真正是做給農民看、帶著農民干。

2、強化農民技術培訓，提高農民素質

為提高農民科技文化素質，促進農業增效、農民增收，**市農技推廣中心發揮自身技術優勢，通過投標承擔實施“瑯琊區2009年民生工程新型農民培訓項目”、舉辦“全市食用菌栽培技術培訓班”等大型培訓活動，廣泛開展技術培訓和技術宣傳工作，全面提升農業技術“進村入戶”的到位率與普及率。利用《**日報》、《農技推廣》、《農作物病蟲情報》、《土肥簡報》和專業雜志刊登、發表專項技術材料近百期，同時通過“**三農網”、地方廣播電視臺和農技110等媒體傳播實用農業信息，農技人員深入田間地頭、進村入戶接受農民的技術咨詢，解疑釋難，在很大程度上提高了技術到位率和入戶率。

3、高度重視，打好抗旱保苗攻關仗

針對今年春節前后麥油罕見旱情，市農技推廣中心高度重視抗旱保苗工作，組織技術人員深入各縣（市、區）生產一線，實地調查各地抗旱保苗工作情況，及時提出有針對性地制定春季田管具體技術方案，并通過發放技術資料、贈送田管技術光盤等形式現場指導抗旱保苗及田管工作，為抗旱保苗工作提供有力技術支撐。

4、午季植保工作取得了突破性進展。

圍繞市委市政府提出打造皖東“百億糧倉”，提升糧食綜合生產能力推進行動，突出午季植保工作服務于糧食生產安全開展工作。在強化農作物重大病蟲害預警監測防控工作上有突破，實現了重大病蟲預警監測準確率達到90%以上；在重大病蟲防控工作上有突破，午季重大病蟲處置率達85%以上，即蟲害處置率達到95%以上、病害處置率達到70%以上，化學除草比例達到90%以上，農作物重大病蟲害損失率降低到3%以內，超額完成了預案目標任務。

5、全面推進基層農技推廣體系改革與建設

經各地農委和農技部門的共同努力，我市率先在全省完成基層農技推廣體系改革任務。為切實發揮基層農技推廣體系公益性職能，積極調研、總結基層農技推廣運行機制創新示范站建設經驗，指導基層完善其農技服務組織建設；召開了“基層農技體系管理座談會”，就基層農技推廣體系改革后，考核評價體系、管理模式、服務機制、推廣方式方法創新帶來的成效等方面的典型事例和經驗，深入基層進行調研、總結，并出臺了《“**市基層農技推廣體系建設與機制運行創新活動”實施辦法》。

6、穩步推進農業環保和無公害農產品認證工作

積極配合“國家無公害害食品行動計劃”、“安徽省食品放心工程”和“**市農產品質量振興計劃”的實施，大力發展無公害農產品生產，進一步加快我市無公害農產品申報認證的步伐，目前已完成省全年申報任務；還積極強化無公害農產品管理，主動聯系各生產企業，做好無公害農產品復查換證材料匯總上報工作，布置無公害農產品專項整治自查。此外，還組織實施了新農村清潔工程和農業面源污染監測徑流小區建設，做好小區田間管理、觀察記載、采送水樣等工作，并認真開展**市野生植物資源調查以及編寫《秸稈禁燒政協提案》、《2009年**市無公害農產品質量安全整治實施方案》。

7、推進效能建設，提高服務能力

全面貫徹落實市農委效能建設具體實施辦法，結合中心實際，布置中心效能建設工作，根據《市農委2009年主要工作目標和重點工作任務分解表》，對照自身職能，分解制定單位、個人工作計劃。為深入學習實踐科學發展觀，在認真理論學習的同時，市農技推廣中心工會積極組織干部職工參與市總工會“千萬農民工援助行動”、“同舟共濟保增長，建功立業促發展”等各項活動，大力弘揚求真務實精神、民族精神和時代精神，倡導團結互助的良好風尚，強化了為民服務意識和效能意識。

8、千方百計尋機申報農業項目和招商引資從思想上和行動上加大了申報農業項目和招商引資的力度，緊縮其它開支，制定《市農技推廣中心招商引資具體實施辦法》并下發文件，千方百計抓招商引資，力爭農業項目在20**年的基礎上又再上一個新臺階，目前已編報各類農業科技項目9個。同時，加強了項目資金的管理，做到了專款專用，以“高標準、高質量”的要求完成每一項農業科技項目。

二、下半年工作初步打算

1、繼續抓好“三情”監測，組織實施好測土配方施肥、農作物病蟲害綜合防治，確保秋季農業豐收。

2、繼續加強“三新”農業示范基地（片）建設，促進農業新技術的推廣和普及。

3、繼續抓好無公害農產品產地認定和產品認證工作。

4、積極參與基層農技推廣體系改革與建設工作，創新體制和機制，提高農技人員服務能力和水平。

篇(3)

[關鍵詞] 黃淮平原；野生半夏；資源瀕危；產地變遷

[收稿日期] 2013-04-04

[基金項目] 國家科技基礎性工作專項重點項目子課題（SB2007FY020）

[通信作者] *周建理，教授，Tel：（0551）5169306，E-mail：jlzhou55@sina、com

[作者簡介] 穆二廷，碩士研究生，Tel：13605693137，E-mail：muerting@sina、cn 半夏為天南星科植物半夏Pinellia ternata（Thunb、） Breit、干燥塊莖。具有燥濕化痰，降逆止嘔，消痞散結的功效[1]。黃淮平原位于河南東部、山東西部黃河以南及安徽、江蘇的淮北地區，主要由黃河、淮河下游泥沙沖積而成，地形平坦。黃淮平原處于向亞熱帶過度地區，這里農作物旱作為主，多為一年兩熟。主產小麥、玉米、大豆、棉花等作物。

1 古代黃淮平原半夏道地性的形成

1、1 黃淮平原幾個道地半夏區域 黃淮平原區是我國地產野生藥材比較少的地方。半夏是這里為數不多的幾種道地野生藥材之一，形成了數個地道藥材產區。包括邳半夏、宿半夏、穎半夏、焦半夏、息半夏、唐半夏等。邳半夏產自江蘇北部古時的下邳（主要為江蘇北部銅山、睢寧、漣水一帶），相傳東晉葛洪就曾推薦過邳半夏[2]。宿半夏因產于位于安徽北部的宿州一帶而得名，光緒年間的《宿州志》有過記載 [3]。穎半夏產于古潁州府（現在的安徽的潁上、阜陽）而得名[4]。焦半夏出自安徽的阜南縣的焦陂鎮而得名。息半夏來自河南的息縣，唐半夏是唐河縣的道地藥材，地處豫西南南陽盆地[5]。從地理環境上看，6種道地半夏所處地區都是平原，氣候屬于半濕潤暖溫帶季風氣候，年平均氣溫在14～15 ℃，降水量在900 mm左右。

另外在長江中下游地區的湖北荊州的荊半夏、安徽池州的殷半夏、桐城的桐半夏和江蘇泰州的半夏。主要生長在以棉田為主的旱地，所以又稱之為棉區半夏。其中以湖北荊州產的荊半夏質量最佳。《中國中藥區劃》[6]記載，20世紀80年代，全國野生半夏蘊藏量大概在1 340萬 kg，主要集中在黃淮平原地區。處于長江中下游的的產區蘊藏量較小。

1、2 農業作習與半夏道地性的關系 半夏是一廣布物種，我國除了內蒙古、新疆、青海、和海南之外各省均有野生分布。半夏的野生分布分為兩類，一類是在山野中純野生的，還有一類是農田雜草式的野生。半夏喜濕、但怕水淹，山野中主要分布于濕潤的林下、溝邊。由于山野半夏塊莖小，采挖效率低，很少能形成商品藥材。歷史上在旱作農田中半夏是一種難以鋤凈的雜草，由于其小塊莖復發能力極高，農民只能采用在耕后的地中拾取塊莖的方法來控制其繁殖量。部分農民會把拾取的塊莖當做藥材出售，這種除草過程的副產物自然就成了半夏藥材的最主要來源。

《名醫別錄》記載半夏“生槐里川谷”，即陜西南鄭縣、興平縣一帶。《本草經集注》：“槐里屬扶風（陜西關中一帶），今第一處青州，吳中亦有，以肉白者為佳”。青州即山東濟南、膠東一帶；吳中即江蘇蘇南一帶。唐《千金翼方》中認為地道藥材應屬于今湖北谷城、江蘇鎮江、安徽宜城一帶所產。宋代《太平御覽》“建康出半夏，極精”，（建康即南京）。近代，《藥物出產辯》[7]認為“產湖北荊州為最好”（荊州即今湖北江陵一帶）。《中國道地藥材》認為“半夏現時以湖北、河南、山東所產為佳”。從文獻記載來看，半夏早期秦川一帶[8]，后來隨著中國古代農業發展變化遷移至山東、河南、安徽、江蘇一帶。可見，半夏商品的集中產地也是農業較為發達的地方。

半夏有“一年兩伏”的習性，即春發-夏枯-秋發-冬枯，故最適合于一年兩熟的旱地。因為在每次耕種之時，半夏的種子（包括新萌的小塊莖）已經成熟，農民為作物提供的耕耘、灌溉、施肥也都會成了半夏生長的動力。雖然長江中下游地區氣候更為濕潤，更適合半夏生長，有湖北荊半夏的質量最佳一說。但這里以水稻為主，旱地少，半夏產量不大。再往南，旱田更少。而黃淮平原有綿延上千里旱-旱兩熟區，除草會有大量的商品半夏產出。由于半夏屬喜濕植物，故其道地多分布于黃淮平原的南緣，由東北向西南沿降水約900 mm一線。

1、3 半夏自身品質與半夏道地性的關系 傳統上半夏以大粒色白者為佳，這是決定半夏道地性的重要因素之一。平原地區的農田耕作頻繁，兩千年的農作使得半夏進化得非常適應農田耕作，人工提供的良好的水肥條件使得這里半夏往往要比山野中的半夏塊莖更大。課題組在蕭縣調查中曾采到塊莖直徑達5 cm的半夏標本。塊莖大的半夏，價格高，易于采收，有很好的經濟效益。這里人口分布密集，產銷更為方便。傳統半夏的道地產區自然也會集中在這里，逐漸的形成了道地性。

2 黃淮平原半夏資源的消亡和主產區的轉移

據課題組最近多次深入黃淮平原地區進行實地調查只在一些荒廢的果園、路邊林下偶爾找到一些野生半夏群落，農田中基本見不到。

究其原因，這主要是除草劑的大量應用的結果。近年來黃淮地區的農田鋤草幾乎完全依靠除草劑，這對半夏的殺傷是毀滅性的。而原本山地野生半夏又難以形成大宗商品藥材。故半夏藥材自20世紀80年代以來逐漸轉為人工種植。目前栽培半夏的除草和采挖工作量很大，需要占用大量勞動力。隨著黃淮平原社會經濟的發展，勞力成本也在不斷上升。在調查中發現，黃淮平原只有唐河縣和息縣的部分地區可見小規模種植。半夏主產地已向人工成本相對較低的西部和北部貧困地區轉移。即現在貴州的郝章、山西的新絳、甘肅的西和等地（圖1）。

3 小結

黃淮平原由于適合的氣候條件和一年兩熟的耕作習慣形成了野生半夏的早期道地性產區。當時出現了一些地方道地性半夏，如宿半夏、焦半夏、唐半夏等。近20多年來，除草劑的大量使用導致半夏的逐漸消亡，種植半夏規模萎縮并漸漸轉移到我國西部和北部。如甘肅、貴州、山西等地。

同時，由于大量除草劑的使用，黃淮平原的植物多樣性正在發生變化，該地區的其他野生常用中藥也遭受同樣的命運，如藥用植物香附也在逐漸消亡。必須指出，在廣闊的黃淮平原上，野生植物資源正在遭受著從未有過的嚴峻考驗。盡管黃淮平原的野生植物資源給當地的百姓帶來的利益不大，但從自然環境的可持續性上，應采取措施避免這種現象繼續惡化。

圖1 我國半夏產區變遷圖

Fig、1 The transition diagram of wild Pinellia ternata in our country

[參考文獻]

[1] 中國藥典、一部[S]、 2010：110、

[2] 邳州市僑辦、邳州“六寶”[J]、江海僑聲，1997，22：39、

[3] 黃振武、宿半夏規范化栽培技術[J]、北京農業，2004，6：13、

[4] 薛建海，劉子貴、穎半夏的產地加工[J]、中國中藥雜志，1990，15（5）：29、

[5] 吳立明，程曉衛、南陽道地藥材唐半夏本草考證及資源調查[J]、國醫論壇， 2005，20（6）：42、

[6] 中國藥材公司、中國中藥區劃[M]、北京：科學出版社，1995：101、

[7] 周榮漢、中藥資源學[M]、北京：中國醫藥科技出版社，1993：548、

[8] 胡世林、中國道地藥材[M]、哈爾濱：黑龍江科技出版社，1989：488、

Endangered resources and origin changes of Pinellia

ternate in Huanghuai plain

MU Er-ting， ZHOU Jian-li*

（Department of Pharmary， Anhui Uniwversity of Chinese Medicine， Hefei 230031， China）

[Abstract] The wild Pinellia ternata resource was surveyed by field investigation， visiting surveys combine with literature study and changing factors of the wild P. ternata in the area of Huanghuai Plain were analyzed. The results indicated that Huanghuai Plain wild P. ternata resources were scarce and nearly extinct. The chemical farming methods in Huanghuai Plain have endangered the survival of the wild P. ternata.

篇(4)

關鍵詞：無人機 遙感 SWOT分析 農村居民點

中圖分類號：F32文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）27-0043-02

一、研究區域及已有研究概況

（一）研究區域概況

1.黑龍江總體概況。黑龍江省位于中國東北邊陲，總面積47.3萬平方公里（含加格達奇、松嶺兩區），轄1個地區、12個地級市，共132個縣區。全省地貌受新華夏系的控制，形成以大興安嶺、小興安嶺和東南部山地三大山系，松嫩、三江兩大平原及其之間的丘陵漫崗過渡帶為主體構成的格局。依據地貌形態特征，黑龍江省可分為5個區：即大興安嶺山地與丘陵區、小興安嶺山地與臺地狀丘陵區、東南部山區、松嫩平原區、三江平原區。

2.黑龍江省農村居民點特點。受自然條件及社會經濟因素的綜合影響，黑龍江省農村居民點的土地利用具有以下特點：一是居民點面積較小、分布較為分散；二是閑置地比例偏高，利用不夠充分；三是內部結構不合理，功能分區混亂；四是公共設施不完善，建筑容積率低[1]。受這些特點的影響和限制，對黑龍江省農村居民點進行相關調查，采用高分辨率衛星影像或普通航攝影像的成本較高、工時較長、限制因素較多，因此有必要采用無人機遙感或其他相關低空遙感設備進行調查。

（二）已有研究概況

1.無人機遙感在國土系統的應用情況。無人機遙感（UAVRS）技術作為航空遙感手段，具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優點，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充，在國外已得到廣泛應用。目前無人機遙感在國土系統的主要應用方向有：國土資源調查、城鎮規劃調查、礦產資源開發調查、農業土地資源和農作物資源評估、地質災害遙感等。受無人機成像原理、實際飛行情況等因素的限制，目前通過無人機所采集的低空數字航空攝影影像成圖比例尺一般為1∶500、1∶1 000、1∶2 000。1∶500比例尺影像在平面、高程精度上均達不到地籍調查的基本要求，現階段國內尚無應用于此方面的成功案例，因此1∶500比例尺的影像目前主要用于礦產資源開發調查、地質災害遙感等方面。1∶1 000比例尺影像在平面精度上能滿足國內土地調查及制圖的基本要求，但高程精度尚不能符合相關標準，因此1∶1 000比例尺的影像主要應用于城鎮規劃調查、礦產資源開發調查、農業土地資源和農作物資源評估、地質災害遙感等方面。1∶2 000比例尺影像在平面精度、高程精度上均能滿足中國航測成圖要求，也是目前應用于國土系統中最廣泛的無人機遙感比例尺。主要用于防災減災的快速響應、遙感監測、執法檢查、規劃設計及土地開發整理中大比例尺地形圖的獲取。

2.黑龍江省無人機遙感的發展。黑龍江省無人機遙感的發展尚處于起步階段。黑龍江省測繪局已購置飛行設備，正在試驗飛行。哈爾濱工程大學自主設計的無人機可以按照飛行計劃進行簡單航攝。但目前黑龍江省不僅在國土領域，而且在無人機可應用的其他方向上，暫無成功案例。

二、SWOT分析法原理

SWOT分析法又稱為態勢分析法，它是由哈佛大學商學院的企業戰略決策教授安德魯斯（K.Andrens）在20世紀60年代提出來的[2]，是一種廣泛應用于企業戰略分析的重要方法。SWOT分別代表：strengths（優勢）、weaknesses（劣勢）、opportunities（機會）、threats（威脅）。其中，S、W是內部因素，O、T是外部因素。SWOT是一種戰略分析方法，通過對被分析對象的優勢、劣勢、機會和威脅等加以綜合評估與分析得出結論，通過內部資源、外部環境有機結合來清晰地確定被分析對象的資源優勢和缺陷，了解所面臨的機會和挑戰。

通過運用SWOT分析法，對無人機遙感在黑龍江省農村居民點調查中應用的內部因素（優勢、劣勢）、外部因素（機會、威脅）進行歸納，從而分析出進行農村居民點調查的基本策略。

三、無人機遙感在黑龍江省農村居民點調查中的SWOT分析

1.優勢分析（Strengths）。省國土資源勘測規劃院擬在無人機遙感領域有所創新，其主要研究方向是農村居民點調查。開展這一工作的主要優勢有：（1）領導充分重視。這一創新得到了院有關領導的重視，并給予了適當的投入。（2）硬件優勢。擁有市場上主流的機器、設備及軟件，配置在黑龍江省居于前列。（3）科研優勢。在黑龍江省國土資源系統扮演技術服務、技術支撐的重要角色。（4）經驗優勢。具有豐富的航攝影像處理及相關外業調查的經驗。（5）人才優勢。培養了一批“高、精、專、博”的技術人才。（6）區位優勢。位于省會城市，交通便利，有利于進行外業飛行。（7）社會資源優勢。黑龍江省第二次土地調查領導小組設在該院，與省內各地市建立了良好的關系，有利于組織、協調和溝通。

2.劣勢分析（Weaknesses）。在無人機遙感的應用方面也存在一定的劣勢，表現為：（1）前期所需投入較高。不考慮其他投入的情況下，僅影像處理軟件inpho約100萬左右。（2）立項資金申請存在困難。鑒于研究領域較新，對成果的價值估量存在風險，立項資金較難申請或可申請額度有限。（3）暫無專業設備。在缺乏專業軟件的情況下，大量的工作需手工完成，人工成本巨大。（4）缺少專業經驗。僅有無人機試驗飛行、無人機影像試處理的經驗，無正式成果制作經驗。（5）缺少專門的培訓。對無人機遙感應用的專業培訓剛剛開展，專業人才匱乏。（6）航攝理論基礎薄弱。以往只注重航攝影像的應用，對航攝的相關知識掌握較為基礎。（7）部分優勢存在短期性。硬件優勢、人才優勢、區位優勢具有短期性，易被競爭對手超越。

3.機遇分析（Opportunities）。黑龍江省幅員遼闊、土地狀況復雜、農村居民點分布零散，如何有效的進行農村居民點調查、及時掌握其土地利用變化情況、迅速進行相關決策，是國土資源管理面臨的課題。因此開展無人機遙感進行農村居民點調查是黑龍江省國土事業發展的一項機遇，主要表現在：（1）國內已經制定了較為成熟的標準，如《無人機航攝安全作業基本要求》、《無人機航攝系統技術要求》、《低空數字航空攝影測量內業規范》、《低空數字航空攝影測量外業規范》、《低空數字航空攝影規范》等，為相關工作的開展提供了理論的可行性。（2）一些優秀企業的無人機生產、研發工作日趨成熟，如中測新圖在低空數碼遙感領域研制的飛行設備等，這些產品都滿足1∶2 000比例尺的測圖、防災減災、應急監測等任務。（3）國內外無人機影像處理軟件的開發，為無人機影像的生產打下了良好的基礎。如ERDAS LPS、DPGrid、Pixel Grid、inpho等。（4）無人機遙感技術在業界受到廣泛關注和重視，低空數碼遙感逐步成為遙感領域重要的研究方向之一。（5）黑龍江省尚無無人機遙感應用的成功案例，首創性工作一旦取得成功可迅速的占領相關市場，進而創造經濟效益。（6）對農村居民點廣泛的進行大比例尺影像的數據采集和調查尚屬首創。（7）省內外多家軟硬件經營、開發企業（單位）有參與并合作的意向。

4.威脅分析（Threats）。利用無人機遙感開展黑龍江省農村居民點調查的潛在威脅表現在以下幾個方面：（1）現有無人機飛行技術、影像后處理技術雖然可以完成1∶500、1∶1000比例尺的正攝影像圖，但成圖精度無法保證符合第二次全國土地調查、土地變更調查、地籍調查等工作的相關要求。（2）存在無人飛艇、飛碟等替代產品，搶占無人機遙感在農村居民點調查的市場，且無人飛艇飛行的穩定性遠勝于無人機，飛碟可在空中進行懸停以滿足拍攝需要，無人飛艇和飛碟可以用來生產1∶500、1∶1000比例尺的影像。（3）存在潛在的競爭對手。（4）能否成為黑龍江省第一家、唯一一家采用無人機遙感進行農村居民點調查的作業隊伍還未可知。（5）保證經費充足且持續存在一定難度。（6）尚未確定軟件、硬件設備的合作/協作公司（單位）。（7）能否將這一調查方式在全省推廣存在不確定性。（8）飛行受空中交通管制的嚴格控制。（9）現有的影像處理軟件的應用方向各有側重點，但同時也存在一定的缺陷。（10）前期的投入與后期創造的產值并不一定成正比。

四、無人機遙感在農村居民點調查中的應用策略

1.確立無人機遙感在農村居民點調查中應用的總體思路。以黑龍江省國土資源勘測規劃院的現有優勢為基礎，以無人機遙感技術、影像處理技術發展的實際情況為前提，在黑龍江省開展以無人機為主要航攝工具的農村居民點調查，調查比例尺為1∶2 000為宜。 若需要進行1∶500或1∶1 000比例尺的農村居民點調查，建議采用無人飛艇、飛碟進行。

2.具體策略。（1）持續增加各項投入，保持優勢繼續領先。在軟件、硬件、人員培訓、科研等各方面，進行持續投入，所產生的間接效益可保證現有優勢更加明顯，從而有效規避潛在競爭對手的威脅。（2）加強產業互動融合，積極彌補現有劣勢。對于現有劣勢，可通過和相關企業，甚至是向競爭對手進行學習、合作，取長補短，積累相關工作經驗、掌握必要知識的同時，尋求降低成本的有效手段。（3）把握利用現有機會，尋求創造其他機會。利用現有的軟硬件設備，開展黑龍江省農村居民點1∶2 000比例尺的調查，盡快搶占黑龍江省相關市場。（4）有效規避已知威脅，揚長避短開展工作。現有無人機遙感技術所生產的1∶500、1∶1 000比例尺的影像，雖不適合農村居民點的地籍調查，但可以用來開展相關的災害監測等工作。在相關工作的開展中要注重時效性和準確性。

參考文獻：

篇(5)

廣西壯族自治區農業環境保護條例全文第一章　總則

第一條　為保護和改善農業環境，防治農業環境污染和生態破壞，合理開發和利用農業自然資源，根據《中華人民共和國農業法》、《中華人民共和國環境保護法》和《基本農田保護條例》等有關法律、法規的規定，結合本自治區的實際，制定本條例。

第二條　本條例所稱農業環境保護，是指對影響農業發展的農業用地、農業用水、大氣及農業生物等的保護。

第三條　各級人民政府應當將農業環境保護納入國民經濟和社會發展規劃，對本行政區域的農業環境質量負責。

第四條　農業環境保護工作所需經費由同級財政列入預算，統籌安排。

第五條　任何單位和個人都有保護農業環境的義務，并有權對污染和破壞農業環境的行為進行檢舉、控告。

第六條　對保護和改善農業環境做出顯著成績的單位和個人，由縣級以上人民政府或者農業行政主管部門給予表彰和獎勵。

第二章　監督管理

第七條　縣級以上人民政府環境保護行政主管部門，對本行政區域的環境保護工作，實施統一監督和管理。

縣級以上人民政府農業、林業、畜牧業、漁業、土地、水利等有關行政主管部門，依照各自法定職責對本行政區域的農業環境保護工作實施監督管理。

第八條　人民政府農業行政主管部門在農業環境保護方面的主要職責是：

(一)貫徹執行國家有關農業環境保護的法律、法規和方針、政策;

(二)擬定農業環境保護長遠規劃和年度計劃;

(三)開展農業環境質量調查與監測，負責農業用地、用水、農畜產品質量和農用化學物質的監測，對農業環境質量作出預測和評價，向本級人民政府提供農業環境質量的報告;

(四)組織開展農業生態建設，合理利用和保護農業自然資源，開發無公害農產品，發展農業環境保護產業;

(五)開展農業生物物種資源調查，保護珍稀瀕危生物資源及其近緣的生物資源;

(六)對影響農業環境的建設項目進行環境評價，對直接影響農業環境的建設項目和單位進行監督檢查;

(七)參與農業環境污染事故和污染糾紛的調查處理;

(八)宣傳普及農業環境保護知識，組織開展農業環境保護科學研究、推廣農業環境保護的先進技術和經驗。

第九條　自治區地方農業環境質量標準，由自治區人民政府農業行政主管部門會同自治區人民政府環境保護行政主管部門和有關部門擬訂，報自治區人民政府批準執行。

第十條　縣級以上人民政府農業行政主管部門所設立的農業環境監測機構，負責本行政區域的農業環境監測工作。業務上受上級農業環境監測機構和同級環境保護行政主管部門監測機構的指導。

農業環境監測機構按有關規定納入環境監測網絡，其所提供的監測數據，可作為開展農業環境保護工作和調查處理農業環境污染與破壞事故的依據。

第十一條　農業行政主管部門及鄉級人民政府可配備專職或者兼職農業環境監督員。

農業環境監督員應從熟悉農業環境保護業務和環境保護法規的人員中選任。

農業環境監督員由本級人民政府農業行政主管部門聘任，《農業環境監督員證》由自治區人民政府農業行政主管部門統一核發。

第十二條　農業行政主管部門可以對污染和破壞農業環境的單位或者個人進行現場檢查。

農業環境監督員執行公務時，應當出示《農業環境監督員證》。被檢查的單位或者個人，應當如實反映情況，提供資料。

第十三條　跨行政區域的農業環境污染和生態破壞的防治工作，由有關地方人民政府協商解決，或者由其共同的上級人民政府協調解決，作出決定。

第十四條　因發生事故或者其他突然性事件，造成或者可能造成農業環境污染事故的，當事人必須立即采取措施處理，及時通報可能受到危害的單位和個人，并向當地人民政府環境保護行政主管部門和農業行政主管部門報告，接受調查處理。

第三章　保護防治措施

第十五條　縣級以上人民政府應當根據當地農業自然資源狀況和農業環境保護要求，合理調整農業生產結構，因地制宜開展生態建設，改善農業環境質量。

第十六條　禁止在農田、基本農田保護區傾倒、棄置和堆存固體廢棄物。在農田、基本農田保護區以外的農業用地傾倒、棄置、堆存固體廢棄物的，應當依法辦理用地手續。

第十七條　向農田提供的城市垃圾、污泥，必須符合國家有關標準。

第十八條　向農田灌溉渠道排放工業廢水和城市污水，應當保證其下游最近灌溉取水點的水質符合國家和地方有關農田灌溉水質標準。

直接向農田排放城市污水、工業廢水的，應當確保所排放的城市污水或者工業廢水符合國家和地方有關農田灌溉水質的標準。

農業環境監測機構對利用工業廢水和城市污水進行灌溉的，應定期組織監測，向灌溉用水單位和個人通報水質情況。

第十九條　排放有毒有害氣體、粉塵等大氣污染物的，必須采取有效措施，防止其對農業環境造成污染。

第二十條　合理規劃鄉鎮企業的布局，發展無污染、少污染的行業。

禁止新建土硫磺、土煉焦、小造紙等污染項目，對已建成且污染農業環境的，按有關規定責令其限期治理。逾期未完成治理任務的，由作出限期治理決定的人民政府責令其關閉。

第二十一條　禁止獵捕、收購、銷售國家和自治區明令保護的有利于農作物的動物，并保護其棲息、繁殖場所。

第二十二條　合理使用農藥、化肥、農用塑料薄膜等農用化學物品，采取有效措施防止其對農業環境的污染。

禁止使用劇毒、高殘留的農藥。發展高效、低毒、低殘留農藥，推廣綜合防治技術。使用農藥必須嚴格執行《農藥安全使用標準》。

積極研制、推廣使用易分解、無污染的農用塑料薄膜。使用不易分解、有污染的塑料薄膜，其殘膜應當回收，防止殘膜對農業環境造成危害。

第二十三條　對遭受嚴重污染、影響作物正常生長或者所生產的農畜產品嚴重危害人體健康的區域，可劃為農業環境污染綜合整治區。

農業環境污染綜合整治區的劃定范圍和治理方案，由縣級以上人民政府農業行政主管部門會同同級人民政府土地、環境保護行政主管部門擬訂，報同級人民政府批準后實施。

第四章　法律責任

第二十四條　違反本條例規定，有下列行為之一的，由縣級以上人民政府農業行政主管部門予以處罰：

(一)拒絕農業行政主管部門現場檢查或者在被檢查時弄虛作假的，給予警告或者處以罰款;

(二)在農田、基本農田保護區傾倒、棄置和堆存固體廢棄物，或者未依法辦理用地手續在農田、基本農田保護區以外的農業用地傾倒、棄置、堆存廢棄物的，責令限期排除，逾期不排除，由農業行政主管部門組織排除，費用由傾倒、棄置、堆存廢棄物的責任者承擔，可以并處罰款;

(三)將不符合國家有關標準的城市垃圾、污泥用于農業生產的，給予警告或者處以罰款;

(四)使用不易分解、有污染的塑料薄膜后不回收殘膜的，責令限期回收，逾期不回收的，由鄉、村、場負責組織回收，其費用由農用塑料薄膜使用者承擔;

(五)違反《農藥安全使用標準》使用農藥的，給予警告或者處以罰款。

第二十五條　違反本條例規定，有下列行為之一的，由縣級以上人民政府農業行政主管部門協同環境保護行政主管部門責令其停止違法行為，并依照有關法律、法規的規定予以處罰：

(一)向農田排放不符合國家和地方有關農田灌溉水質標準的工業廢水和城市污水的;

(二)向農田排放有毒有害氣體、粉塵等大氣污染物，污染農業環境的。

第二十六條　罰款的具體辦法由自治區人民政府制定。罰款全額上交同級財政。

第二十七條　造成農業環境污染危害的，有責任排除危害，對直接受到損害的單位或者個人應當給予賠償損失。

賠償責任和賠償金額的糾紛，可以根據當事人的請求，由環境保護行政主管部門或者農業行政主管部門處理。當事人對處理決定不服的，可依法向人民法院起訴。當事人也可以直接向人民法院起訴。

由于不可抗拒的自然災害，并經及時采取合理措施仍然不能避免造成農業環境污染損害的，免予承擔責任。

第二十八條　違反本條例規定，造成重大農業環境污染事故，導致公私財產重大損失或者人身傷亡等嚴重后果，構成犯罪的，對直接負責的主管人員和其他直接責任人員依法追究刑事責任。

第二十九條　農業環境監督員濫用職權、玩忽職守、徇私舞弊的，由其所在單位或者有關主管機關給予行政處分;構成犯罪的，依法追究刑事責任。

第五章　附則

第三十條　本條例自1995年5月30日起施行。

農業環境保護的措施①利用植物防治。如選用具有較強抗性和耐污性的樹種營造防污林帶，以阻止大氣污染物的擴散，并通過林網吸收污染物質等。某些對污染物敏感的植物，則可作為指示植物用來監測大氣污染。

②利用某些生物的自凈能力。池、沼、庫、塘、湖泊等水域中的某些水生生物除能將酚、氰等毒物分解成無毒物質外，對汞、鎘、鉻、鋅等元素也有較強的吸收能力。

③耕作措施防治。對已被污染的土壤，除發揮土壤自然凈化作用外，可通過深翻、刮土甚至換土等方法來消除污染。此外，增加土壤有機質含量可提高土壤的凈化能力;施加石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等可抑制植物對重金屬的吸收。

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關鍵詞：兼并重組煤礦；土地復墾；生態恢復

一、引言

礦產能源是社會發展中不可缺少的物質基礎，它的開發利用，推動了經濟發展的同時，也破壞了人類的生存環境。山西作為全國的礦產資源大省，煤炭資源豐富。2005年前，山西全省煤礦企業2200多家，礦井總數4278座，山西省人民政府經2005和2008年兩次煤炭資源整合和煤礦企業兼并重組，到2010年年底，山西全省煤礦數量減少到1053座，煤礦數量減少3200多座，壓減75%。煤礦企業兼并重組致大量小型礦井關閉，原有礦井工業場地、排矸場閑置。截至2011年，山西省累計礦區面積19937km2，采空區面積6584.63km2，引起地表沉陷面積3005km2。廢棄、關閉礦井占地145.68km2，矸石山占地212.47km2，1093km2耕地、43.4km2林地遭到破壞。因此，對山西省兼并重組煤礦及時進行土地復墾與生態恢復十分迫切。

二、煤礦開采活動損毀土地的主要類型

依據土地損毀主體、土地損毀方式和生產建設工藝等，將土地損毀類型劃分為三級，煤礦開采活動損毀土地的一級類型屬于生產建設活動損毀，其二級損毀包括挖損土地、塌陷土地、壓占土地等。

土地挖損：因為煤礦的采礦活動致使原地表形態、土壤結構、地質層組、地表生物等直接被摧毀。兼并重組煤礦的土地挖損主要是露天煤礦開采作業廣場、取土場、開山等面狀工程。

塌陷土地：此類土地損毀類型多見于井工開采煤礦生產過程中，因地下開采導致地表沉降、變形，造成土地原有功能部分或全部喪失。

壓占土地：主要表現為露天煤礦的表土堆放場、排土場，井工煤礦開采所產生的矸石山以及被整合后廢棄的工業場地、風井場地等。

其他損毀：主要是土地污染，煤礦的土地污染是指在開采過程中排放的污染物造成土壤原有理化形狀惡化、土地原有功能部分或全部喪失的過程。化學污染具有隱蔽性或潛伏性、不可逆性和長期性、后果嚴重性的特點。

三、山西煤礦企業兼并重組土地復墾方法及技術要求

（一）兼并重組煤礦損毀土地的調查回顧及資料收集

兼并重組煤礦往往是一個主體整合數家甚至十幾家小煤礦，特別是有些礦本身也是在2005年整合時整合幾家更小的煤礦而成的，整合前的礦井、工業（風井）場地、矸石場地數量以及地面煤場、生產及生活建筑物數量繁雜。這就要求在損毀土地復墾前認真細致地做好礦區破壞土地情況調查，摸清家底，對損毀土地進行分類，繪制損毀土地分布圖，做到損毀土地逐一落實，沒有遺漏。在調查中要按照“誰損毀，誰復墾”的原則，落實損毀土地的責任主體。同時，企業的土地復墾規劃應與當地礦產資源規劃、土地利用規劃、經濟社會發展規劃等相協調。

（二）土地復墾與生態恢復工程前期綜合調查與評價

1.水資源調查

由于兼并重組煤礦多處于水資源匱乏地區，土地復墾前對煤礦水資源進行調查評價，根據水資源的調查評價結果，制定適宜該區域的復墾方案。

2.地質災害危險性評估

兼并重組前各煤礦已經生產運營多年，煤礦開采導致的地面塌陷、地裂縫以及次生的山體崩塌、滑坡、泥石流等地質災害對土地復墾與生態恢復產生很大的影響。土地復墾應根據地質災害危險性評估的結果分類進行土地復墾。

3.環境影響評價

煤礦的土地復墾與生態恢復是對項目區的生態環境的正向干預，對保護和改善區域生態環境質量將起到巨大作用，但是由于土地復墾中物種的引入，將可能對項目區的植被、土壤、生物多樣性等產生較大影響，從而導致地力消退、生物多樣性降低、水土流失加重等生態環境問題。因此煤礦土地復墾與生態恢復工程實施前，非常有必要對項目進行環境影響評價。

（三）土地復墾的方法

1.地貌重塑和土壤重構

一般應根據損毀土地的類型、程度、地形、地貌特征，按照規劃的新復墾土地的利用要求，進行設計和施工，以工程技術手段為主。兼顧自然條件與土地類型選擇復墾土地的用途，因地制宜，綜合治理。條件允許的地方，應優先復墾為耕地或農用地。

采空區土壤重構主要采用回填、覆土等整理技術；排土場、廢棄物壓占地一般采用機械進行土地平整，調整和固定邊坡等技術；針對工業場地大部分礦井的地面附屬建筑物需要進行拆除或已拆除但場地表面遺棄了大量的建筑垃圾的特點，要求拆除后的可利用材料利用于工程建設中，拆除的塊石、磚可用于復墾地的排水溝、攔山堰等的建筑材料。對采礦用地進行復墾首先應對礦渣進行清理，平均清理厚度不小于0.2m。對工業場地、煤場等復墾方向為耕地的地表層的進行深翻，設計翻耕厚度不小于0.4m。

在地貌重塑和土壤重構過程中，要注意保護土壤、水源和環境質量，保護文化古跡，保護生態，防止水土流失，防止次生污染。

2.植被重建

植被重建在正確評價廢棄地特征的基礎上進行，將植被采用穴植條植的技術進行土壤改良，根據當地的氣候和環境條件，植物、生物學特征和礦區的地貌特征等要求，選擇適宜的、速生的品種，這樣綜合考慮，才能使生態系統實現自行恢復并達到健康良性的循環。

3.微生物復墾

是指利用微生物和有機物的混合劑或微生物活化劑對復墾后的再生土地進行改良和熟化，以恢復土壤肥力，達到農業生產的要求，是一種綜合復墾技術。采用這種技術進行復墾，對露天剝離物、煤矸石等堆放場地不需要覆蓋表土，只需經過一個植物生長周期后就能建立穩定的活性條件，第二年便可種植農作物。該方法還能使其他類型遭破壞的土壤恢復成良田，而且微生物復墾所需的材料和機具費用低、效益好。

（四）土地復墾技術要求

針對廢棄露天采礦場、排土場、沉陷場地、矸石場、廢棄工業場地等不同的破壞類型，《土地復墾技術標準（試行）》中從復墾地覆土厚度、覆土后場地平整、地面坡度要求、土壤pH值范圍、水土流失控制以及復墾后用于漁業（含養殖業）的水面積和水深度等方面制定了相應的技術標準。兼并重組煤礦在實施土地復墾時應根據受損土地的類型參照該標準實施。

四、兼并重組煤礦土地復墾中的幾點建議

（一）重視復墾土地的驗收工作

根據《土地復墾條例》，土地復墾義務人按照土地復墾方案的要求完成土地復墾任務后，應申請國土資源主管部門會同同級農業、林業、環境保護等有關部門進行驗收。

煤礦企業兼并重組后礦井規模大幅提高，舊的工業場地、井筒大多不能滿足要求，需要新增土地進行建設。新增土地需要進行平衡補償，兼并重組煤礦土地平衡補償最直接、有效的方法就是對被整合煤礦損毀的土地進行復墾。通常情況下，為了盡快完善新建設用地手續，兼并重組煤礦企業會積極的辦理原有損毀土地的土地復墾手續。但從土壤重構到達到相應復墾用途的標準要求，土地復墾需要3～5年的時間，這就要求從管理上跟蹤復墾全過程，既注重復墾數量，又保證復墾質量，對滿足標準要求的復墾工程及時組織驗收。

（二）建立長效機制，保障資金落實

在遵守國家《土地復墾條例》、《土地管理法》、《礦產資源法》和《環境保護法》等相關法律法規的同時，土地復墾企業應結合礦區具體情況，建立健全土地復墾與生態重建管理規章制度，制定完善的獎懲措施并嚴格實施。

土地復墾周期長，而煤礦企業的經濟效益受市場影響很大，兼并重組煤礦企業應建立土地復墾專項基金及儲備金，從企業、集團、政府等多渠道加大礦區土地復墾的資金投入，進行分級管理，專款專用，保障土地復墾資金落實。

（三）煤礦生產與土地復墾兼顧

在著手制定兼并重組煤礦的土地復墾方案、恢復損毀土地的同時，企業應結合重組后礦井的井下開拓方案、矸石排放場及取土場等可能造成的新的土地損毀，未雨綢繆，制定新礦井的土地復墾方案并及早進行復墾。煤礦企業也要在供水、供電及物資保障方面全力支持礦區土地復墾。

（四）加強礦區土地復墾與生態重建技術研究與合作

土地復墾與生態重建是一項涉及多學科的系統工程，需要礦產資源學、生物學、地質學、水文學、農業等多學科綜合。只有進行深入的多學科綜合研究，采取相應的措施，才能達到預期的效果。煤礦企業也應該“走出去、請進來”，建立多種形式的科研機構，加強學術交流，充分利用好已有的土地復墾理論與技術，同時在實踐中深入研究，開發符合區域氣候、水文、環境及地質特點的土地復墾技術成果。

五、結語

綜上所述，長期的煤礦開采導致大量土地損毀，特別是山西省人民政府經2005年和2008年兩次煤炭資源整合和兼并重組，大量小型礦井關閉，廢棄、關閉礦井的礦井工業場、排矸場亟待進行土地復墾和生態恢復。兼并重組煤礦企業應對損毀土地的性質、類別、數量進行詳實調查，結合區域相關規劃制定有針對性的復墾方案，因地制宜進行土地復墾并保證復墾土地的質量要求。同時，兼并重組煤礦企業應建立長效土地復墾與生態恢復制度、多渠道加大資金投入、積極開展技術研究與合作。

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歷史上,治水就被眾多統治者看作是興國安邦的根本大計,主要致力于農田灌溉和水道運輸兩方面的發展。公元前250秦朝蜀郡太守李冰在成都平原修建了都江堰灌溉工程,兩千余年來,這個工程仍良好地使用著。公元前246年在秦始皇號召下又興建了關中鄭國渠,其引涇水至洛水,全長150公里,灌田約115畝,據史書記載稱譽到:“關中為沃野,無兇年,秦以富強,卒并諸侯”。公元前221年前后,即戰國末期,我國開鑿的運河已溝通了黃河、淮河、長江等幾個主要水系。公元前219年在今廣西興安縣修建了靈渠,接通了湘、漓二水,從而溝通了長江和珠江兩大水系的航道。隋朝時期,開鑿了與長城相媲美的南北大運河(或稱京杭大運河),即聯通了海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五個水系,全長約1780公里,為世界上修建最早和最長的人工運河。唐中期則主要是南方農田水利的開發,即太湖流域發展了大規模的圍田墾殖,并在大部分湖岸修堤,使湖海通流。唐代大和七年,則修建了它山堰工程(今浙江寧波),設計和施工都很先進。在南宋時期,井灌技術已甚發展,地下水得到大量利用,較著名的有坎爾井(源于漢代關東的井渠,由新疆各族人民改創)。元代也很注重興修水利,設置屯田,由軍民鑿渠灌田,并建成通惠河(北京至通州)。明代軍事屯田規模也不小,在內蒙古建立后套渠,寧夏引黃灌溉等,此外,還治理了京杭運河。到了清代,農田灌溉也有發展,但規模不大。建國后,提倡水利是國家的命脈,大力修建水利,農田灌溉已達約7.3億畝[4]。總之,“興水利,而后有農功;有農功,而后裕國”,也就是說水利興則國泰民安,水利衰則社會動蕩,這是歷史的見證。

隨著持續發展的興起,各國學者見智見仁。有的強調環境保護,即倡導減少溫室效應保護臭氧層;有的西方學派則強調少投入不施化肥的“生態農業”;有的如以色列、埃及、印度等國則強調治水。對于我國而言,由于水資源不豐不均決定了治水是國民經濟的命脈,而且灌溉農業和旱農為我國農業之主體,合理治水、調水、用水、節水、保水是農業可持續發展的基礎,因此眾多學者如劉巽浩指出“我國可持續發展的戰略重點是水[5]”;張岳提出“中國可持續發展的關鍵在水”[12]等。尤其長江、黃河、珠江、淮河、海河、遼河和松花江等七大江河流域能否得到根本治理與開發便成為我國社會經濟是否能夠持續發展的重點。這七大江河流域面積占全國國土面積44.5%,人口約占88%,耕地面積約占83%,河川徑流量占58%,工農業總產值約占全國的80%以上,而且集中了全國各種主要礦產資源,尤其這些流域的中下游地區是我國社會經濟最發達的區域,同時由于下游地勢較低平,又是經常遭受洪澇等各種自然災害最集中的地區[1]。為此,我國在《中國21世紀議程》中,把解決水問題(包括水利設施和資源節水)放在首要地位。

二、 我國水資源狀況

1、我國水資源基本特征

由于我國受所處地理位置、氣候、降水、地形、地貌等自然條件以及人口、耕地與礦產資源分布的影響,水資源有以下特點。

1.1水資源總量較豐富,人均畝均擁有水量少

水資源總量為河流、冰川、湖泊等地表水體與地下水體中參加水循環的動態水資源量的總和。根據水利部于1986年完成的全國水資源調查評價成果,我國的多年平均水資源總量為28124億m3,但可利用量只有40%-50%左右。河川徑流是水資源的主要組成部分,占我國全部水資源總量的94.4%。與世界各國河川徑流量比較,我國河川徑流量居世界第六位(算上原蘇聯),約占全球河川徑流量的5.8%。平均徑流深度為284mm,為世界平均值的90%。然而,每人年占有的徑流量僅為2260 m3,約相當美國每人平均占有量的1/6,巴西的1/19,加拿大的1/58。人均水資源量為2480 m3,約為世界平均值的1/4,占世界第88位(有人認為第109位[8]),屬于最低國家之一[5]。據實有耕地計算,我國畝均水資源量約為1400 m3,約為世界水平2353 m3的60%,低于巴西、加拿大、印尼和日本(山侖[6]指出人均畝均水資源分別為2730 m3/人和1870 m3/畝,陳夢熊[7]認為人均畝均分別為2710 m3和1770 m3,但兩人一致得出人均畝均水資源分別為世界平均水平的1/4和3/4)。

1.2水資源時空分布極不均勻

我國水資源受降水影響,其時空分布具有年內、年際變化大以及區域分布不均勻的特點。首先是水資源的地區分布很不均勻,北方貧乏,南方豐富,差距懸殊。長江及其以南地區的流域土地面積、人口和耕地分別僅占全國的 36.4%、55%和36%,卻擁有占全國81%的水資源,北方的土地、人口和耕地相應地占全國的63.6%、45%和64%,水資源卻僅占19%[3]。此外,西北內陸及額爾齊斯流域面積占全國的63.5%,擁有的水資源量也僅占全國的4.6%。

其次,水資源年際年內變化很大。主要是雨水集中在夏秋6-8月,冬春少雨,而且長江以南十年中最大降雨與最小降雨的比值為1.5-1.7,而黃淮海為2.2-2.9;最大與最小年徑流的比值,長江以南的中等河流在5以上,北方河流多在10以上。徑流量的逐年變化存在明顯的豐平枯水年交替出現及連續數年為豐水段和枯水段的現象,由此使我國經常發生旱、澇及連旱、連澇現象,從而加重了水資源調節利用的困難。

1.3我國大部都處在季風氣候控制下,旱澇是經常的絕對的

據不完全統計,從公元前206年到1949年的2155年期間,我國發生較大的水災1092次,較大旱災1056次,也就是幾乎每年都有一次較大的水災或旱災,其中尤以黃淮海平原和長江中下游最為嚴重。又據1950-1995年,全國平均受旱災和水災面積約2133萬ha和933萬ha,分別占耕地面積的22%和9.1%,成災率分別為43%和55%。

2、我國水資源危機狀況

2.1 我國水資源極其缺乏,按人均被列為13個貧水國家之列

2.1.1我國是世界上缺水區分布人口最多的國家

根據聯合國人口行動組織1993年提出低于1000 m3/人.年屬于缺水國,低于1700 m3/人.年為用水緊張國。1995年用水緊張國有44個,分布人口有7.33億;缺水國28個,人口3.8億。從總體上看,中國尚不屬于缺水國家。事實上則不然,中國人口占世界的22%,而淡水量僅占世

界的8%。而且由于水資源地區分布極不均勻,使得我國北方和西北地區出現資源性缺水;而水資源年際變化大,年內分配不均,又造成我國半干旱、半濕潤地區甚至南方多水地區經常發生季節性缺水,從而導致我國國土的大部分地區都出現水資源短缺問題。如按省市區匹配核算,用水緊缺的省市已有15個,即天津、寧夏、上海、河北、北京、山東、河南、山西、遼寧、安徽、甘肅、陜西、吉林、湖北和江蘇,分布人口為6.19億,相當于世界44個用水緊張國人口的85%,其中10個省區已滑入缺水行列,分布人口為4.19億,超過28個缺水國人口的總和。這就意味著全球有50%以上的缺水人口在我國,主要集中在北方。

2.1.2我國缺水嚴峻,尤其缺水區形勢不容樂觀

我國水資源主要補給來源是大氣降水,全國年平均降水量為628mm,遠低于世界陸地年均降水834 mm,而廣大西北內陸地區年均降水還不到400 mm,塔里木盆地、河西走廊、柴達木盆地、阿拉善高原等地年均降水量還不到100 mm[9]。90年代初,我國476個城市中,缺水城市近300個,其中嚴重缺水城市就有58個[37]。而且1995年,我國10個缺水省年人均可再生水資源量為458.6 m3,不足該類型標準的50%。比如天津人均量163 m3 ,寧夏193m3,上海207 m3 ,河北369m3 ,北京379m3 ,山東385m3等。

2.2我國水資源狀況將進一步惡化,危機初露端倪

21世紀正是我國人口增長高峰期,預計一些省份將落入緊水或缺水區,屆時用水緊張區人口分布將達7億以上,缺水區將達5億以上。東北、西北、華北及長江下游將成片出現水資源危機,如此廣的地域,如此多的人口分布,在世界上實屬罕見。

黃河1972年出現了長達3000年悠久歷史中的首次斷流。此后的12年中斷流斷斷續續出現。自1985年以來,黃河每年必定發生斷流,而且斷流長度、時間和頻率不斷加長加快[11]。如1997年斷流長度為500公里,斷流時間為226天。淮河1997年斷流90天。其它支流也難以幸免。發源于祁連山的黑河,穿越甘肅進入內蒙古阿拉善,1949年年流量為16億噸,到90年代只剩下1-2億噸。新疆塔里木河因上游引灌,下游已干枯數百里。此外,自然湖泊90年代初,數量已減少19%,總面積縮小了11%,最大的咸水湖—青海湖,水位正以每年10厘米左右的速度下降。布朗再次以此為由指出我國水資源短缺,灌溉能力的下降勢必影響世界糧食安全[40]。

[！] 地下水問題也面臨挑戰。其中華北地區最為嚴重,出現了2.3萬km2的大漏斗,而地下水開采率仍在以130%的規模進行,地下水位年降低量平均為1.5米。1997年夏,滄州地區地下水位降低近3米,近1/3的井無水可抽。地下水超采造成大量環境地質問題, 如地下水枯竭、地面下沉、海水倒灌等。

氣候變暖致使青藏高原冰川每年是退縮量為2-17米,天山冰川也在退縮之中。未來氣候條件下,黃淮海三個流域水資源短缺可能進一步加劇[12]。

2.3局部地區水環境將進一步惡化

水資源受到嚴重污染不能繼續作為水源也是供水不足的一個重要原因。目前,全國廢污水排放量高達300多億m3,80%污水未經處理就直接排入江河湖海。據調查,全國近1/4的人口在飲用水質不良的水,有2/3的人口飲用的是受次生污染的水[13]。據環保局提供的信息,我國江河湖庫普遍受到不同程度污染,七大水系污染呈加重趨勢,其中遼河、淮河、海河為污染嚴重,工業發達城鎮附近的水域污染尤為突出[14]。其它如北方的汾河、白洋淀、南四湖、部分水庫如官廳水庫以及南方的黃浦江、蘇州河、太湖、洞庭湖等水體已被嚴重污染。全國90%以上的城市水環境惡化,城市所在附近的河流或河段已多成為排污溝渠。城市地區的地表水和地下水水質已嚴重惡化。隨著鄉鎮企業的迅速發展,水質污染更迅速向廣大城市郊區和農村蔓延。

2.4水資源危機成因錯綜復雜,需水壓力急速膨脹,加之用水浪費和用水效益低下,使得水資源供求矛盾更趨尖銳

除了水土資源組合不平衡,降水年際年內不均,旱澇頻繁等自然因素外,造成水資源緊缺的根本原因是人為因素,即人口增長,經濟高速發展、工農業和人民生活用水持續增加、水質污染以及溫室效應造成的氣候變化使目前存在的水資源供求矛盾更趨激化,其主要表現在:一是供求總量更加不平衡,需水量增長速度超過可供水量的增長速度,供水狀況惡化。二是北方地區和沿海工業發達地區等地域性水資源供求矛盾日趨惡化,將嚴重影響經濟發展。三是巨大的人口壓力對發展灌溉提出更加緊迫要求,但工業城市將是增加用水量的主要部門,從而將對農業用水構成嚴重威脅。

目前的人口數量約為350年前的25倍,是20世紀初的3倍以上,預計2030年人口達16億,人均將降至1758 m3,近于世界用水緊張水線。同時由于經濟社會活動所造成的水質變劣,使得人均水資源量還要相對減少。

我國一方面供水量不足,另一方面用水浪費,用水效益低下,大大又加劇了全國性水的供需矛盾。據計,目前農業灌溉缺水240億m3左右,工業、城市缺水約58億m3。但農業渠灌區水的利用率僅0.4-0.5,糧食作物的水分生產效率只有4.5-7.5kg/(mm.hm2),灌溉水量超過作物需水量1/3甚至1倍以上,西北一些地區每公頃灌水超過15000m3。農民仍然習慣大水漫灌,新的節水灌溉技術推廣進度緩慢。此外,我國正處在工業化初期階段,大量工業生產設備陳舊,生產工藝落后,絕大多數地區工業單位產品耗水率高于先進國家數倍甚至十余倍。目前只有大連、北京、天津、西安等缺水城市的水重復利用率達到70%以上,大批城市在30%-50%之間。

根據國內外經驗,當一個國家用水超過其可用水資源量的20%,就會發生危機。目前我國用水量占到我國可用水量的19%左右,處在水危機的臨界狀態。到21世紀中葉,這個比例將會升高到28%,需水壓力加大,人水矛盾將更加尖銳[10],水資源危機將空前深重。

2.5傳統的水管理體制力不從心,新的體系尚待建立

與先進國家相比,我國水資源管理水平是落后的,水利工程的“重建輕管”現象依然未達到根本扭轉。盡管國家頒布了水法,但因部門間利益、地區間利益沖突,各種保護主義盛行,又缺乏行之有效的法律實施細則,致使水管理工作進展緩慢。而且當代及未來的水危機是以水資源不足、水質污染為主導的危機,大大不同于傳統水危機主要特征是洪水泛濫。因而急需從比較單一的傳統措施如起壩、疏導、開渠等轉變為全方位的迎戰措施。應充分通過行政、立法和經濟手段等建立新的管理體制,以此來緩解我國水資源供求矛盾。

綜上所述,我國水資源狀況清楚地表明:①我國是發展中國家,工業化、城市化及人口增長對水的需求將會快速增長,對水量水質都提出更高的要求;②水資源的開發利用仍受到經濟水平的制約,特別是在可利用水量有限的情況下,經濟發展將受制于水資源的條件;③目前缺水形勢十分嚴峻,危機初露端倪,而未來供水能力并不能與經濟增長同步增加;④水污染已直接影響國民飲用水的安全供應,舊的水管理體制還未解體,新的管理體制尚未建立,都人為加劇 了水資源的短缺。很顯然的是,現在可經濟開發的大型水源越來越少,即使具有可開發的資源,其開發難度將越來越大,所需的費用將十分昂貴。因此單純靠興建水利工程來增加水的供應將日趨艱難,實施南水北調雖然可以緩解北方地方水短缺的矛盾,但調水量是有限的,仍難以滿足人口、經濟和社會對水的日益增長的需求。對我國而言,節約用水,提高水資源利用效率顯然是當務之急。

三、目前就解決水問題相關的理論

1 與用水問題相關的理論

1.1 用水零增長概念

“零增長”是美國學者米都斯在《增長的極限》中提出的一種社會發展模式。即增長速度為零,保持原來的規模,不增加也不減少。然而社會發展的零增長卻難以被社會廣泛接受,因為對于生活水平、科技進步、環境質量等有益于人類生存的指標出現零增長,并不符合人類自身的利益。但是,資源(水)消耗、污染物排放、環境負影響出現零增長或負增長,卻易于被人們所接受。可以說,零增長甚至負增長是社會經濟持續發展的基礎支持條件。

需水零增長是指新鮮水的消耗量(原水取用量)不再增長,但水資源的使用效益可不斷提高,以滿足社會、經濟與生態環境協調發展的需要。具體內容如下:

(1)需水量是指新鮮水的需求量(原水取用量),即從河、湖、水庫、地下淡水、在一定程度上也包括微咸水和海水的使用量。需水零增長的研究實質是預測未來水資源的需求,著重于水量的研究;水質僅作為影響因素來考慮。

(2)零增長是正負增長之間的狀態,其并非絕對的靜止,具有很小的正負變化狀態可視為零增長狀態,這一變化區間視研究的地區尺度和數量范圍而定。研究零增長是預測正、負增長變化的時間閾值以及該狀態下的需水規模。

(3)零增長是預測研究的范疇,只是現行趨勢的合理外推,即使是近期預測也需要諸多的假設條件,更何況變化具有隨機性。而長期預測具有很大的不確定性,應允許有一定的誤差。

需水零增長受眾多因素的影響,諸如水資源條件、人口、人均用水水平、工業結構狀況、單位產品耗水量、農業灌溉面積及灌溉保證率、灌溉定額、水資源重復利用率、管理水平、節水意識、節水技術等。需水零增長的主要類型有以下兩種(見表一)。

表一 需水零增長的主要類型

零增長

自由零增長

水源無約束零增長

供水能力無約束零增長

約束零增長

水源限制的零增長—水資源開發的極限

被迫零增長—經濟、技術、法規的約束

1.2 “需求管理”

需求管理是針對供給管理提出來的。長期以來,水管理被理解為尋找開發新水源、輸水和水處理。一味地追求擴大供水,直到需水滿足為止。但隨著水資源短缺每況愈下時,供給管理方式便潛伏著危機。由于忽視水資源的節約和工程效益,很快便暴露了供給管理的嚴重弊端。因此,近些年來,對供水系統的需求管理的研究日益增多。

所謂需求管理就是對供水系統和供水策略中需求方面的管理,涉及經濟、政策法規、以及技術諸方面。并且認為對水的要求并不等于對水的需求,需求是在一定條件下使供水系統、工程和用戶獲得最大效益的需水量,并與一定的管理措施相聯系,以此達到減少用水量,緩解水資源供需矛盾的目的。需求管理是對“供給管理”的傳統方式的批判的改進。

需求管理的基本內容有:

(1)經濟方面。核心是供水水價的問題。針對目前水價偏低的情形,需求管理提出供水不僅應是有償的,而且水價應以完全反映邊際成本為目標。其成本包括:供水系統的建設、運行和維護等項的費用;自然資源的虧損費用;外部因素引起供水系統的毀損費用。此外,需求管理還主張運用經濟杠桿的作用,采用金融方面的鼓勵性措施(回扣、稅收、信貸等)和抑制性措施(高價、罰款等)來調節水的需求,如可以制定高峰用水水價、季節水水價或遞增水價等水價制度。

(2)社會政治方面。指用水和節水的各種政策、法規和制度。如用水許可證、公眾教育、各類技術規程和信息服務等。需求管理更加提倡這些“非工程性”措施,使其發揮保證和監督作用。

(3)運行技術方面。諸如漏水的監測和維修、防止污水侵入供水管道、水的計量和控制等。

2 與節水問題相關的倡議

2.1 非充分灌溉( No-Full Irrigation)

其理論要點是放棄單產最高,追求一個地區總體增產,即在水分限制(一般指缺水地區)的條件下,舍棄部分單產量,以擴大灌溉面積來追求總產量。

2.2 有限(或限額)灌溉(Limited Irrigation)

指在缺水地區利用灌溉僅能滿足作物對水分部分需求的一種補充供水方法,被視為旱地栽培和有限供水結合的一種作物管理制度。山侖[6]院士認為有限灌溉是節水農業的一種趨向,在技術不斷進步基礎上,如能做到對灌溉水的定時定量精確控制,則有限灌溉可能成為未來農業供水的一種主要方式。

2.3 作物調虧灌溉(Regulated Defit Irrigation)

70年代中期提出的一種新的灌溉方式,其既不同于豐水高產灌溉,也不同于前兩種灌溉方式。調虧灌溉是舍棄生物產量總量,追求經濟產量(籽粒或果實)最高。它主要是根據作物的遺傳和生態生理特性,在其生育期內的某些階段(時期)人為地主動施加一定程度的水分(虧缺),調節其光和產物向不同組織器官的分配,調控地上地下生長動態,促進生殖生長,控制營養生長,從而提高經濟產量,舍棄生物總量,達到節水高效高產和增加灌溉面積的目的。其關鍵在于從作物的生理角度出發,根據其需水特性進行主動的調虧處理。賈大林[15]認為調虧灌溉開辟了一條最佳調控水-土-植物-環境關系的有效途徑,不失為一種更科學、更有效的新的灌水策略。這是目前國際上灌溉及其有關領域研究的一個熱點,但國內尚屬起步階段,報告資料較少。

2.4旱作農業與集水(抗旱)灌溉

旱農指受干旱威脅地區的非灌溉農業。一般在無灌條件的地區如半干旱和半濕潤地區,高效利用自然降水(包括集水措施)以達到有限增產的農業,也屬節水農業的范疇。有的學者提出在無灌溉條件(或無充分灌溉條件)的地區應廣泛采取包括集水措施在內的抗旱灌溉。即目前在黃淮海平原采取的打吊管井提取淺層淡水;在東北地區從坐水種的車拉人擔發展到半機械化(節水噴淋機灌溉);在西北地區,采取多種集水、窖水和微灌形式。

2.5 農水結合

指農藝措施(主要包括秸稈和地膜覆蓋,耕作栽培、合理密植和化學調控等)與節水灌溉技術(主要包括間歇灌和膜上灌及噴灌、微灌等)有機結合,實現節約灌溉用水、減少土壤蒸發和抑制作物奢侈蒸騰,增加產量,進而提高作物水分利用效率的目標。

2.6農田水循環(FWC)與土壤-作物-大氣連續體(SPAC)理論

前者是農田水的大循環(即降水、地表水、土壤水和地下水相互轉化),后者是農田水的小循環。從農田水到作物產量,即在降水、地下水、地表水、土壤水、植物水轉換和運行中有三個環節:(1)由降水、地下水、地表水轉化為土壤水;(2)由土壤水轉化為生物水;(3)通過作物生理過程形成經濟產量。每個環節都會有水的損失。第一環節可靠水資源合理利用和節水工程與管理,以提高水的利用率。后兩個環節,土壤水部分蒸發進入大氣,另一部分為根系吸收,其中僅1%成為生物水,其它為蒸騰所消耗,蒸騰直接與作物生產聯系,宜用節水農業措施,以提高作物對水的利用效率。

四、節水農業

(一)、農業用水狀況

1 有效灌溉面積歷年變化

建國以來,農田水利建設重點主要是增加農田灌溉面積,改善農業生產條件。據計,到1997年,全國有效灌溉面積達到5123.9萬ha2,占全國耕地總面積的50%以上。與1949年有效灌溉面積1593.3萬ha2相比,增加了2.2倍。

圖1 歷年有效灌溉面積占耕地面積比例變化%

在半個世紀中,我國有效灌溉面積總體呈增長趨勢,80年代以后隨著經濟重心的轉變與國家政策的變化,農田灌溉面積出現了波動,時增時減。即有效灌溉總的變化情況可分為四個階段(見表二)。

表二 全國有效灌溉面積的變化情況

階段

年份

特征

期限(年)

凈增有效灌溉面積(萬ha2)

第一階段

1949-1975

迅速增長

25

+3019.2

第二階段

1975-1982

緩慢增長

7

+254.3

第三階段

1982-1988

緩慢遞減

6

-74.9

第四階段

1988-1997

緩慢回升

9

+332.5

2 灌溉在農業發展中發揮主導作用

事實證明,我國不僅是一個農業大國,也是一個灌溉用水大國。灌溉面積約占全國的1/2,卻提供了全國65%的糧食、60%的經濟作物和80%的蔬菜。可見灌溉在農業生產中具有舉足輕重的作用。我國灌溉面積從1980-1997年間,年平均增長率3.8%,同期糧食生產年均增長率為3.5%,基本同步增長。當灌溉面積出現波動時,糧食生產也出現徘徊狀態。一般高產優良品種只有在具有灌徘條件良好的農田才能發揮期望的增產作用,即在灌溉農田的糧食產量要比非灌溉農田的產量提高1-3倍,且越干旱的地區,增產幅度越大[8]。

3 農業用水形勢不容樂觀,未來將面臨不可避免的危機

我國農業用水量已由1949年的約1000億m3,增加到1993年的3850億m3,但農用水比例已由1949年的97%下降到1993年的73%,但一些發達國家農業用水比例僅為50%左右,如北美和美洲中部農業用水占49%,一些歐洲國家農業用水僅占38%;我國每公頃水澆地的平均用水量基本維持在7500-8250 m3(見表三)。

表三 我國農業用水情況[16]

年份

1949

1957

1969

1980

1993

總水量(億m3)

1031

2048

2744

4437

5250

農業用水量(億m3)

1001

1938

2545

3912

3850

農業用水比例(%)

97

95

93

88

73

單位面積用水量(m3/ ha)

6285

7785

7950

8145

7770

但是,農業用水形勢不容樂觀,目前我國總體缺水達300億m3,農業缺水占80%以上。未來農業發展將面臨嚴重的水危機。根據國家規劃,目前在建供水工程約供水450億m3,南水北調約供水330億m3,加之一批新建蓄水、引水工程以及開采地下水等累計新增供水量約為1400億m3,則總供水量為6500-6700億m3,預計2010年工業生活用水約2700億m3,農業僅能用水4000億m3,與現狀持平,屆時農業缺水將達1800-2400億m3。

眾所周知,我國人口增長要求農業持續增產,增加灌溉面積和灌溉保證率是主要途徑之一。然而隨著大農業內部爭水矛盾進一步加劇,以及目前農業用水存在的種種問題,即用水量過大浪費嚴重;地下水超采,引起地面沉降、地裂縫和地面塌陷,海水入侵;灌溉工程老化不配套;農業用水的管理體制和制度尚不健全等,造成了農業用水勢必短缺的局面。胡和平[22]等指出,未來農業用水只能是零增長或負增長,用水量由于以上局限的確難以擴大。因此,唯一的選擇只能是采取積極對策,提高水的利用效益,減少水的浪費,從農業節水上挖潛,以達到擴大灌溉面積、提高糧食產的目的。

(二)、節水農業

目前我國灌溉水的利用率只有40%,即有一半以上在輸水、配水和田間灌水過程中被白白浪費,而發達國家的灌溉水利用率可達80%-90%;我國單方水生產糧食不足1kg,而以色列已達2.32kg,一些發達國家大體都在2kg。如采取灌溉技術,將全國已建成灌區灌溉水的利用率提高10%-20%,則每年可節約水量約350-700億 m3,等于正在規劃的南水北調工程年引水量的2.45-4.81倍,相當于有1.2-2.5個黃河可利用。無庸置疑,這可大大緩解我國水資源危機局面。因此,賈大林[23]指出全國節水的重點是農業節水,而吳景社,李英能更是指出發展節水農業是今后解決水危機的根本性對策[10]。

1 節水農業的內涵

關于節水農業系統及其內涵,國內有不同的提法[24、26]。即一是狹義上認為節水農業就是節水灌溉不包括旱地農業,即節水型灌溉農業,其旨在追求總體省水的高產。這種觀念較片面,有些學者并不認同,但李佩成[26]卻認為將“節水型灌溉農業”定義為“節水農業”或直呼“節灌農業”是重要的,因為灌溉農業當前存在著最大的水資源浪費,具有節水的巨大潛力。二是廣義上認為節水農業是提高用水有效性的農業,其解決的中心問題是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益,包括節水灌溉和旱地農業(或雨養農業),節水灌溉僅是節水農業的一部分。其定義旨在區域性的整體節水。此提法得到一些學者的認可。三是認為節水農業是介于灌溉和旱地農業之間的農業類型,即灌區水源豐富,水有所保證,無所謂節約,而旱農主要靠降水。此提法持同者寥寥無幾,有待商議。

但是,最近有學者如賈大林等[15、24]在第二種觀點的基礎上,進一步給節水農業一個更擴展的定義,即節水農業指一項農、水技術緊密結合,水、土、作物資源綜合開發的系統工程,包括農學范疇的節水(作物生理、農田調控)、灌溉范疇的節水(灌溉工程、灌溉技術)和農業管理節水(政策、法規和體制)。簡言之,節水農業是以農業節水、高產高效為中心,以提高農業用水效益為目的,確保水資源良性循環、農業持續發展為條件的農業。

2 節水農業技術體系

節水農業技術體系是指充分利用灌溉水資源和自然降水資源,提高水的利用率和利用效率,達到農作物高產高效而采取的技術措施,由水資源、工程、農業、管理等節水技術措施組成的一個綜合技術體系。以此提高水資源的整體利用率,促進農業的持續發展。

2.1水資源(降水和灌水)的合理開發利用技術。包括:地上水和地下水的合理利用技術(進行綜合評價,提出發揮最大效益的優化方案)、降水資源尤其汛期暴雨的徑流利用技術(我國河川年徑流量2/3以上是洪水徑流,主要集中在汛期)、機井改造技術(旨在提高機井的出水效率和裝置效率,降低能耗)、灌溉回歸水利用技術(采用井渠結合,地面水和地下水聯合運用,提高渠灌區水的重復利用率,可使灌溉水的實際利用系數達0 .7以上)、劣質水利用技術(即工業、生活廢污水凈化處理,咸淡水混合或輪灌的方式)等。

2.2節水灌溉(工程)技術

此項技術是節水農業技術體系中的核心內容。包括以下技術類型:

2.2.1 渠道防滲技術

渠道是我國農 田灌溉的主要輸水方式。傳統的土渠輸水滲漏損失,約占引水量的50%-60%,一些土質較差的渠道滲漏損失達70%以上,是灌溉水損失的重要方面。據計,全國渠系每年滲漏損失水量約為1700多億m3,水量損失非常嚴重。因此,大力發展渠道防滲技術,減少渠道輸水損失是節水農業中的重要技術措施。

目前國際上渠道防滲技術的發展重點有:一是為了解決混凝土襯砌延伸性差、易開裂等缺點,試驗用玻璃纖維、鋼纖維等加筋混凝土替代常規混凝土襯砌。二是隨著化學工業的發展和機械化施工技術的日益進步,膜料襯砌在渠系襯砌中的比重逐步增加,將有可能成為未來渠系襯砌材料發展的主方向,在各種膜料中,聚乙烯膜和聚氯乙烯膜占主導地位。三是土料襯砌在經濟發達的地區和國家仍有很好的發展前景。

2.2.2 低壓管道輸水灌溉技術

由于低壓管道輸水灌溉技術的一次性投資較低,要求設備簡單,管理方便,農民易于管理,因而很適合我國農村當前的經濟狀況和土地經營管理模式。近年來已在北方地區發展330多萬hm2,在這些地區的井灌區農業持續發展中發揮了重要作用。并且將來仍是北方地區發展節水灌溉的重要途徑。

2.2.3 噴灌技術

噴灌同傳統的地面灌水方法相比,具有適應性強、省事省工、有利于實現灌溉機械化、自動化等優點。由于可人為控制灌水量,不產生地表徑流和深層滲漏,可節水30%-50%,且能擴大播種面積10%-20%。但也有局限性,如受風的影響大,在風大時不易噴灑均勻,耗能多,以及一次性投資較高等。

2.2.4 微灌技術

微灌包括滴灌、微噴灌和涌泉灌。具有以下優點:一是省水節能,其全部由管道輸水,灌水時只濕潤作物根部附近的部分土壤,灌水流量小,一般比地面灌省水60%-70%,比噴灌省水15%-20%,而且微灌是在低壓條件下運行,能耗低;二是灌水均勻,水肥同步,有利于作物生長。一般灌水均勻度可達80%-90%;三是適應性強,操作方便,由于采用壓力管道輸水,可適用于山丘、坡地、平原等各種地形條件,且無須平整土地和開溝打畦,可實現自動控制水量,大大減少灌水的勞動強度和勞動量。但其缺陷在于系統建設的一次性投資太大,灌水器易堵塞等。

2.2.5 改進地面灌技術

目前地面灌仍然是世界上,特別是發展中國家普遍采用的灌水方法,約占全世界總灌溉面積的90%以上,我國則由98%以上的灌溉面積采用的是地面灌水。由于傳統的地面灌溉方法灌水定額大,灌水均勻度差,田間水利用率低,因而許多國家對其進行改造,即包括改進灌水溝畦規格(如小畦灌等),采用波涌灌、隔溝灌、膜上灌、繩索灌等較先進的地面灌溉技術,以及利用更加先進的激光平地技術開展水平畦灌等。

我國從70年代開始進行改進地面灌水技術的研究與應用工作。但目前對改進地面灌水技術的節水機理尚不完全清楚,對各種改進地面灌水技術的要素之間的優化組合方式、適用條件、灌水均勻度對作物產量的影響、改進地面灌灌水的質量評估體系和方法等問題還沒有明確的結論;與波涌灌等灌水技術相適應的田間灌水控制設備和設施尚不完善,急需開發適合我國國情的波涌灌灌水設備和系統設計技術;激光平地技術開展水平畦灌在我國尚屬空白,一些關鍵性技術問題也未得到很好解決。這些都嚴重制約了改進地面灌水技術在我國大面積的推廣。

2.2.6 雨水匯集利用技術

在干旱缺水的丘陵山區,選擇有一定產流能力的坡面、路面、屋頂等作為雨水匯集區,將雨水引入位置較低的水窖或水窯內儲存,可供農村人畜飲水和作物灌溉用水。一眼60m3的水窖,可為小麥灌2-3次關鍵水,加上農業技術配套措施,產量比不灌溉的增產2-3倍。

2.3 農藝節水技術

根據不同節水農業區的自然、經濟特點,可采取深耕蓄水保墑的耕作技術、地膜和秸稈覆蓋保墑技術、調整作物種植結構,選用耐旱作物及節水高產型品種(即需水和降水耦合性好、耐旱和水分利用率高的作物品種)、作物節水高產的化學調控技術(即保水劑拌種包衣、作物蒸騰的化學調控如黃腐酸抗蒸騰劑、促進根系的化學調控如CCC矮壯素)增施有機肥和水肥耦合技術(即冬小麥、玉米等存在水肥耦合閾值反映,在閾值范圍,水肥互作增產效應顯著)等,以充分利用灌水、降水和地下水,提高水利用效率,達到節水、高產、優質和低耗的目標。

2.4 節水管理技術

在國際上,灌溉水管理在體制上正經歷著變化,將灌溉水管理分為如下三個層次:一是以流域為單位的水管理技術,即將流域作為一個整體,綜合考慮流域內上、中、下游的自然、經濟、技術和社會等條件,統一調度地上、地下水資源,使流域灌溉農業不僅獲得最大的經濟效益,而且獲得持續發展;二是以灌區為單位的渠系自動化管理技術,即朝著信息化、自動化、高效化方向發展。此技術將把計算機技術、自動控制技術、信息技術、地理信息系統、系統工程技術等應用于水管理,實現集信息采集-處理-決策-信息反饋-監控為一體的調度系統。三是應用于田間的現代灌溉技術包括噴灌、滴灌、溝灌、波涌灌等技術。發達國家已實現了灌溉設備的產業化。

目前我國也正在向這三個管理層次靠近,比如黃河流域的灌溉農業節水潛力巨大,但只有以流域為單位,采取綜合的農業高效用水技術措施,才能取得巨大的節水效果。而且我國一些大型灌區提出了用現代化的技術進行灌區水管理的需求。近些年,我國噴灌面積已發展了126.7萬hm2,占全部灌溉面積的2.5%,滴灌面積10.7 萬hm2,占0.02%,低壓管道輸水灌溉面積526.7萬hm2,占10.5%。這些節水灌溉技術都將有待進一步發展。

針對傳統灌溉管理的弊病,多數國家已對灌溉管理體制改革進行了一些有效探索:權力下放;運行職責轉移;改組已有的灌溉管理組織(即成為農民和其他用戶供水和提供咨詢服務的多功能組織);灌溉工程的私有化;灌溉管理的商業化。當然,我國要根據自己的國情在以下方面做一些工作:一是制度管理,制定工程管理和經營管理制度,以計劃用水、優化配水,合理征收水費;二是制定節水灌溉制度,對作物灌溉進行預測預報實現灌溉用水管理自動化。

3 節水農業效益評價體系

顯而易見,節水農業是一項利國利民的事業,其巨大的社會效益表現在可緩解由于水危機給社會帶來的壓力;改善缺水地區的生態環境;保證農業持續發展。而經濟效益則表現在節水、節能、節地、增產等方面。

3.1 節水量(m3/a)

指采取節水綜合措施后的年均節約水量。即現代節水管理制度后的節約水量,以及采用節水灌溉工程和技術后的節水量等。一般微灌節水效果最好,噴灌次之,低壓管道輸水及渠道防滲也有明顯效果。

3.2 增產效益

指采用節水農業綜合技術措施后增加的產量和產值。理由如下:先進的節水措施能按作物需水量要求適時供水,灌水均勻度高;在總水量和灌溉面積不變下縮短灌溉周期;在灌溉面積較大但水少的灌區,擴大了實灌面積和提高了保證率。

3.3 節能量(kw.h/a)

指實施節水灌溉技術后的年均節能量。該效益主要發生在機井灌區、提水灌區,用水少就意味著提水耗能相應減少。自流引水無此項。

3.4 節地效益(hm2)

指采用節水灌溉技術后節約出的耕地面積。即噴微灌、管道輸水可取消農渠、毛渠,相應地少占用耕地。

3.5 省工效益(工日)

指實施節水灌溉措施如噴微灌后年節省的灌溉用工數量。

3.6 轉移效益(元/a)

指采取節水農業綜合技術措施后,將節約出來的水用于工業和城市而產生的效益。工業和城市用水急劇增長,灌溉向其他行業讓水不可避免。節水量未轉移出去不計。

3.7 環境效益(元/a)

指缺水地區采取節水綜合技術措施后,減輕了引水和地下水超采的壓力,保護了生態環境,也保證了經濟發展而由此產生的效益。

3.8 替代效益(元/a)

由于北方大部分省區都缺水,解決之法無外乎開源 和節流。可以說,節流就是一種開源。由此新增供水減少,用于開辟新水源的投入降低。而減少的這部分新辟水源投入即為節水灌溉的替代效益。

4、發展節水農業,要從全方位考慮

現代農業是高效用水的農業,而發展高效用水的現代化農業將是我國長期的戰略任務。發展節水農業所涉及的不僅僅是技術問題,而是社會的各個方面。遺憾的是目前講節水大多數只從技術角度考慮。然而,由于投入不足、管理不善、用水粗放、教育落后等眾多原因使得現有的技術并沒發揮出來。科研成果要么束之高閣,要么停留在示范區做樣板。

4.1 發展節水農業,經濟是基礎。只有隨著經濟的發展,才能增加農田水利基礎設施的投入。

4.2 制定和完善相應的法律法規是發展節水農業的必要保障。發展節水農業,從某種意義上是對水資源使用權力的一種重新調整,是對人們用水行為的一種約束。盡管1988年我國頒布了《中華人民共和國水法》,但水法體系遠未形成。因而法律有待進一步完善。

4.3 理順管理體制,健全經營機制。如水價問題,有些地方農民是水費并未少交,關鍵是農民的水費并沒有直接交到灌溉管理機構,而是通過各級基層政府上繳,層層加碼,層層截留的現象屢見不鮮。這種機制如不改革,單純提高水價并不能真正解決問題。另則,大部分地區水費只按畝征收,并非按方收費。

4.4 發展教育,培養基層水利科技人才。發展節水農業最終還是要靠廣大的基層技術人員和農民用水戶才能實施。因此,節水意識的教育和節水技術的培訓也是至關重要的一環。

4.5 加大基礎理論研究,并聯系實際進行節水技術研究,推行時要因地制宜。

5、未來農業高效用水技術展望

5.1 生物技術用于農業節水

抗旱節水高產作物品種在農業高效用水中十分重要。但目前常規育種技術很難滿足農業節水需求,未來生物技術在作物種類和品種改良中將發揮重要作用。即可利用生物技術在破譯抗旱/抗逆基因組成和結構基礎上,進行編碼合成和培養多抗基因作物,使抗旱、耐瘠薄、抗病蟲害、優質、豐產等形狀達到相對統一。同時通過基因工程研究微生物農藥、生物化肥等技術,以與先進的節水灌溉技術相配套,更好的實現節水增產優質的目的。

5.2 農業管理措施一體化技術

在工程節水技術的基礎上發展綜合一體化農業管理節水技術,發揮各項農業節水技術的綜合優勢,達到節水、高產、高效的目的,并成為當前國際上研究的熱點。未來的田間農業管理,如灌溉、施肥、農藥、除草劑等同時在智能系統控制和引導下,依據農田作物的水分、養分、病蟲害等信息,以便使智能控制系統可定時、定量、定點使用水肥藥等。

5.3高效用水的精細灌溉技術

3S(RS、GIS、GPS)與信息高速公路相結合,使得農田抗旱和灌溉精細化成為可能。如作物估產、土壤含水率分布監測等。目前應重點開展各種精細地面灌溉技術要素優化組合軟件開發,環境脅迫下遙感機理和遙感標志研究,遙感和GIS的集成對作物脅迫作用的診斷理論等。

5.4 農業高效用水智能決策系統

在發達國家,信息技術已成為提高農業生產的最有效手段,世界各國學者相繼開發了有關節水灌溉方面的專家系統,如滴灌系統中過濾設備選擇專家系統,灌溉水質與作物產量間關系的決策支持系統,滲灌技術要素與氮素間關系的決策系統等。國內在農業高效用水專家系統方面也進行了一些嘗試,但針對灌溉中某一具體技術開發距較復雜的農業生產有一定差距。今后的發展是可將專家系統、模擬模型、資源數據庫、控制技術、計算機網絡等技術有機結合起來,形成適合不同水資源狀況的水開發調配、農田輸水和灌溉方式、農田水分與養分管理的農業高效用水決策支持系統。

參考文獻

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6 山侖,節水農業的研究與實踐,共同走向科學(下)——百名院士科技系列報告集,北京:新華出版社,1997

7 陳夢熊,水資源的合理開發與社會經濟可持續發展,共同走向科學(中)——百名院士科技系列報告集,北京:新華出版社,1997

8 上官周平,邵明安,21世紀農業高效用水技術展望,農業工程學報,1999(1)

9 張珍,應十分珍惜水資源,氣象知識,1997(4)

10 吳景社,李英能,我國21世紀農業用水管理與節水農業,農業工程學報,1998(3)

11 《讀賣新聞》(日本),中國面臨嚴重的水資源不足問題,參考消息,1998,11,3,第14版

12 劉春蓁,氣候變化對我國水文水資源的可能影響,見:丁一匯主編,中國的氣候變化與氣候影響研究,北京:氣象出版社,1997,6

13 張岳,中國水資源與可持續發展,中國農村水利水電,1998(5)

14 郭漢生等主編,水資源知識問答,河南:黃河水利出版社,1997,3

15 賈大林,農業高效用水及農藝節水技術,節水灌溉,1999(4)

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18 中華人民共和國農業部編,中國農業統計資料(1994),北京:中國農業出版社,1995

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21 中華人民共和國農業部編,中國農業統計資料(1997),北京:中國農業出版社,1998

22 胡和平等,農業水資源的高效利用與可持續發展,中國農村水利水電,1999(1)

23賈大林,21世紀中國糧食安全和對水的需求與對策,中國農村水利水電,1999(3)

24 劉昌明等,節水農業內涵商榷,見:石元春等主編,節水農業應用基礎研究進展,北京:中國農業出版社,1995,12

25 孫崇基,節水是解決北方缺水的當務之急,光明日報,1998,1,9,第五版

26 李佩成,論發展節水型農業,干旱地區農業研究,1993(2)

27 鐘志明,河北景縣節水農業潛力與綜合技術模式研究,中國農業大學碩士學位,1999

28 馮廣志,我國節水灌溉發展的總體思路,中國農村水利水電,1998(11)

29 黃修橋等,節水灌溉的三個體系,節水灌溉,1999(1)

30 高占義,灌溉水管理的發展趨勢,中國農村水利水電,1998(11)

31 徐國東等,節水農業中存在的問題及解決辦法,中國農村水利水電,1999(11)

32 張春圓,在水利部節水灌溉工作會議上的講話摘要,中國農村水利水電,1999(9)

33 相保成,發展節水灌溉應注意的幾個問題,中國農村水利水電,1998(7)

34 趙競成,關于節水灌溉的再認識—兼論廣義的節水灌溉,中國農村水利水電,1999(7)

35 陳雷,節水灌溉是一項革命性的措施,節水灌溉,1999(1)

36 朱樹人,我國節水灌溉的發展前瞻,中國農村水利水電,1999(7)

37 龐炳東,淺談黃河下游斷流,氣象知識,1998(2)

38 彭珂珊,走向21世紀困擾中國經濟發展的水資源問題,大自然探索,1998(1)