中国半干旱地区农业持续发展模式探讨

水被誉为/生命之源0,没有水人类的一切生产和生活都无法进行。同样,人类的生产、生活也无法摆脱对各类能源的需求,而且随着经济的发展,人们对能源的需求量也在逐渐增加。在广大半干旱区,即从东北通辽经河北张北、山西雁北、陕西北部、宁夏南部的西海固、甘肃定西、青海的玉树、果洛,直到拉萨,为400毫米降水等值线,以其为中轴两侧都是半干旱雨养农业区。该区是以采用旱作农艺措施,完全依赖天然降水供给,从事农业生产经营活动为主的区域,其面积占国土总面积的21.6%,居住者达 2.3亿人。由于干旱少雨,无法满足作物在生长期内对水分的需求,从而使水分成为作物产量提高的核心因素。同时因生态环境较差、交通落后、能源供应不足等原因,大面积森林和植被破坏,作物秸秆也同样因燃料的短缺而被付之一炬,无法实现秸秆的有效还田,进而破坏了整个农田生态系统,使本已非常脆弱的生态环境和生态平衡又遭到重创,使农业生产难以实现可持续发展。

一、半干旱地区农业生产的主要特点

1.土地资源丰富,土质良好,但土壤肥力较低,坡耕地比例大(约占总耕地面积的70%左右),人均占有耕地数量充足,一般人均占有耕地面积为 0.2~0.3公顷,部分山区人均占有量0.4~0.5公顷。

2.生态环境脆弱,水土流失和土壤浸蚀严重,农、林、牧等各业发展不

协调,农业生态系统中物质和能量的流动不尽合理,但生态系统(环境)容量较大,发展潜力较大。

3.水资源短缺,地表径流和地下径流都极其匮乏,年降水量少,降水年、季变化较大,时空分布不均,降水主要发生在7~9月份,光热充足,温差较大,虽雨热同步,但在作物主要生长期内降水稀少,往往造成作物生长期水分匮缺,直接影响到作物产量和品质的提高。 甘肃农业 1999年第9期(总第158期)

4.农民科技、文化和受教育水平较低,文盲、半文盲所占比重较大,科技进步应带来的巨大效益还未充分体现,交

中国半干旱地区农p业潘效持仁续发展模式探讨通条件比较落后,信息闭塞,受传统小农经营思想影响较重,商品意识淡薄。

5.能源短缺,而且利用不尽合理,对各类自然资源的保护和开发利用力度与可持续发展目标的实现尚有很大差距。

二、对半干旱地区农业发展问题的讨论

1.半干旱地区水问题的探讨

水的供应严重制约着中国的农业。在中国北方地下水供应透支,同时农用、工用、家庭用水导致的水污染问题也很严重。由于灌溉、城市和工业用水的增加,即使增加蓄水量和净化水量,在2025年以前也会使可获得的供应水资源耗竭(Smil,1993;Harris,1990)。这种估计所作出的结论虽为时过早,但它却揭露了我国旱区农业用水不容乐观的前景。对于半干旱地区水问题的讨论一直在进行,但是经过长期的研究和探讨,目前大家似乎已经将目光逐渐转移并集中于径流引水灌溉和集雨节灌上来了。前者主要是通过水利工程对径流实行跨地区和跨季节调用,但它耗资大,工期长,而且受径流流向的制约,直接受益的地区也比较有限,其发展在半干旱地区受到很大的,难以从根本上解决半干旱地区农业用水问题。

在天然降水、地表水、地下水、土壤水四者中,土壤水是直接构成农业初级生产力的自然要素之一,因此农业用水也要尽最大可能将其他三种水转化为有效的土壤水分。在地表径流与地下径流

极其匮乏的半干旱地区,充分而有效地利用天然降水是解决该区农业用水的关键所在。集水农业就是在此基础之上产生和发展起来的,它利用工程富集技术把天然降水全部或部分变成可控制的、直接用于农业生产的水资源,解决作物关键生育期有限补偿供水的水源,从而达到高产、稳产。其集水体系通常由集水区、集流槽、接水道、沉积池、进水管道、蓄水窖、提水设施等七部分组成。从理论和近年的实 潘效仁:中国半干旱地区农业持续发展模式探讨

践来看,集水农业的确是解决半干旱地区农业用水问题的一条好途径。在农户家庭可以充分利用屋顶、院落、场面、坡地、公路面等集水面进行雨水富集,将之储存于庭院或田间的水窖之中,以供生产、生活之需。经济条件较好的农户,则可以将院落、屋顶用水泥、沥青等材料搞成优质硬化集水面,提高集水的清洁度和收集效率。要实现半干旱地区农业的可持续发展,就必须大力发展集水农业。

半干旱地区农业用水亟待解决的另一个问题就是防渗和节灌。在渠道输水和水窖储水过程中,往往渗漏损失较大,约占引水量的50%~60%,一些土质较差的渠道渗漏损失达到70%以上,而且农业用水效率低下,灌溉水的利用系数仅为0.3~0.4,局部地方则更低。因此,积极研究采用新型材料和新技术,减少水分损失,大面积推广农业节水灌溉技术,提高农田水分利用效率,迫在眉睫。

2.半干旱地区物质和能量流动的探讨

物质流动的不合理主要表现在作物)))土壤)))环境之间有机循环的破环上。如前所述,作物秸秆不能有效还田,忽视了秸秆在整个生态系统中的重要作用。如秸秆翻压能够提高施磷后土壤有效磷水平,降低土壤中闭蓄态磷的水平。秸秆还田对作物增产的作用也比较明显,小麦增产率为5%~12%,在连年秸秆还田的田块增产率达8.4%。秸秆还田在培肥地力上的作用,以增加土壤有机质较为显著,并且随着土壤有机质含量的提高和土壤容重的降低,有效孔隙和大粒径微团聚体的增加,能改善土壤环境,有利于作物生长。这对于改变干旱地区土壤贫瘠、产量低而不稳的局面无疑会起到巨大的作用,然而多年来却总是无法实现,这也成为半干旱地区农业持续发展的巨大障碍。以秸秆直接作为饲料,其适口性、采食率及消化率都较低,无形之中又造成许多营养物质机能量的浪费。秸秆饲料的高效利用也应尽快推广应用。

在能源利用方面,我们以陕西乾县下丁家村能源利用为例,在生活能源消耗中,煤炭占11.7%,电力占1%,其余为秸秆及薪柴占87.3%,由于煤炭、电力能源缺口大,作物秸秆燃料数量有限,因此不得不依赖于对荒山荒坡树木的砍伐。由于植被的大量破坏,造成水土流失和生态环境的恶化也是在所难免了。当然半干旱地区农村物质和能量流动的不合理远非仅仅限于秸秆问题,只是表现特别直观而已。

因此,在半干旱地区要积极增加能源供应,大力7

开发太阳能和各类可再生能源,以促进物质和能量的合理流动。

三、半干旱地区庭院经济发展的新模式1.模式的总体规划

模式规划遵循农业生态系统原理,充分利用农村资源,通过延长生物链和延伸产业链,达到植物生长、动物转化、微生物分解还原的目标,实现农业生态内部的良性循环。庭院农户利用屋面场院富集降水,解决人畜饮水,进行节水灌溉,发展集水农业;构建沼气池,人畜粪便入池发酵,沼气用来作饭照明,渣液可作为有机营养液、生物农药和培养液,用于肥田、浸种、保鲜、杀虫和食用菌栽培;利用丰富的太阳能资源,发展日光温室、暖棚养畜、太阳灶、热水器,解决农户生活用热水;沼气与日光温室结合,增加棚内CO2浓度,提高温室产量。节约的秸秆可用于发展畜牧和还田,使农业内部的物质和能量流动形成一个封闭的良性循环链,实现农业的可持续发展。

2.模式的组成与特点

该模式是以农户庭院为中心,以集水农业、设施农业与沼气池和太阳能的综合利用为解决农户用水和日常生活所需能源的主要途径;并以重点发展农户房前屋后的园地,以及设施农业中的塑料大棚、日光温室等,为增加农民经济收入、实现脱贫致富奔小康的重要手段;以促进能源的合理利用并有利于维护生态平衡,最终实现可持续发展的一种新模式。

该模式在农村首次将解决半干旱区水资源和生活用能的两种具体设施水窖和沼气池结合起来,并与设施农业相联系,使庭院经济的发展有了新的天地。而且由于它投资小,见效快,工程措施也不复杂,同时也适合于我国农村农户居住分散的实际情况,便于实际操作和建设,其规模也可根据需要进行收缩和扩大。

3.主要技术措施及效益分析

水窖建于院落中既可满足人、畜禽饮水需要,配合滴灌、喷灌等节水灌溉措施,亦可满足房前屋后精耕细作的农田灌溉需要以及大棚和温室的浇灌需求。将集水农业与设施农业联合构建,发展蔬菜等生产,将为增加农民收入做出很大贡献。而田间大规模的雨水富集面与大型水窖相结合,则可满足大田的灌溉需求和淡水养殖的需要。试验表明,旱地地膜小麦集雨节灌具有显著的增产效果,在拔节期补灌可平均增产57.1%。以目前市场价格计算,修建一口容积为50~60立方米的沼气池可满足一个8

五口之家的炊事用能,每年可使用7个月,可节省薪草2@103千克,折合标煤约1@103千克。利用沼气照明、发电,可以解决照明和生活用电问题,在边远、偏僻的山村尤为实用。

沼气的肥料效益:一口正常使用的沼气池,每年可产沼肥(1.5~2.0)@103千克,含氮32.9千克,含磷17.2千克,折合标准氮肥157千克,磷肥110千克。使用沼肥可提高产量20%左右,每个沼气池可肥田0.3公顷,施用沼肥节约化肥约一半。

沼气的节能效益:使用沼气可节省大量的生物质资源,有利于保护植被,减少水土流失,有利于秸秆和人畜粪便还田,改土培肥。若在甘肃河东地区建设26万个沼气池,每户年均节约2@103千克柴草,可保护0.3公顷林草植被,则共可保护607万公顷山林植被免遭砍伐,可有效促进农村生态系统良性循环的形成。

我们在模式中将其与设施农业相结合,并对沼渣的用途进行了拓宽,使沼气在农村生产中显出其巨大的威力,有力地促进农村经济的发展。甘肃省甘谷县阳山村作为第一个稳定解决温饱继而致富奔小康的干旱山区的村庄,被确定为生态示范村。他们充分开发农产品资源,延伸产业链,促使农产品转化增值。全村以瘦肉型猪为主的生猪饲养量达到 1300多头,户均14头,人均仅此年收入500多元。他们又利用猪粪建沼气池,沼气照明,烧水做饭,沼肥还田,既开发了农村能源,又给土地投入大量的有机肥,阳山村生产50千克粮食的化肥投入量已由1987年的15.5千克降到了1995年的11千克,粮食生产成本也因此大幅度降低。该村目前已形成了地膜覆盖种粮食,粮食秸秆粉碎喂猪,猪粪发酵产沼气,沼液还田肥地力的生态农业格局。

将沼气与日光节能温室、塑料大棚相结合是该模式的又一大特点。试验表明在面积0.5亩的日光温室,室内建一8立方米的沼气池,每年可产沼肥80吨,17%为渣肥可作基肥,83%为沼液可灌溉或喷洒于叶面进行施肥,连续三年沼肥还田后土壤有机质净增1.52%,大大减少了化肥、农药的施用量,使蔬菜、果品受化肥、农药的污染程度大大降低。在同样的日光温室内,利用沼气点灯可提高棚温,燃烧 甘肃农业 1999年第9期(总第158期)

1立方米沼气棚温提高1~2e。同时沼气完全燃烧后棚内CO2浓度升高,使得棚内植物叶面的光合作用大大增强,可使棚内黄瓜增产36%~69%,菜豆增产67%~82%。另据有关文献记载,在大棚内燃烧沼气,早春可提高棚内温度2~4e,可增产黄瓜49.8%、西红柿21.5%、辣椒36%、芹菜25%。沼气与设施农业的联体构建极大地提高了沼气的利用率和设施农业的产出。

在半干旱区利用沼气发酵后产物作为培养液进行食用菌栽培和无土栽培,既可以丰富菜篮子,也可以增加农民收入。提高沼气发酵后产物的利用率,也应得到充分的重视和发展。

积极利用现有条件,大力推广省柴灶、太阳灶、太阳能热水器,积极构建、改建太阳房,充分利用半干旱区日照时数长、太阳能资源充足的优势,实现高效、节能的战略目标,也是该模式所倡导的一项主要内容。

四、结论

我们认为该区农业的可持续发展战略应该是:合理开发利用各类自然资源,利用比较经济效益原则优化配置各类资源,提高物质和能量在系统内的利用郊率,注重可再生资源的开发利用;广开水源,发展节水灌溉;实现用养结合,防止过度垦伐,尽量减少输入系统的化肥和农药等物质的数量,强调生物养地;注重生态平衡的维护和环境状况的改善,有效保护耕地,减少水土流失,控制荒漠化面积的进一步扩大。控制人口数量,防止人口过快增长,努力提高农民科技水平,积极调整产业结构和种植结构,促进农业全面发展;以庭院经济的优先发展为突破口,以社会主义市场经济的基本规律为指针,引导农民逐步走向市场,走向集约化经营。

半干旱地区庭院经济发展的新模式,首次将解决半干旱区水资源和生活用能的两种具体设施集水窖和沼气池组合,并与设施农业相结合,在实践过程中还需做大量的工作。集水农作物窖的推广应用已具相当规模,而在半干旱地区推广沼气池的建设和沼气的综合利用还需各级加强力度。

(作者单位:甘肃省农村能源服务中心 邮编:730030)