农业灌溉的经济重要性
水提供由农业、工业和家庭使用的商品(例如:饮用水、灌溉用水)和服务(例如:水力发电、休闲和淡水)。这些商品和服务中大部分的提供与现有水的数量和质量有关。水资源管理和分配需要考虑到其作为资源的独特特性。
用于灌溉的水可以从地下水储层中抽取,或者从河流、湖泊、水坝中获取。引入农田的水通过漫灌、渠道喷洒或滴灌施用于作物。施用的水会渗入土壤、蒸发或作为地表水流走。渗入土壤的水一部分被植物吸收(随后通过蒸腾作用流失),一部分补充地下水。渗入地下的水可能会被化学物质(肥料、除草剂和农药)、从土壤中滤出的盐分以及动物粪便产生的废物污染。在河流水位低而地下水位高的情况下,地下水可以重新补给地表水位,这种情况在表面水和地下水资源之间形成了双向联系。
限制水的使用
控制或防止水的使用并不容易。许多水的使用涉及从水文系统中提取水(被称为“提取型”或“离流型”)。通常,提取的水只有一小部分被消耗。消耗的水用于植物、动物或工业产品。然而,大部分提取的水并未被消耗,并在稍后的时间和不同的地点返回水系统以供再次使用。回流水重新进入地表径流系统,可能渗入含水层,或通过蒸发以气态形式返回水文系统。水也可以在不从水文系统中提取的情况下在流内使用(例如水力发电或船只航行)。这类使用通常很少或不消耗水,但会影响水在其他用途中可能被消耗的时间和地点(Young, 1996)。
水是一种“大宗”资源。这意味着其每单位重量或体积的经济价值相对较低。因此,每单位运输量需要高昂的成本,除非能获得较高的边际价值,否则长距离运输在经济上是不可行的。与使用额外单位水所产生的低经济价值相比,提取、储存和任何运输成本往往较高。这可能会为特定地点的水创造价值(Young, 1996)。水的另一个特点是供应量不易确定。这主要由以下过程决定:水流;表面蒸发;以及作为降水供应。地表水的供应主要由气候决定。因此,供应量是多变的且不可靠的。这影响了特定的水用途(例如:依赖水的工业的发展)以及在某些用途中水的价值(例如:灌溉)。水的质量(污染物的性质和浓度)可能会排除某些用途(例如家庭饮用水),但对其他用途没有影响(例如水力发电)。
水是一种重要的资源
灌溉水需求的性质与数量、地点、时间和质量有关。灌溉通常使用大量的水。灌溉所需的大量水通常必须运输一段距离才能到达农田。对于地表水,可以通过渠道和管道输送,而地下水则通过抽水管提供。在时间方面,灌溉水需求可能贯穿整个生长季节,并在有足够供应的情况下延伸至旱季。对灌溉水的最高需求通常出现在地表水中。地表水可能是对储存能力的需求、自然形成的水体(湖泊、湿地和含水层)或专门建造的水坝。用于灌溉的水质低导致的高盐度水平会阻碍灌溉的使用,而被污染的供应可能会降低产品质量(例如:受污染水源中的病原体感染园艺产品)。
灌溉是许多发展中国家农业生产的重要组成部分。在 1997-99 年,发展中国家五分之二的可灌溉作物产自灌溉土地,而灌溉土地约占总耕地面积的五分之一。发展中国家特别依赖灌溉:在 1997-99 年,发展中国家 59% 的谷物产量是经过灌溉的(Bruinsma, 2003)。发展中国家的粮食生产正在增加,以应对人口扩张和日益增长的繁荣需求。灌溉农业将对这一需求做出重要贡献。
在农业中使用水
农业部门的生产者是欧洲和北美以外世界所有地区最大的用水户(FAO, 2002)。2000 年,农业占取水量的 70% 和耗水量的 93%。这里的消耗是指从回流水和蒸发中提取的部分。这与工业不同,2000 年全球工业占取水量的 20% 和回取率的 4%,而家庭用水占取水量的 10% 和消耗量的 3%(FAO, 2002; 2004)。农业对水的需求大于人类其他需求对水的需求。人体每天需要约 3 升水,而人们在家里每天使用约 30-300 升水,为了增加日常食物需求,人们每天每人需要 3000 升水(FAO, 2003a)。
然而,农业部门因消费点(例如农场层面)的高浪费和水资源利用效率低下而受到批评,这受到水费补贴或抽水能源费率低廉的刺激。
灌溉用水来自地表水或地下水。使用地下水进行灌溉,使得灌溉区域可以扩展到仅靠地表水无法覆盖的范围。地下水可以在枯水期影响地表水,使地表水可用于其他替代用途。它也被用作灌溉水的唯一来源。例如,在印度,超过一半的灌溉土地由地下水供应,并提供了该国三分之一的粮食产量(Roy 和 Shah, 2003)。地下水相对于地表水具有多种优势:它可以在含水层中储存多年,蒸发损失极小甚至没有;水从地面渗回含水层会降低污染水平(特别是在没有水处理设施的地方,使地下水适合作为饮用水源);地下水可以在靠近使用点的地方提取;并且可以根据需求立即使用,从而实现更及时的灌溉水施用。然而,地下水含有溶解盐,可能对植物有毒并导致土壤盐碱化。地下水需要与地表水结合,以将盐浓度稀释到适合灌溉使用的水平。这确保了灌溉水的及时施用。然而,地下水含有溶解盐,可能对植物有毒并导致土壤盐碱化。
水资源类型
用于灌溉的地表水要么储存在自然储水能力(湖泊和湿地)中,要么储存在通过建造水坝形成的人工储水能力中。水坝通常是为了灌溉、水力发电、防洪或其任何组合的储水目的而建造的。然而,在旨在用于灌溉和水力发电的双用途水坝的情况下,可能会出现问题;因为旱季灌溉水需求的增加会提高能源需求。这在所需的储存能力和放水时间安排上造成了困难。对于旨在提供防洪保护的水坝,情况更为复杂。为了有效防洪,需要储存能力是空的,但为了有效地储存水用于水力发电和灌溉,储存能力需要尽可能保持充满(季节性洪水和洪水预报可以限制这些冲突)。尽管存在这些问题的可能性,但将灌溉储存能力与其他用途结合起来可能具有优势。为了使大型水坝开发在经济上可行,可能需要将储存能力用于多种目的。此外,为非农业用途提供储存能力,可以确保灌溉计划在未能达到预期吸收和经济回报的情况下,例如具有开发更多发电能力的潜力。
灌溉项目的设计和实施传统上是工程师和农学家的领域。为了响应对水资源管理更先进方法的承诺,正在形成关于灌溉的多学科视角(FAO, 2003b)。这种方法包括灌溉项目对社会、文化、环境和更广泛经济的影响。然而,在灌溉项目和计划的开发及管理中应用这一视角是一项持续的挑战。尽管如此,通过适当部署此处倡导的功能性水资源管理方法,可以开始应对这一挑战。
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