農(nóng)田水利對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用

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本文作者：賀祺彥 單位：湖南省水利工程管理局

緒言

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是具有明顯人為影響、輸入與輸出量較大的非閉合系統(tǒng)（開(kāi)放型、耗散型）。該系統(tǒng)是以種植業(yè)為主，是自然生態(tài)和人工生態(tài)的復(fù)合系統(tǒng)，它的形成受地形、地貌、氣候、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和人文因素的影響，具有特定的生物群落和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。農(nóng)田水利工程是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是解決農(nóng)田灌溉、排水、降漬和防洪，調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況、保持水土的人工工程；其建筑規(guī)模小，但分布范圍較廣、數(shù)量眾多。農(nóng)田水利工程建設(shè)對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響是不可低估。

農(nóng)田水利工程的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)該從環(huán)境水利的角度出發(fā)，不能僅僅考慮其保證糧食安全的水利功能，還有保護(hù)國(guó)土資源、景觀、生態(tài)、環(huán)境等方面的功能。但由于傳統(tǒng)水利觀念的影響和生態(tài)環(huán)境理念的缺乏，普遍認(rèn)為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)就是簡(jiǎn)單的混凝土堆砌，于是出現(xiàn)了渠道、溝道、田間道路甚至田埂都混凝土化，填河開(kāi)山，大量平田整地，認(rèn)為這就是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，而不注重生態(tài)農(nóng)業(yè)環(huán)境的建設(shè)。在如今大投入的農(nóng)田水利建設(shè)中，不可避免要改變?cè)瓉?lái)的地形地貌或造成農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的破壞；生態(tài)背景的不良變化會(huì)改變農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量循環(huán)與轉(zhuǎn)化途徑，破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。因此，如何協(xié)調(diào)農(nóng)田水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的良好關(guān)系，保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展顯得尤其重要。

1灌溉工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

（1）過(guò)度灌溉帶來(lái)面污染問(wèn)題。

適量的灌溉可以加速有機(jī)化合物的溶解，便于作物的吸收利用；但過(guò)量的灌溉水會(huì)通過(guò)對(duì)農(nóng)田土壤的沖蝕、淋溶，將泥土顆粒、礦物質(zhì)、無(wú)機(jī)物離子、細(xì)菌病毒、農(nóng)藥、化肥等排入河流或湖泊而引起下游和容泄區(qū)的地表水污染。大量化肥、農(nóng)藥的施用，對(duì)傳統(tǒng)的灌溉方式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，改進(jìn)灌溉方式，加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)是農(nóng)業(yè)與環(huán)境生態(tài)發(fā)展的根本。節(jié)水灌溉工程不但節(jié)水、節(jié)地、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，減輕農(nóng)業(yè)面污染的發(fā)生，而且大大地減少了蚊子和釘螺的繁殖。節(jié)水灌溉還可以提高水溫、地溫，在日照時(shí)間相同的情況下，節(jié)水灌溉比深水灌溉平均每天提高水溫1℃，增加土壤含氧量，使水稻根系發(fā)達(dá)，抗倒伏，還可以充分發(fā)揮肥效、藥效。由此可見(jiàn)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)農(nóng)田水利工程建設(shè)對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與周邊水環(huán)境的改善是十分有益的。

（2）渠道混凝土或塊石襯砌防滲對(duì)環(huán)境生態(tài)的影響。

渠道混凝土防滲襯砌是減少輸水損失，提高灌溉輸水效率的節(jié)水措施。但從農(nóng)田灌溉節(jié)水的狹義節(jié)水和廣義節(jié)水的內(nèi)涵來(lái)看，渠道襯砌防滲節(jié)水只是使?jié)B入地下的水量減少，從區(qū)域水資源總體上看，并沒(méi)節(jié)水或者實(shí)際節(jié)水量要遠(yuǎn)小于計(jì)算節(jié)水量，只是從水資源局部來(lái)看節(jié)水，具有極大的局限性。而從地區(qū)水資源總體上看，即地表水、土壤水、地下水總體上并沒(méi)有減少無(wú)效的蒸騰和消耗，廣義節(jié)水意義上看并沒(méi)有節(jié)水，只是節(jié)省了抽水能耗。渠道襯砌對(duì)農(nóng)田的環(huán)境生態(tài)影響確是非常巨大的，主要表現(xiàn)在以下方面。

①大面積渠道的防滲襯砌，會(huì)改變地下水的補(bǔ)給條件，減少下游地區(qū)回歸水的總量，可能會(huì)對(duì)地下水及下游地區(qū)水環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。

②改變了青蛙的農(nóng)田生存、繁殖與越冬的基礎(chǔ)條件；每年4、5月份時(shí)的非灌溉季節(jié)，大量的小青蛙跌入混凝土渠中不能跳出，等待烈日的烘烤。

③改建的混凝土防滲渠道減少了細(xì)粒泥沙帶入農(nóng)田，而少量細(xì)粒泥沙具有對(duì)水中有害物質(zhì)的吸附作用，混凝土襯砌后不利于農(nóng)田物質(zhì)交換和作物的生長(zhǎng)。

④混凝土襯砌板的老化、破碎，會(huì)產(chǎn)生大量碎塊，影響耕作和作物的生長(zhǎng)。

因此，從農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境角度出發(fā)，灌溉渠道除局部沖刷嚴(yán)重的地段和大型輸水渠道外，一般不要采用混凝土襯砌的形式。

2排水工程對(duì)水環(huán)境生態(tài)影響

排水溝道既能排除地面水，又可以起到降低地下水位的作用。排水溝與渠道一樣是農(nóng)田的“生物廊道”，其自然的溝底與內(nèi)壁多孔的土壤具有很好的吸附和過(guò)濾作用，溝內(nèi)生長(zhǎng)的水生植物及溝邊的雜草對(duì)田間流失的大量氮、磷具有較好的吸收作用，是非常好的農(nóng)田“人工濕地”，它具有獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境。同時(shí)排水溝道與小型河湖的結(jié)合可以將非點(diǎn)污染源控制在產(chǎn)生區(qū)，并利用傳輸廊道對(duì)污染物進(jìn)行截留、轉(zhuǎn)化，降低輸出量，減少受納水體的治理。目前，對(duì)排水溝道完全襯砌的做法，具有較多的弊端：

（1）對(duì)混凝土襯砌即使采用部分無(wú)砂混凝土澆筑，但其透水性遠(yuǎn)不如自然土壤好，所以不利于農(nóng)田的降漬。

（2）改變了溝壁多孔土壤介質(zhì)對(duì)農(nóng)田流失的磷、氮等物質(zhì)的吸附基礎(chǔ)，增加了河道富營(yíng)養(yǎng)化的負(fù)擔(dān)。

（3）改變了土溝中水生生物與植物的生長(zhǎng)條件，植物不能生長(zhǎng)，僅利于苔蘚類(lèi)植物生長(zhǎng)，對(duì)微生物之食源供應(yīng)不足，也減少了水生生物與植物對(duì)農(nóng)田排水中多種營(yíng)養(yǎng)與有害物質(zhì)的吸收。

（4）襯砌后使糙率減小，流速加大，減少了污染物質(zhì)在溝道中降解時(shí)間，同時(shí)也加劇了下游河坡的沖刷。

（5）青蛙、蟾蜍等農(nóng)田衛(wèi)士失去了越冬生存的場(chǎng)所和農(nóng)田施藥時(shí)的避難場(chǎng)所；此外，幼小的青蛙、蟾蜍難以爬跳出溝道生長(zhǎng)，干旱時(shí)常遭致厄運(yùn)。

我們應(yīng)當(dāng)利用排水溝土堤、草溝有利于多樣化植物及微生物的棲息與生長(zhǎng)繁衍和促進(jìn)水源涵養(yǎng)與地下水補(bǔ)助的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)排水溝道有節(jié)制的護(hù)砌，并維持一定深度的水量。

3田間林網(wǎng)對(duì)環(huán)境生態(tài)影響

農(nóng)田防護(hù)林由于改善了農(nóng)田小氣候，降低了風(fēng)速，減少了蒸騰量，增加了空氣和土壤的溫度與濕度，提高了土壤抬水量和肥力等，從而形成了一個(gè)有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的良好生態(tài)環(huán)境。主要表現(xiàn)如下:（1）降低風(fēng)速：在林高30倍距離內(nèi)，風(fēng)速平均降低30%左右。（2）調(diào)節(jié)農(nóng)田氣溫：在林網(wǎng)保護(hù)下，夏季氣溫可降低（1～4）℃；早春、晚秋可提高（1～2）℃。（3）減少農(nóng)田蒸發(fā)：在林網(wǎng)保護(hù)下，土壤蒸發(fā)量可以減少20%～30%。（4）提高空氣濕度：相對(duì)濕度可以增加10%～15%。田間林網(wǎng)可促進(jìn)作物本身物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化和積累，促進(jìn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，這是農(nóng)田防護(hù)林增產(chǎn)機(jī)理生態(tài)因子作用的基本原理，但是如果不注意田間林網(wǎng)的合理規(guī)劃，就會(huì)起物凈化，是減輕天然水資源環(huán)境污染負(fù)擔(dān)的最佳途徑。農(nóng)田防護(hù)林可選擇深根性、窄冠、枝條稀、根蘗性弱、側(cè)根不發(fā)達(dá)的樹(shù)種。

4平田整地對(duì)環(huán)境生態(tài)影響

地貌與土地利用的多樣性是減少農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的基本保障。地貌的多樣性可以使農(nóng)田面污染盡可能利用土壤、荒灘、坑塘、樹(shù)林、草地加以分散，使污染物有充分時(shí)間沉淀、曝氣、氧化、分解，從而得到降解；這種充分利用自然條件，進(jìn)行物理凈化、化學(xué)凈化、生（單一作物）組成，這種生態(tài)系統(tǒng)一方面通過(guò)消除競(jìng)爭(zhēng)者（采取耕耘、施肥、施藥、灌溉等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施）而提高糧食產(chǎn)量；另一方面卻因?yàn)閯?dòng)植物種類(lèi)的稀少、種群年齡相同、作物生活短促、食物鏈很短，以及環(huán)境極其單純，對(duì)于劇烈的生態(tài)改變通常十分敏感，因而十分脆弱。但在實(shí)際中，為便于農(nóng)田水利工程的修建，原有的多樣性地貌被人為進(jìn)行平整，所以，對(duì)一個(gè)地區(qū)大規(guī)模平田整地是不可取的，應(yīng)盡量減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的人為干預(yù)。

5小型河（塘）對(duì)環(huán)境生態(tài)影響

農(nóng)村的小型河（塘）往往數(shù)量較多，形成原因各異，千姿百態(tài)，水中生物、植物及水濱植被具有物種豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的自然群落形式，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)、能量流動(dòng)與交換非常頻繁。由于水體與陸地的熱容性不同，升溫與降溫的速率相異，兩者上空會(huì)出現(xiàn)空氣環(huán)流，產(chǎn)生通常在水邊感到的涼爽、清新、濕潤(rùn)的“水陸風(fēng)”。小型河（塘）因其分布廣、數(shù)量多，它與其周?chē)年懙丨h(huán)境之間的能量與物質(zhì)交換比大型河湖要大得多。大量小型河湖的存在，就像無(wú)數(shù)海綿的孔隙一樣，蓄存徑流，坦化洪水，減弱主要河道的洪水壓力，對(duì)防洪、排澇有著不可估量的作用；也有利于大量補(bǔ)充地下水；大量的水塘與縱橫交錯(cuò)的溝渠形成網(wǎng)狀多水塘系統(tǒng)作為一類(lèi)特殊的人工濕地，能有效地截留流域農(nóng)田非點(diǎn)污染源，像人類(lèi)的肺一樣，吸收、降解、過(guò)濾水中的污染物質(zhì)，改善水質(zhì)，還可以保持地區(qū)濕潤(rùn)、溫和的環(huán)境條件。

大量小型河（塘）的消亡改變了下墊面狀況，從而也使流域的產(chǎn)匯流機(jī)制和洪水運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生改變，大量雨水都集中到狹窄的水體中，使主要河道水位暴漲；低洼地區(qū)排澇動(dòng)力將會(huì)增加，據(jù)分析計(jì)算低洼圩區(qū)水面率減少5%，排澇總動(dòng)力將增加40%～60%。區(qū)域水體的減少，水環(huán)境容量就會(huì)大大降低，水質(zhì)將日趨惡化。因此，在農(nóng)田水利規(guī)劃建設(shè)中，千萬(wàn)不應(yīng)和水體爭(zhēng)地，盡量保持山丘區(qū)與平原區(qū)水面率大于8%，低洼圩區(qū)水面率大于10%。

6結(jié)論與建議

農(nóng)田水利工程面廣量大，針對(duì)農(nóng)田水利工程對(duì)環(huán)境影響所采取的對(duì)策是實(shí)施環(huán)境水利的基本措施。環(huán)境水利的思想基礎(chǔ)是可持續(xù)發(fā)展，其主要內(nèi)容是注重水利工程對(duì)環(huán)境的影響。從農(nóng)田水利工程與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系來(lái)看，今后我們?cè)谵r(nóng)田水利規(guī)劃與建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）合理利用土地資源，保護(hù)植被，避免大規(guī)模平田整地，注重生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。

（2）加強(qiáng)農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)，改善農(nóng)田小氣候。

（3）加強(qiáng)水利基本建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多水源聯(lián)合運(yùn)用，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，防止水、肥、土流失，控制農(nóng)業(yè)面污染源。

（4）農(nóng)田水利工程建設(shè)中，除了局部配套建筑物外，盡量不要大量使用混凝土或漿砌塊石襯砌，建設(shè)生態(tài)水利。

（5）注重保護(hù)中小型河（塘），不要盲目填塞或者護(hù)砌，盡量尊重自然，保護(hù)濕地資源和生物多樣性結(jié)構(gòu)，減少水患，避免水環(huán)境惡化。