農田水利對生態(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)的復合系統(tǒng)，它的形成受地形、地貌、氣候、技術、經濟和人文因素的影響，具有特定的生物群落和結構特點。農田水利工程是農田生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是解決農田灌溉、排水、降漬和防洪，調節(jié)農田水分狀況、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。農田水利工程建設對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響是不可低估。

農田水利工程的規(guī)劃建設應該從環(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，還有保護國土資源、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，普遍認為高標準農田水利建設就是簡單的混凝土堆砌，于是出現(xiàn)了渠道、溝道、田間道路甚至田埂都混凝土化，填河開山，大量平田整地，認為這就是現(xiàn)代農業(yè)，而不注重生態(tài)農業(yè)環(huán)境的建設。在如今大投入的農田水利建設中，不可避免要改變原來的地形地貌或造成農田生態(tài)環(huán)境的破壞；生態(tài)背景的不良變化會改變農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質和能量循環(huán)與轉化途徑，破壞生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。因此，如何協(xié)調農田水利建設與生態(tài)環(huán)境之間的良好關系，保持農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展顯得尤其重要。

1灌溉工程對生態(tài)環(huán)境的影響

（1）過度灌溉帶來面污染問題。

適量的灌溉可以加速有機化合物的溶解，便于作物的吸收利用；但過量的灌溉水會通過對農田土壤的沖蝕、淋溶，將泥土顆粒、礦物質、無機物離子、細菌病毒、農藥、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、農藥的施用，對傳統(tǒng)的灌溉方式提出了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展節(jié)水農業(yè)，改進灌溉方式，加強農田基本建設是農業(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、提高農產品品質，減輕農業(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，抗倒伏，還可以充分發(fā)揮肥效、藥效。由此可見，發(fā)展節(jié)水農業(yè)，加強農田水利工程建設對農田生態(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。但從農田灌溉節(jié)水的狹義節(jié)水和廣義節(jié)水的內涵來看，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，并沒節(jié)水或者實際節(jié)水量要遠小于計算節(jié)水量，只是從水資源局部來看節(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、地下水總體上并沒有減少無效的蒸騰和消耗，廣義節(jié)水意義上看并沒有節(jié)水，只是節(jié)省了抽水能耗。渠道襯砌對農田的環(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，會改變地下水的補給條件，減少下游地區(qū)回歸水的總量，可能會對地下水及下游地區(qū)水環(huán)境產生不利的影響。

②改變了青蛙的農田生存、繁殖與越冬的基礎條件；每年4、5月份時的非灌溉季節(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粒泥沙帶入農田，而少量細粒泥沙具有對水中有害物質的吸附作用，混凝土襯砌后不利于農田物質交換和作物的生長。

④混凝土襯砌板的老化、破碎，會產生大量碎塊，影響耕作和作物的生長。

因此，從農業(yè)生態(tài)環(huán)境角度出發(fā)，灌溉渠道除局部沖刷嚴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田的“生物廊道”，其自然的溝底與內壁多孔的土壤具有很好的吸附和過濾作用，溝內生長的水生植物及溝邊的雜草對田間流失的大量氮、磷具有較好的吸收作用，是非常好的農田“人工濕地”，它具有獨特的動植物生態(tài)環(huán)境。同時排水溝道與小型河湖的結合可以將非點污染源控制在產生區(qū)，并利用傳輸廊道對污染物進行截留、轉化，降低輸出量，減少受納水體的治理。目前，對排水溝道完全襯砌的做法，具有較多的弊端：

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

（2）改變了溝壁多孔土壤介質對農田流失的磷、氮等物質的吸附基礎，增加了河道富營養(yǎng)化的負擔。

（3）改變了土溝中水生生物與植物的生長條件，植物不能生長，僅利于苔蘚類植物生長，對微生物之食源供應不足，也減少了水生生物與植物對農田排水中多種營養(yǎng)與有害物質的吸收。

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

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

我們應當利用排水溝土堤、草溝有利于多樣化植物及微生物的棲息與生長繁衍和促進水源涵養(yǎng)與地下水補助的優(yōu)點。對排水溝道有節(jié)制的護砌，并維持一定深度的水量。

3田間林網對環(huán)境生態(tài)影響

農田防護林由于改善了農田小氣候，降低了風速，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，從而形成了一個有利于農作物生長發(fā)育的良好生態(tài)環(huán)境。主要表現(xiàn)如下:（1）降低風速：在林高30倍距離內，風速平均降低30%左右。（2）調節(jié)農田氣溫：在林網保護下，夏季氣溫可降低（1～4）℃；早春、晚秋可提高（1～2）℃。（3）減少農田蒸發(fā)：在林網保護下，土壤蒸發(fā)量可以減少20%～30%。（4）提高空氣濕度：相對濕度可以增加10%～15%。田間林網可促進作物本身物質與能量的轉化和積累，促進作物產量和品質的提高，這是農田防護林增產機理生態(tài)因子作用的基本原理，但是如果不注意田間林網的合理規(guī)劃，就會起物凈化，是減輕天然水資源環(huán)境污染負擔的最佳途徑。農田防護林可選擇深根性、窄冠、枝條稀、根蘗性弱、側根不發(fā)達的樹種。

4平田整地對環(huán)境生態(tài)影響

地貌與土地利用的多樣性是減少農田生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的基本保障。地貌的多樣性可以使農田面污染盡可能利用土壤、荒灘、坑塘、樹林、草地加以分散，使污染物有充分時間沉淀、曝氣、氧化、分解，從而得到降解；這種充分利用自然條件，進行物理凈化、化學凈化、生（單一作物）組成，這種生態(tài)系統(tǒng)一方面通過消除競爭者（采取耕耘、施肥、施藥、灌溉等農業(yè)技術措施）而提高糧食產量；另一方面卻因為動植物種類的稀少、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，對于劇烈的生態(tài)改變通常十分敏感，因而十分脆弱。但在實際中，為便于農田水利工程的修建，原有的多樣性地貌被人為進行平整，所以，對一個地區(qū)大規(guī)模平田整地是不可取的，應盡量減少對自然生態(tài)環(huán)境的人為干預。

5小型河（塘）對環(huán)境生態(tài)影響

農村的小型河（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、結構復雜的自然群落形式，生態(tài)系統(tǒng)中的物質、能量流動與交換非常頻繁。由于水體與陸地的熱容性不同，升溫與降溫的速率相異，兩者上空會出現(xiàn)空氣環(huán)流，產生通常在水邊感到的涼爽、清新、濕潤的“水陸風”。小型河（塘）因其分布廣、數(shù)量多，它與其周圍的陸地環(huán)境之間的能量與物質交換比大型河湖要大得多。大量小型河湖的存在，就像無數(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，對防洪、排澇有著不可估量的作用；也有利于大量補充地下水；大量的水塘與縱橫交錯的溝渠形成網狀多水塘系統(tǒng)作為一類特殊的人工濕地，能有效地截留流域農田非點污染源，像人類的肺一樣，吸收、降解、過濾水中的污染物質，改善水質，還可以保持地區(qū)濕潤、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，從而也使流域的產匯流機制和洪水運動規(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)排澇動力將會增加，據(jù)分析計算低洼圩區(qū)水面率減少5%，排澇總動力將增加40%～60%。區(qū)域水體的減少，水環(huán)境容量就會大大降低，水質將日趨惡化。因此，在農田水利規(guī)劃建設中，千萬不應和水體爭地，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結論與建議

農田水利工程面廣量大，針對農田水利工程對環(huán)境影響所采取的對策是實施環(huán)境水利的基本措施。環(huán)境水利的思想基礎是可持續(xù)發(fā)展，其主要內容是注重水利工程對環(huán)境的影響。從農田水利工程與農田生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調關系來看，今后我們在農田水利規(guī)劃與建設過程中，應注意以下幾點：

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

（2）加強農田林網建設，改善農田小氣候。

（3）加強水利基本建設，實現(xiàn)多水源聯(lián)合運用，發(fā)展節(jié)水農業(yè)，防止水、肥、土流失，控制農業(yè)面污染源。

（4）農田水利工程建設中，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，建設生態(tài)水利。

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