探讨农田水利对生态环境的作用 生态环境

发布时间:2015-12-29 17:31??浏览次数: 9148
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  1. 本文作者:贺祺彦 单位:湖南省水利工程管理局 绪言 农业生态系统是具有明显人为影响、输入与输出量较大的非闭合系统(开放型、耗散型)。该系统是以种植业为主,是自然生态和


  2. 本文作者:贺祺彦 单位:湖南省水利工程管理局

    绪言

    农业生态系统是具有明显人为影响、输入与输出量较大的非闭合系统(开放型、耗散型)。该系统是以种植业为主,是自然生态和人工生态的复合系统,它的形成受地形、地貌、气候、技术、经济和人文因素的影响,具有特定的生物群落和结构特点。农田水利工程是农田生态系统中的重要组成部分,是解决农田灌溉、排水、降渍和防洪,调节农田水分状况、保持水土的人工工程;其建筑规模小,但分布范围较广、数量众多。农田水利工程建设对农田生态系统的影响是不可低估。

    农田水利工程的规划建设应该从环境水利的角度出发,不能仅仅考虑其保证粮食安全的水利功能,还有保护国土资源、景观、生态、环境等方面的功能。但由于传统水利观念的影响和生态环境理念的缺乏,普遍认为高标准农田水利建设就是简单的混凝土堆砌,于是出现了渠道、沟道、田间道路甚至田埂都混凝土化,填河开山,大量平田整地,认为这就是现代农业,而不注重生态农业环境的建设。在如今大投入的农田水利建设中,不可避免要改变原来的地形地貌或造成农田生态环境的破坏;生态背景的不良变化会改变农业生态系统的物质和能量循环与转化途径,破坏生态系统的结构和功能。因此,如何协调农田水利建设与生态环境之间的良好关系,保持农业的可持续发展显得尤其重要。

    1灌溉工程对生态环境的影响

    (1)过度灌溉带来面污染问题。

    适量的灌溉可以加速有机化合物的溶解,便于作物的吸收利用;但过量的灌溉水会通过对农田土壤的冲蚀、淋溶,将泥土颗粒、矿物质、无机物离子、细菌病毒、农药、化肥等排入河流或湖泊而引起下游和容泄区的地表水污染。大量化肥、农药的施用,对传统的灌溉方式提出了严峻挑战。因此,发展节水农业,改进灌溉方式,加强农田基本建设是农业与环境生态发展的根本。节水灌溉工程不但节水、节地、提高农产品品质,减轻农业面污染的发生,而且大大地减少了蚊子和钉螺的繁殖。节水灌溉还可以提高水温、地温,在日照时间相同的情况下,节水灌溉比深水灌溉平均每天提高水温1℃,增加土壤含氧量,使水稻根系发达,抗倒伏,还可以充分发挥肥效、药效。由此可见,发展节水农业,加强农田水利工程建设对农田生态系统与周边水环境的改善是十分有益的。

    (2)渠道混凝土或块石衬砌防渗对环境生态的影响。

    渠道混凝土防渗衬砌是减少输水损失,提高灌溉输水效率的节水措施。但从农田灌溉节水的狭义节水和广义节水的内涵来看,渠道衬砌防渗节水只是使渗入地下的水量减少,从区域水资源总体上看,并没节水或者实际节水量要远小于计算节水量,只是从水资源局部来看节水,具有极大的局限性。而从地区水资源总体上看,即地表水、土壤水、地下水总体上并没有减少无效的蒸腾和消耗,广义节水意义上看并没有节水,只是节省了抽水能耗。渠道衬砌对农田的环境生态影响确是非常巨大的,主要表现在以下方面。

    ①大面积渠道的防渗衬砌,会改变地下水的补给条件,减少下游地区回归水的总量,可能会对地下水及下游地区水环境产生不利的影响。

    ②改变了青蛙的农田生存、繁殖与越冬的基础条件;每年4、5月份时的非灌溉季节,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改建的混凝土防渗渠道减少了细粒泥沙带入农田,而少量细粒泥沙具有对水中有害物质的吸附作用,混凝土衬砌后不利于农田物质交换和作物的生长。

    ④混凝土衬砌板的老化、破碎,会产生大量碎块,影响耕作和作物的生长。

    因此,从农业生态环境角度出发,灌溉渠道除局部冲刷严重的地段和大型输水渠道外,一般不要采用混凝土衬砌的形式。

    2排水工程对水环境生态影响

    排水沟道既能排除地面水,又可以起到降低地下水位的作用。排水沟与渠道一样是农田的“生物廊道”,其自然的沟底与内壁多孔的土壤具有很好的吸附和过滤作用,沟内生长的水生植物及沟边的杂草对田间流失的大量氮、磷具有较好的吸收作用,是非常好的农田“人工湿地”,它具有独特的动植物生态环境。同时排水沟道与小型河湖的结合可以将非点污染源控制在产生区,并利用传输廊道对污染物进行截留、转化,降低输出量,减少受纳水体的治理。目前,对排水沟道完全衬砌的做法,具有较多的弊端:

    (1)对混凝土衬砌即使采用部分无砂混凝土浇筑,但其透水性远不如自然土壤好,所以不利于农田的降渍。

    (2)改变了沟壁多孔土壤介质对农田流失的磷、氮等物质的吸附基础,增加了河道富营养化的负担。

    (3)改变了土沟中水生生物与植物的生长条件,植物不能生长,仅利于苔藓类植物生长,对微生物之食源供应不足,也减少了水生生物与植物对农田排水中多种营养与有害物质的吸收。

    (4)衬砌后使糙率减小,流速加大,减少了污染物质在沟道中降解时间,同时也加剧了下游河坡的冲刷。

    (5)青蛙、蟾蜍等农田卫士失去了越冬生存的场所和农田施药时的避难场所;此外,幼小的青蛙、蟾蜍难以爬跳出沟道生长,干旱时常遭致厄运。

    我们应当利用排水沟土堤、草沟有利于多样化植物及微生物的栖息与生长繁衍和促进水源涵养与地下水补助的优点。对排水沟道有节制的护砌,并维持一定深度的水量。

    3田间林网对环境生态影响

    农田防护林由于改善了农田小气候,降低了风速,减少了蒸腾量,增加了空气和土壤的温度与湿度,提高了土壤抬水量和肥力等,从而形成了一个有利于农作物生长发育的良好生态环境。主要表现如下:(1)降低风速:在林高30倍距离内,风速平均降低30%左右。(2)调节农田气温:在林网保护下,夏季气温可降低(1~4)℃;早春、晚秋可提高(1~2)℃。(3)减少农田蒸发:在林网保护下,土壤蒸发量可以减少20%~30%。(4)提高空气湿度:相对湿度可以增加10%~15%。田间林网可促进作物本身物质与能量的转化和积累,促进作物产量和品质的提高,这是农田防护林增产机理生态因子作用的基本原理,但是如果不注意田间林网的合理规划,就会起物净化,是减轻天然水资源环境污染负担的最佳途径。农田防护林可选择深根性、窄冠、枝条稀、根蘖性弱、侧根不发达的树种。

    4平田整地对环境生态影响

    地貌与土地利用的多样性是减少农田生态系统脆弱性的基本保障。地貌的多样性可以使农田面污染尽可能利用土壤、荒滩、坑塘、树林、草地加以分散,使污染物有充分时间沉淀、曝气、氧化、分解,从而得到降解;这种充分利用自然条件,进行物理净化、化学净化、生(单一作物)组成,这种生态系统一方面通过消除竞争者(采取耕耘、施肥、施药、灌溉等农业技术措施)而提高粮食产量;另一方面却因为动植物种类的稀少、种群年龄相同、作物生活短促、食物链很短,以及环境极其单纯,对于剧烈的生态改变通常十分敏感,因而十分脆弱。但在实际中,为便于农田水利工程的修建,原有的多样性地貌被人为进行平整,所以,对一个地区大规模平田整地是不可取的,应尽量减少对自然生态环境的人为干预。

    5小型河(塘)对环境生态影响

    农村的小型河(塘)往往数量较多,形成原因各异,千姿百态,水中生物、植物及水滨植被具有物种丰富、结构复杂的自然群落形式,生态系统中的物质、能量流动与交换非常频繁。由于水体与陆地的热容性不同,升温与降温的速率相异,两者上空会出现空气环流,产生通常在水边感到的凉爽、清新、湿润的“水陆风”。小型河(塘)因其分布广、数量多,它与其周围的陆地环境之间的能量与物质交换比大型河湖要大得多。大量小型河湖的存在,就像无数海绵的孔隙一样,蓄存径流,坦化洪水,减弱主要河道的洪水压力,对防洪、排涝有着不可估量的作用;也有利于大量补充地下水;大量的水塘与纵横交错的沟渠形成网状多水塘系统作为一类特殊的人工湿地,能有效地截留流域农田非点污染源,像人类的肺一样,吸收、降解、过滤水中的污染物质,改善水质,还可以保持地区湿润、温和的环境条件。

    大量小型河(塘)的消亡改变了下垫面状况,从而也使流域的产汇流机制和洪水运动规律发生改变,大量雨水都集中到狭窄的水体中,使主要河道水位暴涨;低洼地区排涝动力将会增加,据分析计算低洼圩区水面率减少5%,排涝总动力将增加40%~60%。区域水体的减少,水环境容量就会大大降低,水质将日趋恶化。因此,在农田水利规划建设中,千万不应和水体争地,尽量保持山丘区与平原区水面率大于8%,低洼圩区水面率大于10%。

    6结论与建议

    农田水利工程面广量大,针对农田水利工程对环境影响所采取的对策是实施环境水利的基本措施。环境水利的思想基础是可持续发展,其主要内容是注重水利工程对环境的影响。从农田水利工程与农田生态系统的协调关系来看,今后我们在农田水利规划与建设过程中,应注意以下几点:

    (1)合理利用土地资源,保护植被,避免大规模平田整地,注重生态系统的多样性。

    (2)加强农田林网建设,改善农田小气候。

    (3)加强水利基本建设,实现多水源联合运用,发展节水农业,防止水、肥、土流失,控制农业面污染源。

    (4)农田水利工程建设中,除了局部配套建筑物外,尽量不要大量使用混凝土或浆砌块石衬砌,建设生态水利。

    (5)注重保护中小型河(塘),不要盲目填塞或者护砌,尽量尊重自然,保护湿地资源和生物多样性结构,减少水患,避免水环境恶化。