摘要: 介绍了以色列旱区现代高效用水农业的主要模式、经验和配套技术, 新开并就提出了学习和借鉴以色列的经验发展我国旱区节水农业的建议。
关键词: 以色列; 借鉴; 高效用水; 我国; 旱区农业
以色列位于西亚地中海东岸沙漠边缘地带, 年均降水量300 mm , 主要集中在冬季, 全年无雨期长达7 个月之久, 年蒸发量高达2 000～ 3 000 mm;60% 土地属于干旱荒漠地区(集中在南部的内盖夫) , 近1/2国土降水量低于150 mm , 人均水资源330 m 3, 远远低于人均1 000 m 3 的水资源极限值,占世界人均水资源量的1/3 0, 约为我国人均水资源量的1/8。然而, 就在这样严酷的环境条件下, 经过40 多年来的艰苦努力, 以色列不但解决了国内95%的农产品自给, 而且每年农产品出口值超过7 亿美元, 水资源利用效率平均达到2.32 kg/m3, 成为一个世人瞩目、综合国力较强的国家, 尤其是干旱农业的发展更被许多国家推崇和仿效[ 1～ 2 ]。现将有关方面进行了系统总结, 并结合我国旱区特点, 就学习借鉴以色列经验谈以下几点看法。
1 以色列旱区现代高效用水农业模式及配套技术
以色列政府非常重视沙漠的研究与开发工作,除了农业研究院和一些大学从事防治荒漠化的研究外, 政府还于1973 年在内盖夫沙漠地区建立了沙漠研究所, 专门从事沙漠生态环境、地质、气象、边际土地水资源、沙漠植物生物技术、沙漠农业及养殖业等方面的研究。
1.1 实施以工厂化农业温室栽培为核心的沙漠产业科技行动计划
以色列政府将开发内盖夫列为国家优先发展项目, 农业部、犹太全国基金会和犹太协会联合组织于1995 年启动了“内盖夫行动计划”, 在该地区发展工厂化农业、果园和水产养殖等沙产业, 并将旅游、工业和沙漠农业有机地结合在一起。这个计划除修建水库、打井、污水处理和海水淡化等水源供给能力建设外, 主要是以温室为主的环境控制农业。政府和有关方面投入建立了一个大规模的创新型温室园区,园区筹建、管理和所有权由私营和公共公司负责协调。该计划也在内盖夫的许多居民定居点周围建立温室带, 将温室租赁给农民, 极大地降低了农民个人的风险, 鼓励没有资金的农民进入生产领域, 降低管理成本, 使农民可以利用现代化的农业技术在国际市场上竞争。随着这个行动计划的进展, 政府和各方面的投资强度不断加大, 研究与开发也不断深入, 新的温室技术被应用, 内盖夫沙漠成为以色列工厂化农业的重要基地, 并使以色列农业逐步走上工厂化和产业化的道路。
1.2 大力开发和应用先进的精准微灌技术
经过多年的研究与开发, 以色列已经研制出世界上最先进的喷灌、滴灌、微喷灌和微滴灌等节水灌溉技术, 完全取代了传统的沟渠漫灌方式。目前80% 以上的灌溉农田应用滴灌, 10% 为微喷, 5%为移动喷灌。根据作物种类和土壤类型设置滴灌控制系统, 使田间水利用效率达到2.32 kg/m 3, 增产效果显著。管道输水和滴灌技术的应用, 使以色列的灌溉面积从16.5 万hm 2 增加到22.0 万～ 25.0 万hm 2。他们采用灌溉技术的主导思想是“给植物供水, 而不是灌溉土壤”, 利用水肥连供技术, 将水、肥直接送到植物最易吸收的根部, 通过持续缓慢的供水来维持作物根区最适的土壤水分含量, 使水肥的利用率高达80% , 比传统的灌溉方式节约用水和节省肥料30% 以上[ 1～ 2 ]。内盖夫沙漠中的温室栽培、果树种植以及部分大田作物都使用喷灌和滴灌, 所有的灌溉系统都由计算机控制, 同时配有传感器, 以帮助测定灌溉间隔时间。
1.3 筛选抗逆性强的生物及品种
以色列科学家除培育了许多适合温室栽培的高产、优质杂交蔬菜和花卉品种外, 还选育了一些适合沙漠地区种植的植物品种, 包括一些可以产油、蜡或其它化学物质的工业植物, 通过对5 000 多种沙漠植物的潜在经济价值筛选, 建立了种子基因库, 筛选的十几个有潜力植物品种正处在不同的研究和开发阶段。同时还从其它国家引进了一些沙漠植物, 如从澳大利亚引进了一种灌木植物作为观赏花卉栽培,仅该植物每年就带来600 万美元的出口创汇收入。以色列育种家还专门选育了适于咸水灌溉的小麦、西瓜、番茄、棉花及部分果树, 咸水灌溉的小麦、西瓜品质变优, 特别是番茄不仅提高了甜度, 而且可以在常温下贮存21 d, 这种耐贮运的番茄大量出口欧美,使沙漠中的咸水也能浇灌出各种优质农产品来。此外, 还专门培育了用海水灌溉的灌木和以这种灌木为主要饲料的羊。
1.4 大力开发利用边缘水资源
以色列政府投入了巨资兴修输水工程, 将水从水源较多的北方输送到南方干旱农业区, 输水管线纵横交错, 像地下电缆和油、气管道一样。与此同时,以色列更加注重地表径流、地下苦咸水、处理废水的开发和利用。一是地表径流集水。主要是在流域内分级设立一些集流坝、蓄水坝、坡面采流、沟道集流工程, 将雨季降水形成的不固定径流水收集起来用于农林生产[ 3～ 5 ]。二是深层地下苦咸水开发。特别是在南部地区把苦咸水与淡水混合, 通过滴灌技术发展旱作农业和渔业, 不仅解决了农业用水问题, 也有效地防治了土地盐碱化。三是加强对民用废水的收集处理并广泛用于农业生产。目前, 全国已将80%的城市污水进行处理循环使用, 主要用于农业生产,占整个农业用水的20%。在内盖夫沙漠地区2.4 亿m 3 用水中, 从北部输送的淡水占44% , 经处理的城市循环水占48% , 地下微咸水占8% [ 5 ]。废水的回收利用增加了水源、减少了环境污染, 民用废水的处理和利用有望成为以色列未来农业灌溉的主要水源。
1.5 干旱环境中的特色水产及家禽养殖技术以色列利用内盖夫沙漠充足的阳光, 在封闭的反应器中养殖藻类(螺旋藻、小球藻等) , 使其产量增加, 耗水降低。以色列科学家开发出沙漠中的集约化养鱼技术, 通过在沙漠地区修建大棚覆盖的防渗鱼塘来发展高密度的集约化养鱼, 有效地降低了水分的蒸发和渗漏, 也缓冲了鱼塘内温、湿度的骤变, 同时生物过滤器使鱼塘的水多次循环使用, 养鱼后的循环水又用于农田灌溉。
1.6 调整农业种植结构
该地主要种植生长季短且与降水规律吻合的园艺作物, 以提高水资源利用效益; 严格限制高耗水作物的种植; 努力开发节水作物, 如大面积种植经济价值高而耗水量只有普通农作物15% 的仙人掌类植物。同时, 减少对土地资源要求较高的粮食作物, 改种和增种对土地资源要求低、技术含量较高的经济作物, 让宝贵的土地资源和水资源发挥最大的经济效益。到上世纪80 年代后期, 以色列农产品的自给率达95% , 蔬菜、水果、花卉等经济作物不但自给有余, 而且大量出口。
2 以色列的水资源及农业宏观调控政策
以色列对农业经济的管理非常科学、严密。国家除对影响农业发展的科研、科技开发、基础设施建设等十分重视外, 对农业经济的管理也非常科学、严密, 并实现了法律化、规范化。先后颁布了水法、水井控制法、量水法等法律, 境内的所有水资源归全民所有, 管理、分配、使用和处理均纳入国家计划; 全国水费实行统一价格(0.15 美元/m3) , 定量用水, 超额加价, 而且在翌年将超额用水扣回来。这些法规, 对节约用水、开发干旱地区、推动国民经济的发展起到了非常重要的作用。根据自然条件和资源状况, 实施不同的农业经济政策: 北部地区降水丰富, 土地肥沃,实行多元农业经济, 种植粮食、水果、蔬菜、花卉等,并给予一定的补充灌溉; 中部的半干旱地区主要种植小麦等经济价值较低的粮食作物, 水源供应依靠冬季降水, 政府只给予一定的政策和资金扶持; 而南部的荒漠地区利用沙质土地渗漏性强、通气良好的条件, 建立温室, 使用计算机控制的滴灌, 并开发利用咸水, 种植高效经济作物, 特别是利用较温暖的冬季生产水果、蔬菜、花卉出口欧洲, 赚取外汇。以色列的农业为商品化农业, 其产品针对市场需求, 及时调整产业结构。以色列根据本国农业发展状况及国际农副产品市场变化等及时制订灵活、恰当的农业经济发展战略和政策措施。以色列农业的四次革命就是一个很好的例证。第一次革命——实现自给自足。建国初期, 政府的经济发展计划以农业为主, 种植计划以粮棉为主。上世纪70 年代后, 开始了第二次革命——转向出口。根据本国耕地少、水源缺不适于长期发展粮食作物, 但地中海气候有利于果蔬作物生长的特点, 在对国际农副产品市场深入调研后, 及时改变了粮食自给的计划, 压缩粮食作物, 大力发展可供出口的水果、蔬菜、棉花和花卉等高值作物, 使农业收入成倍增长, 并获得大量外汇, 然后用少许外汇进口粮食, 解决吃饭问题。第三次革命——占据世界市场的领导地位。在灌溉、温室栽培、种植、养殖、育种等领域, 以色列开发和生产的各种技术和设备满足了世界许多国家的需要, 已在世界市场占据了一定的地位。现在又开始了第四次革命——根据市场机制来制订生产计划, 其目的是将这个既缺水、又缺耕地的沙漠国家变成一个年出口10 亿美元新鲜食品和加工食品的国家。
当然以色列农业的发展, 很大程度上是建立在对科研和开发的高投入上。以色列每年用于农业科研开发方面的投资高达8 000 万美元, 70%～ 75%的农业研究课题由农业部的农业研究组织负责。据统计, 以色列农业总投资每年增加5.2% , 这种科研开发的高投入, 带来了生产上的高收益。
3 学习和借鉴以色列的经验发展我国旱区节水农业
3.1 实现水资源的统一管理, 增强节水意识我国北方也属严重缺水地区, 但对有限水资源缺少严格统一管理的法规和体制。近年来所发生的黄河断流加剧虽有降水偏小的原因, 但缺乏统一管理与未能实行合理利用是主要原因之一。另外, 节水观念差, 农田灌溉浪费严重, 水价不合理, 也是造成我国北方水资源紧张不可忽视的因素。因此, 加强水资源的统一管理是当务之急。在加强管理的同时, 增强全民的节水意识, 实现节水技术现代化, 这既是以色列以及若干发达国家的宝贵经验, 也将是全球缺水地区必走之路。
3.2 提高输水系数
以色列在节水、高效用水中实现输水管道化, 输水系数达95% , 而我国目前渠道输水系数仅为30%～ 50%。因此, 为解决我国北方水资源短缺, 发展节水农业, 在技术选择上应将发展管道输水和采用有效的渠道防渗技术放在首位, 这是农业节水的基础工作, 应作为基础设施建设对待。通过努力, 将输水系数提高到60% , 这将从总体上缓解我国北方地区水资源紧张的局面。
3.3 因地制宜地选择灌溉方法
以色列以滴灌为主, 这是其具体国情决定的。我国地域广阔、情况复杂, 在灌溉方法上不可能采用统一模式。在我国目前条件下宜在干旱、半干旱地区将滴灌与雨水集流技术结合推广, 以少量补充供水取得显著增产效果; 在高值经济作物或温室栽培条件下应用滴灌, 以高投入取得高效益。我国西北地区的雨水集流高效利用工作成效曾引起国内外的关注,但还是比较零散, 应将其继续系统化、实用化、规模化。另外, 除引进和仿制以色列等国的滴灌设备和应用已有技术外, 应重视创新, 组织优势科技力量, 集中研制适合于我国国情的滴灌设备。我国北方大部分地区和农田在未来较长一段时期里, 还应以推行改进的地面灌溉技术如小畦灌、隔行灌、波涌灌溉等和喷灌技术为主。
3.4 加强废水的处理和利用
我国目前约有1/3 以上工业废水和9/10 以上的生活污水未经处理就排入河湖, 水污染严重, 加剧了可利用水资源的短缺。以色列将工业废水、城市污水和微咸水用于农业灌溉的成功经验, 应作为21 世纪我国农业进一步节水的主要措施。随着工业发展和人口增长, 我国农业用水比例势必逐步降低, 故应加快研究废水处理技术和大量用于农业的可行性问题。
3.5 重视节水作物和品种的引进、选育, 建立节水型农业结构
针对具体的环境条件, 转变思维, 引进和筛选一些适应环境的抗逆品种, 尤其是价值高、水分利用效率高的生物资源及品种, 建立节水型种植结构, 这是提高水分效益和效率的生物学基础, 应得到优先重视和加强。
3.6 强化政府投入, 鼓励研究开发
重视研究与开发, 科研与生产实际密切结合, 政策措施与市场机制并举, 这是以色列农业发展机制。目前我国应强化政府投入, 不断改善旱区环境, 降低开发风险, 通过项目倾斜和改善生活、研究、待遇条件, 鼓励科技人员献身于旱区资源与环境研究和开发事业, 解决农业生产中的基础问题和技术瓶颈, 继承和改造传统农业, 发展知识密集型的现代农业。
王淑英(甘肃省农业科学院科研管理处）
