加速灌溉技术改造开创荒漠化防治的新途径
摘要：本文用详实的资料指出我国近几十年来，在内陆河流域推行“三部曲”式的开发治理模式所引发的严重的生态灾难，并针对内陆河流域的自然特点，提出了开发内陆河流域丰富的自然资源，建设高效农牧区，特色农牧区和永不衰败的生物能源基地的具体建议。
关键词：“三部曲”式的开发治理模式科发滴灌技术“三低一高”开发模式
一、引言
修水库、建防渗渠、发展地面灌溉，是我国近几十年来，在中小流域开发治理中普遍采用的开发治理模式，为了叙述方便，作者称这种开发治理模式为“三部曲”式治理模式。在年降雨量500mm以上的湿润地区，实施这种治理模式后，不仅大大减轻了中下游的洪涝灾害，也为开发中下游地区的土地资源，扩大水浇地面积，促进农业生产，发挥了积极的作用。尽管这种治理模式存在着技术粗放、水资源利用率很低等有待提高的种种问题，但总体上看，它仍不失为一种有效方法，对实施地区的农业生产发挥了重要的促进作用。但是，这种“三部曲”式的治理模式，并不是一种可以包治百“病”的良方。近几十年来，有关方面不加区别地将它搬到干旱的内陆河流域，因为这里的自然条件发挥了很大的变化，这种“三部曲”式的治理模式，打破了这里几千年自然形成的生态格局，引发了严重的生态灾难。一种在湿润地区行之有效的技术措施，在这里走向自己的反面，暴露出种种严重的问题。
因此，在内陆河流域治理中，必须根据内陆河流域的自然特点，依靠科技创新，走出一条适合内陆河流域特点的新的开发治理模式，否则，等待我们的不是失败就是教训。
二、灌溉技术落后是导致内陆河流域生态恶化的主要原因
中国的内陆河流域，大多处在西北干旱地区，多数年降雨量不到100mm，而年蒸发量却高达2400~3000mm。由于干旱少雨，生态环境十分脆弱，几千年来自然形成的生态格局经受不起环境因素的变化。
水资源状况对干旱地区的生态环境具有决定的地位，在这里有水就是绿洲，无水就是沙漠。长期以来，人们试图通过发展灌溉来开发那里丰富的土地资源，以增加粮食生产。但由于传统的地面灌溉技术存在着耗水量大，用水集中，水资源有效利用率很低等弊病，为了适应这种灌溉技术的用水要求，必然要在上游地区修建水库，积蓄全部的地面径流，以备灌溉季节通过渠道输送到灌区集中使用。这样就构成了修水库、建防渗渠、搞漫灌或大水漫灌“三部曲”式的治理模式。
因为“三部曲”式的治理模式用大蓄大灌的方式对流域内的水资源作了重大的调整，必然对这类地区几千年来以水资源为主导因素，自然形成的生态平衡格局产生重大的影响。
在年降雨量大于500mm的湿润地区，由于降雨量大于蒸发量，生态环境因有效降雨充沛而相对稳定，人类活动对生态环境的影响力相对较小。
在干旱的内陆河流域，雪山、冰川是这一地区主要的水源地，山上融化的雪水，经过天然河道输送到中下游，补充那里的地下水和地面水，形成天然的湖泊、森林、草地。在水资源滋润不到的地方，便形成了沙漠、戈壁。
在这类地区实施“三部曲”式的治理后，由于在上游修水库，把原本通过天然河道输送到下游的雪水截住存放在上游地区，使下游来水量大幅度减少；
在水库的下游修建防渗渠道，取消了原先天然河道对沿程地下水和地面水的补给作用，进一步切断了下游地区的水资源供应，使下游湖泊干枯，草原退化、森林死亡、农田沙化，形成严重的生态灾难。下游人民，在失去了水资源供给的情况下，为了生存只好在当地打机井，抽取地下水，这样就使已经失掉补给的地下水位迅速下降，加速了生态恶化的进程。
由此可见，几十年来人们抱着增加粮食生产的良好愿望，在内陆河流域推行的“三部曲”式的开发活动，之所以引发严重的生态灾难，根本原因就在于事前没有在灌溉技术上取得新的突破。人们用传统的地面灌溉技术在这一地区种植需水量很大的粮食作物，每亩次灌溉用水量高达100m3，每亩年灌溉用水量1000~1200m3，因灌溉技术落后浪费了大量的水资源；
由于这里气候干燥，降雨稀少，蒸发量比降雨量大五，六十倍，修建在干旱地区的水库，像一个开敞的碟子，在干燥多风的气候条件下晒太阳，水库变成一个庞大的水资源蒸发器。存在水库里的水一点也不用，一年也要蒸发2~3m，使大量宝贵的水资源重返大气层。水资源的大量损失浪费，必然对这一地区的生态平衡造成严重的伤害，从而导致了好事做坏，正事做歪，事与愿违的不良后果。
三、“三部曲”式的治理模式
早在上世纪80年代，甘肃民勤地区生态恶化的势头刚刚显现的时候，中科院兰州沙漠所和兰州大学的一些专家，就对这种“三部曲”式的治理模式提出了不同的意见，但没有引起有关方面领导的重视。
1962年发生的民勤县部分群众试图用炸药炸毁上游武威水坝的未遂事件，反映出下游群众对这种开发模式的极大愤怒，但也没有动摇决策者坚持错误的决心。
如今“三部曲”式的治理模式已在各内陆河流域造成了触目惊心，难以挽回的生态灾难。地处河西走廊西部的敦煌，是以祁连山雪水为源头的疏勒河、党河形成的冲积平原，是镶嵌在沙漠腹地的一片绿洲，也是古丝绸之路上的一颗明珠。由于从上世纪60年代起，在上游修水库，开荒造田，使河水断流，使敦煌北部和西部失去了地表径流，使地下水位不断下降，造成近半数的天然林消失，80%的湖泊干涸，周边湿地减少100多万亩。国家级名胜月牙泉的水深由过去的九米降至现在的一米左右。几千年自然形成的生态平衡，短短的几十年被彻底打破，世界文化遗产面临被沙漠吞没的危险，昔日的丝路明珠，正在快步演变成第二个楼兰。
敦煌的生态危机引起中国政府高层的高度重视，国家领导人批示：敦煌生态保护工作必须重视，科学规划，综合治理，加快进行。
同处河西走廊的民勤地区，是石羊河用祁连山的雪水在巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间育成的沙漠绿洲，历史上曾是水源充沛、森林茂密、湖泊荡漾、土地肥沃，可耕可渔的富庶之乡。早在2800年前，民勤人民就在这里生息繁衍，并创造了著名的“沙井”文化，也是古丝绸之路上的重镇。同样自上世纪60年代起，用同样错误的“三部曲”式治理模式，在上游修建十座水库，在中游大面积实行大水漫灌开荒造田，使下游民勤地区来水量锐减，使滔滔奔流的石羊河变成一条干河，给下游生态造成严重破坏。下游人民为了生存同样依靠打机井抽取地下水，使这里的生态环境雪上加霜。同样只用了短短的几十年的时间，使这里的天然林大面积枯死，众多的天然湖泊干涸，使全县95%的土地荒漠化、沙化。昔日美丽富饶的民勤绿洲，由自然形成的风沙天堑，变成北方地区重要的沙源地，使原本相对富裕的农民背井离乡沦为生态难民。
民勤地区生态恶化同样引起中国政府高层的高度重视，批示指出，决不能让民勤变成第二个罗布泊。面对来自中央、社会舆论和广大民众的强大压力，决策部门是否已经有了对应的良策呢？人们很想看到有关方面能够“亡羊补牢”，提出切实有效的治理措施。一篇题为“着眼可持续发展长远计划，服从保护莫高窟、月牙泉全面利益——敦煌八大举措保护丝路明珠”的文章，给人们带来的不是希望，而是失望。因为，作为八大举措中的主体还是“三部曲”式的治理模式，除此之外，剩下的便是加强水资源管理之类的永恒真理和跨流域调水。按照新近出台的八大举措，看不出在主体工程技术方面有何变化，“三部曲”式的治理模式继续占据着不可动摇的主体地位。
三、没有灌溉技术创新就没有内陆河流域的光明前途
导致内陆河流域生态恶化的根本原因，说到底就在于采用了落后的灌溉技术，是实施以灌溉为中心的“三部曲”式的治理模式，给这一地区制造了生态灾难。翻开新近出台的敦煌和民勤的治理举措，除了继续坚持“三部曲”式的治理模式外，都有一条跨流域引水。谁都知道：整个北方地区无处不缺水，没有哪一个流域有富裕的水资源可供外调支援别的流域。如果一定要调，那只能是拆了东墙补西墙。从效益角度考虑，水资源的就地利用和花很大的代价调到异地利用，不仅增加了一个调水成本，还多了一个调水过程中的水量损失。如果不是为了满足调入地区的特殊需要，这种调动通常是得不偿失的。因此，解决内陆河流域生态恶化问题，应该首先从分析造成本流域生态恶化的原因入手，找出相应的对策。既然认识到落后的灌溉技术和以其为中心形成的不合时宜的“三部曲”式的治理模式是造成生态恶化的元凶，那就应该通过灌溉技术创新，来改变这种落后的治理模式，只有这样才能扭转生态恶化的势头。不从科技创新上找出路，一味坚持错误的治理方式，只能象中科院一些专家所说的那样，越治越糟糕。这样下去，敦煌不变成第二个楼兰，民勤不变成第二个罗布泊反倒成怪事了。
四、内陆河流域存在巨大的发展潜力
内陆河流域不仅土地资源丰富，还拥有日照充足、热量丰富，太阳辐射强、昼夜温差大等发展特色农业，高效农业必不可少的宝贵的光热资源。特别应该指出的是，我国的内陆河流域幅员辽阔人口稀少，有雪山充当相对稳定的水源地，人均拥有的水资源量较高。敦煌地区人均水资源3300m3，大于全国的人均水平，是以色列人均水平的12.2倍。民勤地区人均拥有水资源700m3，虽低于全国人均水平，但也是以色列人均水平的2.6倍。为了说明内陆河流域的发展潜力，不得不简单的介绍一下以色列。
地处中东地区的以色列，三分之二的国土是沙漠和荒山，全年七个月无雨，人均水资源只有270m3，气候极度干旱。尽管如此，他们在建国初期就把农业作为立国之本，并确信以色列的未来在于南部无水的沙漠。他们为了打好这背水一战，修建145km的管道，从北方引水进入沙漠，用自己发明的最省水的滴灌技术，在干旱的沙漠地区建成举世闻名的发达农业。农产品出口欧洲，夺得欧洲菜园、花园的美誉。难道以色列人能够在无水的沙漠作出农业奇迹，我们中国人在水资源相对丰富的沙漠地区就只能一筹莫展，只会让我们的民众越变越穷，只能背井离乡沦为生态难民吗？不能！决不能！
五、适合中国国情的滴灌技术是打开内陆河流域资源宝库的金钥匙
既然以色列利用滴灌技术，在沙漠地区建成了举世闻名的农业奇迹，我们为什么不把他们的经验搬到中国来，解决我们中国的问题呢？其实，早在上世纪80年代，我国不同部门，不同地区，就多次重复派出专家去以色列学习取经，花大量的外汇将他们的滴灌技术和设备生产线引进中国，同时还有许多其他国外厂商在中国建厂，但终因技术和设备造价昂贵，要求的管理水平高，失败的例子比比皆是。经过十几年的实践，人们终于得出了国外滴灌技术不适合中国国情的共识。2002年国家领导人在国务院召开的两院院士大会上呼吁研究适合中国国情的节水灌溉技术，宣布了这种全盘引进做法的破产。
内陆河流域极度干旱，在现有的天然绿洲之外，没有灌溉就没有绿色，发展灌溉是开发内陆河流域丰富土地资源和宝贵的光热资源的关键环节。科学合理地用好用活灌溉这个重要手段，就可以激活荒漠化地区丰富的土地资源和宝贵的光热资源，将广大的荒漠化地区建成高效农牧区、特色农牧区和永不衰败的生物能源种植基地，形成新的经济增长点。那么什么样的灌溉技术能够担此重任呢？
由中国的科技人员结合中国国情研发成功的科发滴灌技术，及以科发滴灌为核心形成的灌溉工程投入低、灌溉技术用水量低、种植作物需水量低、产值高的“三低一高”开发模式，便成为完成这一重大历史使命的必然选择。
科发滴灌技术是根据30多年前，国家领导人关于研究适合中国国情的滴灌技术的指示，由中国的科技人员在学习国外滴灌技术的基础上，结合中国国情自主研发成功的，中国式的滴灌技术。经过30多年的研发和不断改进，已经拥有17项实用新型专利和一项发明专利，先后获得国家科技进步三等奖，国家级优秀星火项目奖，国家级滴灌技术推广一等奖，已经形成包括全固定式滴灌技术、半固定式滴灌技术、全移动式滴灌技术、黄河水滴灌技术和温室大棚滴灌技术等完整健全的技术体系。科发滴灌设备经过水利部灌排设备检测中心检测，全部达到或超过了国家标准规定的技术指标。
国外的滴灌系统全部设备固定安装在田间，并实行自动化或电脑控制，灌溉季节滴灌设备的利用率很低，通常只有2~3%，其余时间全部处于闲置状态。科发半固定式滴灌系统和全移动式滴灌系统，由于采用了可用人工移动的滴水毛管，并首创了毛管间距等于毛管在合理轮灌期内移动的距离，这一全新的设计方法，使毛管用量减少了97%，使灌溉季节内滴灌设备的利用率由国外的2~3%，提高到100%，使滴灌工程造价降低了80~90%。一举改变了滴灌技术因为工程造价高，只适用于产值高的经济作物的传统形象，开创了将最省水的滴灌技术用于种植面积最大，产值相对较低的大田粮食作物的先河。干旱是困扰生态环境建设的最主要的难题，经济实用的科发半固定式和全移动式滴灌系统也为大面积种树种草，进行生态环境建设提供了有力的技术支撑。成为内陆河流域科学合理的利用有限的地下水资源，开辟那里丰富的土地资源和光热资源的一条行之有效的技术途径。科发半固定式滴灌，容节资、节水、节材、节能、改土、增效、就业于一身，虽然投入一定劳力移动毛管，但劳力效率较高，是结合中国国情，充分发挥我国人力资源丰富的特点，变人口压力为人力资源优势的一次成功尝试。
六、利用科发滴灌技术破解内陆河流域生态不断恶化的难题
我国内陆河流域不仅有丰富的土地资源和独特而宝贵的光热资源，还拥有许多耐旱、耐寒、耐盐碱，经济价值很高的植物资源。是一个尚未开发的处女地。开发这一地区的自然资源关键在水。科发滴灌技术和以科发滴灌为核心形成的“三低一高”开发模式，具有工程造价低、用水量低、效益高的特点，完全适应荒漠化地区的经济和自然的特点，是合理准确地用好用活有限的水资源，打开这类地区资源宝库的一把金钥匙，为缩小地区间穷富差距，促进区域协调发展创造了极其光明的前景。
为了实现内陆河流域经济社会又好又快的发展，必须吸取近几十年各地采用“三部曲”式治理模式造成的沉痛教训，在利用当地水资源进行土地资源、光热资源和植物资源开发时，必须充分认识这一地区生态环境脆弱的特点，应遵循尽可能不打乱原有的水土资源的配置格局，在不对原有的天然绿洲和湿地造成不利影响的前提下进行。为满足上述要求，不仅要彻底摒弃传统的“三部曲”式的治理模式，还应反其道而行之，推行三个大改变。第一，废除上游水库，让河畅其流，让下游得到原本应该得到的水资源。第二，利用土渠输水，通过渗漏补充地下水，存水于地下，形成没有蒸发的地下水库。第三，在此基础上打机井，配套推广以科发滴灌为核心形成的“三低一高”开发模式。采用这种开发模式，种植适合在当地生长的多年生，耐旱、耐寒、耐盐碱，产值高的名贵沙生植物，包括1、牧用灌木：如香花槐、牧用沙地桑、柠条等。2、药用植物：甘草、沙棘、麻黄、枸杞、黄芪、肉苁蓉、琐阳等。3、生物能源植物：文冠果、菊芋等。在滴灌条件下，种植上述三类植物无需平整土地，更不用年年耕翻播种扰动表土，可有效的防止水土流失，一次种植十几年几十年有效，每亩投资含水源开发，仅需500~600元，一次投资使用寿命可达15~30年。在有肥水保证的条件下，每亩年产值可达2000元以上，经济效益大大超过了种植粮食作物。由于采用最省水的滴灌，种植最耐旱的作物，每亩年用水量仅需60m3左右，和现行的用大水漫灌溉种植粮食作物相比，可节水95%，从而获得经济效益丰厚、生态效益巩固、社会效益突出，人与自然和谐统一的可喜局面。这是一条集农、林、水科技成果之大成，适应内陆河流域荒漠地区资源开发的正确道路，归纳起来只有六句话二十四个字，叫做河畅其流、输水回灌、地下水库、机井滴灌、“三低一高”、发展无限。
为了避免因水土资源开发对绿洲和湿地造成不利的影响，这项开发应在绿洲和湿地以外的区域进行，并在开发区和绿洲，湿地之间留有足够的隔离带。按照这一原则，开发区仅限于流域内地面水和地下水无力对地面植被发生影响的地区，具体的讲，就是那些地下水位埋藏深度大于三米的地区，也就是以沙漠和戈壁为主要地貌特征的广大地区。本文称这类地区为内陆河流域的安全开发区。
采取“三低一高”开发模式进行水土资源开发，由于滴灌技术用水少，种植的是适合在沙区生长的耐旱植物，每亩年用水量仅需60m3左右。在我国广大的内陆河流域，由于有雪山和河流补给，大部分地区都可以找到这种开发模式所需的地下水资源。
在安全开发区内按“三低一高”开发模式进行的水土资源开发，就是将原来由于埋深较大，对地表植被不能产生影响的水资源，用当今世界上最省水的滴灌技术提升到地面，灌溉耐旱的沙生名贵植物，变无效水资源为有效水资源，从而使这一广大地区的土地资源、光热资源和植物资源得到安全有效的开发利用。在原有的绿洲和湿地得到有效保护的前提下，变荒漠为人为的绿洲。将广大的荒漠化地区，逐步变成高效农牧区、特色农牧区和新的永不衰败的生物能源基地；
形成国家的新的经济增长点，从而为缩小东西部差距，促进区域协调发展，做出历史性的重大贡献。