農田水利對生態環境的作用

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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

農業生態系統是具有明顯人為影響、輸入與輸出量較大的非閉合系統（開放型、耗散型）。該系統是以種植業為主，是自然生態和人工生態的復合系統，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系統中的重要組成部分，是解決農田灌溉、排水、降漬和防洪，調節農田水分狀況、保持水土的人工工程；其建筑規模小，但分布范圍較廣、數量眾多。農田水利工程建設對農田生態系統的影響是不可低估。

農田水利工程的規劃建設應該從環境水利的角度出發，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、環境等方面的功能。但由于傳統水利觀念的影響和生態環境理念的缺乏，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，認為這就是現代農業，而不注重生態農業環境的建設。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環境的破壞；生態背景的不良變化會改變農業生態系統的物質和能量循環與轉化途徑，破壞生態系統的結構和功能。因此，如何協調農田水利建設與生態環境之間的良好關系，保持農業的可持續發展顯得尤其重要。

1灌溉工程對生態環境的影響

（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的地表水污染。大量化肥、農藥的施用，對傳統的灌溉方式提出了嚴峻挑戰。因此，發展節水農業，改進灌溉方式，加強農田基本建設是農業與環境生態發展的根本。節水灌溉工程不但節水、節地、提高農產品品質，減輕農業面污染的發生，而且大大地減少了蚊子和釘螺的繁殖。節水灌溉還可以提高水溫、地溫，在日照時間相同的情況下，節水灌溉比深水灌溉平均每天提高水溫1℃，增加土壤含氧量，使水稻根系發達，抗倒伏，還可以充分發揮肥效、藥效。由此可見，發展節水農業，加強農田水利工程建設對農田生態系統與周邊水環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境生態的影響。

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水措施。但從農田灌溉節水的狹義節水和廣義節水的內涵來看，渠道襯砌防滲節水只是使滲入地下的水量減少，從區域水資源總體上看，并沒節水或者實際節水量要遠小于計算節水量，只是從水資源局部來看節水，具有極大的局限性。而從地區水資源總體上看，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，廣義節水意義上看并沒有節水，只是節省了抽水能耗。渠道襯砌對農田的環境生態影響確是非常巨大的，主要表現在以下方面。

①大面積渠道的防滲襯砌，會改變地下水的補給條件，減少下游地區回歸水的總量，可能會對地下水及下游地區水環境產生不利的影響。

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，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，從農業生態環境角度出發，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排水工程對水環境生態影響

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環境。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，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與地下水補助的優點。對排水溝道有節制的護砌，并維持一定深度的水量。

3田間林網對環境生態影響

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育的良好生態環境。主要表現如下:（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：在林網保護下，土壤蒸發量可以減少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因子作用的基本原理，但是如果不注意田間林網的合理規劃，就會起物凈化，是減輕天然水資源環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、側根不發達的樹種。

4平田整地對環境生態影響

地貌與土地利用的多樣性是減少農田生態系統脆弱性的基本保障。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，這種生態系統一方面通過消除競爭者（采取耕耘、施肥、施藥、灌溉等農業技術措施）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，以及環境極其單純，對于劇烈的生態改變通常十分敏感，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，對一個地區大規模平田整地是不可取的，應盡量減少對自然生態環境的人為干預。

5小型河（塘）對環境生態影響

農村的小型河（塘）往往數量較多，形成原因各異，千姿百態，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，生態系統中的物質、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，兩者上空會出現空氣環流，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、數量多，它與其周圍的陸地環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，還可以保持地區濕潤、溫和的環境條件。

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律發生改變，大量雨水都集中到狹窄的水體中，使主要河道水位暴漲；低洼地區排澇動力將會增加，據分析計算低洼圩區水面率減少5%，排澇總動力將增加40%～60%。區域水體的減少，水環境容量就會大大降低，水質將日趨惡化。因此，在農田水利規劃建設中，千萬不應和水體爭地，盡量保持山丘區與平原區水面率大于8%，低洼圩區水面率大于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境影響所采取的對策是實施環境水利的基本措施。環境水利的思想基礎是可持續發展，其主要內容是注重水利工程對環境的影響。從農田水利工程與農田生態系統的協調關系來看，今后我們在農田水利規劃與建設過程中，應注意以下幾點：

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

（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，實現多水源聯合運用，發展節水農業，防止水、肥、土流失，控制農業面污染源。

（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，避免水環境惡化。