我國是世界上水資源短缺嚴重的國家之一。特別是在農業用水方面,一方面是水資源的匱乏已成為農業生產持續穩定發展的主要制約因素;另一方面,我國還有大量的劣質水資源,沒有得到安全、有效、規范的利用。據有關資料顯示,目前全國污水排放量已達693億立方米,相當于黃河年徑流量的1.5倍,預計2030年將增加到850~1060億立方米。同時,我國每年還有130億立方米的微咸水資源可供利用。為了確保農業生產,各地都在自發或被動地利用劣質水進行灌溉。據2004年統計,全國僅污水灌溉面積已達361.8萬公頃,占有效灌溉面積的6.4%。這種不規范的劣質水利用方式,在緩解農業用水供需矛盾的同時,也引發了諸多問題。如,直接引用污染物嚴重超標的污水進行灌溉,以及不合理的污水和微咸水利用方式,對土壤和地下水環境造成污染,影響到農業的可持續發展,特別是嚴重威脅到農產品的安全,以及當地居民的身體健康。
針對上述問題,從2005年開始,中國農科院農田灌溉研究所科研人員開展了針對劣質水安全灌溉技術與評價指標體系的研究。經過近3年的試驗研究,取得一系列創新成果。他們結合田間試驗和室內數值模擬,對劣質水灌溉安全控制指標、主要農作物劣質水灌溉制度、污染物運移及預測模型,以及劣質水灌溉環境影響評價指標體系進行了系統研究。經過2年多的試驗,首次提出了基于生理和生化兩方面特性的微咸水灌溉安全控制指標、灌溉制度及技術規程;在進行污水灌溉對作物生長、品質及重金屬殘留和土壤環境影響試驗的基礎上,提出了冬小麥和夏玉米污水安全灌溉制度及技術規程,填補了國內該領域研究空白;研究了不同潛水埋深條件下,微咸水灌溉鹽分運移和污水灌溉水氮轉化運移規律,建立了土壤水鹽耦合運移人工神經網絡模型、水氮轉化運移及污染物預測模型;建立了實用性較強的劣質水灌溉環境評價指標體系及模糊綜合評價方法,并開發了配套軟件。
該項目自2005年底起在河南省商丘市推廣應用,取得了明顯的經濟、社會和環境效益。通過合理開采地下微咸水進行灌溉,土壤次生鹽堿化減輕,有效緩解了當地灌溉用水短缺矛盾。有關專家認為,該研究成果不僅解決了劣質水用于農田灌溉中的一些關鍵技術難題,同時也為劣質水安全利用建立了一系列控制指標體系和技術規范,研究成果達到國際先進水平,推廣前景十分廣闊。
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