农作物资源调查方法精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇农作物资源调查方法范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

[关键字]红花；种植面积；主成分分析；纹理特征

[收稿日期] 2013-04-13

[基金项目] 中医药公共卫生专项 （财社[2011]76 号）；中医药行业科研专项（201207002）

[通信作者] *郑江华，博士，硕士生导师，E-mail： itslbs@126、com

[作者简介] 娜仁花，硕士研究生，E-mail：499361608@qq、com 红花Carthamus tinctorius L、，又称草红花，属双子叶植物纲、菊科。高50～100 cm，茎直立，上部分枝，白色或淡白色，光滑无毛。属于一年生或二年生草本。花期6―7月，果期8―9月。喜温暖干燥气候，有一定的抗寒、耐旱、耐盐能力，不耐涝。红花是近年世界上发展很快的油料作物和药用植物，种子含油35%～47%，富含亚油酸、油酸以及豆蔻酸、棕榈酸、维生素E等， 医药上红花油用作抗氧化剂和维生素A，D的稳定剂。花可入药，有活血通经、祛淤止痛的作用[1-2]。在中国分布于黑龙江、辽宁、吉林、河北、山西、内蒙古、陕西等地区特别是新疆都广有栽培。为全面清查我国中药资源家底，建立中药资源动态监测机制，支持中药产业政策调控，国家于2011年开始实施“第四次全国中药资源普查试点”工作，新疆维吾尔自治区作为试点省区之一将红花列为人工种植型药用植物遥感调查品种，这主要是考虑到新疆红花分布范围较广，地块较大，利用传统的抽样调查不但效率低而且准确率不高，同时遥感数据可在较大程度上排除人为因素干扰，所以通过遥感的方法对其进行调查在理论上是可行的。

我国中药资源的遥感监测应用起步不久，同类研究也不多，主要分为野生药用植物资源监测和人工种植药用植物资源监测。红花的遥感监测属于后者，因此可以借鉴农作物的遥感识别分类和面积估算方法。遥感作为农作物面积精细估算与监测的方式一直以来被认为是一种最为直接的手段，特别是基于中高分辨率影像的农作物面积精细估算与监测备受推崇。其运用过程为在收集分析各种农作物不同生育期不同光谱特征的基础上，通过平台上的传感器记录的地表信息，辨别作物类型、播种面积提取、监测作物长势，并在作物收获前，预测作物的产量的一系列方法。郭伟等应用HJ-1A/1B CCD影像和DEM 数据，对长春市玉米种植面积进行监测，精度达到92、57%[3]；另外为了使监测方法具有更高的精度，范磊等提出并实现基于Cokriging插值修正法的冬小麦面积遥感监测，在相同采样数据下，协同克里格方法比普通克里格方法均方根误差降低1、48%，相关系数提高6、82%[4]；顾晓鹤、潘忠耀等，以提高冬小麦种植面积估算精度为目标，选取种植结构复杂的都市农业区， 采用QuickBird 影像数字化农田地块边界，以多时相TM 影像为核心数据源，以地块为基本分类单元，进行不同特征向量组合、不同分类器的冬小麦地块分类方法研究，并对比分析了基于地块分类和基于像元分类的冬小麦种植面积估算精度[5]。目前已有不少中药工作者正在从事对地理信息系统（GIS），遥感（RS）的引入、应用与研究工作。应用范围主要集中在利用3S技术调查药用植物资源和地道药材与产地适宜性这两个方面。地理信息系统将定量和空间表述完美的结合，给中药资源生态系统管理及中药资源区划研究提供了强有力的应用基础理论上的新型思维工具[6]。张本刚、陈士林等，以甘草为研究对象，以遥感技术为基础，探索野生药用植物资源调查的方法，确定了基于遥感并结合野外抽样的甘草资源调查方法，包括遥感信息源的选择、图像的处理、解译、野外验证等[7]。卢颖研究了基于GIS技术的药用甘草适生环境及其影响因子的分析，借助先进的GIS技术和统计学方法，分析了3种药用甘草的地理空间分布和生态环境特征，并实现了中药资源信息、生态环境信息的可视化[8]。孙宇章、郭兰萍等利用遥感技术对野生中药苍术的资源量进行了调查。介绍了研究区江苏茅山的概况和茅山苍术的基本情况，阐述了利用遥感技术研究野生茅苍术的思路，根据不同地物在反射光谱特征上的差异，对江苏茅山地区的TM影像进行了解译，获得了苍术生长密度相关的地物类别，并结合野外调查数据，对茅山大茅峰、二茅峰和小茅峰苍术的生长环境进行了分区，在此基础上估算了茅山苍术资源量[9]。

国外，大量研究工作表明，以中分辨率数据为主、低分辨率数据为辅的估算方法是大范围农作物种植面积估算的主要趋势之一[10-11]。早在2001年Pradhan就提出用地理信息系统、遥感和区域框架抽样实现农作物区域的估算，最终开发了具有代表性的基于区域框架抽样的计算机系统，进而实现农作物面积的估算[12]。Inglada运用支持向量机的方法实现高分辨率影像中对象的自动识别，识别的正确率超过了80%[13]；Lucas等选择英国博温山区为试验区，将遥感影像数据、数字地形图、DEM 和其他的一些数据收集并作为知识库，建立相应的推理智能规则，对试验区实现了农业用地的分类，整体精度超过80%[14]；Giacinto提出并设计实现了融合神经元和数理统计的遥感图像监督分类的5种方法，5种方法试验后的均值精度分别是：Bayes为79、37%，k-nn（k-nearest neighbour）为88、36%，MLP（multilayer perceptron）为81、60%，RBF （radial basis functions）为78、95%和PNN（probabilistic neural network）为88、66%，融合后的方法比融合前的分类精度有一定的提高，但存在设计实现过程用时较长的缺点[15]。

研究小组采用野外勘察结合室内遥感影像解译的方法调查塔城地区裕民县红花的资源量。本文主要阐述室内遥感影像解译采用的方法，以新疆裕民县为研究区，采用资源三号高分辨率数据，以提高解译精度和减少计算量为目标，通过大量实验发现基于PCA和纹理特征的分类方法对提取红花是比较适用的。因此，首先对研究区影像进行PCA分析，再对其第一主分量选择对比度、熵、逆差矩、非相似性、相关性5种统计量进行纹理特征提取，最后将提取的5个纹理特征与经PCA分析的前3个光谱特征值叠加进行影像分类，从而根据像元数目估算研究区红花种植面积。

1 研究区及数据处理

1、1 研究区概况 裕民县位于新疆维吾尔自治区西北部塔额盆地南缘、准噶尔盆地西缘。地处东经 82°12′―83°30′，北纬45°24′―46°30′。北面与塔城市相连，东北与额敏县相邻，南面和托里县毗邻，西与哈萨克斯坦接壤，总面积为6 220、78 km2。全县地势为东南高、西北低，因分布着不同的垂直地貌带，故海拔高度差异大，县城内海拔为715、4 m。红花种植业和畜牧业是裕民县的两大支柱产业。本研究小组在野外调查过程中发现裕民县红花种植区周围其他农作物主要有小麦、油葵、玉米、打瓜等，其中小麦基本上是与红花毗邻种植的，在遥感影像解译时小麦与红花会出现误判的情况，因此研究小组分别于2012年5月下旬、8月下旬开展了野外调查共获取50个野外观测样本，包括红花、小麦、油葵、玉米、打瓜、草场、休耕地等、为高分辨率影像目视解译提供先验知识和样本信息。

1、2 试验数据 资源三号卫星于2012年1月9日成功发射，本文数据源由4个多光谱波段（0、45～0、52μm， 0、52～0、59 μm， 0、63～0、69 μm， 0、77～0、89 μm）6 m空间分辨率和全色波段（0、50～0、80 μm）2、1 m空间分辨率融合后的4波段图像，空间分辨率为2、1 m，成像时间为2012年7月22日，研究区位于新疆塔城地区裕民县农业区。研究小组分别于2012年5月下旬、8月下旬对新疆塔城地区裕民县红花种植区进行了抽样调查，共调查样地50个，包括红花、小麦、油葵、玉米、打瓜、草场、休耕地等。为高分辨率影像目视解译提供先验知识和样本信息。研究小组根据实地种植结构选取了比较典型的样本，由于当地农田中红花和小麦是毗邻种植，这2种作物在影像中容易混淆，两类不同作物的田块交界处由于相邻像元之间能量的传递作用存在较多的混合像元，往往会依其混合光谱值而被错分至其他作物类型，所以分别选取较多的红花和小麦的典型的样本以便区分两类作物，而其他的作物较容易区分，因此本研究在影像分类时选取了比较科学合理的训练样本和验证样本，具体样本分布见表1。

表1 样本采集表

Table 1 The table of sample collection个

样本红花小麦玉米油葵草场训练137433检验85322

2 方法

本文首先对试验数据进行预处理，包括几何校正、图像增强、裁剪和融合等。几何校正以2、1 m空间分辨率的全色波段影像为基准影像，对多光谱影像做几何校正；再将校正好的多光谱影像与全色影像进行数据融合，这里采用Gram-Schmidt光谱锐化高保真的图像融合算法，见图1。Gram-Schmidt变换的影像不但很好的保留了多光谱图像的绝大部分光谱信息，提高了影像辨识度，增强了纹理特征而且图像色彩接近自然色，地物的对比效果较好，清晰度较高，可以消除冗余信息，且计算过程较简单。最后对预处理结果进行裁剪得到研究区影像。继而对研究区影像进行主成分分析，对第一主成分分量提取适宜的5种纹理特征，将这5个纹理特征值与PCA前3个光谱特征值叠加再做监督分类，分析分类结果并与传统的监督分类进行比较。本文训练样本选取的原则为，用目视的方式结合野外勘察选择的样本相结合选取已知区域像元；精度评价方法采用混淆矩阵的方法选取一些地表真实地物的样本作为验证样本。

2、1 主成分分析 主成分分析也写作K-L变换（Karhunen-Loeve transform）或PCA（principle component analysis），K-L变换实际是作了一个旋转变换，变换后图像Y的各分量之间的信息是相互独立的；而且变换后新波段各主分量所包含的信息呈逐渐减

图1 总体技术流程图

Fig、1 Experiment process flow chart

少的趋势，第一主分量表示数据的最大变化量，包括了全部信息量的大部分。因此，主成分分析可以减少数据量，突出主要信息，同时抑制了噪声，达到了图像增强的目的，有利于特征选择[11-18]。

由于光谱波段之间的相关性比较高，信息量有重复，如果将5种纹理信息分别加入4个光谱特征值，就会将20个特征值参与分类，这样计算量就将大大提高，所以本文采取对光谱波段进行主成分分析，只对信息集中的第一主成分分量提取纹理特征，这样就大大减少了计算量。

经过PCA后的第1成分包含最多的光谱信息。如果将经PCA后的前3个特征值代替原始光谱特征值参与分类，这样使得用于分类的特征值减少了，与未经PCA变换的分类法相比，不仅降低了网络训练所需要的时间，而且经过主成分分析后，突出主要信息，同时抑制了噪声，达到了图像增强的目的，有利于特征选择，见表2。

表2 主成分分析后各波段信息量变化表

Table 2 The change in each band of information after PCA

主成分特征值标准差1913、54252、512477、8058、663253、4835、754176、955、22

2、2 纹理特征提取 在遥感影像中当目标的光谱信息比较接近时，纹理信息对于区分目标可能会起到积极的作用，例如要区分影像上的红花和小麦时，仅依据光谱信息是不够的，但是它们的纹理特征有明显的区别，如果在遥感图像的光谱分类过程中引入纹理特征，便可以达到区分红花和小麦的目的。因此本文将光谱信息与影像中的纹理信息结合进行分类取得比较好的分类效果。Haralick曾经提出14种由灰度共生矩阵计算出来的统计量[19]， 但是Baraldi认为对于遥感图像来说对比度、熵、逆差矩、非相似性、相关性5种统计量效果最好[20]。所以本文也将采用这5种纹理特征。考虑到高分辨率影像数据量大、提取纹理特征慢的特点，本文采用灰度差矢量法提取纹理特征，它是一种纹理统计分析方法，是由当前应用最广泛的灰度共生矩阵算法改进而来的[21-24]。

2、3 基于PCA的多光谱影像纹理特征提取 首先对实验区多光谱数据进行主成分变换，采用灰度共生矩阵法对PCA的第一主成分进行5种适宜的纹理特征提取包括：对比度、熵、逆差矩、非相似性、相关性；提取纹理信息移动窗口的大小选择很也重要，窗口的过大过小都会影响到特征提取的效果。本文在实验中分别采用5×5，7×7，9×9，11×11窗口对PCA的第一主成分进行纹理特征的提取，实验发现不同窗口的特征提取对分类结果精度有一定影响，实验数据显示7（7窗口分类精度较高，因此本文采取7×7窗口，然后将PCA的第一主成分提取5个纹理特征与PCA前3个光谱特征值叠加成有8个特征值的影像进行监督分类并做精度评价。

3 结果与讨论

本文训练样本选取的原则为：用目视的方式结合野外勘察选择的样本，精度评价方法采用混淆矩阵的方法选取一些地表真实地物的样本并且是可能会混淆的农田作为验证样本，来验证分类结果。首先对提取主成分的第一主分量进行5种纹理特征提取，再将这5个纹理特征值与经过PCA分析的前3个主分量光谱特征值进行叠加做监督分类；结果表明此方法效果较好，分类结果图见图2～5；各种分类方法得出的结果精度见表2～5。

从表4可看出，基于纹理特征的多光谱数据分类计算量太大，很耗时，虽然总体分类精度为提升为85、235 1%，但是红花和其他耕地的可分性不够高，将红花误判为其他耕地的现象较严重，红花的生产者精度只有57、48%。

图2 原始影像RGB波段合

Fig、2 The original image of combination 342（RGB）

图3 多光谱数据分类结果

Fig、3 The Classification results of based on Multi-spectral data

从表3可看出，多光谱特征的分类中红花的用户精度只有77、47%，其他类别误判为红花的情况比较严重，总体分类精度也不高；

图4 基于纹理特征的多光谱数据分类结果

Fig、4 The Classification results of based on Multi-spectral data with texture features

从表5可看出，基于PCA和纹理特征的分类方法中各地物的可分性都较高，各类地物的生产者精

图5 基于PCA和纹理特征的分类结果

Fig、5 The Classification results of based on PCA and texture features

度和用户精度都较高，分类精度达到了87、519 1%，Kappa系数达到了0、810 1，比传统的分类方法提高了4、835 5%，Kappa系数提高了0、080 7。

最后采用基于PCA和纹理特征的分类方法提取红花，并根据像元估算得出研究区红花种植面积为53、38 km2。

4 总结

通过结果分析可看出本文采取基于PCA和纹理特征的分类方法在提取红花中是比较适用的。首先，加入纹理特征后与基于单源光谱数据比较，加入纹理后分类更适合本研究的数据源以及研究对象，提高了分类精度。其次，对光谱数据进行PCA分析后可以减少数据量，突出主要信息，同时抑制了噪声，达到了图像增强的目的，有利于特征选择。因此基于PCA和纹理特征的分类方法既能提高分类精度还可减少数据量来提高工作效率。这为调查红花资源量的工作者提供了比较有效的方法。

本文在以下几个方面还需要在今后的研究中进一步补充：本文在裕民县农业区的平原进行此方法的研究，而裕民县山区也有红花种植区，研究结果有待于在更大范围和不同种植结构的实验区内进行验证；实验区各地物类别的可分性直接影响分类精度，在本研究的红花、小麦、居民地、其他耕地的分类体系中，小麦易与红花产生特征混淆，由于当地农田中红花和小麦是毗邻种植，这两种作物在影像中容易混淆，两类不同作物的田块交界处由于相邻像元之间能量的传递作用存在较多的混合像元，若今后能对该研究区做详细调查，采集详细的光谱信息，深入研究“同谱异物”的现象，有望进一步提高红花提取精度，对新疆中草药资源普查提供更可靠的数据。

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Measurement of sown area of safflower based on PCA and texture

features classification and remote sensing imagery

NA Ren-hua 1， ZHENG Jiang-hua1，2* ， GUO Bao-lin3 ， SEN Ba-ti1 ，

SHI Min-hui3 ， SUN Zhi-qun1 ， JIA Xiao-guang3 ， LI Xiao-jin3

（1、School of Resources andEnvironment Sciences， Xinjiang University， Urumqi 830046， China；

2、Xinjiang Education Ministry Key Lab of City Inteligenlizing and Environment Modeling， Urumqi 830046， China

3、 Xinjiang Chinese and Minority Nationality M edicine Research Institute， Urumqi 830002， China）

[Abstract] To improve accuracy of estimation in planted safflower acreage，we selected agricultural area in Yumin County，Xinjiang as the study area. There safflower was concentrated planted. Supervised classification based on Principal Component Analysis （PCA） and texture feature were used to obtain the safflower acreage from image captured by ZY-3. The classification result was compared with only spectral feature and spectral feature with texture feature. The research result shows that this method can effectively solve the problem of low accuracy and fracture classification result in single data source classification. The overall accuracy is 87.519 1%， which increases by 7.117 2% compared with single data source classification. Therefore， the classification method based on PCA and texture features can be adapted to RS image classification and estimate the acreage of safflower. This study provides a feasible solution for estimation of planted safflower acreage by image captured by ZY-3 satellite.

篇(2)

一、上半年工作小结

1、全力开展“三新”农业生产试验示范基地建设

按照市农委2009年的工作部署和本单位的工作要点，积极开展农业示范基地建设，以示范基地为载体，示范推广“三新”农业技术。在全市范围内，已建“三新”农业生产试验示范基地8个，分别是水稻精确定量栽培超高产示范基地、马铃薯稻草覆盖免耕栽培试验示范基地、特色白皮花生选育试验示范基地、优新抗病花生无公害栽培示范基地、棉花高产高效栽培示范基地、西瓜无公害栽培示范基地、“稻虾连作”生态模式示范基地、食用菌生产示范基地，共计安排试验示范项目9个。所有试验、示范基地建设做到有实施方案、有技术措施、有专人负责，并从品种选用、测土配方施肥、高产保优栽培到病虫草害综合防治等方面培训到户、指导到田，提供全程、面对面的技术服务，真正是做给农民看、带着农民干。

2、强化农民技术培训，提高农民素质

为提高农民科技文化素质，促进农业增效、农民增收，**市农技推广中心发挥自身技术优势，通过投标承担实施“琅琊区2009年民生工程新型农民培训项目”、举办“全市食用菌栽培技术培训班”等大型培训活动，广泛开展技术培训和技术宣传工作，全面提升农业技术“进村入户”的到位率与普及率。利用《**日报》、《农技推广》、《农作物病虫情报》、《土肥简报》和专业杂志刊登、发表专项技术材料近百期，同时通过“**三农网”、地方广播电视台和农技110等媒体传播实用农业信息，农技人员深入田间地头、进村入户接受农民的技术咨询，解疑释难，在很大程度上提高了技术到位率和入户率。

3、高度重视，打好抗旱保苗攻关仗

针对今年春节前后麦油罕见旱情，市农技推广中心高度重视抗旱保苗工作，组织技术人员深入各县（市、区）生产一线，实地调查各地抗旱保苗工作情况，及时提出有针对性地制定春季田管具体技术方案，并通过发放技术资料、赠送田管技术光盘等形式现场指导抗旱保苗及田管工作，为抗旱保苗工作提供有力技术支撑。

4、午季植保工作取得了突破性进展。

围绕市委市政府提出打造皖东“百亿粮仓”，提升粮食综合生产能力推进行动，突出午季植保工作服务于粮食生产安全开展工作。在强化农作物重大病虫害预警监测防控工作上有突破，实现了重大病虫预警监测准确率达到90%以上；在重大病虫防控工作上有突破，午季重大病虫处置率达85%以上，即虫害处置率达到95%以上、病害处置率达到70%以上，化学除草比例达到90%以上，农作物重大病虫害损失率降低到3%以内，超额完成了预案目标任务。

5、全面推进基层农技推广体系改革与建设

经各地农委和农技部门的共同努力，我市率先在全省完成基层农技推广体系改革任务。为切实发挥基层农技推广体系公益性职能，积极调研、总结基层农技推广运行机制创新示范站建设经验，指导基层完善其农技服务组织建设；召开了“基层农技体系管理座谈会”，就基层农技推广体系改革后，考核评价体系、管理模式、服务机制、推广方式方法创新带来的成效等方面的典型事例和经验，深入基层进行调研、总结，并出台了《“**市基层农技推广体系建设与机制运行创新活动”实施办法》。

6、稳步推进农业环保和无公害农产品认证工作

积极配合“国家无公害害食品行动计划”、“安徽省食品放心工程”和“**市农产品质量振兴计划”的实施，大力发展无公害农产品生产，进一步加快我市无公害农产品申报认证的步伐，目前已完成省全年申报任务；还积极强化无公害农产品管理，主动联系各生产企业，做好无公害农产品复查换证材料汇总上报工作，布置无公害农产品专项整治自查。此外，还组织实施了新农村清洁工程和农业面源污染监测径流小区建设，做好小区田间管理、观察记载、采送水样等工作，并认真开展**市野生植物资源调查以及编写《秸秆禁烧政协提案》、《2009年**市无公害农产品质量安全整治实施方案》。

7、推进效能建设，提高服务能力

全面贯彻落实市农委效能建设具体实施办法，结合中心实际，布置中心效能建设工作，根据《市农委2009年主要工作目标和重点工作任务分解表》，对照自身职能，分解制定单位、个人工作计划。为深入学习实践科学发展观，在认真理论学习的同时，市农技推广中心工会积极组织干部职工参与市总工会“千万农民工援助行动”、“同舟共济保增长，建功立业促发展”等各项活动，大力弘扬求真务实精神、民族精神和时代精神，倡导团结互助的良好风尚，强化了为民服务意识和效能意识。

8、千方百计寻机申报农业项目和招商引资从思想上和行动上加大了申报农业项目和招商引资的力度，紧缩其它开支，制定《市农技推广中心招商引资具体实施办法》并下发文件，千方百计抓招商引资，力争农业项目在20**年的基础上又再上一个新台阶，目前已编报各类农业科技项目9个。同时，加强了项目资金的管理，做到了专款专用，以“高标准、高质量”的要求完成每一项农业科技项目。

二、下半年工作初步打算

1、继续抓好“三情”监测，组织实施好测土配方施肥、农作物病虫害综合防治，确保秋季农业丰收。

2、继续加强“三新”农业示范基地（片）建设，促进农业新技术的推广和普及。

3、继续抓好无公害农产品产地认定和产品认证工作。

4、积极参与基层农技推广体系改革与建设工作，创新体制和机制，提高农技人员服务能力和水平。

篇(3)

[关键词] 黄淮平原；野生半夏；资源濒危；产地变迁

[收稿日期] 2013-04-04

[基金项目] 国家科技基础性工作专项重点项目子课题（SB2007FY020）

[通信作者] *周建理，教授，Tel：（0551）5169306，E-mail：jlzhou55@sina、com

[作者简介] 穆二廷，硕士研究生，Tel：13605693137，E-mail：muerting@sina、cn 半夏为天南星科植物半夏Pinellia ternata（Thunb、） Breit、干燥块茎。具有燥湿化痰，降逆止呕，消痞散结的功效[1]。黄淮平原位于河南东部、山东西部黄河以南及安徽、江苏的淮北地区，主要由黄河、淮河下游泥沙冲积而成，地形平坦。黄淮平原处于向亚热带过度地区，这里农作物旱作为主，多为一年两熟。主产小麦、玉米、大豆、棉花等作物。

1 古代黄淮平原半夏道地性的形成

1、1 黄淮平原几个道地半夏区域 黄淮平原区是我国地产野生药材比较少的地方。半夏是这里为数不多的几种道地野生药材之一，形成了数个地道药材产区。包括邳半夏、宿半夏、颖半夏、焦半夏、息半夏、唐半夏等。邳半夏产自江苏北部古时的下邳（主要为江苏北部铜山、睢宁、涟水一带），相传东晋葛洪就曾推荐过邳半夏[2]。宿半夏因产于位于安徽北部的宿州一带而得名，光绪年间的《宿州志》有过记载 [3]。颖半夏产于古颍州府（现在的安徽的颍上、阜阳）而得名[4]。焦半夏出自安徽的阜南县的焦陂镇而得名。息半夏来自河南的息县，唐半夏是唐河县的道地药材，地处豫西南南阳盆地[5]。从地理环境上看，6种道地半夏所处地区都是平原，气候属于半湿润暖温带季风气候，年平均气温在14～15 ℃，降水量在900 mm左右。

另外在长江中下游地区的湖北荆州的荆半夏、安徽池州的殷半夏、桐城的桐半夏和江苏泰州的半夏。主要生长在以棉田为主的旱地，所以又称之为棉区半夏。其中以湖北荆州产的荆半夏质量最佳。《中国中药区划》[6]记载，20世纪80年代，全国野生半夏蕴藏量大概在1 340万 kg，主要集中在黄淮平原地区。处于长江中下游的的产区蕴藏量较小。

1、2 农业作习与半夏道地性的关系 半夏是一广布物种，我国除了内蒙古、新疆、青海、和海南之外各省均有野生分布。半夏的野生分布分为两类，一类是在山野中纯野生的，还有一类是农田杂草式的野生。半夏喜湿、但怕水淹，山野中主要分布于湿润的林下、沟边。由于山野半夏块茎小，采挖效率低，很少能形成商品药材。历史上在旱作农田中半夏是一种难以锄净的杂草，由于其小块茎复发能力极高，农民只能采用在耕后的地中拾取块茎的方法来控制其繁殖量。部分农民会把拾取的块茎当做药材出售，这种除草过程的副产物自然就成了半夏药材的最主要来源。

《名医别录》记载半夏“生槐里川谷”，即陕西南郑县、兴平县一带。《本草经集注》：“槐里属扶风（陕西关中一带），今第一处青州，吴中亦有，以肉白者为佳”。青州即山东济南、胶东一带；吴中即江苏苏南一带。唐《千金翼方》中认为地道药材应属于今湖北谷城、江苏镇江、安徽宜城一带所产。宋代《太平御览》“建康出半夏，极精”，（建康即南京）。近代，《药物出产辩》[7]认为“产湖北荆州为最好”（荆州即今湖北江陵一带）。《中国道地药材》认为“半夏现时以湖北、河南、山东所产为佳”。从文献记载来看，半夏早期秦川一带[8]，后来随着中国古代农业发展变化迁移至山东、河南、安徽、江苏一带。可见，半夏商品的集中产地也是农业较为发达的地方。

半夏有“一年两伏”的习性，即春发-夏枯-秋发-冬枯，故最适合于一年两熟的旱地。因为在每次耕种之时，半夏的种子（包括新萌的小块茎）已经成熟，农民为作物提供的耕耘、灌溉、施肥也都会成了半夏生长的动力。虽然长江中下游地区气候更为湿润，更适合半夏生长，有湖北荆半夏的质量最佳一说。但这里以水稻为主，旱地少，半夏产量不大。再往南，旱田更少。而黄淮平原有绵延上千里旱-旱两熟区，除草会有大量的商品半夏产出。由于半夏属喜湿植物，故其道地多分布于黄淮平原的南缘，由东北向西南沿降水约900 mm一线。

1、3 半夏自身品质与半夏道地性的关系 传统上半夏以大粒色白者为佳，这是决定半夏道地性的重要因素之一。平原地区的农田耕作频繁，两千年的农作使得半夏进化得非常适应农田耕作，人工提供的良好的水肥条件使得这里半夏往往要比山野中的半夏块茎更大。课题组在萧县调查中曾采到块茎直径达5 cm的半夏标本。块茎大的半夏，价格高，易于采收，有很好的经济效益。这里人口分布密集，产销更为方便。传统半夏的道地产区自然也会集中在这里，逐渐的形成了道地性。

2 黄淮平原半夏资源的消亡和主产区的转移

据课题组最近多次深入黄淮平原地区进行实地调查只在一些荒废的果园、路边林下偶尔找到一些野生半夏群落，农田中基本见不到。

究其原因，这主要是除草剂的大量应用的结果。近年来黄淮地区的农田锄草几乎完全依靠除草剂，这对半夏的杀伤是毁灭性的。而原本山地野生半夏又难以形成大宗商品药材。故半夏药材自20世纪80年代以来逐渐转为人工种植。目前栽培半夏的除草和采挖工作量很大，需要占用大量劳动力。随着黄淮平原社会经济的发展，劳力成本也在不断上升。在调查中发现，黄淮平原只有唐河县和息县的部分地区可见小规模种植。半夏主产地已向人工成本相对较低的西部和北部贫困地区转移。即现在贵州的郝章、山西的新绛、甘肃的西和等地（图1）。

3 小结

黄淮平原由于适合的气候条件和一年两熟的耕作习惯形成了野生半夏的早期道地性产区。当时出现了一些地方道地性半夏，如宿半夏、焦半夏、唐半夏等。近20多年来，除草剂的大量使用导致半夏的逐渐消亡，种植半夏规模萎缩并渐渐转移到我国西部和北部。如甘肃、贵州、山西等地。

同时，由于大量除草剂的使用，黄淮平原的植物多样性正在发生变化，该地区的其他野生常用中药也遭受同样的命运，如药用植物香附也在逐渐消亡。必须指出，在广阔的黄淮平原上，野生植物资源正在遭受着从未有过的严峻考验。尽管黄淮平原的野生植物资源给当地的百姓带来的利益不大，但从自然环境的可持续性上，应采取措施避免这种现象继续恶化。

图1 我国半夏产区变迁图

Fig、1 The transition diagram of wild Pinellia ternata in our country

[参考文献]

[1] 中国药典、一部[S]、 2010：110、

[2] 邳州市侨办、邳州“六宝”[J]、江海侨声，1997，22：39、

[3] 黄振武、宿半夏规范化栽培技术[J]、北京农业，2004，6：13、

[4] 薛建海，刘子贵、颖半夏的产地加工[J]、中国中药杂志，1990，15（5）：29、

[5] 吴立明，程晓卫、南阳道地药材唐半夏本草考证及资源调查[J]、国医论坛， 2005，20（6）：42、

[6] 中国药材公司、中国中药区划[M]、北京：科学出版社，1995：101、

[7] 周荣汉、中药资源学[M]、北京：中国医药科技出版社，1993：548、

[8] 胡世林、中国道地药材[M]、哈尔滨：黑龙江科技出版社，1989：488、

Endangered resources and origin changes of Pinellia

ternate in Huanghuai plain

MU Er-ting， ZHOU Jian-li*

（Department of Pharmary， Anhui Uniwversity of Chinese Medicine， Hefei 230031， China）

[Abstract] The wild Pinellia ternata resource was surveyed by field investigation， visiting surveys combine with literature study and changing factors of the wild P. ternata in the area of Huanghuai Plain were analyzed. The results indicated that Huanghuai Plain wild P. ternata resources were scarce and nearly extinct. The chemical farming methods in Huanghuai Plain have endangered the survival of the wild P. ternata.

篇(4)

关键词：无人机 遥感 SWOT分析 农村居民点

中图分类号：F32文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）27-0043-02

一、研究区域及已有研究概况

（一）研究区域概况

1.黑龙江总体概况。黑龙江省位于中国东北边陲，总面积47.3万平方公里（含加格达奇、松岭两区），辖1个地区、12个地级市，共132个县区。全省地貌受新华夏系的控制，形成以大兴安岭、小兴安岭和东南部山地三大山系，松嫩、三江两大平原及其之间的丘陵漫岗过渡带为主体构成的格局。依据地貌形态特征，黑龙江省可分为5个区：即大兴安岭山地与丘陵区、小兴安岭山地与台地状丘陵区、东南部山区、松嫩平原区、三江平原区。

2.黑龙江省农村居民点特点。受自然条件及社会经济因素的综合影响，黑龙江省农村居民点的土地利用具有以下特点：一是居民点面积较小、分布较为分散；二是闲置地比例偏高，利用不够充分；三是内部结构不合理，功能分区混乱；四是公共设施不完善，建筑容积率低[1]。受这些特点的影响和限制，对黑龙江省农村居民点进行相关调查，采用高分辨率卫星影像或普通航摄影像的成本较高、工时较长、限制因素较多，因此有必要采用无人机遥感或其他相关低空遥感设备进行调查。

（二）已有研究概况

1.无人机遥感在国土系统的应用情况。无人机遥感（UAVRS）技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。目前无人机遥感在国土系统的主要应用方向有：国土资源调查、城镇规划调查、矿产资源开发调查、农业土地资源和农作物资源评估、地质灾害遥感等。受无人机成像原理、实际飞行情况等因素的限制，目前通过无人机所采集的低空数字航空摄影影像成图比例尺一般为1∶500、1∶1 000、1∶2 000。1∶500比例尺影像在平面、高程精度上均达不到地籍调查的基本要求，现阶段国内尚无应用于此方面的成功案例，因此1∶500比例尺的影像目前主要用于矿产资源开发调查、地质灾害遥感等方面。1∶1 000比例尺影像在平面精度上能满足国内土地调查及制图的基本要求，但高程精度尚不能符合相关标准，因此1∶1 000比例尺的影像主要应用于城镇规划调查、矿产资源开发调查、农业土地资源和农作物资源评估、地质灾害遥感等方面。1∶2 000比例尺影像在平面精度、高程精度上均能满足中国航测成图要求，也是目前应用于国土系统中最广泛的无人机遥感比例尺。主要用于防灾减灾的快速响应、遥感监测、执法检查、规划设计及土地开发整理中大比例尺地形图的获取。

2.黑龙江省无人机遥感的发展。黑龙江省无人机遥感的发展尚处于起步阶段。黑龙江省测绘局已购置飞行设备，正在试验飞行。哈尔滨工程大学自主设计的无人机可以按照飞行计划进行简单航摄。但目前黑龙江省不仅在国土领域，而且在无人机可应用的其他方向上，暂无成功案例。

二、SWOT分析法原理

SWOT分析法又称为态势分析法，它是由哈佛大学商学院的企业战略决策教授安德鲁斯（K.Andrens）在20世纪60年代提出来的[2]，是一种广泛应用于企业战略分析的重要方法。SWOT分别代表：strengths（优势）、weaknesses（劣势）、opportunities（机会）、threats（威胁）。其中，S、W是内部因素，O、T是外部因素。SWOT是一种战略分析方法，通过对被分析对象的优势、劣势、机会和威胁等加以综合评估与分析得出结论，通过内部资源、外部环境有机结合来清晰地确定被分析对象的资源优势和缺陷，了解所面临的机会和挑战。

通过运用SWOT分析法，对无人机遥感在黑龙江省农村居民点调查中应用的内部因素（优势、劣势）、外部因素（机会、威胁）进行归纳，从而分析出进行农村居民点调查的基本策略。

三、无人机遥感在黑龙江省农村居民点调查中的SWOT分析

1.优势分析（Strengths）。省国土资源勘测规划院拟在无人机遥感领域有所创新，其主要研究方向是农村居民点调查。开展这一工作的主要优势有：（1）领导充分重视。这一创新得到了院有关领导的重视，并给予了适当的投入。（2）硬件优势。拥有市场上主流的机器、设备及软件，配置在黑龙江省居于前列。（3）科研优势。在黑龙江省国土资源系统扮演技术服务、技术支撑的重要角色。（4）经验优势。具有丰富的航摄影像处理及相关外业调查的经验。（5）人才优势。培养了一批“高、精、专、博”的技术人才。（6）区位优势。位于省会城市，交通便利，有利于进行外业飞行。（7）社会资源优势。黑龙江省第二次土地调查领导小组设在该院，与省内各地市建立了良好的关系，有利于组织、协调和沟通。

2.劣势分析（Weaknesses）。在无人机遥感的应用方面也存在一定的劣势，表现为：（1）前期所需投入较高。不考虑其他投入的情况下，仅影像处理软件inpho约100万左右。（2）立项资金申请存在困难。鉴于研究领域较新，对成果的价值估量存在风险，立项资金较难申请或可申请额度有限。（3）暂无专业设备。在缺乏专业软件的情况下，大量的工作需手工完成，人工成本巨大。（4）缺少专业经验。仅有无人机试验飞行、无人机影像试处理的经验，无正式成果制作经验。（5）缺少专门的培训。对无人机遥感应用的专业培训刚刚开展，专业人才匮乏。（6）航摄理论基础薄弱。以往只注重航摄影像的应用，对航摄的相关知识掌握较为基础。（7）部分优势存在短期性。硬件优势、人才优势、区位优势具有短期性，易被竞争对手超越。

3.机遇分析（Opportunities）。黑龙江省幅员辽阔、土地状况复杂、农村居民点分布零散，如何有效的进行农村居民点调查、及时掌握其土地利用变化情况、迅速进行相关决策，是国土资源管理面临的课题。因此开展无人机遥感进行农村居民点调查是黑龙江省国土事业发展的一项机遇，主要表现在：（1）国内已经制定了较为成熟的标准，如《无人机航摄安全作业基本要求》、《无人机航摄系统技术要求》、《低空数字航空摄影测量内业规范》、《低空数字航空摄影测量外业规范》、《低空数字航空摄影规范》等，为相关工作的开展提供了理论的可行性。（2）一些优秀企业的无人机生产、研发工作日趋成熟，如中测新图在低空数码遥感领域研制的飞行设备等，这些产品都满足1∶2 000比例尺的测图、防灾减灾、应急监测等任务。（3）国内外无人机影像处理软件的开发，为无人机影像的生产打下了良好的基础。如ERDAS LPS、DPGrid、Pixel Grid、inpho等。（4）无人机遥感技术在业界受到广泛关注和重视，低空数码遥感逐步成为遥感领域重要的研究方向之一。（5）黑龙江省尚无无人机遥感应用的成功案例，首创性工作一旦取得成功可迅速的占领相关市场，进而创造经济效益。（6）对农村居民点广泛的进行大比例尺影像的数据采集和调查尚属首创。（7）省内外多家软硬件经营、开发企业（单位）有参与并合作的意向。

4.威胁分析（Threats）。利用无人机遥感开展黑龙江省农村居民点调查的潜在威胁表现在以下几个方面：（1）现有无人机飞行技术、影像后处理技术虽然可以完成1∶500、1∶1000比例尺的正摄影像图，但成图精度无法保证符合第二次全国土地调查、土地变更调查、地籍调查等工作的相关要求。（2）存在无人飞艇、飞碟等替代产品，抢占无人机遥感在农村居民点调查的市场，且无人飞艇飞行的稳定性远胜于无人机，飞碟可在空中进行悬停以满足拍摄需要，无人飞艇和飞碟可以用来生产1∶500、1∶1000比例尺的影像。（3）存在潜在的竞争对手。（4）能否成为黑龙江省第一家、唯一一家采用无人机遥感进行农村居民点调查的作业队伍还未可知。（5）保证经费充足且持续存在一定难度。（6）尚未确定软件、硬件设备的合作/协作公司（单位）。（7）能否将这一调查方式在全省推广存在不确定性。（8）飞行受空中交通管制的严格控制。（9）现有的影像处理软件的应用方向各有侧重点，但同时也存在一定的缺陷。（10）前期的投入与后期创造的产值并不一定成正比。

四、无人机遥感在农村居民点调查中的应用策略

1.确立无人机遥感在农村居民点调查中应用的总体思路。以黑龙江省国土资源勘测规划院的现有优势为基础，以无人机遥感技术、影像处理技术发展的实际情况为前提，在黑龙江省开展以无人机为主要航摄工具的农村居民点调查，调查比例尺为1∶2 000为宜。 若需要进行1∶500或1∶1 000比例尺的农村居民点调查，建议采用无人飞艇、飞碟进行。

2.具体策略。（1）持续增加各项投入，保持优势继续领先。在软件、硬件、人员培训、科研等各方面，进行持续投入，所产生的间接效益可保证现有优势更加明显，从而有效规避潜在竞争对手的威胁。（2）加强产业互动融合，积极弥补现有劣势。对于现有劣势，可通过和相关企业，甚至是向竞争对手进行学习、合作，取长补短，积累相关工作经验、掌握必要知识的同时，寻求降低成本的有效手段。（3）把握利用现有机会，寻求创造其他机会。利用现有的软硬件设备，开展黑龙江省农村居民点1∶2 000比例尺的调查，尽快抢占黑龙江省相关市场。（4）有效规避已知威胁，扬长避短开展工作。现有无人机遥感技术所生产的1∶500、1∶1 000比例尺的影像，虽不适合农村居民点的地籍调查，但可以用来开展相关的灾害监测等工作。在相关工作的开展中要注重时效性和准确性。

参考文献：

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广西壮族自治区农业环境保护条例全文第一章　总则

第一条　为保护和改善农业环境，防治农业环境污染和生态破坏，合理开发和利用农业自然资源，根据《中华人民共和国农业法》、《中华人民共和国环境保护法》和《基本农田保护条例》等有关法律、法规的规定，结合本自治区的实际，制定本条例。

第二条　本条例所称农业环境保护，是指对影响农业发展的农业用地、农业用水、大气及农业生物等的保护。

第三条　各级人民政府应当将农业环境保护纳入国民经济和社会发展规划，对本行政区域的农业环境质量负责。

第四条　农业环境保护工作所需经费由同级财政列入预算，统筹安排。

第五条　任何单位和个人都有保护农业环境的义务，并有权对污染和破坏农业环境的行为进行检举、控告。

第六条　对保护和改善农业环境做出显著成绩的单位和个人，由县级以上人民政府或者农业行政主管部门给予表彰和奖励。

第二章　监督管理

第七条　县级以上人民政府环境保护行政主管部门，对本行政区域的环境保护工作，实施统一监督和管理。

县级以上人民政府农业、林业、畜牧业、渔业、土地、水利等有关行政主管部门，依照各自法定职责对本行政区域的农业环境保护工作实施监督管理。

第八条　人民政府农业行政主管部门在农业环境保护方面的主要职责是：

(一)贯彻执行国家有关农业环境保护的法律、法规和方针、政策;

(二)拟定农业环境保护长远规划和年度计划;

(三)开展农业环境质量调查与监测，负责农业用地、用水、农畜产品质量和农用化学物质的监测，对农业环境质量作出预测和评价，向本级人民政府提供农业环境质量的报告;

(四)组织开展农业生态建设，合理利用和保护农业自然资源，开发无公害农产品，发展农业环境保护产业;

(五)开展农业生物物种资源调查，保护珍稀濒危生物资源及其近缘的生物资源;

(六)对影响农业环境的建设项目进行环境评价，对直接影响农业环境的建设项目和单位进行监督检查;

(七)参与农业环境污染事故和污染纠纷的调查处理;

(八)宣传普及农业环境保护知识，组织开展农业环境保护科学研究、推广农业环境保护的先进技术和经验。

第九条　自治区地方农业环境质量标准，由自治区人民政府农业行政主管部门会同自治区人民政府环境保护行政主管部门和有关部门拟订，报自治区人民政府批准执行。

第十条　县级以上人民政府农业行政主管部门所设立的农业环境监测机构，负责本行政区域的农业环境监测工作。业务上受上级农业环境监测机构和同级环境保护行政主管部门监测机构的指导。

农业环境监测机构按有关规定纳入环境监测网络，其所提供的监测数据，可作为开展农业环境保护工作和调查处理农业环境污染与破坏事故的依据。

第十一条　农业行政主管部门及乡级人民政府可配备专职或者兼职农业环境监督员。

农业环境监督员应从熟悉农业环境保护业务和环境保护法规的人员中选任。

农业环境监督员由本级人民政府农业行政主管部门聘任，《农业环境监督员证》由自治区人民政府农业行政主管部门统一核发。

第十二条　农业行政主管部门可以对污染和破坏农业环境的单位或者个人进行现场检查。

农业环境监督员执行公务时，应当出示《农业环境监督员证》。被检查的单位或者个人，应当如实反映情况，提供资料。

第十三条　跨行政区域的农业环境污染和生态破坏的防治工作，由有关地方人民政府协商解决，或者由其共同的上级人民政府协调解决，作出决定。

第十四条　因发生事故或者其他突然性事件，造成或者可能造成农业环境污染事故的，当事人必须立即采取措施处理，及时通报可能受到危害的单位和个人，并向当地人民政府环境保护行政主管部门和农业行政主管部门报告，接受调查处理。

第三章　保护防治措施

第十五条　县级以上人民政府应当根据当地农业自然资源状况和农业环境保护要求，合理调整农业生产结构，因地制宜开展生态建设，改善农业环境质量。

第十六条　禁止在农田、基本农田保护区倾倒、弃置和堆存固体废弃物。在农田、基本农田保护区以外的农业用地倾倒、弃置、堆存固体废弃物的，应当依法办理用地手续。

第十七条　向农田提供的城市垃圾、污泥，必须符合国家有关标准。

第十八条　向农田灌溉渠道排放工业废水和城市污水，应当保证其下游最近灌溉取水点的水质符合国家和地方有关农田灌溉水质标准。

直接向农田排放城市污水、工业废水的，应当确保所排放的城市污水或者工业废水符合国家和地方有关农田灌溉水质的标准。

农业环境监测机构对利用工业废水和城市污水进行灌溉的，应定期组织监测，向灌溉用水单位和个人通报水质情况。

第十九条　排放有毒有害气体、粉尘等大气污染物的，必须采取有效措施，防止其对农业环境造成污染。

第二十条　合理规划乡镇企业的布局，发展无污染、少污染的行业。

禁止新建土硫磺、土炼焦、小造纸等污染项目，对已建成且污染农业环境的，按有关规定责令其限期治理。逾期未完成治理任务的，由作出限期治理决定的人民政府责令其关闭。

第二十一条　禁止猎捕、收购、销售国家和自治区明令保护的有利于农作物的动物，并保护其栖息、繁殖场所。

第二十二条　合理使用农药、化肥、农用塑料薄膜等农用化学物品，采取有效措施防止其对农业环境的污染。

禁止使用剧毒、高残留的农药。发展高效、低毒、低残留农药，推广综合防治技术。使用农药必须严格执行《农药安全使用标准》。

积极研制、推广使用易分解、无污染的农用塑料薄膜。使用不易分解、有污染的塑料薄膜，其残膜应当回收，防止残膜对农业环境造成危害。

第二十三条　对遭受严重污染、影响作物正常生长或者所生产的农畜产品严重危害人体健康的区域，可划为农业环境污染综合整治区。

农业环境污染综合整治区的划定范围和治理方案，由县级以上人民政府农业行政主管部门会同同级人民政府土地、环境保护行政主管部门拟订，报同级人民政府批准后实施。

第四章　法律责任

第二十四条　违反本条例规定，有下列行为之一的，由县级以上人民政府农业行政主管部门予以处罚：

(一)拒绝农业行政主管部门现场检查或者在被检查时弄虚作假的，给予警告或者处以罚款;

(二)在农田、基本农田保护区倾倒、弃置和堆存固体废弃物，或者未依法办理用地手续在农田、基本农田保护区以外的农业用地倾倒、弃置、堆存废弃物的，责令限期排除，逾期不排除，由农业行政主管部门组织排除，费用由倾倒、弃置、堆存废弃物的责任者承担，可以并处罚款;

(三)将不符合国家有关标准的城市垃圾、污泥用于农业生产的，给予警告或者处以罚款;

(四)使用不易分解、有污染的塑料薄膜后不回收残膜的，责令限期回收，逾期不回收的，由乡、村、场负责组织回收，其费用由农用塑料薄膜使用者承担;

(五)违反《农药安全使用标准》使用农药的，给予警告或者处以罚款。

第二十五条　违反本条例规定，有下列行为之一的，由县级以上人民政府农业行政主管部门协同环境保护行政主管部门责令其停止违法行为，并依照有关法律、法规的规定予以处罚：

(一)向农田排放不符合国家和地方有关农田灌溉水质标准的工业废水和城市污水的;

(二)向农田排放有毒有害气体、粉尘等大气污染物，污染农业环境的。

第二十六条　罚款的具体办法由自治区人民政府制定。罚款全额上交同级财政。

第二十七条　造成农业环境污染危害的，有责任排除危害，对直接受到损害的单位或者个人应当给予赔偿损失。

赔偿责任和赔偿金额的纠纷，可以根据当事人的请求，由环境保护行政主管部门或者农业行政主管部门处理。当事人对处理决定不服的，可依法向人民法院起诉。当事人也可以直接向人民法院起诉。

由于不可抗拒的自然灾害，并经及时采取合理措施仍然不能避免造成农业环境污染损害的，免予承担责任。

第二十八条　违反本条例规定，造成重大农业环境污染事故，导致公私财产重大损失或者人身伤亡等严重后果，构成犯罪的，对直接负责的主管人员和其他直接责任人员依法追究刑事责任。

第二十九条　农业环境监督员滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊的，由其所在单位或者有关主管机关给予行政处分;构成犯罪的，依法追究刑事责任。

第五章　附则

第三十条　本条例自1995年5月30日起施行。

农业环境保护的措施①利用植物防治。如选用具有较强抗性和耐污性的树种营造防污林带，以阻止大气污染物的扩散，并通过林网吸收污染物质等。某些对污染物敏感的植物，则可作为指示植物用来监测大气污染。

②利用某些生物的自净能力。池、沼、库、塘、湖泊等水域中的某些水生生物除能将酚、氰等毒物分解成无毒物质外，对汞、镉、铬、锌等元素也有较强的吸收能力。

③耕作措施防治。对已被污染的土壤，除发挥土壤自然净化作用外，可通过深翻、刮土甚至换土等方法来消除污染。此外，增加土壤有机质含量可提高土壤的净化能力;施加石灰、磷酸盐、硅酸盐等可抑制植物对重金属的吸收。

篇(6)

关键词：兼并重组煤矿；土地复垦；生态恢复

一、引言

矿产能源是社会发展中不可缺少的物质基础，它的开发利用，推动了经济发展的同时，也破坏了人类的生存环境。山西作为全国的矿产资源大省，煤炭资源丰富。2005年前，山西全省煤矿企业2200多家，矿井总数4278座，山西省人民政府经2005和2008年两次煤炭资源整合和煤矿企业兼并重组，到2010年年底，山西全省煤矿数量减少到1053座，煤矿数量减少3200多座，压减75%。煤矿企业兼并重组致大量小型矿井关闭，原有矿井工业场地、排矸场闲置。截至2011年，山西省累计矿区面积19937km2，采空区面积6584.63km2，引起地表沉陷面积3005km2。废弃、关闭矿井占地145.68km2，矸石山占地212.47km2，1093km2耕地、43.4km2林地遭到破坏。因此，对山西省兼并重组煤矿及时进行土地复垦与生态恢复十分迫切。

二、煤矿开采活动损毁土地的主要类型

依据土地损毁主体、土地损毁方式和生产建设工艺等，将土地损毁类型划分为三级，煤矿开采活动损毁土地的一级类型属于生产建设活动损毁，其二级损毁包括挖损土地、塌陷土地、压占土地等。

土地挖损：因为煤矿的采矿活动致使原地表形态、土壤结构、地质层组、地表生物等直接被摧毁。兼并重组煤矿的土地挖损主要是露天煤矿开采作业广场、取土场、开山等面状工程。

塌陷土地：此类土地损毁类型多见于井工开采煤矿生产过程中，因地下开采导致地表沉降、变形，造成土地原有功能部分或全部丧失。

压占土地：主要表现为露天煤矿的表土堆放场、排土场，井工煤矿开采所产生的矸石山以及被整合后废弃的工业场地、风井场地等。

其他损毁：主要是土地污染，煤矿的土地污染是指在开采过程中排放的污染物造成土壤原有理化形状恶化、土地原有功能部分或全部丧失的过程。化学污染具有隐蔽性或潜伏性、不可逆性和长期性、后果严重性的特点。

三、山西煤矿企业兼并重组土地复垦方法及技术要求

（一）兼并重组煤矿损毁土地的调查回顾及资料收集

兼并重组煤矿往往是一个主体整合数家甚至十几家小煤矿，特别是有些矿本身也是在2005年整合时整合几家更小的煤矿而成的，整合前的矿井、工业（风井）场地、矸石场地数量以及地面煤场、生产及生活建筑物数量繁杂。这就要求在损毁土地复垦前认真细致地做好矿区破坏土地情况调查，摸清家底，对损毁土地进行分类，绘制损毁土地分布图，做到损毁土地逐一落实，没有遗漏。在调查中要按照“谁损毁，谁复垦”的原则，落实损毁土地的责任主体。同时，企业的土地复垦规划应与当地矿产资源规划、土地利用规划、经济社会发展规划等相协调。

（二）土地复垦与生态恢复工程前期综合调查与评价

1.水资源调查

由于兼并重组煤矿多处于水资源匮乏地区，土地复垦前对煤矿水资源进行调查评价，根据水资源的调查评价结果，制定适宜该区域的复垦方案。

2.地质灾害危险性评估

兼并重组前各煤矿已经生产运营多年，煤矿开采导致的地面塌陷、地裂缝以及次生的山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害对土地复垦与生态恢复产生很大的影响。土地复垦应根据地质灾害危险性评估的结果分类进行土地复垦。

3.环境影响评价

煤矿的土地复垦与生态恢复是对项目区的生态环境的正向干预，对保护和改善区域生态环境质量将起到巨大作用，但是由于土地复垦中物种的引入，将可能对项目区的植被、土壤、生物多样性等产生较大影响，从而导致地力消退、生物多样性降低、水土流失加重等生态环境问题。因此煤矿土地复垦与生态恢复工程实施前，非常有必要对项目进行环境影响评价。

（三）土地复垦的方法

1.地貌重塑和土壤重构

一般应根据损毁土地的类型、程度、地形、地貌特征，按照规划的新复垦土地的利用要求，进行设计和施工，以工程技术手段为主。兼顾自然条件与土地类型选择复垦土地的用途，因地制宜，综合治理。条件允许的地方，应优先复垦为耕地或农用地。

采空区土壤重构主要采用回填、覆土等整理技术；排土场、废弃物压占地一般采用机械进行土地平整，调整和固定边坡等技术；针对工业场地大部分矿井的地面附属建筑物需要进行拆除或已拆除但场地表面遗弃了大量的建筑垃圾的特点，要求拆除后的可利用材料利用于工程建设中，拆除的块石、砖可用于复垦地的排水沟、拦山堰等的建筑材料。对采矿用地进行复垦首先应对矿渣进行清理，平均清理厚度不小于0.2m。对工业场地、煤场等复垦方向为耕地的地表层的进行深翻，设计翻耕厚度不小于0.4m。

在地貌重塑和土壤重构过程中，要注意保护土壤、水源和环境质量，保护文化古迹，保护生态，防止水土流失，防止次生污染。

2.植被重建

植被重建在正确评价废弃地特征的基础上进行，将植被采用穴植条植的技术进行土壤改良，根据当地的气候和环境条件，植物、生物学特征和矿区的地貌特征等要求，选择适宜的、速生的品种，这样综合考虑，才能使生态系统实现自行恢复并达到健康良性的循环。

3.微生物复垦

是指利用微生物和有机物的混合剂或微生物活化剂对复垦后的再生土地进行改良和熟化，以恢复土壤肥力，达到农业生产的要求，是一种综合复垦技术。采用这种技术进行复垦，对露天剥离物、煤矸石等堆放场地不需要覆盖表土，只需经过一个植物生长周期后就能建立稳定的活性条件，第二年便可种植农作物。该方法还能使其他类型遭破坏的土壤恢复成良田，而且微生物复垦所需的材料和机具费用低、效益好。

（四）土地复垦技术要求

针对废弃露天采矿场、排土场、沉陷场地、矸石场、废弃工业场地等不同的破坏类型，《土地复垦技术标准（试行）》中从复垦地覆土厚度、覆土后场地平整、地面坡度要求、土壤pH值范围、水土流失控制以及复垦后用于渔业（含养殖业）的水面积和水深度等方面制定了相应的技术标准。兼并重组煤矿在实施土地复垦时应根据受损土地的类型参照该标准实施。

四、兼并重组煤矿土地复垦中的几点建议

（一）重视复垦土地的验收工作

根据《土地复垦条例》，土地复垦义务人按照土地复垦方案的要求完成土地复垦任务后，应申请国土资源主管部门会同同级农业、林业、环境保护等有关部门进行验收。

煤矿企业兼并重组后矿井规模大幅提高，旧的工业场地、井筒大多不能满足要求，需要新增土地进行建设。新增土地需要进行平衡补偿，兼并重组煤矿土地平衡补偿最直接、有效的方法就是对被整合煤矿损毁的土地进行复垦。通常情况下，为了尽快完善新建设用地手续，兼并重组煤矿企业会积极的办理原有损毁土地的土地复垦手续。但从土壤重构到达到相应复垦用途的标准要求，土地复垦需要3～5年的时间，这就要求从管理上跟踪复垦全过程，既注重复垦数量，又保证复垦质量，对满足标准要求的复垦工程及时组织验收。

（二）建立长效机制，保障资金落实

在遵守国家《土地复垦条例》、《土地管理法》、《矿产资源法》和《环境保护法》等相关法律法规的同时，土地复垦企业应结合矿区具体情况，建立健全土地复垦与生态重建管理规章制度，制定完善的奖惩措施并严格实施。

土地复垦周期长，而煤矿企业的经济效益受市场影响很大，兼并重组煤矿企业应建立土地复垦专项基金及储备金，从企业、集团、政府等多渠道加大矿区土地复垦的资金投入，进行分级管理，专款专用，保障土地复垦资金落实。

（三）煤矿生产与土地复垦兼顾

在着手制定兼并重组煤矿的土地复垦方案、恢复损毁土地的同时，企业应结合重组后矿井的井下开拓方案、矸石排放场及取土场等可能造成的新的土地损毁，未雨绸缪，制定新矿井的土地复垦方案并及早进行复垦。煤矿企业也要在供水、供电及物资保障方面全力支持矿区土地复垦。

（四）加强矿区土地复垦与生态重建技术研究与合作

土地复垦与生态重建是一项涉及多学科的系统工程，需要矿产资源学、生物学、地质学、水文学、农业等多学科综合。只有进行深入的多学科综合研究，采取相应的措施，才能达到预期的效果。煤矿企业也应该“走出去、请进来”，建立多种形式的科研机构，加强学术交流，充分利用好已有的土地复垦理论与技术，同时在实践中深入研究，开发符合区域气候、水文、环境及地质特点的土地复垦技术成果。

五、结语

综上所述，长期的煤矿开采导致大量土地损毁，特别是山西省人民政府经2005年和2008年两次煤炭资源整合和兼并重组，大量小型矿井关闭，废弃、关闭矿井的矿井工业场、排矸场亟待进行土地复垦和生态恢复。兼并重组煤矿企业应对损毁土地的性质、类别、数量进行详实调查，结合区域相关规划制定有针对性的复垦方案，因地制宜进行土地复垦并保证复垦土地的质量要求。同时，兼并重组煤矿企业应建立长效土地复垦与生态恢复制度、多渠道加大资金投入、积极开展技术研究与合作。

参考文献：

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篇(7)

历史上,治水就被众多统治者看作是兴国安邦的根本大计,主要致力于农田灌溉和水道运输两方面的发展。公元前250秦朝蜀郡太守李冰在成都平原修建了都江堰灌溉工程,两千余年来,这个工程仍良好地使用着。公元前246年在秦始皇号召下又兴建了关中郑国渠,其引泾水至洛水,全长150公里,灌田约115亩,据史书记载称誉到:“关中为沃野,无凶年,秦以富强,卒并诸侯”。公元前221年前后,即战国末期,我国开凿的运河已沟通了黄河、淮河、长江等几个主要水系。公元前219年在今广西兴安县修建了灵渠,接通了湘、漓二水,从而沟通了长江和珠江两大水系的航道。隋朝时期,开凿了与长城相媲美的南北大运河(或称京杭大运河),即联通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五个水系,全长约1780公里,为世界上修建最早和最长的人工运河。唐中期则主要是南方农田水利的开发,即太湖流域发展了大规模的围田垦殖,并在大部分湖岸修堤,使湖海通流。唐代大和七年,则修建了它山堰工程(今浙江宁波),设计和施工都很先进。在南宋时期,井灌技术已甚发展,地下水得到大量利用,较着名的有坎尔井(源于汉代关东的井渠,由新疆各族人民改创)。元代也很注重兴修水利,设置屯田,由军民凿渠灌田,并建成通惠河(北京至通州)。明代军事屯田规模也不小,在内蒙古建立后套渠,宁夏引黄灌溉等,此外,还治理了京杭运河。到了清代,农田灌溉也有发展,但规模不大。建国后,提倡水利是国家的命脉,大力修建水利,农田灌溉已达约7.3亿亩[4]。总之,“兴水利,而后有农功;有农功,而后裕国”,也就是说水利兴则国泰民安,水利衰则社会动荡,这是历史的见证。

随着持续发展的兴起,各国学者见智见仁。有的强调环境保护,即倡导减少温室效应保护臭氧层;有的西方学派则强调少投入不施化肥的“生态农业”;有的如以色列、埃及、印度等国则强调治水。对于我国而言,由于水资源不丰不均决定了治水是国民经济的命脉,而且灌溉农业和旱农为我国农业之主体,合理治水、调水、用水、节水、保水是农业可持续发展的基础,因此众多学者如刘巽浩指出“我国可持续发展的战略重点是水[5]”;张岳提出“中国可持续发展的关键在水”[12]等。尤其长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河和松花江等七大江河流域能否得到根本治理与开发便成为我国社会经济是否能够持续发展的重点。这七大江河流域面积占全国国土面积44.5%,人口约占88%,耕地面积约占83%,河川径流量占58%,工农业总产值约占全国的80%以上,而且集中了全国各种主要矿产资源,尤其这些流域的中下游地区是我国社会经济最发达的区域,同时由于下游地势较低平,又是经常遭受洪涝等各种自然灾害最集中的地区[1]。为此,我国在《中国21世纪议程》中,把解决水问题(包括水利设施和资源节水)放在首要地位。

二、 我国水资源状况

1、我国水资源基本特征

由于我国受所处地理位置、气候、降水、地形、地貌等自然条件以及人口、耕地与矿产资源分布的影响,水资源有以下特点。

1.1水资源总量较丰富,人均亩均拥有水量少

水资源总量为河流、冰川、湖泊等地表水体与地下水体中参加水循环的动态水资源量的总和。根据水利部于1986年完成的全国水资源调查评价成果,我国的多年平均水资源总量为28124亿m3,但可利用量只有40%-50%左右。河川径流是水资源的主要组成部分,占我国全部水资源总量的94.4%。与世界各国河川径流量比较,我国河川径流量居世界第六位(算上原苏联),约占全球河川径流量的5.8%。平均径流深度为284mm,为世界平均值的90%。然而,每人年占有的径流量仅为2260 m3,约相当美国每人平均占有量的1/6,巴西的1/19,加拿大的1/58。人均水资源量为2480 m3,约为世界平均值的1/4,占世界第88位(有人认为第109位[8]),属于最低国家之一[5]。据实有耕地计算,我国亩均水资源量约为1400 m3,约为世界水平2353 m3的60%,低于巴西、加拿大、印尼和日本(山仑[6]指出人均亩均水资源分别为2730 m3/人和1870 m3/亩,陈梦熊[7]认为人均亩均分别为2710 m3和1770 m3,但两人一致得出人均亩均水资源分别为世界平均水平的1/4和3/4)。

1.2水资源时空分布极不均匀

我国水资源受降水影响,其时空分布具有年内、年际变化大以及区域分布不均匀的特点。首先是水资源的地区分布很不均匀,北方贫乏,南方丰富,差距悬殊。长江及其以南地区的流域土地面积、人口和耕地分别仅占全国的 36.4%、55%和36%,却拥有占全国81%的水资源,北方的土地、人口和耕地相应地占全国的63.6%、45%和64%,水资源却仅占19%[3]。此外,西北内陆及额尔齐斯流域面积占全国的63.5%,拥有的水资源量也仅占全国的4.6%。

其次,水资源年际年内变化很大。主要是雨水集中在夏秋6-8月,冬春少雨,而且长江以南十年中最大降雨与最小降雨的比值为1.5-1.7,而黄淮海为2.2-2.9;最大与最小年径流的比值,长江以南的中等河流在5以上,北方河流多在10以上。径流量的逐年变化存在明显的丰平枯水年交替出现及连续数年为丰水段和枯水段的现象,由此使我国经常发生旱、涝及连旱、连涝现象,从而加重了水资源调节利用的困难。

1.3我国大部都处在季风气候控制下,旱涝是经常的绝对的

据不完全统计,从公元前206年到1949年的2155年期间,我国发生较大的水灾1092次,较大旱灾1056次,也就是几乎每年都有一次较大的水灾或旱灾,其中尤以黄淮海平原和长江中下游最为严重。又据1950-1995年,全国平均受旱灾和水灾面积约2133万ha和933万ha,分别占耕地面积的22%和9.1%,成灾率分别为43%和55%。

2、我国水资源危机状况

2.1 我国水资源极其缺乏,按人均被列为13个贫水国家之列

2.1.1我国是世界上缺水区分布人口最多的国家

根据联合国人口行动组织1993年提出低于1000 m3/人.年属于缺水国,低于1700 m3/人.年为用水紧张国。1995年用水紧张国有44个,分布人口有7.33亿;缺水国28个,人口3.8亿。从总体上看,中国尚不属于缺水国家。事实上则不然,中国人口占世界的22%,而淡水量仅占世

界的8%。而且由于水资源地区分布极不均匀,使得我国北方和西北地区出现资源性缺水;而水资源年际变化大,年内分配不均,又造成我国半干旱、半湿润地区甚至南方多水地区经常发生季节性缺水,从而导致我国国土的大部分地区都出现水资源短缺问题。如按省市区匹配核算,用水紧缺的省市已有15个,即天津、宁夏、上海、河北、北京、山东、河南、山西、辽宁、安徽、甘肃、陕西、吉林、湖北和江苏,分布人口为6.19亿,相当于世界44个用水紧张国人口的85%,其中10个省区已滑入缺水行列,分布人口为4.19亿,超过28个缺水国人口的总和。这就意味着全球有50%以上的缺水人口在我国,主要集中在北方。

2.1.2我国缺水严峻,尤其缺水区形势不容乐观

我国水资源主要补给来源是大气降水,全国年平均降水量为628mm,远低于世界陆地年均降水834 mm,而广大西北内陆地区年均降水还不到400 mm,塔里木盆地、河西走廊、柴达木盆地、阿拉善高原等地年均降水量还不到100 mm[9]。90年代初,我国476个城市中,缺水城市近300个,其中严重缺水城市就有58个[37]。而且1995年,我国10个缺水省年人均可再生水资源量为458.6 m3,不足该类型标准的50%。比如天津人均量163 m3 ,宁夏193m3,上海207 m3 ,河北369m3 ,北京379m3 ,山东385m3等。

2.2我国水资源状况将进一步恶化,危机初露端倪

21世纪正是我国人口增长高峰期,预计一些省份将落入紧水或缺水区,届时用水紧张区人口分布将达7亿以上,缺水区将达5亿以上。东北、西北、华北及长江下游将成片出现水资源危机,如此广的地域,如此多的人口分布,在世界上实属罕见。

黄河1972年出现了长达3000年悠久历史中的首次断流。此后的12年中断流断断续续出现。自1985年以来,黄河每年必定发生断流,而且断流长度、时间和频率不断加长加快[11]。如1997年断流长度为500公里,断流时间为226天。淮河1997年断流90天。其它支流也难以幸免。发源于祁连山的黑河,穿越甘肃进入内蒙古阿拉善,1949年年流量为16亿吨,到90年代只剩下1-2亿吨。新疆塔里木河因上游引灌,下游已干枯数百里。此外,自然湖泊90年代初,数量已减少19%,总面积缩小了11%,最大的咸水湖—青海湖,水位正以每年10厘米左右的速度下降。布朗再次以此为由指出我国水资源短缺,灌溉能力的下降势必影响世界粮食安全[40]。

[！] 地下水问题也面临挑战。其中华北地区最为严重,出现了2.3万km2的大漏斗,而地下水开采率仍在以130%的规模进行,地下水位年降低量平均为1.5米。1997年夏,沧州地区地下水位降低近3米,近1/3的井无水可抽。地下水超采造成大量环境地质问题, 如地下水枯竭、地面下沉、海水倒灌等。

气候变暖致使青藏高原冰川每年是退缩量为2-17米,天山冰川也在退缩之中。未来气候条件下,黄淮海三个流域水资源短缺可能进一步加剧[12]。

2.3局部地区水环境将进一步恶化

水资源受到严重污染不能继续作为水源也是供水不足的一个重要原因。目前,全国废污水排放量高达300多亿m3,80%污水未经处理就直接排入江河湖海。据调查,全国近1/4的人口在饮用水质不良的水,有2/3的人口饮用的是受次生污染的水[13]。据环保局提供的信息,我国江河湖库普遍受到不同程度污染,七大水系污染呈加重趋势,其中辽河、淮河、海河为污染严重,工业发达城镇附近的水域污染尤为突出[14]。其它如北方的汾河、白洋淀、南四湖、部分水库如官厅水库以及南方的黄浦江、苏州河、太湖、洞庭湖等水体已被严重污染。全国90%以上的城市水环境恶化,城市所在附近的河流或河段已多成为排污沟渠。城市地区的地表水和地下水水质已严重恶化。随着乡镇企业的迅速发展,水质污染更迅速向广大城市郊区和农村蔓延。

2.4水资源危机成因错综复杂,需水压力急速膨胀,加之用水浪费和用水效益低下,使得水资源供求矛盾更趋尖锐

除了水土资源组合不平衡,降水年际年内不均,旱涝频繁等自然因素外,造成水资源紧缺的根本原因是人为因素,即人口增长,经济高速发展、工农业和人民生活用水持续增加、水质污染以及温室效应造成的气候变化使目前存在的水资源供求矛盾更趋激化,其主要表现在:一是供求总量更加不平衡,需水量增长速度超过可供水量的增长速度,供水状况恶化。二是北方地区和沿海工业发达地区等地域性水资源供求矛盾日趋恶化,将严重影响经济发展。三是巨大的人口压力对发展灌溉提出更加紧迫要求,但工业城市将是增加用水量的主要部门,从而将对农业用水构成严重威胁。

目前的人口数量约为350年前的25倍,是20世纪初的3倍以上,预计2030年人口达16亿,人均将降至1758 m3,近于世界用水紧张水线。同时由于经济社会活动所造成的水质变劣,使得人均水资源量还要相对减少。

我国一方面供水量不足,另一方面用水浪费,用水效益低下,大大又加剧了全国性水的供需矛盾。据计,目前农业灌溉缺水240亿m3左右,工业、城市缺水约58亿m3。但农业渠灌区水的利用率仅0.4-0.5,粮食作物的水分生产效率只有4.5-7.5kg/(mm.hm2),灌溉水量超过作物需水量1/3甚至1倍以上,西北一些地区每公顷灌水超过15000m3。农民仍然习惯大水漫灌,新的节水灌溉技术推广进度缓慢。此外,我国正处在工业化初期阶段,大量工业生产设备陈旧,生产工艺落后,绝大多数地区工业单位产品耗水率高于先进国家数倍甚至十余倍。目前只有大连、北京、天津、西安等缺水城市的水重复利用率达到70%以上,大批城市在30%-50%之间。

根据国内外经验,当一个国家用水超过其可用水资源量的20%,就会发生危机。目前我国用水量占到我国可用水量的19%左右,处在水危机的临界状态。到21世纪中叶,这个比例将会升高到28%,需水压力加大,人水矛盾将更加尖锐[10],水资源危机将空前深重。

2.5传统的水管理体制力不从心,新的体系尚待建立

与先进国家相比,我国水资源管理水平是落后的,水利工程的“重建轻管”现象依然未达到根本扭转。尽管国家颁布了水法,但因部门间利益、地区间利益冲突,各种保护主义盛行,又缺乏行之有效的法律实施细则,致使水管理工作进展缓慢。而且当代及未来的水危机是以水资源不足、水质污染为主导的危机,大大不同于传统水危机主要特征是洪水泛滥。因而急需从比较单一的传统措施如起坝、疏导、开渠等转变为全方位的迎战措施。应充分通过行政、立法和经济手段等建立新的管理体制,以此来缓解我国水资源供求矛盾。

综上所述,我国水资源状况清楚地表明:①我国是发展中国家,工业化、城市化及人口增长对水的需求将会快速增长,对水量水质都提出更高的要求;②水资源的开发利用仍受到经济水平的制约,特别是在可利用水量有限的情况下,经济发展将受制于水资源的条件;③目前缺水形势十分严峻,危机初露端倪,而未来供水能力并不能与经济增长同步增加;④水污染已直接影响国民饮用水的安全供应,旧的水管理体制还未解体,新的管理体制尚未建立,都人为加剧 了水资源的短缺。很显然的是,现在可经济开发的大型水源越来越少,即使具有可开发的资源,其开发难度将越来越大,所需的费用将十分昂贵。因此单纯靠兴建水利工程来增加水的供应将日趋艰难,实施南水北调虽然可以缓解北方地方水短缺的矛盾,但调水量是有限的,仍难以满足人口、经济和社会对水的日益增长的需求。对我国而言,节约用水,提高水资源利用效率显然是当务之急。

三、目前就解决水问题相关的理论

1 与用水问题相关的理论

1.1 用水零增长概念

“零增长”是美国学者米都斯在《增长的极限》中提出的一种社会发展模式。即增长速度为零,保持原来的规模,不增加也不减少。然而社会发展的零增长却难以被社会广泛接受,因为对于生活水平、科技进步、环境质量等有益于人类生存的指标出现零增长,并不符合人类自身的利益。但是,资源(水)消耗、污染物排放、环境负影响出现零增长或负增长,却易于被人们所接受。可以说,零增长甚至负增长是社会经济持续发展的基础支持条件。

需水零增长是指新鲜水的消耗量(原水取用量)不再增长,但水资源的使用效益可不断提高,以满足社会、经济与生态环境协调发展的需要。具体内容如下:

(1)需水量是指新鲜水的需求量(原水取用量),即从河、湖、水库、地下淡水、在一定程度上也包括微咸水和海水的使用量。需水零增长的研究实质是预测未来水资源的需求,着重于水量的研究;水质仅作为影响因素来考虑。

(2)零增长是正负增长之间的状态,其并非绝对的静止,具有很小的正负变化状态可视为零增长状态,这一变化区间视研究的地区尺度和数量范围而定。研究零增长是预测正、负增长变化的时间阈值以及该状态下的需水规模。

(3)零增长是预测研究的范畴,只是现行趋势的合理外推,即使是近期预测也需要诸多的假设条件,更何况变化具有随机性。而长期预测具有很大的不确定性,应允许有一定的误差。

需水零增长受众多因素的影响,诸如水资源条件、人口、人均用水水平、工业结构状况、单位产品耗水量、农业灌溉面积及灌溉保证率、灌溉定额、水资源重复利用率、管理水平、节水意识、节水技术等。需水零增长的主要类型有以下两种(见表一)。

表一 需水零增长的主要类型

零增长

自由零增长

水源无约束零增长

供水能力无约束零增长

约束零增长

水源限制的零增长—水资源开发的极限

被迫零增长—经济、技术、法规的约束

1.2 “需求管理”

需求管理是针对供给管理提出来的。长期以来,水管理被理解为寻找开发新水源、输水和水处理。一味地追求扩大供水,直到需水满足为止。但随着水资源短缺每况愈下时,供给管理方式便潜伏着危机。由于忽视水资源的节约和工程效益,很快便暴露了供给管理的严重弊端。因此,近些年来,对供水系统的需求管理的研究日益增多。

所谓需求管理就是对供水系统和供水策略中需求方面的管理,涉及经济、政策法规、以及技术诸方面。并且认为对水的要求并不等于对水的需求,需求是在一定条件下使供水系统、工程和用户获得最大效益的需水量,并与一定的管理措施相联系,以此达到减少用水量,缓解水资源供需矛盾的目的。需求管理是对“供给管理”的传统方式的批判的改进。

需求管理的基本内容有:

(1)经济方面。核心是供水水价的问题。针对目前水价偏低的情形,需求管理提出供水不仅应是有偿的,而且水价应以完全反映边际成本为目标。其成本包括:供水系统的建设、运行和维护等项的费用;自然资源的亏损费用;外部因素引起供水系统的毁损费用。此外,需求管理还主张运用经济杠杆的作用,采用金融方面的鼓励性措施(回扣、税收、信贷等)和抑制性措施(高价、罚款等)来调节水的需求,如可以制定高峰用水水价、季节水水价或递增水价等水价制度。

(2)社会政治方面。指用水和节水的各种政策、法规和制度。如用水许可证、公众教育、各类技术规程和信息服务等。需求管理更加提倡这些“非工程性”措施,使其发挥保证和监督作用。

(3)运行技术方面。诸如漏水的监测和维修、防止污水侵入供水管道、水的计量和控制等。

2 与节水问题相关的倡议

2.1 非充分灌溉( No-Full Irrigation)

其理论要点是放弃单产最高,追求一个地区总体增产,即在水分限制(一般指缺水地区)的条件下,舍弃部分单产量,以扩大灌溉面积来追求总产量。

2.2 有限(或限额)灌溉(Limited Irrigation)

指在缺水地区利用灌溉仅能满足作物对水分部分需求的一种补充供水方法,被视为旱地栽培和有限供水结合的一种作物管理制度。山仑[6]院士认为有限灌溉是节水农业的一种趋向,在技术不断进步基础上,如能做到对灌溉水的定时定量精确控制,则有限灌溉可能成为未来农业供水的一种主要方式。

2.3 作物调亏灌溉(Regulated Defit Irrigation)

70年代中期提出的一种新的灌溉方式,其既不同于丰水高产灌溉,也不同于前两种灌溉方式。调亏灌溉是舍弃生物产量总量,追求经济产量(籽粒或果实)最高。它主要是根据作物的遗传和生态生理特性,在其生育期内的某些阶段(时期)人为地主动施加一定程度的水分(亏缺),调节其光和产物向不同组织器官的分配,调控地上地下生长动态,促进生殖生长,控制营养生长,从而提高经济产量,舍弃生物总量,达到节水高效高产和增加灌溉面积的目的。其关键在于从作物的生理角度出发,根据其需水特性进行主动的调亏处理。贾大林[15]认为调亏灌溉开辟了一条最佳调控水-土-植物-环境关系的有效途径,不失为一种更科学、更有效的新的灌水策略。这是目前国际上灌溉及其有关领域研究的一个热点,但国内尚属起步阶段,报告资料较少。

2.4旱作农业与集水(抗旱)灌溉

旱农指受干旱威胁地区的非灌溉农业。一般在无灌条件的地区如半干旱和半湿润地区,高效利用自然降水(包括集水措施)以达到有限增产的农业,也属节水农业的范畴。有的学者提出在无灌溉条件(或无充分灌溉条件)的地区应广泛采取包括集水措施在内的抗旱灌溉。即目前在黄淮海平原采取的打吊管井提取浅层淡水;在东北地区从坐水种的车拉人担发展到半机械化(节水喷淋机灌溉);在西北地区,采取多种集水、窖水和微灌形式。

2.5 农水结合

指农艺措施(主要包括秸秆和地膜覆盖,耕作栽培、合理密植和化学调控等)与节水灌溉技术(主要包括间歇灌和膜上灌及喷灌、微灌等)有机结合,实现节约灌溉用水、减少土壤蒸发和抑制作物奢侈蒸腾,增加产量,进而提高作物水分利用效率的目标。

2.6农田水循环(FWC)与土壤-作物-大气连续体(SPAC)理论

前者是农田水的大循环(即降水、地表水、土壤水和地下水相互转化),后者是农田水的小循环。从农田水到作物产量,即在降水、地下水、地表水、土壤水、植物水转换和运行中有三个环节:(1)由降水、地下水、地表水转化为土壤水;(2)由土壤水转化为生物水;(3)通过作物生理过程形成经济产量。每个环节都会有水的损失。第一环节可靠水资源合理利用和节水工程与管理,以提高水的利用率。后两个环节,土壤水部分蒸发进入大气,另一部分为根系吸收,其中仅1%成为生物水,其它为蒸腾所消耗,蒸腾直接与作物生产联系,宜用节水农业措施,以提高作物对水的利用效率。

四、节水农业

(一)、农业用水状况

1 有效灌溉面积历年变化

建国以来,农田水利建设重点主要是增加农田灌溉面积,改善农业生产条件。据计,到1997年,全国有效灌溉面积达到5123.9万ha2,占全国耕地总面积的50%以上。与1949年有效灌溉面积1593.3万ha2相比,增加了2.2倍。

图1 历年有效灌溉面积占耕地面积比例变化%

在半个世纪中,我国有效灌溉面积总体呈增长趋势,80年代以后随着经济重心的转变与国家政策的变化,农田灌溉面积出现了波动,时增时减。即有效灌溉总的变化情况可分为四个阶段(见表二)。

表二 全国有效灌溉面积的变化情况

阶段

年份

特征

期限(年)

净增有效灌溉面积(万ha2)

第一阶段

1949-1975

迅速增长

25

+3019.2

第二阶段

1975-1982

缓慢增长

7

+254.3

第三阶段

1982-1988

缓慢递减

6

-74.9

第四阶段

1988-1997

缓慢回升

9

+332.5

2 灌溉在农业发展中发挥主导作用

事实证明,我国不仅是一个农业大国,也是一个灌溉用水大国。灌溉面积约占全国的1/2,却提供了全国65%的粮食、60%的经济作物和80%的蔬菜。可见灌溉在农业生产中具有举足轻重的作用。我国灌溉面积从1980-1997年间,年平均增长率3.8%,同期粮食生产年均增长率为3.5%,基本同步增长。当灌溉面积出现波动时,粮食生产也出现徘徊状态。一般高产优良品种只有在具有灌徘条件良好的农田才能发挥期望的增产作用,即在灌溉农田的粮食产量要比非灌溉农田的产量提高1-3倍,且越干旱的地区,增产幅度越大[8]。

3 农业用水形势不容乐观,未来将面临不可避免的危机

我国农业用水量已由1949年的约1000亿m3,增加到1993年的3850亿m3,但农用水比例已由1949年的97%下降到1993年的73%,但一些发达国家农业用水比例仅为50%左右,如北美和美洲中部农业用水占49%,一些欧洲国家农业用水仅占38%;我国每公顷水浇地的平均用水量基本维持在7500-8250 m3(见表三)。

表三 我国农业用水情况[16]

年份

1949

1957

1969

1980

1993

总水量(亿m3)

1031

2048

2744

4437

5250

农业用水量(亿m3)

1001

1938

2545

3912

3850

农业用水比例(%)

97

95

93

88

73

单位面积用水量(m3/ ha)

6285

7785

7950

8145

7770

但是,农业用水形势不容乐观,目前我国总体缺水达300亿m3,农业缺水占80%以上。未来农业发展将面临严重的水危机。根据国家规划,目前在建供水工程约供水450亿m3,南水北调约供水330亿m3,加之一批新建蓄水、引水工程以及开采地下水等累计新增供水量约为1400亿m3,则总供水量为6500-6700亿m3,预计2010年工业生活用水约2700亿m3,农业仅能用水4000亿m3,与现状持平,届时农业缺水将达1800-2400亿m3。

众所周知,我国人口增长要求农业持续增产,增加灌溉面积和灌溉保证率是主要途径之一。然而随着大农业内部争水矛盾进一步加剧,以及目前农业用水存在的种种问题,即用水量过大浪费严重;地下水超采,引起地面沉降、地裂缝和地面塌陷,海水入侵;灌溉工程老化不配套;农业用水的管理体制和制度尚不健全等,造成了农业用水势必短缺的局面。胡和平[22]等指出,未来农业用水只能是零增长或负增长,用水量由于以上局限的确难以扩大。因此,唯一的选择只能是采取积极对策,提高水的利用效益,减少水的浪费,从农业节水上挖潜,以达到扩大灌溉面积、提高粮食产的目的。

(二)、节水农业

目前我国灌溉水的利用率只有40%,即有一半以上在输水、配水和田间灌水过程中被白白浪费,而发达国家的灌溉水利用率可达80%-90%;我国单方水生产粮食不足1kg,而以色列已达2.32kg,一些发达国家大体都在2kg。如采取灌溉技术,将全国已建成灌区灌溉水的利用率提高10%-20%,则每年可节约水量约350-700亿 m3,等于正在规划的南水北调工程年引水量的2.45-4.81倍,相当于有1.2-2.5个黄河可利用。无庸置疑,这可大大缓解我国水资源危机局面。因此,贾大林[23]指出全国节水的重点是农业节水,而吴景社,李英能更是指出发展节水农业是今后解决水危机的根本性对策[10]。

1 节水农业的内涵

关于节水农业系统及其内涵,国内有不同的提法[24、26]。即一是狭义上认为节水农业就是节水灌溉不包括旱地农业,即节水型灌溉农业,其旨在追求总体省水的高产。这种观念较片面,有些学者并不认同,但李佩成[26]却认为将“节水型灌溉农业”定义为“节水农业”或直呼“节灌农业”是重要的,因为灌溉农业当前存在着最大的水资源浪费,具有节水的巨大潜力。二是广义上认为节水农业是提高用水有效性的农业,其解决的中心问题是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益,包括节水灌溉和旱地农业(或雨养农业),节水灌溉仅是节水农业的一部分。其定义旨在区域性的整体节水。此提法得到一些学者的认可。三是认为节水农业是介于灌溉和旱地农业之间的农业类型,即灌区水源丰富,水有所保证,无所谓节约,而旱农主要靠降水。此提法持同者寥寥无几,有待商议。

但是,最近有学者如贾大林等[15、24]在第二种观点的基础上,进一步给节水农业一个更扩展的定义,即节水农业指一项农、水技术紧密结合,水、土、作物资源综合开发的系统工程,包括农学范畴的节水(作物生理、农田调控)、灌溉范畴的节水(灌溉工程、灌溉技术)和农业管理节水(政策、法规和体制)。简言之,节水农业是以农业节水、高产高效为中心,以提高农业用水效益为目的,确保水资源良性循环、农业持续发展为条件的农业。

2 节水农业技术体系

节水农业技术体系是指充分利用灌溉水资源和自然降水资源,提高水的利用率和利用效率,达到农作物高产高效而采取的技术措施,由水资源、工程、农业、管理等节水技术措施组成的一个综合技术体系。以此提高水资源的整体利用率,促进农业的持续发展。

2.1水资源(降水和灌水)的合理开发利用技术。包括:地上水和地下水的合理利用技术(进行综合评价,提出发挥最大效益的优化方案)、降水资源尤其汛期暴雨的径流利用技术(我国河川年径流量2/3以上是洪水径流,主要集中在汛期)、机井改造技术(旨在提高机井的出水效率和装置效率,降低能耗)、灌溉回归水利用技术(采用井渠结合,地面水和地下水联合运用,提高渠灌区水的重复利用率,可使灌溉水的实际利用系数达0 .7以上)、劣质水利用技术(即工业、生活废污水净化处理,咸淡水混合或轮灌的方式)等。

2.2节水灌溉(工程)技术

此项技术是节水农业技术体系中的核心内容。包括以下技术类型:

2.2.1 渠道防渗技术

渠道是我国农 田灌溉的主要输水方式。传统的土渠输水渗漏损失,约占引水量的50%-60%,一些土质较差的渠道渗漏损失达70%以上,是灌溉水损失的重要方面。据计,全国渠系每年渗漏损失水量约为1700多亿m3,水量损失非常严重。因此,大力发展渠道防渗技术,减少渠道输水损失是节水农业中的重要技术措施。

目前国际上渠道防渗技术的发展重点有:一是为了解决混凝土衬砌延伸性差、易开裂等缺点,试验用玻璃纤维、钢纤维等加筋混凝土替代常规混凝土衬砌。二是随着化学工业的发展和机械化施工技术的日益进步,膜料衬砌在渠系衬砌中的比重逐步增加,将有可能成为未来渠系衬砌材料发展的主方向,在各种膜料中,聚乙烯膜和聚氯乙烯膜占主导地位。三是土料衬砌在经济发达的地区和国家仍有很好的发展前景。

2.2.2 低压管道输水灌溉技术

由于低压管道输水灌溉技术的一次性投资较低,要求设备简单,管理方便,农民易于管理,因而很适合我国农村当前的经济状况和土地经营管理模式。近年来已在北方地区发展330多万hm2,在这些地区的井灌区农业持续发展中发挥了重要作用。并且将来仍是北方地区发展节水灌溉的重要途径。

2.2.3 喷灌技术

喷灌同传统的地面灌水方法相比,具有适应性强、省事省工、有利于实现灌溉机械化、自动化等优点。由于可人为控制灌水量,不产生地表径流和深层渗漏,可节水30%-50%,且能扩大播种面积10%-20%。但也有局限性,如受风的影响大,在风大时不易喷洒均匀,耗能多,以及一次性投资较高等。

2.2.4 微灌技术

微灌包括滴灌、微喷灌和涌泉灌。具有以下优点:一是省水节能,其全部由管道输水,灌水时只湿润作物根部附近的部分土壤,灌水流量小,一般比地面灌省水60%-70%,比喷灌省水15%-20%,而且微灌是在低压条件下运行,能耗低;二是灌水均匀,水肥同步,有利于作物生长。一般灌水均匀度可达80%-90%;三是适应性强,操作方便,由于采用压力管道输水,可适用于山丘、坡地、平原等各种地形条件,且无须平整土地和开沟打畦,可实现自动控制水量,大大减少灌水的劳动强度和劳动量。但其缺陷在于系统建设的一次性投资太大,灌水器易堵塞等。

2.2.5 改进地面灌技术

目前地面灌仍然是世界上,特别是发展中国家普遍采用的灌水方法,约占全世界总灌溉面积的90%以上,我国则由98%以上的灌溉面积采用的是地面灌水。由于传统的地面灌溉方法灌水定额大,灌水均匀度差,田间水利用率低,因而许多国家对其进行改造,即包括改进灌水沟畦规格(如小畦灌等),采用波涌灌、隔沟灌、膜上灌、绳索灌等较先进的地面灌溉技术,以及利用更加先进的激光平地技术开展水平畦灌等。

我国从70年代开始进行改进地面灌水技术的研究与应用工作。但目前对改进地面灌水技术的节水机理尚不完全清楚,对各种改进地面灌水技术的要素之间的优化组合方式、适用条件、灌水均匀度对作物产量的影响、改进地面灌灌水的质量评估体系和方法等问题还没有明确的结论;与波涌灌等灌水技术相适应的田间灌水控制设备和设施尚不完善,急需开发适合我国国情的波涌灌灌水设备和系统设计技术;激光平地技术开展水平畦灌在我国尚属空白,一些关键性技术问题也未得到很好解决。这些都严重制约了改进地面灌水技术在我国大面积的推广。

2.2.6 雨水汇集利用技术

在干旱缺水的丘陵山区,选择有一定产流能力的坡面、路面、屋顶等作为雨水汇集区,将雨水引入位置较低的水窖或水窑内储存,可供农村人畜饮水和作物灌溉用水。一眼60m3的水窖,可为小麦灌2-3次关键水,加上农业技术配套措施,产量比不灌溉的增产2-3倍。

2.3 农艺节水技术

根据不同节水农业区的自然、经济特点,可采取深耕蓄水保墒的耕作技术、地膜和秸秆覆盖保墒技术、调整作物种植结构,选用耐旱作物及节水高产型品种(即需水和降水耦合性好、耐旱和水分利用率高的作物品种)、作物节水高产的化学调控技术(即保水剂拌种包衣、作物蒸腾的化学调控如黄腐酸抗蒸腾剂、促进根系的化学调控如CCC矮壮素)增施有机肥和水肥耦合技术(即冬小麦、玉米等存在水肥耦合阈值反映,在阈值范围,水肥互作增产效应显着)等,以充分利用灌水、降水和地下水,提高水利用效率,达到节水、高产、优质和低耗的目标。

2.4 节水管理技术

在国际上,灌溉水管理在体制上正经历着变化,将灌溉水管理分为如下三个层次:一是以流域为单位的水管理技术,即将流域作为一个整体,综合考虑流域内上、中、下游的自然、经济、技术和社会等条件,统一调度地上、地下水资源,使流域灌溉农业不仅获得最大的经济效益,而且获得持续发展;二是以灌区为单位的渠系自动化管理技术,即朝着信息化、自动化、高效化方向发展。此技术将把计算机技术、自动控制技术、信息技术、地理信息系统、系统工程技术等应用于水管理,实现集信息采集-处理-决策-信息反馈-监控为一体的调度系统。三是应用于田间的现代灌溉技术包括喷灌、滴灌、沟灌、波涌灌等技术。发达国家已实现了灌溉设备的产业化。

目前我国也正在向这三个管理层次靠近,比如黄河流域的灌溉农业节水潜力巨大,但只有以流域为单位,采取综合的农业高效用水技术措施,才能取得巨大的节水效果。而且我国一些大型灌区提出了用现代化的技术进行灌区水管理的需求。近些年,我国喷灌面积已发展了126.7万hm2,占全部灌溉面积的2.5%,滴灌面积10.7 万hm2,占0.02%,低压管道输水灌溉面积526.7万hm2,占10.5%。这些节水灌溉技术都将有待进一步发展。

针对传统灌溉管理的弊病,多数国家已对灌溉管理体制改革进行了一些有效探索:权力下放;运行职责转移;改组已有的灌溉管理组织(即成为农民和其他用户供水和提供咨询服务的多功能组织);灌溉工程的私有化;灌溉管理的商业化。当然,我国要根据自己的国情在以下方面做一些工作:一是制度管理,制定工程管理和经营管理制度,以计划用水、优化配水,合理征收水费;二是制定节水灌溉制度,对作物灌溉进行预测预报实现灌溉用水管理自动化。

3 节水农业效益评价体系

显而易见,节水农业是一项利国利民的事业,其巨大的社会效益表现在可缓解由于水危机给社会带来的压力;改善缺水地区的生态环境;保证农业持续发展。而经济效益则表现在节水、节能、节地、增产等方面。

3.1 节水量(m3/a)

指采取节水综合措施后的年均节约水量。即现代节水管理制度后的节约水量,以及采用节水灌溉工程和技术后的节水量等。一般微灌节水效果最好,喷灌次之,低压管道输水及渠道防渗也有明显效果。

3.2 增产效益

指采用节水农业综合技术措施后增加的产量和产值。理由如下:先进的节水措施能按作物需水量要求适时供水,灌水均匀度高;在总水量和灌溉面积不变下缩短灌溉周期;在灌溉面积较大但水少的灌区,扩大了实灌面积和提高了保证率。

3.3 节能量(kw.h/a)

指实施节水灌溉技术后的年均节能量。该效益主要发生在机井灌区、提水灌区,用水少就意味着提水耗能相应减少。自流引水无此项。

3.4 节地效益(hm2)

指采用节水灌溉技术后节约出的耕地面积。即喷微灌、管道输水可取消农渠、毛渠,相应地少占用耕地。

3.5 省工效益(工日)

指实施节水灌溉措施如喷微灌后年节省的灌溉用工数量。

3.6 转移效益(元/a)

指采取节水农业综合技术措施后,将节约出来的水用于工业和城市而产生的效益。工业和城市用水急剧增长,灌溉向其他行业让水不可避免。节水量未转移出去不计。

3.7 环境效益(元/a)

指缺水地区采取节水综合技术措施后,减轻了引水和地下水超采的压力,保护了生态环境,也保证了经济发展而由此产生的效益。

3.8 替代效益(元/a)

由于北方大部分省区都缺水,解决之法无外乎开源 和节流。可以说,节流就是一种开源。由此新增供水减少,用于开辟新水源的投入降低。而减少的这部分新辟水源投入即为节水灌溉的替代效益。

4、发展节水农业,要从全方位考虑

现代农业是高效用水的农业,而发展高效用水的现代化农业将是我国长期的战略任务。发展节水农业所涉及的不仅仅是技术问题,而是社会的各个方面。遗憾的是目前讲节水大多数只从技术角度考虑。然而,由于投入不足、管理不善、用水粗放、教育落后等众多原因使得现有的技术并没发挥出来。科研成果要么束之高阁,要么停留在示范区做样板。

4.1 发展节水农业,经济是基础。只有随着经济的发展,才能增加农田水利基础设施的投入。

4.2 制定和完善相应的法律法规是发展节水农业的必要保障。发展节水农业,从某种意义上是对水资源使用权力的一种重新调整,是对人们用水行为的一种约束。尽管1988年我国颁布了《中华人民共和国水法》,但水法体系远未形成。因而法律有待进一步完善。

4.3 理顺管理体制,健全经营机制。如水价问题,有些地方农民是水费并未少交,关键是农民的水费并没有直接交到灌溉管理机构,而是通过各级基层政府上缴,层层加码,层层截留的现象屡见不鲜。这种机制如不改革,单纯提高水价并不能真正解决问题。另则,大部分地区水费只按亩征收,并非按方收费。

4.4 发展教育,培养基层水利科技人才。发展节水农业最终还是要靠广大的基层技术人员和农民用水户才能实施。因此,节水意识的教育和节水技术的培训也是至关重要的一环。

4.5 加大基础理论研究,并联系实际进行节水技术研究,推行时要因地制宜。

5、未来农业高效用水技术展望

5.1 生物技术用于农业节水

抗旱节水高产作物品种在农业高效用水中十分重要。但目前常规育种技术很难满足农业节水需求,未来生物技术在作物种类和品种改良中将发挥重要作用。即可利用生物技术在破译抗旱/抗逆基因组成和结构基础上,进行编码合成和培养多抗基因作物,使抗旱、耐瘠薄、抗病虫害、优质、丰产等形状达到相对统一。同时通过基因工程研究微生物农药、生物化肥等技术,以与先进的节水灌溉技术相配套,更好的实现节水增产优质的目的。

5.2 农业管理措施一体化技术

在工程节水技术的基础上发展综合一体化农业管理节水技术,发挥各项农业节水技术的综合优势,达到节水、高产、高效的目的,并成为当前国际上研究的热点。未来的田间农业管理,如灌溉、施肥、农药、除草剂等同时在智能系统控制和引导下,依据农田作物的水分、养分、病虫害等信息,以便使智能控制系统可定时、定量、定点使用水肥药等。

5.3高效用水的精细灌溉技术

3S(RS、GIS、GPS)与信息高速公路相结合,使得农田抗旱和灌溉精细化成为可能。如作物估产、土壤含水率分布监测等。目前应重点开展各种精细地面灌溉技术要素优化组合软件开发,环境胁迫下遥感机理和遥感标志研究,遥感和GIS的集成对作物胁迫作用的诊断理论等。

5.4 农业高效用水智能决策系统

在发达国家,信息技术已成为提高农业生产的最有效手段,世界各国学者相继开发了有关节水灌溉方面的专家系统,如滴灌系统中过滤设备选择专家系统,灌溉水质与作物产量间关系的决策支持系统,渗灌技术要素与氮素间关系的决策系统等。国内在农业高效用水专家系统方面也进行了一些尝试,但针对灌溉中某一具体技术开发距较复杂的农业生产有一定差距。今后的发展是可将专家系统、模拟模型、资源数据库、控制技术、计算机网络等技术有机结合起来,形成适合不同水资源状况的水开发调配、农田输水和灌溉方式、农田水分与养分管理的农业高效用水决策支持系统。

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