作为湿地的水稻田在农业环境保护中的特殊功能开源地理空间基金会中文分会开放地理空间实验室

摘要:水稻田和其它农用地不同,它是一种人工湿地系统。我国人工湿地面积大约为4000万hm2,其中稻田就有3800万hm2。一方面,水稻田提供了我国三分之二人口的主食,对于确保我国粮食安全举足轻重;另一方面,作为湿地系统,在蓄滞洪水、补充地下水、保护环境、维护生态平衡...

水稻田和其它农用地不同,它是一种人工湿地系统。我国人工湿地面积大约为4000万hm2,其中稻田就有3800万hm2。一方面,水稻田提供了我国三分之二人口的主食,对于确保我国粮食安全举足轻重;另一方面,作为湿地系统,在蓄滞洪水、补充地下水、保护环境、维护生态平衡中具有其它农业系统不能取代的作用。充分发挥水稻田的生产、生态多种功能,对稻作可持续发展具有十分重要的意义。

假如我国3800hm2稻田都灌满20cm的水,蓄水量可高达760亿m3,是我国最大的蓄水池和滞洪库。若考虑地下水位以上的下界面饱和持水作用,蓄水量则更大,估计可达到1900亿m3。在一些低洼、涝渍和洪泛区域,若发展垄畦栽培或种耐淹的深水稻,保持较深水层,这种蓄洪滞水作用还可成倍增加。

多雨季节,每hm2水稻梯田可蓄水1500-2250m3;枯水期,地表蓄水下渗又补充了地下水,或汇入河流成为径流。森林短期的调节水能力虽然较大,每hm2也可达1800m3,但雨后蓄水能力不及梯田。植树造林需十几年甚至几十年才能发挥理想的调节作用,而坡改梯种稻的持水作用当年即显现。梯田水土流失轻微,流失量不到同坡度坡耕地的十分之一。

水稻田补水量每平方公里可达50万t。同时,通过发展绿色、有机稻米生产,可减少化肥、农药对地下水的污染,使用地下水质比地表水质提高1-2个等级。在地表水污染、水质型缺水的平原地区,这相当于建水库和净水厂于地下的办法。

水稻田湿地效应十分明显。据试验,深水灌溉的稻田,在111天全生育期,蒸腾、蒸发量为557.8mm,日平均5.025mm,每hm2水蒸发带走的热量相当于475.7t标准煤燃烧的热量,能有效降低地表温度,增加湿度,加快近地层水汽循环,调节气候。存在水稻叶表面的枯草杆菌、假单胞菌还有冰核活性作用,逸散到空中和碘化银一样,可起凝结核作用,有催云降雨效果。

水田环境既有生物的吸收分解污染物的食物链系统,又有沉淀、吸附、渗滤污染物的物理自净过程,还有氧化、还原分解、固定污染物质的化学净化作用。因此,稻田可单独作为净化污水系统,并可和芦苇地、水葫芦等组成净化污水的复合湿地系统。试验表明,污水进入稻田5-7天,悬浮物降低75%-94%,BOD降低72%-97%,氨态氮降低85%以上,磷降低98%以上,钾降低78%以上,蛔虫孵和细菌数目降低95%-98%,氰降低约98%。污水中含有的铜、锌、锰、硼、铬等污染物是植物的微量营养元素,经过植物吸收、土壤吸附、氧化还原等过程,其含量也有显著降低。每hm2水田每季可净化7500-12000m3生活污水。

我国南方大部分地区气候特点是温雨同步,多雨季节正是适宜水稻生长的高温季节,雨养水稻潜力很大,但常有夏秋伏旱发生。利用水稻水旱两栖抗灾应变能力强的特点,在多雨年份种水稻,水耕水管,可获得较好收成;在干旱年份则改为水插旱管。在关键生长期有一定降水或补灌同样可以获得较好收成。我国南方旱地面积大约有2000万hm2,还有部分靠天田。其中部分旱地改梯田后可发展旱稻,在关键时期视降水情况每667m2补灌100-150m3的水,就可获得较好收成。

盐渍土种稻虽然有悖于地下水临界深度的概念,但只要具备必要的排水条件,做到灌排畅通,防止抬高原有地下水位,实行灌溉洗盐,可使地下水矿化度显著下降;土体脱盐,耕层淡化,土壤培肥,能使盐渍土得到有效改良。东北地区盐碱地种稻面积1994年就达80万hm2,约占该区水田面积的一半,使通常作为劣等土地资源的盐碱地,变成当地的优势资源。综上所述,水稻田在农业环境保护中具有“特殊功能”稻田的这些特殊功能,能否充分认识和加以利用,这是水稻生产可持续发展的一个关键。

今后我们不仅要利用稻田确保我国粮食生产的安全,还要建立多种稻田特殊功能区,如在水土流失的地区设立利用稻田保持水土功能区;在需回灌地下水地区开辟稻田转换地下水功能区;以及稻田净化污水功能区和城郊稻田生态调节功能区等,以促进我国水利、环保事业和可持续农业的发展。

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