中亚地区一般指中亚五国地区,包括乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦(以下分别简称乌、哈、土、塔、吉),总面积400.3万平方公里,约占全球陆地面积的3%。中亚地区位于亚欧大陆中央,山地森林草原、盆地平原绿洲与荒漠共存,生态地理格局十分独特。中亚地区农田灌溉发展与资源开发、经济发展、生态环境等因素紧密相关。本研究梳理分析中亚地区基本情况及灌溉发展历程与现状,并对未来发展趋势进行展望,为进一步加强我国与中亚地区水利技术交流、推进“一带一路”建设水利合作提供借鉴。
1 研究区概况
1.1 基本情况
中亚地区东南部和东部是山地森林草原带和主要水源区,中部主要由平原绿洲和荒漠交错分布,西部以乌拉尔河-里海与欧洲相接,南部分布有土境内的卡拉库姆沙漠,北部以草原与寒冷的西伯利亚相接。由于深处亚欧大陆腹地,特别是东南部高山阻隔印度洋、太平洋的暖湿气流,中亚地区形成干旱、高温和大陆性气候,平原区年降水量仅40-150毫米。东南部帕米尔高原冰川广布,山丘区年降水量可达400-800毫米,为中下游绿洲提供水源。
根据世界银行统计数据,中亚地区2022年总人口7863万人,约占全球总人口的1%,而人口增长率2.5%,是全球平均值的3倍。中亚地区2022年国内生产总值(GDP)合计3845亿美元,占全球GDP总和的0.4%;GDP增长率平均为3.7%,与全球平均增长率相当。按人均收入分类,哈、土为中高等收入国家,乌、塔、吉为中低等收入国家。石油和天然气开采、有色金属和黑色金属生产、粮食种植和畜牧业等是中亚地区经济发展的重要支撑。农业在各国均占重要地位,各国从事农业的劳动力人口占比在20%-50%。
1.2 水土资源特点
中亚地区自产水资源主要来自塔、哈、吉等国山区,而可耕作土地分布在降水稀少的河流中下游平原地区。根据联合国粮农组织数据库,中亚地区平均降水量264毫米,自产可更新水资源总量1945亿立方米,人均2474立方米。乌、土两国可更新水资源从邻国入境比例达80%以上。中亚地区耕地面积5.65亿亩,耕地亩均占有水资源量344立方米/亩,仅为世界平均水平的1/9,水资源是当地发展灌溉农业的主要短板。
中亚地区森林资源匮乏,草地、沙地分布广泛。南部平原区光热条件较适宜于种植业发展,土壤主要以砂壤土、人为土为主,土壤本身肥力不足,需要靠施肥和灌溉等形成有效肥力。中亚土壤侵蚀和风化较为严重,自然植被的人为破坏也对土壤产生威胁。北部地区气候寒冷,积温不足,农业生产活动分布较少。
1.3 河湖生态特点
中亚地区多内陆河湖水系,如乌拉尔河-里海,咸海(主要有锡尔河、阿姆河流入)、巴尔喀什湖、伊塞克湖等,主要外流河是东北部的额尔齐斯河。内陆河湖易受气候变化和人类活动影响,生态环境较为脆弱。其中,最突出的是咸海从1960年湖面面积68000平方千米、蓄水量10660亿立方米萎缩到2015年以后湖面面积8000平方千米左右、蓄水量750亿立方米左右,引发水生生物死亡、大片土地次生盐碱化与涝化、河谷林消失,以及沙尘暴增多等生态环境问题。
2 中亚地区灌溉发展历程与现状
2.1 总体发展历程与现状
中亚地区灌溉发展历程可分为4个主要阶段。
2.1.1 早期发展阶段:19世纪80年代之前
中亚地区灌溉历史可以追溯到公元前4世纪。虽然中亚地区总体以游牧为主,但在阿姆河、锡尔河下游,泽拉夫尚河河谷等局部地区灌溉农业较为发达。据估计,公元12-14世纪中亚地区灌溉面积已达到0.36亿亩(已将文献中灌溉面积单位统一折算为亩,下同),此后一段时期灌溉发展范围相对稳定。
2.1.2 定位转换阶段:19世纪80年代-20世纪50年代中期
以19世纪80年代“分水岭十年”为界,沙俄结束军事征服行动后颁行了有关在中亚人口定居方面的法律,建立新的财政体系,进口棉花新品种,将中亚作为其解决棉花自给的主要基地,并建设新的灌溉系统。例如,锡尔河地区尼古拉斯一号运河在这一时期开始动工,1898年完工,灌溉了近20万亩农田。1913年,中亚地区灌溉面积达到0.45亿亩。进入苏联时期,中亚地区灌溉发展定位仍以棉花种植为主,灌溉面积起初遭到内战和洪灾影响而锐减,到1928年得以恢复,并在20世纪30年代开始逐步增长。1955年,中亚地区灌溉面积达到0.73亿亩。
2.1.3 快速扩张阶段:20世纪50年代末-20世纪80年代
受苏联大垦荒运动影响,中亚地区灌溉面积从世纪50年代末开始进一步扩张。位于土境内的卡拉库姆运河是该阶段建成的最大调水工程,于1954年正式开工,经过四期工程施工建设,1988年正式宣布完工。卡拉库姆运河总长1445千米,年引水量约130亿立方米,约占土总可更新水资源量的1/2。哈境内于20世纪70-80年代建设了卡普恰盖水库、阿拉木图大渠等大型水利工程,推动了东南部阿拉木图州的农业灌溉发展。中亚地区农业灌溉快速发展过程中,城市化和工业化进程也加快,地区经济迅速发展,人口急剧增长,进一步刺激了灌溉发展需求。1984年,中亚地区灌溉面积达到1.21亿亩。
2.1.4 回落与稳定阶段:20世纪90年代至今
20世纪90年代初中亚各国独立后,受独立初期经济危机和政策性调控消失的影响,中亚地区灌溉体系遭到一定程度荒废,庞大灌溉体系的维护也带来沉重的负担。进入21世纪,随着中亚各国政治基本稳定、经济快速发展,灌溉面积得到不同程度恢复和发展,但灌区维修养护资金不足,粗放灌溉形式仍十分普遍。目前,中亚灌溉农田主要分布在伊犁河、楚河-塔拉斯河、锡尔河、阿姆河以及卡拉库姆运河等沿岸。根据联合国粮农组织数据库,以2015年水平年计(资料缺失的用最近年份代替,下同),中亚地区现状灌溉面积1.26亿亩(不含洪水漫灌面积)。
2.2 各国灌区分布与特点
2.2.1 乌兹别克斯坦
乌是传统农业国,粮食以小麦为主,可自给自足。乌棉花种植业为支柱产业,是世界第五大产棉国,第二大棉花出口国。乌还是中亚重要的水果和蔬菜基地,大量瓜果出口到哈和俄罗斯等国。乌2015年水平年总用水量560亿立方米,占可更新水资源总量的115%。其中,农业用水占总用水量的90%。乌总灌溉面积6300万亩,实际灌溉面积占88%。灌区主要分布在费尔干纳盆地和锡尔河、阿姆河下游等地区,主要采用地面灌溉方式。滴灌等节水灌溉设施配备面积仅占0.1%,且节水设施利用率不高。
2.2.2 哈萨克斯坦
哈地广人稀,传统上以畜牧业为主。1950年代苏联大开荒运动后,农业得到较快发展。灌溉工程主要集中在南部的锡尔河、楚河-塔拉斯河流域,巴尔喀什湖-阿拉湖流域等跨界河流流域中下游地区,这些地区的灌溉用水量占全国灌溉总用水量的90%。苏联时期俄罗斯等外来人口的涌入、土地重新划分和兼并等,显著改变了当地居民的生活习惯,促进了当地游牧居民的定居化。2015年水平年,哈总用水量211亿立方米,占可更新水资源总量的20%。哈农业用水占总用水量的66%,显著低于其他中亚国家。哈配备灌溉设施的面积1700万亩,实际灌溉率98%,以地面灌溉为主,喷灌和滴灌等节水灌溉面积约占3.4%。此外,哈还有洪水漫灌面积1300万亩,主要利用洪水期河水进行河床外林草地的漓漫灌溉。
2.2.3 土库曼斯坦
土80%的国土被卡拉库姆沙漠覆盖,气候干旱少雨,水资源十分短缺,苏联时期灌溉体系的建设直接决定了该国灌溉农业发展。卡拉库姆运河把阿姆河的水从土东部的克尔基奇市上游河道引出,穿越穆尔加布河和捷詹河下游,经过土首都阿什哈巴德,沿着科佩特山脉北坡山前区向西延伸,沿途为大片灌溉土地和绿洲提供水源,成为土经济发展的命脉。2015年水平年,土总用水量280亿立方米,占可更新水资源总量的113%。其中,农业用水占总用水量的94%。土总灌溉面积2990万亩,均采用地面灌溉方式。
2.2.4 塔吉克斯坦
塔水资源丰富,但开发不足。境内多山,约占国土面积的93%。农业是重要支柱产业,2022年农业占国内生产总值比例达24.6%。塔灌溉农田主要分布在北部的费尔干纳盆地西缘和西南部的瓦赫什河、卡菲尔尼甘河河谷地带,以种植棉花为主。塔的谷地盛产长绒棉,是中亚长绒棉单产最高的地区。塔农业生产结构单一,粮食生产距离国家需要相去甚远,每年需要大量进口粮食。为解决粮食短缺问题,塔曾出台政策扩大粮食播种面积,减少棉花种植面积。2015年水平年,塔总用水量115亿立方米,占可更新水资源总量的52%。其中,农业用水占总用水量的91%。塔总灌溉面积1110万亩,实际灌溉面积约占总灌溉面积的91%,均采用地面灌溉方式。
2.2.5 吉尔吉斯斯坦
吉多山地,90%的领土在海拔1500米以上。水能资源丰富,结合水能开发发展了一些灌溉面积,主要分布在锡尔河、楚河和塔拉斯河上游,伊塞克湖周边等地区。农业是吉经济的支柱产业。苏联时期,吉是谷物、甜菜、棉花、水果、蔬菜和蜂蜜生产的主要国家之一。现在,吉在保证本国粮食、糖、蔬菜的基础上,也向邻国和俄罗斯出口部分产品。2015年水平年,吉总用水量80亿立方米,占可更新水资源总量的34%。农业用水占总用水量的93%。吉总灌溉面积1530万亩,均为实际灌溉面积,主要采用地面灌溉方式,喷灌等节水灌溉面积不到0.1%。
2.3 存在的主要问题
中亚地区建成了庞大的农业灌溉体系,但其可持续发展面临诸多突出问题。
(1)水资源超载。中亚地区,特别是咸海流域水资源开发利用程度过高,水资源超载严重,已导致巨大的生态灾难,成为发展失衡的全球性案例。虽然中亚各国及国际社会付出众多努力进行协调,但已开发的土地很难再退回到曾经的状态。气候变化已导致天山和帕米尔山脉的积雪和冰川储量减少,给区域水资源带来了更大压力。
(2)土壤次生盐碱化。长期粗放的灌溉方式导致了突出的土壤次生盐碱化问题,已使得中亚地区主要农作物棉花和小麦产量下降。土壤盐碱化目前影响了中亚地区47.5%以上的灌溉土地,各国受影响比例分别为:乌50%,哈33%,土96%,塔16%,吉12%。
(3)生态环境破坏。中亚地区灌溉发展特别是快速扩张伴随着大规模的天然生态向人工生态的转变,并以咸海危机的形式突出地体现出来。目前,虽然国际社会积极关注并通力合作,但是咸海整体生态环境并未有明显改善。中亚地区河湖生态敏感的特点为区域灌溉发展带来持续压力。
(4)水能协调困难。上游水电与下游灌溉农业之间日益激烈的竞争是中亚地区灌溉发展面临的特有问题。夏季上游国家为在冬季能继续发电而蓄水,对放水进行限制,致使下游国家不能充分得到农作物生长期的时令性用水,农作物的正常生长受到影响;冬季下游国家进入农业冬休期,而上游国家却为了解决冬季取暖问题而继续发电,下泄发电水量。中亚地区国家尝试开展了水能协调并签订有关协议,但具体实施仍面临许多困难。
(5)灌溉系统维护乏力。中亚地区灌溉系统大多有半个世纪以上历史,年久失修情况较普遍。由于经济结构单一,苏联解体后30多年来灌溉体系老旧失修更加突出。中亚农作物经济回报较低是限制资金投入的重要原因,而种植耗水量较低的作物则难以覆盖和充分运用中亚地区大规模的灌溉和排水系统。鉴于经济结构调整困难,中亚地区灌溉体系维护资金投入不足问题可能长期存在。
3 中亚地区灌溉发展趋势展望
中亚地区灌溉农业在国民经济中具有支柱性地位,各国政府均高度重视并出台了农业和灌溉发展方面的规划。“一带一路”建设水利合作和中国-中亚合作不断深化为提升中亚地区农业灌溉资金投入和技术水平提供了机遇。从现状来看,中亚地区农业灌溉已发展到足够庞大的规模体系,未来发展涉及水土资源平衡、资金技术推动、生态环境保护等多个方面,需从系统论角度统筹协调,进一步加强节水,优化水资源配置格局,提高水资源生产效率和经济效益,促进可持续发展。
3.1 推广节水灌溉技术
中亚地区农业灌溉基本采用地面灌溉方式,节水灌溉技术发展潜力巨大。乌、哈、土位于锡尔河、阿姆河等跨界河流中下游,资源环境制约因素凸显,土壤次生盐碱化问题严重,发展节水灌溉技术的需求更加迫切。乌灌溉体系规模最大,通过灌溉渠道维修、田间节水、农艺节水等措施提高灌溉效益,可促进农业增产增收,有效协调经济发展与生态环境的矛盾。哈、土油气资源丰富,国民经济发展水平较高,对节水技术发展的资金投入保障相对较好,但也需与提高农产品经济附加值等经济措施联合运用
3.2 优化区域水资源配置
中亚地区虽然建立了中亚国家间水资源协调委员会(ICWC),开展了主要跨界河流水量分配,但实施效果欠佳。为了更好地协调中亚地区“水-土–粮-能-生”纽带关系,需在地区或者国家层面进一步做好顶层设计,加强水资源优化配置,完善水利基础设施体系,调整优化种植结构和灌溉面积,加强水利工程管理养护和合理运用,统筹解决存在的资源环境经济等方面问题。
3.3 加强生态保护修复
面对脆弱的内陆河湖生态环境,加强生态保护修复是中亚地区可持续发展的必然要求。土壤次生盐碱化治理是地区生态修复的重要命题,耕地退减和储备、牧草轮作、种植低耗水作物等是缓和水地矛盾的重要途径。河湖生态修复措施正在不断探索中,哈已制订锡尔河下泄生态水量的计划,在锡尔河下游灌溉管理和北咸海生态修复中得到实践。
3.4 完善灌溉发展体制机制
中亚地区灌溉水利设施维护和发展成本较高,各国已结合农业产业结构调整、农产品品质和竞争力提升等农业产业发展方向,推动灌溉设施设备更新改造,加大灌溉发展资金投入,逐步完善灌溉发展体制机制。乌、哈、土等均在产业规划中将农业灌溉纳入新型农业和农业现代化发展体系统筹推动。
3.5 深化水利国际合作
除继续加强中亚国家间水资源协调外,中亚地区重视引入国际援助机构的技术支持,大力发展包括水资源综合管理在内的绿色经济计划。同时,中亚国家重视推进优质农产品出口,积极开拓国际市场。中亚地区与中国农产品贸易额相对较小,但近年来增速较快,发展潜力较大。中国-中亚峰会等区域合作机制为促进中国与中亚在节水灌溉、水资源管理和农产品贸易等相关领域加深合作搭建了更好的平台。
此外,中亚地区农业灌溉发展不可避免地面临自然环境、社会、经济、技术、市场、政策等方面的风险,需妥善加以应对。
4 结语
中亚地区地域辽阔,区位重要,生态地理格局独特,水资源相对匮乏。中亚地区传统以畜牧业为主,但在咸海流域局部地区有长久的农业灌溉历史。沙俄及苏联统治时期主导了中亚地区农业灌溉的大规模发展,为中亚地区带来了显著的经济增长,形成了规模庞大的灌溉体系和农业支柱产业,但也导致了水土资源、生态环境、经济结构等方面突出问题。中亚国家独立以来,受经济危机影响出现灌溉面积回落情况,目前得到不同程度恢复和发展。今后一段时期,中亚地区可能会立足农业支柱产业,着力提升农业灌溉发展水平,提高水资源生产效率和经济效益,推动经济转型升级。从资源、经济、环境角度系统分析,未来中亚地区农业灌溉的主要发展趋势包括推广节水灌溉技术、优化区域水资源配置、加强生态保护修复、完善灌溉发展体制机制、深化水利国际合作等。随着“一带一路”建设不断推进、中国-中亚峰会等区域合作机制不断完善,中国必将在中亚地区农业灌溉可持续发展中发挥更大作用。中亚地区农业灌溉发展历程和未来趋势可供干旱区水利发展与合作所借鉴。
来源:水利规划与设计,2024,9 作者:李明亮 肖鹏 李云玲 郑成鑫