建投專題：未來農產品價格還看天氣嗎？你所不知道的美國灌溉系統

1.美國農作物灌溉區域分布

2012年最新的美國農業部報告顯示，2012年美國的灌溉農田總面積為5580萬英畝，比2007年的5660萬英畝高峰減少了77.7萬英畝。從2002年至2007年，美國的灌溉面積增加了近130萬英畝。

圖一 2012年美國灌溉區域分布

美國農業部農業統計局（NASS）的灌溉地圖（圖一）顯示，2012年美國大部分作物灌溉發生在五個主要地區：（1和2）西北太平洋的哥倫比亞河和斯內克河流域，（3）加利福尼亞中央谷地，（4）高原奧加拉拉地區，（5）密西西比三角洲地區。美國的作物灌溉不是靜態的，而是動態的。根據當地/區域供水/需求和農藝條件以及經濟和國內/出口作物市場考慮因素和長期氣候變化，灌溉面積隨時間而變化。

圖二 美國各州灌溉面積所佔份額餅狀圖

各州灌溉面積的份額也隨時間而變化。2012年，13個主要的灌溉州佔全部灌溉面積的78.8%。內布拉斯加州擁有830萬英畝(14.9%)的灌溉面積，是美國灌溉面積最大的地區，其次是加利福尼亞州，790萬英畝(14.1%)，阿肯色州，480萬英畝(8.6%)，得克薩斯州，450萬英畝(8.0%)。其他在灌溉中占重要份額的州包括愛達荷州(6.0%)、堪薩斯州(5.2%)、科羅拉多州(4.5%)、蒙大拿州(3.4%)、密西西比州(3.0%)、華盛頓州(2.9%)、俄勒岡州(2.9%)、佛羅里達州(2.7%)和懷俄明州(2.6%)。(在2007年之前的農業普查中，德克薩斯州在灌溉面積上領先阿肯色州。)雖然灌溉生產主要集中在乾旱的西部各州，但三個東部州——阿肯色州、密西西比州和佛羅里達——是13個主要的灌溉州之一。

分別針對17個西部和31個東部的州，作物分布情況(圖三)。在西部，穀物和飼料作物占所有收穫的灌溉作物畝的最大份額（49％）。西部地區的小麥，大豆是第二大灌溉作物，作物種植面積份額從7.0％到9.8％不等。在東部，穀物和大豆玉米占收穫的灌溉作物畝數的最大份額（合計為54％）。與西部地區相比，東部地區的灌溉種植模式反映出小麥和飼料作物種植面積的份額要小得多，並且灌溉水稻，大豆面積的份額有所增加。

圖三 美國西部和東部作物灌溉佔比餅狀圖

2.美國農作物種植分布

1) 美國小麥主產區大致有三個地帶：一是北達科為主；連帶蒙大拿、明尼蘇達、南達科他組成的大三角。二是堪薩斯為主，連帶俄克拉荷馬、科羅拉多、內布拉斯加、得克薩斯組成的大三角。三是華盛頓為主，連帶愛達荷 、俄勒岡（尤金）組成的小三角。產量排名大致為北達科他、堪薩斯、華盛頓（貝爾維尤）、蒙大拿、南達科他、愛達荷、明尼蘇達（明尼阿波利斯）、俄克拉荷馬、科羅拉多、內布拉斯加。

2) 玉米產區主要分布在美國的五大湖的西南部。產量排名為衣阿華（即愛荷華，首府德梅因、 錫達拉皮茲 ）、伊利諾（首：斯普林菲爾德、喬利埃特、芝加哥）、內布拉斯加（首：林肯市、卡尼、奧馬哈）、明尼蘇達（首：聖保羅）、印第安那（印第安那斯波利）、南達科他（皮爾市、蘇瀑）、堪薩斯（首：托皮卡、堪薩斯城、奧拉西）、密蘇里（哥倫比亞 ）、威斯康星（ 密爾沃基 ）、俄亥俄（ 哥倫布、辛辛那提 、代頓 ）。

3) 大豆產區正好覆蓋玉米產區的中南部。

4) 棉花產區在美國的緯度37度以南的南部大部份地區，包括東南、西南、南部。產量最大的是得州，佔美國產量的三分之一；其次是加州。

3.美國灌區建設概況

美國不是傳統意義上的農業大國，也沒有悠久的灌溉發展歷史，大規模灌溉工程建設不超過150年，主要分布在西部乾旱、半乾旱地區的17個州，也是全國糧食的主產區。2007年美國灌溉面積約4億畝，約佔全國耕地面積的16%，其中灌溉面積的80%左右位於西部17個州，因而西部灌溉發展基本上代表了美國農業灌溉的主要特點和成就。

美國農業灌溉方式主要有地面灌溉、噴灌和微灌。地面灌溉以溝灌為主，約佔地面灌溉的70%以上，大多採用管道輸水直送溝、畦；噴灌的發展始於20世紀50年代，隨著工業技術進步和水資源的日益緊缺，加之美國旱作農業以家庭農場為主體的規模化生產經營模式，適合發展機械化灌溉技術，因而以中心支軸式大型噴灌機為主要形式的機械化噴灌在美國得到廣泛應用。根據國際灌排委員會2016年最新公布的統計數據，美國現有的3.711億畝灌溉面積中，噴灌面積1.852億畝，佔總灌溉面積的49.9%，也就是說美國的灌溉面積中一半是噴灌面積；微灌面積0.246億畝，噴微灌面積合計佔總灌溉面積的56.5%。

4.灌溉措施—美國模式

美國的灌溉面積為1999萬公頃，其中1111萬公頃為溝灌，占灌溉面積的55.6％，噴灌和滴灌面積占灌溉面積的27％，地下灌溉技術也得到了應用。美國有很好的現代灌溉技術研究和開發支持條件，有許多研究中心，這些中心經常深入農場與用水戶保持密切聯繫，技術推廣不但速度快且面也很廣，現代灌溉面積發展速度很快。美國墾務局和其他機構遍布美國各地，根據當地的氣候和水源條件為灌溉農業提供良好的技術支持。美國的灌溉水價基於平均成本價，水價不但包括運行和管理成本，也包括政府為保護水資源而附加的費用，按用水量收取水費。為了促進現代灌溉農業技術的應用，美國引入了如下幾項措施。

1) 研究將用虹吸管引水灌溉的灌區改為噴灌、滴灌等現代灌溉的限制條件。研究發現，為初次購買噴灌設備的用戶提供低息軟貸款並進行支持性的示範可促進現代灌溉技術的應用。

2)美國墾務局將自動控制技術用於灌區配水調度，配水效率可由過去的80％增加到96％。

3)在加州開展的為期10年的非充分灌溉研究示範表明，非充分灌溉可使單位水量的產出提高，而單位面積土地的產出降低了。研究發現，在考慮所有投入後，應用非充分灌溉農場的凈收入比較低，但他們所使用單位水量的收益較高。對於那些供水量有限的地區，推廣應用非充分灌溉是一項有益的長期戰略。

4)開展了為期5年的城鎮生活污水灌溉研究。在灌溉前，生活污水用過濾、沉澱等辦法處理。研究發現，用處理後的生活污水灌溉的作物與用井水灌溉的作物，在長勢和品質上沒有明顯區別，也沒有發現土壤和地下水產生退化。用處理後的生活污水灌溉食用作物的風險在可承受的範圍內。

5)進行灌溉農業結構調整，將灌溉農業由水資源緊缺的地區轉移到水資源豐富的地區。在八十年代美國有85％的灌溉面積在西部，15％在東部；而在九十年代有77％的灌溉面積在西部，23％在東部。

5.節水灌溉措施

( l) 推廣科學的灌溉方法。包括管道輸水灌溉、溝灌、畦灌、噴灌、微灌等。制定科學的灌溉制度,提高灌溉效率。

( 2) 採取工程節水措施。包括平整土地、渠道防滲、修建溝池庫, 建立補充地下水的「 水銀行」 等調蓄水工程, 排水再利用、污水處理後再利用工程等。

( 3) 農業節水措施。包括根據降水量和時間, 選種適宜的作物品種, 減少灌溉用水量; 採取輪作制,比如三年兩作輪作制等。

( 4 ) 科學管理節約用水包括制定分配水權、按計劃用水、制定節水政策、推廣節水成果、加強節水宣傳, 運用現代科技手段提高水資源配置管理的自動化管理水平等加強地表水和地下水監測, 研究開發節水新技術。

6.美國灌溉現狀

由於水資源開發利用程度較高，加上水資源時空分布不均，管理不善，目前美國地面水供應不足，地下水超采，水源污染，中西部嚴重缺水，東部一些地區也感水源不足，水資源成為發展灌溉的制約因素。進入80年代，灌溉發展已大大放慢.

美國灌溉方法現在仍以地面灌溉為主，占灌溉面積70%左右。為了提高地面灌水質量和效率，採用了輸水管道系統，1980年由各種管道控制的灌溉面積為1．55億畝，佔地面灌溉的62%。在毛渠和輸水壟溝上常用虹吸放水管。一些農場渠道上設置流量計以控制進入田間的水量。近年來，在改善地面灌水技術方面有許多進展，如採用了水平畦灌水法，採用激光平地機以提高平地質量。有些地方還採用了涌流灌水法，目前正向地面灌溉自動化方向努力。噴灌在40年代中後期發展很快，1980年噴灌面積達1．2億畝，佔總灌溉面積的三分之一。噴灌系統正朝著用計算機控制器的電子控制方向發展。有滴灌面積256萬畝，居世界前列，用以灌溉經濟價值較高的中耕作物和果樹、蔬菜等。目前出現了由間距密集的滴頭逐漸代替微管滴頭的趨勢。

分析師：田亞雄（投資諮詢資格：Z0012209）

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