第1章 概论
1.1 牧区的条件及其发展问题
1.1.1 牧区分布和自然条件
我国牧区面积广阔，东起黑龙江省三江平原的同江市，西至新疆帕米尔高原的克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿克陶县，北起内蒙古呼伦贝尔市的额尔古纳右旗，南至云南省的禄劝县。东西长约5000余km，南北宽约3200余km。牧区总土地面积达432.6万km2，占国土面积的45.1%；草原面积约38.25亿亩，占全国草原面积的64.9%。国界线长约11000余km，包括内蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃、四川、云南、宁夏、陕西、黑龙江、辽宁、吉林、河北共13个省（自治区）及新疆生产建设兵团，分别与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、巴基斯坦、印度、尼泊尔、不丹等10个国家接壤，战略地位十分重要。
按各地自然地理特征、草原类型和水土资源条件，将牧区分为东北牧区、内蒙古高原牧区、蒙甘宁牧区、新疆牧区、青藏高原牧区等五大区。牧区位于欧亚大陆腹地，大部分属干旱半干旱地区，为温带、寒温带大陆性气候。光热资源较丰富、四季温差大、干旱少雨、蒸发强烈、多风沙，自然灾害频繁。牧区多年平均年降水量335mm，相当于全国平均水平的52%。分区分布为：东北牧区420mm以上，内蒙古高原牧区100～400mm，蒙甘宁牧区50～300mm，新疆牧区100～200mm，青藏高原牧区280～1000mm。牧区盆地及沙漠腹地的年降水量一般在10mm以下。降水年内分配不均，6—9月降水量约占全年降水量的70%，干旱地区达80%以上。多年平均年蒸发量为1000～3000mm，多年平均气温为-5～14℃，不小于10℃积温5000～6500℃。蒙甘宁牧区西北风盛行，平均风速在3m/s以上，大风日约155～200d，扬尘、扬沙和沙尘暴时有发生。
1.1.2 牧区资源状况
我国牧区各类草地总面积38.25亿亩，可利用草地面积32.23亿亩。受生物气候带和土壤地理带分布的影响，牧区草原植被由东向西分布着灌草丛草原、草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和荒漠。其中，灌草丛草原5.10亿亩，产草量100～180kg/亩；草甸草原4.93亿亩，产草量80～120kg/亩；典型草原8.02亿亩，产草量60～90kg/亩；荒漠草原10.08亿亩，产草量30～50kg/亩；草原化荒漠1.43亿亩，产草量20～40kg/亩；荒漠4.22亿亩，产草量10～20kg/亩。按不同草原产草量，可食牧草总产量约为1020亿kg。按每羊单位日食干草2kg，牧区天然草原适宜载畜量为1.4亿羊单位。全国牧区用于牲畜补饲舍饲的牧草产量折合干草590亿kg，可饲养0.8万羊单位。
根据全国第二次水资源评价成果，全国牧区水资源总量4881.6亿m3，其中地表水资源量4659.6亿m3，地下水资源量1791.1亿m3，与地表水不重复的地下水资源量为222.0亿m3。各大牧区地表水和地下水资源量分别为：东北牧区268.8亿m3和197.1亿m3；内蒙古高原牧区为44.1亿m3和69.7亿m3；蒙甘宁牧区为44.2亿m3和44.6亿m3；新疆牧区为498.6亿m3和303.9亿m3；青藏高原牧区为3803.9亿m3和1175.8亿m3。2011年，全国牧区总供水量为464.57亿m3，其中地表水供水量占67%，地下水供水量占33%。总用水量中农牧业用水量为379.12亿m3，占总供水量的81.6%，其中灌溉饲草料地用水量为32.94亿m3，牲畜用水7.71亿m3。
地表水资源特征为：①年际变化大，连丰连枯交替出现；②年内分配不均，来水与需水不匹配；③地区分布不均匀，水土资源不匹配；④北方牧区单位面积地表水资源量少，川滇牧区地高水低，开发利用难度量大。
地下水资源特征为：①单位面积资源量少，地下水天然匮乏；②单位面积可开采模数小，难以集中开发；③局部地区地下水矿化度高，难以利用。
1.1.3 牧区经济发展面临的问题
1.1.3.1 水资源开发利用方面，存在诸多问题
1.水资源开发难度大
干旱牧区降水量少，蒸发量大，自然环境条件恶劣，牧民居住比较分散，畜牧业生产方式落后，决定了牧区供水具有明显的特殊性，诸如高寒、缺水、远距离、供水分散、供水量小，可利用程度低等，并且相当一部分牧区地下水矿化度[1]较高，有的连灌溉标准也达不到。牧区水资源本来短缺，时空分布还不平衡，水土条件的不协调，一部分有水地区，地少；大部分地区，水少。牧区人烟稀少，劳动力极缺，地理环境偏僻，交通不便，经济实力弱，加之牧区科技落后，人才缺乏，管理水平不高等原因，开发利用水资源和改善供水条件都十分困难。水资源量少质差，开发利用率低，已成为草地畜牧业持续发展的制约因素。解决牧区生产和生活用水问题的方式也相对特殊，需要先进的专门技术来支持。
2.饲草料地灌溉管理水平差，用水效率低下
干旱牧区虽然是我国牧区水资源严重短缺的地区，但由于其地处偏僻，经济、文化、科技发展技术水平比较落后，畜牧业的不断发展及工业规模地不断扩大，使本已严峻的水资源形势更趋于紧张，此外由于宣传教育等方面工作存在不足，加之少数民族文化、生活习惯等差异，人们对珍惜用水的重要性认识不足，特别是对水资源的稀缺性的认识还没有达到一定的高度。对水资源的管理仍停留在过去的以需定供、公益性、微本保利或无偿服务的阶段，观念落后，科技文化素养不够，灌溉系统管理水平差，计量手段落后，造成水资源浪费严重，利用率低下。
3.水资源开发利用及用水结构、布局不合理，负面效应严重
干旱牧区由于水资源短缺，在长期以来的传统观念影响下，水资源的开发利用主要考虑的是满足生活和生产的需求，从未将生态需水纳入正常的水资源配置和流域或区域水资源的分配中。因此，生产用水挤占生态用水，最终导致生态环境恶化，生产和生活环境极度下降，整个区域或流域的水资源和水环境承载能力降低，水资源的可持续利用受到严重威胁，整个区域和流域的经济社会的可持续发展也受到相应的制约。在一些大中灌区，由于缺乏配套的灌排渠系和科学的灌溉制度，大量引入地表水大水漫灌，而忽视了地下水的合理开采，不采取井渠结合，使地下水位不断抬升，造成灌区及其周边土壤的次生盐碱化。在一些地下水井灌区，由于大量开采地下水，使地下水位大幅度下降，一方面使灌区周边的天然植被衰亡，草地沙化；另一方面使灌区下游的咸水倒灌，使灌区地下水环境恶化，土壤次生盐渍化发生。
1.1.3.2 草原生态环境恶化
近年来，随着自然气候变化和持续的超载过牧，导致草地水土流失和草原荒漠化加速、生产能力下降、草畜矛盾日益尖锐，生物多样性逐渐减少，目前草原退化面积已达90%以上，重度沙化草地约占60%。草原生态退化已成为制约牧区经济发展及生活环境改善的重要原因之一。例如，在本项目区之一——内蒙古达尔罕茂明安联合旗（以下简称“达茂旗”）调研发现，20世纪80年代初，该旗各类草场的平年载畜量，草原化荒漠、荒漠草原、干草原饲养一个羊单位需要草场面积分别为3hm2、2.5hm2、2hm2，而目前实际情况是平均每个羊单位占有草场1.2hm2左右，草场退化，生产力水平低下，使牲畜在其整个生育过程中营养缺乏，直接影响了畜牧业的经济效益。新疆草地资源根据20世纪90年代普查，草地生态恶化情况也很严重，草地有效利用面积锐减，天山草原植被盖度由60年代的89.4%下降到30.0%～50.0%，牧草高度由24.6cm下降到14.2cm，鲜草产量由l470kg/hm2降至600kg/hm2。草地群落逆向演替情势严峻，优良牧草减少，杂草、不可食草、有毒草增多，草地品质变劣。
1.1.3.3 饲草料地基础建设水平低，管理、配套差，规模小
1.现有灌溉饲草料地工程标准低、配套差，难以发挥应有的效益
在现有建成的饲草料地中（达茂旗约1万hm2），保灌面积不足1/4。大面积围起的围栏草场，光围不建，产草量并无太大变化。20世纪建成的一些地面灌溉工程主要以防洪为主，供水功能低，加之输配水工程配套差、老化失修，本来就低的供水功能也难正常发挥。近几年建成的饲草料地多数为以地下水为水源的节水灌溉工程，虽然当时建设时尽量考虑了较高标准，但水源工程与输配水工程不配套，灌溉面积小，也未能很好地发挥工程的效益。低压管灌占节水灌溉饲草料地的比例约为60%，虽解决了水分运输过程中的水分损失，但田间用水技术传统，用水效率低，水分生产率就没有保证。
2.现有灌溉饲草料地节水灌溉面积小、设备陈旧、急需技术升级
现有灌溉饲草料地节水灌溉面积占节水灌溉面积的32%左右，技术以喷灌、滴灌为主，喷灌占28.01%，滴灌占4.35%。从灌溉饲草料地节水灌溉面积来看，节水灌溉面积比例低，同时喷灌、滴灌设备不同程度地都有跑冒滴漏等现象的发生。大部分节水设备自安装投产后，基本没有后期的维护、管理工作，导致节水效率低下。部分设备陈旧、闲置，急需技术升级，更新换代。
3.灌溉饲草料地管理制度落后，缺乏科学的技术指导
生活在广大草原牧区的牧民有别于长期在农区耕作的农民，在长期的牧区生活中，牧民以草原为家，主要依靠天然草原的牧草维持牲畜的饲草料需求。因草原生态不断恶化，草原保护工作的不断加强，生态移民政策的贯彻落实等因素，牧民开始尝试进行饲草料地建设，但缺少工程建设专业知识和田间管理经验，基本以照猫画虎的设计和粗放的管理方式为主，不掌握牧草耗水规律和灌溉制度技术经验，这样粗放、落后的管理水平就极大地制约着灌溉饲草料地发挥最大的作用。
1.1.3.4 灌溉人工草地发展规模与布局对天然草原生态影响不明
目前，灌溉人工草地建设对天然草原生态影响存在颇多争议，前人研究多以水资源、牲畜饲养需求、土地利用情况及地下水位变化等为着手点对灌溉人工草地规模与布局进行研究，很少有从灌溉人工草地建设对天然草原植被、生态状况进行研究，缺乏灌溉人工草地建设规模与布局对天然草原生态影响定量的研究。
概括来讲，目前关于灌溉人工草地建设与高效用水方面存在以下5个方面的科学问题亟待研究解决：①主要种植的灌溉人工牧草耗水规律和灌溉制度；②中大尺度的灌溉人工草地用水效率问题；③灌溉人工草地建设对流域水循环过程的影响问题；④灌溉人工草地建设对草原生态环境的影响问题；⑤灌溉人工草地的建设规模与合理布局问题。