水利是農業的命脈。在原始農業階段，先民們是不可能提供莊稼需要的水分或者將多余的水分排出去的，只有靠天吃飯，因此當時的生產力是低下的。在長期的農業實踐中，人類逐步掌握了灌溉與排澇的技術，在莊稼需要水分時及時提供，而多余時則排出。
一、人類灌溉史
國外
按照氣候特點推測，人類灌溉歷史應起源于干旱區。四大文明古國都出現在大河流域，以灌溉農業提升了食物供給能力，奠定了古代文明的基礎。早期的灌溉都是引洪淤灌的，以后發展為引水灌溉或建造水庫，并通過調洪實現計劃灌溉。
非洲尼羅河流域早在公元前4000年，就有利用尼羅河水位變化規律發展洪水漫灌的做法。公元前2300年前后，在法尤姆盆地建造了美利斯水庫，通過優素福水渠引來了尼羅河洪水，經調蓄后用于灌溉。這種灌溉方式持續了數千年。19世紀初，埃及引種棉花和甘蔗等經濟作物。1826年開始改建舊的引洪漫灌系統，進行常年灌溉。
古埃及的水利灌溉工程的建設和管理，從前王朝后期開始，經過古王國、中王國和新王國的發展,到托勒密時期取得了較大的成就。水利灌溉對古代埃及社會的經濟、政治產生了重要的影響，在很大程度上促進了古埃及文明的產生與發展。
在西亞，兩河流域美索不達米亞的幼發拉底河和底格里斯河流域的灌溉，也可追溯到公元前4000年左右。在巴比倫時期，由于幼發拉底河的高程普遍超過底格里斯河，因而對開挖灌渠十分有利。最早是引洪淤灌，以后發展為坡度平緩的渠道網。
約公元前2000年，漢穆拉比時代已有了完整的灌溉渠系。干渠用磚襯砌，用瀝青勾縫。當時的灌溉面積達260萬公頃以上,養育著1500～2000萬人口。當時頒布的《漢穆拉比法典》還專門對堤防失修、沖毀土地的責任者作出了賠償損失的具體規定。約公元前1000年興建的鈕姆盧水庫可向兩岸的渠系供水,有些渠道深達10～16m,寬達120m。公元前600～560年間，新巴比倫的空中花園采用了細密的雨滴灌溉，類似現代的噴灌。
公元前 539年，巴比倫被波斯征服，灌溉系統失修，農業生產受到很大影響。公元初期，波斯的薩珊王朝修四大干渠引幼發拉底河水,灌溉今伊拉克中部地區。629年，兩河流域出現大洪水，沖毀紐姆盧水庫，不久阿拉伯人征服兩河流域地區，著手改進舊渠系，逐步恢復灌溉。
兩河流域上游的敘利亞、土耳其等國境內都有許多古灌區，有些至今仍在使用。亞美尼亞、伊朗等地則從公元前 8世紀就以引用地下水發展灌溉的坎兒井眾多聞名。伊朗境內現在還有大約22000條坎兒井仍在使用。在埃及、伊朗、突尼斯、敘利亞等地中海氣候的干旱區。2004年，筆者曾現場見過幾千年前的水利設施，并下到地下十幾米深的坎兒井，親自體驗了古代人類在干旱區生存的智慧。
南亞印度河流域在公元前2500年左右已有引洪淤灌。公元前3世紀左右，印度河流域憑借灌溉已做到一年兩熟。當時北方建有亞穆納水渠，南方則有高韋里河三角洲灌區。在中世紀的1000多年中，南亞次大陸建造了數萬座水壩用于灌溉，其中位于博帕爾東南的一座水庫庫區面積約650平方公里。
錫南（今斯里蘭卡）自公元前 5世紀就開始發展灌溉。特別是公元2世紀至14世紀之間，斯里蘭卡島中部干旱地區修建了大大小小的蓄水池達1500余座，形成了許多水庫、塘堰、渠系結合的灌溉網。
公元前1050年，柬埔寨就在吳哥窟附近修建了暹粒河灌區，并且一直使用到現在。
日本在公元前6世紀已有水利記載,以后大量修建山塘、水庫，20世紀開始修大型灌區，至1947年全國水澆地已占耕地面積一半以上。
印度尼西亞的爪哇等島，自古引水種稻，19世紀始建新式工程，20世紀60年代灌溉面積約380萬公頃，大量的古代工程仍在使用。
蘇聯中亞阿姆河、錫爾河流域的灌溉始于公元前6世紀。8世紀中葉以后,這一帶是阿巴斯王朝的四大糧倉之一。
秘魯的灌溉歷史至少在公元前1000年。皮斯科河谷公元前已有灌溉工程。公元1～600年間是水利工程大發展的時期，此后印加帝國統治的1000年，灌溉又得到進一步發展。
阿根廷于1577年興建了杜爾塞河引水工程。中美洲墨西哥等地的灌溉工程則至16～17世紀才出現較多的記載。
近 200以年，全球灌溉事業發展加快。1800年左右，全世界有灌溉面積800萬公頃。20世紀初提高到4800萬公頃。1949年達到9200萬公頃，60年代末超過 2億公頃。
中國
我國是一個農業大國。人口多、耕地少、水資源緊缺、水旱災害頻繁，特殊的氣候、地理等自然條件以及社會條件，決定了中國必須走灌溉農業的發展道路。
春秋戰國時期 我國是世界上從事農業、興修水利最早的國家，早在5000年前的大禹時代就有“盡力乎溝洫”、“陂障九澤、豐殖九藪”等農田水利內容；夏商時期有在井田中布置溝渠，進行灌溉排水的設施；西周時在黃河中游的關中地區已經有較多的小型灌溉工程。《詩經，小雅·白華》有“泥池北流，浸彼稻田”記載，指的是引渭河支流泥水灌溉稻田。春秋戰國時期，由于生產力的提高，大量土地得到開墾，灌溉排水相應地有了較大發展。著名的如魏國西門豹在鄴郡(現河北省臨漳)修引漳十二渠灌溉農田和改良鹽堿地；楚國在今安徽壽縣興建蓄水灌溉工程芍陂；秦國蜀郡守李冰主持修建都江堰使成都平原成為“沃野千里，水旱從人”的天府之國。
秦漢時期 該時期是全國統一國力強盛時期，也是灌溉排水工程第一次大發展時期，西漢前期的水利建設大大促進了當時社會經濟的發展。鄭國渠(建于公元前246年)是秦始皇統一六國前興建的灌溉工程，可灌田4萬頃，使關中地區成為我國最早的基本經濟區。 “秦以富強，卒并諸侯”，就得益于該水利工程。漢武帝時，引渭水開了漕運和灌溉兩用的漕渠，以后又建了引北洛河的龍首渠，引涇水的白渠及引渭灌溉的成國渠。漢代除在統治的腹心地區渭河和汾河谷地修建灌溉工程外，還在西北邊疆河西走廊和黃河河套地區也修建了一些大型渠道引水工程，從而達到“屯兵墾殖、鞏固邊防”的戰略目的。
隋唐北宋時期 我國第二個灌溉排水工程發展時期是隋唐至北宋時期。唐朝定都長安后，曾大力發展關中灌溉排水工程；安史之亂后，人口大量南遷，江浙一帶農田水利工程得到迅速發展，沿江濱湖修建了大量圩垸，排水墾荒種植水稻。同時提水工具也得到改進和推廣，擴大了農田灌溉面積；晚唐時期，太湖地區的賦稅收入已超過黃河流域，成為新的基本經濟區。北宋時期，長江流域人口占全國人口的比重已從西漢時的不足20%上升到40%多。宋神宗支持王安石變法，頒布了《農田利害條約》(又名《農田水利約束》)，這是第一個由中央政府正式頒布的農田水利法令，同時還設立全國各路主管農田水利的宮史，使農田水利建設得到進一步發展。南宋王朝偏安江南，進一步推動江南水利的發展，不僅蘇浙一帶水利得到長足發展，而且東南沿海及珠江三角洲水利建設也開始有所發展。
明清兩代 明清兩代是我國歷史上第三個灌溉排水工程發展時期。這一時期全國人口有了較大增長，從元代的5000多萬人，發展到明代的9000萬人，到清代康熙年間超過了l億多，清代末年已達到4億人，全國人口在500多年間增長了7倍多。人口的迅速增長得益于可灌溉耕地面積的擴大。明、清時期長江中下游的水利已得到廣泛開發，僅在洞庭湖區的筑堤圍墾，明代就有200處，清代達四五百處。“湖廣熟、天下足”，當時的兩湖地區已成為全國又一個基本經濟區。與此同時，南方珠江流域，北方京津地區，西北和西南邊疆地區灌溉事業都有了很大的發展；東北松遼平原在清中葉開禁移民以后，灌溉排水工程也有所發展。
19世紀后期 19世紀中期以后，中國淪為半封建半殖民地社會，這一時期水利在局部地區雖有所發展，但是總的來說則是日趨衰落。19世紀后期，由于西方近代科學技術傳入中國，一批水利學者從國外學習歸來，開辦水利學校，傳播先進科學技術。 1914年，我國第一所水利專科學校——河海工科專門學校在南京成立；1917年以后，長江、黃河等流域相繼設立水利機構，進行流域內水利發展的規劃和工程設計工作；1930年由李儀祉先生主持，開始用現代技術修建陜西省涇惠渠，以后又相繼興建了渭惠渠、洛惠渠等灌區。經過歷史上的幾次大起大落，到1949年全國有灌溉面積2.4億畝。
新中國成立以來 中華人民共和國成立以來，進行了廣泛持久的灌溉排水工程基本建設，取得了舉世矚目的巨大成就，為我國農業和國民經濟的持續發展提供了不可替代的基礎設施和物質保證。到2003年底，全國灌溉面積達到7.2億畝，使40%的耕地有了灌溉設施。1949年，中國灌溉用水量不到1000億立方米，到2003年，達到3300億立方米。
按有效灌溉面積計算，1980年全國平均每公頃農田灌溉用水8745立方米，1997年降到7800 立方米。全國共建設萬畝（667公頃）以上灌區5686處，灌溉面積2200多萬公頃，占全國農田灌溉面積的43%。目前，全國共有水庫84905座，總庫容4571億立方米，其中除少數大型水庫主要用于防洪和發電外，絕大部分水庫都具有灌溉供水的功能。
截止到2002年底，全國已發展節水灌溉面積2.8億畝，其中噴灌3700多萬畝，微灌30多萬萬公頃，低壓管道輸水灌溉6200多萬畝,渠道防滲控制面積11350萬畝。非工程節水面積達到1670萬公頃，其中800萬公頃是采用控制灌水方法的水田。
說到新中國成立以來的水利工程，不得不提河南林縣人民群眾修建的紅旗渠。這條總長1500公里的輸水渠，要穿越太行山，是林縣人民公社社員用原始的工具建立起來的。為修建這條生命渠，70多名社員犧牲在懸崖峭壁上；為節省資金，社員們用土法制作炸藥；在困難的時期，用以充饑的竟然是野菜。這樣下來，紅旗渠的建設者們為國家節省資金1293萬元（文革期間的鈔票1元值現在的50-100倍）。那個時候沒有貪官，沒有承包商，好鋼都是用在刀刃上的。紅旗渠是特殊年代的產物，她是時代精神的產物，是人間奇跡。其施工難度之大，質量之高，功能之巨，完全有資格成為世界遺產。
二、灌溉及其設備
在自然條件下，往往因降水量不足或分布的不均勻，不能滿足作物對水分要求。因此，必須人為地灌溉，以補天然降雨之不足。灌溉，農民最通俗的叫法就是澆地。依據灌溉方式不同，自古到今有以下幾種方式：
井灌 這是比較原始的灌溉方式，依靠人力或畜力將水提出來，在小型的溝渠內灌溉到農田中去。筆者小時候干過的農活，用的是人力推動的自吸井。目前，非洲還可以看到這樣的原始工具。2014年，筆者在布基納法索還見過腳踏的井灌裝置，是借鑒自行車的原料鏈式傳動動力汲水。井灌一般范圍較小，多用于菜園。
大水漫灌 修建畦田或隴溝，在來水上游建小型堰或壩，利用重力使水自流到農田。今天人們改用抽水機就地取水，或將水庫放的水通過渠道輸入農田。由于這種利用水的方式類似于河水的泛濫，人們形象地稱之為大水漫灌。其好處是節省成本，但缺點是造成水的浪費。由于省力省時，不需專門的設施，該措施在全國多地使用。但大水漫灌浪費水資源，容易造成地下水位抬高，因此使土壤鹽堿化，在發達國家已經逐漸被淘汰。采取該做法，在北方一般小麥需要灌溉2-3次，其中一次是冬前水；而種植玉米，因為自然降水，一般不需要灌溉。只有特別干旱，在播種時用少量水點播，但已不屬于漫灌范疇。
噴灌 由管道將水輸送到位于田間噴頭，通過內部壓力將水噴出。設備有固定式和移動式兩類。固定式噴頭安裝在固定的地方，有的噴頭安裝在地表面高度，對于葡萄園或果園可采用這種做法，即對于多年生作物，因作物和地點固定，可采取這種辦法。
移動式噴灌機有以下幾類：
1）時針式或圓形噴灌機是一種移動式的設備，噴灌頭安裝在有輪子支撐的電鍍鋼管或鋁管上，圍繞一個中心旋轉，從中心樞軸輸送水，整個噴灌機噴灌面積形成一個圓。這種噴灌機械在美國使用的很普遍。噴灌機的旋轉可以由水力推動，也可以由電機推動，大多數都使用電機。這種機械灌溉面積是一個圓形，因此在每個圓形之間的空檔不能被灌溉利用，只適合在耕地面積充分的地區使用。
2）直線移動式噴灌機，是一個長管道，每隔一定間隔有一個支架，支架上有輪子，噴頭在管子上，整個管道平行移動噴灑，水由管道一頭輸入，所以噴灌面積可以大到幾千公頃。
3）絞盤式噴灌機也叫卷盤式噴灌機，采用水渦輪式動力驅動系統。采用大斷面小壓力的設計，在很小的流量下，可以達到較高的回收速度，水渦輪轉速從水渦輪軸引出一個兩速段的皮帶驅動裝置傳入到減速器中，降速后鏈條傳動產生較大的扭矩力驅動絞盤轉動，從而實現水管的自動回收。
微噴灌 是利用折射、旋轉、或輻射式微型噴頭將水均勻地。噴灑到作物枝葉等區域的灌水形式，隸屬于微灌范疇。如果噴灌屬于人工大雨，那么微灌就是和風細雨。微噴灌的工作壓力低，流量小，既可以定時定量的增加土壤水分，又能提高空氣濕度，調節局部小氣候，廣泛應用于蔬菜、花卉、果園、中藥材種植。
滴灌 將水一滴一滴地、均勻而又緩慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式，滴水流量小，水滴緩慢入土，可以最大限度地減少蒸發損失。滴灌水壓低，節水，可以用于對生長不同植物的地區，對每棵植物分別灌溉，但對坡地需要有壓力補償，用計算機可以依靠調節不同地段的閥門來控制，關鍵是控制調節壓力和從水中去除顆粒物，以防堵塞滴灌孔。水的輸送一般用塑料管，一般為黑色。滴灌也可以用埋在地下的多孔陶瓷管完成，但費用較高。再美國西部亞利桑那州，美國人種植喬木和花卉大都采取這種做法。
滲灌 人工將地下水位抬高，直接從底下為植物根系供水的方法。滲灌常用于商業溫室產品，如對盆花進行灌溉，還可以施肥，用含有肥料的水溶液從底部浸泡花盆10-20分鐘，水可以回收。這種運作需要高技術自動操作，設備費用貴，但節省人力、水和肥料。
三、排澇
“旱能澆、澇能排”。如果說干旱半干旱地區作物面臨缺水問題，那么在濕潤地區，作物面臨的是淹水狀態，即水太多了也會影響莊稼的生長，這就需要做排水的工作，排澇就是排除危害生產中的積水。
大部分作物是中生植物，即需要的水分既不能太濕，也不能太干，作物需水與供水的矛盾不是一成不變的，多了旱，少了澇。因降雨形成的地面積水影響作物正常生長的災害性現象。也稱“潦”。雨水過多或過于集中，而河溝排水能力不足,或外水頂托,排水困難，都能造成低洼地區地面積水。產生澇災的多余水量稱為澇水，也稱瀝水。
地面淹水影響植物光合作用，植株生長纖弱，甚至因根部缺氧窒息死亡。作物受澇而減產的程度與作物種類、品種及其生長階段,淹水程度,淹水時間等因素有關。一般地，旱生作物、矮稈作物和作物生長前期比水生作物、高稈作物和作物生長后期的抗澇能力弱，淹水越深、淹水時間越長對作物為害越大。土壤長期受澇，地下水位上升，會招致土壤沼澤化；在地下水礦化度較高的地區，還將造成土壤鹽漬化。中國受季風影響，夏秋雨量集中，是洪澇多發季節，有的年份洪水泛濫，有的年份洪水雖未泛濫而農田內部已積澇成災，稱內澇。
排澇措施 健全的田間排水系統是排澇的基礎設施。田間排水系統由田間集水溝和各級輸水溝及其配套建筑物組成。合理安排排水出路和排水方式是排澇規劃的重要環節。有自流排澇條件的地區宜盡量自排；無自流排澇條件的地區則施以抽排。其中有大量高地徑流匯入的，常挖截水溝(也稱撇洪溝)，實行高水自排、低水抽排，以減輕抽排負擔；對于受外水頂托不經常具備自排條件的地區，則須建閘，能自排時開閘自排，不能自排時閉閘抽排。此外，調整水系、整治河道、改善排洪排澇條件，也是常用的全局性的防洪排澇措施。
排澇標準 指流域內能夠安全排出由于某一重現期連續若干天降雨而產生的洪峰流量，并在作物耐澇的允許天數內排除田間澇水的能力。達到規定排澇標準的排水系統，能保證在發生規定標準以內的降雨量時，不致引起澇災或不使農作物減產。 降雨重現期越長、連續降雨的天數越多，表示排澇的標準越高。我國設計的排澇標準一般為5年一遇，少數為3年一遇，高的為10年一遇。
排澇模數 單位面積的排澇流量，即排澇河溝或排澇站的設計流量同集水面積的比值，常用單位為立方米/(秒·平方公里)、升/(秒·公頃)或毫米/天。排澇模數是排澇工程的一項重要設計指標，其數值大小與設計暴雨、作物耐淹能力有關。在設計暴雨小、作物耐淹能力強、集水面積大、滯蓄能力強的排水區，其設計模數可相對減小。對于集水面積小的排水溝，其排澇模數常用幾天暴雨幾天排出的簡單算法推求。
四、國內外排澇做法
早期農業是在河流沿岸發展起來的，需要排干沼澤，進行土地墾殖。公元前5世紀中葉,希臘歷史學家希羅多德曾記載了尼羅河谷的排水工程，以后羅馬的瓦羅在《論農業》一書中提到了修建排水工程的規范。
荷蘭農業排水系統在世界上享有盛名，它是與圍海造田聯系在一起的。公元 4世紀，這一帶就開始出現人工海堤。從10世紀開始，盛行筑堤造田工程。最初在圩田內實行自然排水。1612年開始利用風車抽水圍墾沿海低地。幾百年間,依靠人工堤防共圍墾出7000多平方公里的土地，相當于全國陸地面積的五分之一。
荷蘭的排水工程技術以后又擴展到歐洲的其他地區。英國從13世紀開始排水,把大量低洼地改變成農田。1531年制定法律，英國直接干預排水事業，并于1918和1930年兩次頒布國土排水法案。法國在1620年首先使用瓦管排水。英國于1724年首先使用鼠道式暗渠，1764年出現了有壓地下水的沼澤地的排水方法，1843年發明圓形瓦管制造機，19世紀后半葉又發明了挖溝機。在東歐、波蘭從13世紀起就開始排水，羅馬尼亞的排水歷史甚至比灌溉歷史還要早。希臘的排水工程則主要是為了防洪。
近100多年來，在世界其他地區,由于農業灌溉的急劇發展，土壤次生鹽堿化問題日益突出，進一步推動了排水工作的發展。埃及于1909年以后大力發展深溝排水解決了棉田的鹽堿化問題。美國于1849～1850年建立了沼澤地法案，排水自東向西發展，除沼澤排水外，還發展灌區排水，大量使用瓦管暗溝，到1960年排水面積約4100萬公頃。加拿大排水有 200多年歷史。巴基斯坦結合井灌發展垂直排水，20世紀60年代末有深井5500多眼，并有大面積地面排水網。
中國的排澇工程在人類歷史上更是值得大書特書，多年的水患在新中國成立以后大多得多控制，其中海河和黃淮海整治成效最為突出。
海河自天津市區的三岔河口貫穿市區，至大沽口處入海，自古以來就養育了天津人民。海河對天津城市的形成和發展起了舉足輕重的作用，但是，在舊時代也給海河流域的人民帶來過不少災難。海河水系支流眾多，一到汛期同時漲水，而入海口處卻肚大嘴小，宣泄不暢，水流速度越來越慢，泥沙沉積日益嚴重，排洪能力越來越差，常常形成海河流域的洪澇災害，給廣大人民群眾的生活和海河地區社會經濟發展造成很大危害。據記載，從1368年到1948年的580年間，海河流域發生過387次嚴重水災，天津市被淹泡過70多次。
中華人民共和國成立后，毛澤東主席發出了"一定要根治海河"的號召。自1958年開始，海河流域人民按照統一規劃、綜合治理的方針，從上游到下游，從支流到干流，對海河水系進行了全面根治。上百萬治河大軍包括中小學生、家庭婦女也揮锨上陣，完成了大大小小一系列整修工程，從根本上對海河進行了治理，使海河舊貌換新顏。
黃淮海地區北起長城，南至桐柏山、大別山北麓，西倚太行山和豫西伏牛山地，東瀕渤海和黃海，其主體為由黃河、淮河與海河及其支流沖積而成的黃淮海平原（即華北平原），以及與其相毗連的魯中南丘陵和山東半島。行政區劃范圍大致包括北京、天津和山東三省市的全部，河北及河南兩省的大部，以及江蘇、安徽兩省的淮北地區，共轄53個地市，376個縣（市、區）。全區土地總面積46.95萬平方公里。
由于該區域有兩個水系，即黃河和淮河，當年持續的河流泛濫給人民群眾帶來不小的災害。“黃泛區”就是一個苦難的代名詞，一個曾滋生了雜草，又滋生了故園重生夢想的地方。黃河與河南糾纏不清，花園口與黃泛區連綿一起，三者的交集，正是河南這個人口大省新歷史的濃縮。黃泛區內黃河連年泛濫，造成百姓紛紛逃亡。
泛濫的黃河水不但奪命，還把大約100億噸泥沙帶到了淮河流域，黃泛區面積多達5.4萬平方公里，相當于江蘇全省總面積的一半以上。大水沖過之后，留下了最厚有數米深的沙石和黃泥，給黃泛區田地復墾帶來了極大困難。根據檔案記載，到1946年6月，河南黃泛區“650萬畝農田被淹，目前可耕地雖有266萬畝，但因沒有耕牛和種子，加之8年來田地覆蓋了沙礫，僅憑人力挖掘非常不易，仍屬荒廢。”
針對黃淮海面臨的旱、澇、風沙等一系列問題，新中國成立以后，人民政府就帶來群眾進行了不懈的努力。蘭考焦裕祿的故事家喻戶曉，介紹的就是這位來自山東的領導干部在蘭考整理黃淮海澇害與沙害、并犧牲在工作崗位上的感人故事。通過在下游平原區開挖、疏浚數千條大、小河道，使數萬平方公里低洼易澇耕地基本解除洪、澇威脅，鹽堿化的土地也顯著減少。漳衛新河、子牙新河、獨流減河、永定新河的治理或開挖，使海河五大水系分流入海的泄洪能力加強；蘇北灌溉總渠、新沂河、新沭河及淮河入江水道的開通，使水系紛亂的淮河下游平原具有較暢通的排水出路。
五、水分利用效率
從上面的介紹來看，農業要獲得豐收，水分的有效供應是非常關鍵的，水既不能多，也不能少，水分與糧食產量是密切相關的。這里就出現了一個專業的詞匯，即水分利用效率。那么，我們在一日三餐吃到的糧食，僅從水分的角度來看，需要用多少水來換呢？
筆者在中國科學院大學講授《高級生態學》課程中的水分生理生態時，經常問研究生們這樣一個問題，我們生產一斤糧食需要消費多少斤水？全班150人竟然無人能夠回答，包括很多農學院畢業的學生也不知道。可見，我們的農學院課程講授，是多么嚴重脫離實際了。他們只背教科書上的一些概念，但對于這么直接設計應用的知識卻基本不關心。
那么，目前我們生產一斤糧食到底消耗多少水呢？水利部部長陳雷在2015年的一次講話中指出：我國農田單位用水的糧食產量不足2.4斤/立方米，而世界先進水平為4斤/立方米左右。水的比重為1千克/立方米，經過簡單換算可知，生產1公斤糧食耗水量高達800公斤,即0.8噸，接近1噸水。如果在干旱區，生產糧食的水成本幾乎是“噸水斤糧”了。
如果說一斤糧食要用一噸水來“換”，可能有些人不相信。近期筆者在東北、西北、華北部分糧食產區調查發現，作為我國目前最大“耗水戶”的農業生產，許多地方仍在沿用相對粗放的灌溉方式，無論是地表水還是地下水灌溉，水糧比都很驚人，節水灌溉的面積相對較少，水資源消耗浪費巨大，有的農田產出基本是“一斤糧食一噸水”的程度。
我國水資源總量居世界第6位，但人均水資源量只有世界平均水平的28%。與此同時，農業灌溉用水卻消耗巨大，約占全社會用水總量的45%。
巴彥淖爾市是內蒙古自治區的“糧倉”，同時也是典型的干旱區，年蒸發量約為降水量的14倍，農業生產全靠灌溉。過去都是自己拿上工具去搶水，想澆多少澆多少，有時冬天地里都結著冰。后來有管理了，農民也有節水意識了。但現在供水時還須先灌滿80厘米深的土渠，然后才能溢出到農民田里，土渠中這80厘米深的水就浪費了。一些基層干部和農民介紹，有的灌區在供水時，由于沒有精細管理，供水量過多，致使用于泄水的排水渠也“滿載”工作，許多水白白流走。有的農民在為水田補水時同時開口子排水，水田里成了“常流水”，水資源浪費嚴重。內蒙古西部河套灌區年產糧食40多億斤，消耗 40多億立方米地表水，相當于一立方水換一斤糧。東部通遼灌區玉米產量高，以地下水井灌為主，一立方水能換7斤糧。地下水是子孫后代的“保命水”，長期用地下水灌溉已使部分地區地下水位大幅下降，將引發一系列生態問題。
無獨有偶，記者在寧夏回族自治區水利廳了解到，寧夏農業灌溉年引水約63億立方米，除了排走的水實際消耗約38億立方米，全區糧食年產量375萬噸左右，相當于一立方米(噸)水換來2斤糧。相對于內蒙古，這個效益還是不錯的。
近年來，我們不斷加大農田水利建設投入，部分工程已經見到節水成效。但據有關部門測算，目前我國農業灌溉水有效利用系數0.516，遠低于發達國家0.7以上的水平。更值得注意的是，我國原本在水熱條件豐富的地方產糧，幾乎不需要用地下水。以前是“湖廣熟，天下足”，現在則是“北糧南運”、“外糧內運”。由于種地不掙錢，江南農民紛紛撂荒，種地就開墾到了原本不適合農業的干旱、半干旱區。那里原本蒸發量就大，在那里生產糧食，相當于將寶貴的地下水資源又通過糧食運回了水分充足的南方。
以筆者熟悉的山東為例，那里的自然降水量平均676毫米左右，其中80%降水在7-8月植物生長季節，其中的雪水也可為小麥利用。只要農民種地，小麥和玉米或小麥大豆輪作，天然降水就會得到很好的運用，其水量相當于每畝500.3立方米(噸)。山東小麥玉米周年產量如果管理好的話，可打糧食2噸，玉米季不需要澆水，僅小麥季澆水2-3遍，需水量400-525毫米，取平均值463毫米。天然降水與人工灌溉總水量每畝約1139毫米，折合每畝759.7噸，水分利用效率是2.63公斤糧/噸水，或5.25斤/噸，相對于在干旱區種糧，其水分利用效率是其5倍以上。如果換成江南水鄉，由于自然降水就在1000毫米以上，灌溉用水就更少，水分利用效率更高。從這樣簡單的計算來看，在干旱半干旱區種糧或種棉花，僅水賬就是根本不合算的。
植物吸收的水分還要通過蒸騰作用耗散到空氣中，灌溉到土壤中的水也會蒸發到空中。
在干旱半干旱區種地，相當于將儲藏在地下中寶貴的水資源，通過大氣環流帶走了，地下水位下降就不可避免。更糟糕的是，鹽分也帶到了地表，種植幾年后就出現退化。對地表水源的爭奪；造成地下水位下降；地面沉降；在蒸發量大的地區造成土壤鹽堿化；過度灌溉的地區造成農業廢水引起的農藥和化肥污染。
在水分利用效率方面還有一個瞬時水分利用效率的計算，即光合速率除以蒸騰速率，其單位是微摩爾CO2/摩爾水，由于與生產實際相差較遠，不在詳細解釋。
中國鄉村發現網轉自：生態家園 微信公眾號
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