农业现代化是我国农业发展的必然方向。在农业发展进入新阶段的形势下，提高农业效益、增加农民收入、保护农业生态环境是今后相当长一段时间内农业与农村经济工作的重点任务。处于内陆干旱地区的新疆是我国缺水量最严重的省区之一，“荒漠绿洲、绿洲农业”是其显著特点，荒漠绿洲具有对水的明显依赖性，有水就有绿洲，无水则成荒漠，而绿洲已成为干旱区人类赖以生存得基础。石河子垦区就是典型的绿洲农业，垦区现有18万公顷（270万亩）耕种面积，每年实际播种面积只有16万公顷（240万亩），可耕面积达到36.67万公顷（550万亩）。按照“九五”计划，本世纪末石河子人要进入小康，必须改造中低产田2～3.33万公顷（30～50万亩），收复弃耕地0.67万公顷（10万亩），增加新耕地0.67万公顷（10万亩）。石河子垦区可持续利用的水资源只有12亿m3，这样，按常规用水比例来推算，一年至少要增加2亿方以上的用水。地表河流量和自然降水已无法添加，打井汲取地下水也只能解决9000万方左右，尚有一亿多方的供水缺口。因此必须走节水农业的道路，提高水的利用率，利用节约的水种草、种树，发展畜牧业和二、三产业，从而建设石河子垦区节水高效生态农业。但近年来随着新疆传统粗放的灌溉农业发展，最突出的生态问题——农田次生盐渍化主导的“三化一污”，即耕层土壤盐化、土壤肥力退化、风沙化、农药化肥地膜污染等，使绿洲农业产出降低，已严重制约了新疆经济的发展，传统的粗放灌溉与“三化一污”已形成一个愈演愈烈的恶性循环链：绿洲传统灌溉系统 → 农田次生盐碱化 → 农田“三化一污”为典型表现的农业生态恶化演替状态 → 越灌越化越化越灌的恶性循环 → 农田净产出低 → 农业徘徊低速增长 → “三农”难题。
一、石河子垦区建设节水高效生态农业的必要性
要使目前农业生态徘徊恶化演替状态跨越到持续良性演替状态，即使传统灌溉系统基础上农田越灌越化，越化越灌的恶性循环跨越到现代节水灌溉系统工程基础上越灌农田盐分越少、土壤肥力越高、风沙危害越来越小、化肥农药地膜残留越少，并稳定在一个使农业持续快速增长的水平上。首先得改变导致农田次生盐渍化的传统的农业灌溉方式，采用高效的管网输水配水和膜下滴灌技术，发展绿洲节水农业。因管网输水配水基本上不产生深层渗漏，大大减少了地下水的补给量，使灌区农田地下水位埋深控制在临界深度以下，一方面抑制了灌溉土地盐渍化发生，另一方面减少地下水的过量开采，并将有限的水资源保护了脆弱的干旱绿洲生态环境，有效的防止了土壤荒漠化。其次需将其作为系统工程来考虑：在建设以膜下滴灌为先导的田间覆盖微灌系统工程的同时，要建设以出山口径流为基础的绿洲现代节水灌溉系统工程，作为根治农田盐化的主要措施。采用高效节水技术节约的水不能用于线性扩大农田面积，而必须种树种草。种树建设绿洲三级林网：绿洲与沙漠的边界林带建成乔灌草立体林带；在乔木防风林前面建设半人工自然乔灌保护带（梭梭、柽柳、胡杨）和人工种植经济灌木（金银花、枸杞等），使边界林也有经济效益；绿洲内的路渠林带和片林，绿洲三级林网可把绿洲风沙危害降低到最小；种草推行草田轮作，增加绿洲生物多样性提高土壤有机质，增加土壤肥力，防治土壤肥力退化。种草不仅仅提高土壤肥力，而且增加绿洲植被，发展农区草业和畜牧业。在治理盐化、退化、沙化的基础上，化肥农药用量逐年减少，直到符合国际绿色标准，使农产品全部达到安全标准，为占领国内外市场奠定安全基础。这样，可根治“三化一污”，可恢复和建设林田草牧复合节水农业生态系统，建成的绿洲节水农业系统工程，为有效治理绿洲生态问题提供了技术保障，为干旱区绿洲生态、农业、国民经济持续、快速发展状态提供基础。
由此可见，垦区“三农”难题链的源头是绿洲传统灌溉系统，解决“三农”难题，不仅是节水灌溉问题，而是彻底改造绿洲传统灌溉问题。因此必须建立节水高效生态农业。
二、节水高效生态农业建设的内容
绿洲现代节水生态农业是一个系统工程。这项工程由四部分组成：田间现代节水灌溉系统工程，绿洲现代节水灌溉系统工程，绿洲林田草牧复合生态农业系统工程，田间生态农业系统工程。第一步，以膜下滴灌技术为主，集成有关节水农业技术，构成满足各种作物、乔灌草灌水要求的田间滴灌系统工程。第二步，以田间滴灌系统工程为基础，嫁接渠道防渗技术与山间水库工程构成绿洲节水灌溉系统工程。第三步，以绿洲节灌系统工程为基础建设绿洲林田草牧复合农业生态系统工程，并调整农业产业结构。第四步，在绿洲生态系统工程基础上建设绿洲农业现代化系统工程，并调整绿洲经济结构。
1、田间节水灌溉系统工程
用以代替斗口以下的传统灌溉系统，包括三项主要内容：
——田间灌溉技术用膜下滴灌或覆盖微灌（膜下滴灌、秸杆覆盖滴灌、地下滴灌或微灌）为主代替传统的沟灌、畦灌、漫灌为主，以适应各种作物、果园、人工林地、人工草地的灌水要求。这样，可大幅度减少棵间蒸发，强烈抑制了耕层盐化动力，又大幅节水。
——用塑料干支管代替传统的斗农毛渠，杜绝田间渗漏。
——大约在传统灌溉的斗口设供水站，用水泵供水；如有可用的地下水，还要打井。灌溉以地上水为主，地下水补充。
根据石河子垦区的资料，传统灌溉斗口灌溉定额400立方米/亩，其中渗漏70立方米，棵间蒸发150立方米，有效用水（植株蒸腾、蒸发、化合）180立方米。大田膜下滴灌系统工程亩用水200立方米，杜绝了渗漏，保证了有效用水，只有20立方米的棵间蒸发，抑制了130立方米的棵间蒸发，使这项技术有抑制田间盐化动力的生态作用。如果按每年减少田间渗漏70立方米计，田间地下水位每年大约可降低25厘米，十年可降低2.5米。这样，在建成田间现代节灌系统工程后，大体十年即可根治农田盐化。
田间植株有效用水量以180立方米计，从供水站到田间管道输水利用系数为0.95，田间灌溉水的利用系数为0.95，则田间灌溉定额为200立方米。农八师1966——1968年三年大田试验没有超过这个数字。200立方米可作为这个系统的规划基础数据。
2、绿洲现代节水灌溉系统工程
包括四项内容：
第一田间现代节灌系统工程如上所述，是绿洲节灌系统的基础。
第二干支渠适当防渗工程 从引水口到斗口的干支渠适当防渗，一般不要管道化，保持一定的渗漏，使绿洲非农田范围的地下水位保持在3～5米以内，以维持自然植被，对农田有保护作用。
第三调蓄径流以山区水库为主代替传统灌溉的以平原水库为主。解决年内径流与灌溉水不匹配的难题，并减少平原水库蒸发与渗漏。
第四水资源利用以地面径流为主，地下水补充。避免单独使用地下水酿成生态问题。
建成这样的系统后，目前传统灌溉的干支渠如果不做防渗工程，渠系利用系数如果为0.67，绿洲灌溉面积上每亩灌溉水资源耗用量为200/0.67=300立方米。而目前全新疆平均是730立方米，每亩可节水430立方米。如果干支渠进行防渗处理，渠系利用系数达到0.8，则亩均灌溉水资源耗用量为200/0.8=250立方米，每亩可节水480立方米。
3、绿洲林田草牧复合生态农业系统工程
在上述灌溉系统工程基础上，建设生态农业系统工程。主要内容有：
第一农田（种植作物）面积不变，用节约的水种草种树，灌溉面积至少翻一番。灌溉面积如果翻一番，全疆灌溉面积可由0.6亿亩增加到1.2亿亩。
第二建设绿洲农田三级防风林网：1、绿洲与荒漠的边界林带；2、道路与渠道两边的林带和片林；3、田间的防护林网。
第三种草 推行草田轮作制度。
第四发展农区草业和农区畜牧业。
4、田间生态农业系统工程
在绿洲现代节水系统工程基础上逐步进行田间生态农业建设。这项工程以田间节灌系统为单元，除了田间防风林带建设外，核心内容是草田轮作。
建成绿洲现代节水生态农业系统工程后，在治理耕层盐化的基础上，防止风沙危害，提高土壤肥力，农药化肥用量逐渐减少达到国际安全环保标准，大约20年后可以根治“三化一污”。
三、存在的问题
近几年我国针对新疆生态问题已做了大量的关于草田轮作技术、高效节水技术及水资源综合利用等方面的科研研究，多项重大生态建设工程和生态治理工程也相继启动和实施，但绿洲外围广大地域的生态环境仍在急剧恶化，诸多环境问题凸显，许多研究课题还需要进行深入研究。在诸多的研究与示范项目中关于草田轮作更多的是侧重轮作制度、轮作植被选育及栽培、轮作植被应用再加工等的研究比较丰富，而关于草田轮作灌水量的研究还未深入进行；在节水技术方面更多的是侧重田间膜下滴灌系统的应用研究与示范，但随着该技术的大面积推广应用，随着“节水团”“节水县”相继出现，而且在新疆干旱绿洲区已形成一种必然发展趋势，自然提出了一系列的问题需要进行研究，
①怎样突破目前田间单个灌溉管网系统的局限，对不同水资源（河水、库水、井水）的互补利用和输配水管网同田间滴灌系统进行优化规划设计研究；
②在田间覆盖微灌系统的基础进行草田轮作和田间林网建设，作为绿洲生态农业建设的微观基本单元，对其水资源的综合耗水量研究，这也是绿洲农业持续发展的基本单元。
③绿洲水资源持续利用研究，这是绿洲农业持续发展的宏观基础研究。
④节水农业可持续发展一定要按照科学技术是第一生产力的思想，重视农田灌溉技术的研究，提高水利用效率的综合技术研究、节水工程的高新技术和装备研究。以现代科技和现代工业为强大支柱，以现代管理为基础，把传统农业转到现代集约节水农业上未，建立合理的、节水、高产、高效的良性循环的节水生态农业休系。