麥麥提吐孫·吐爾地

摘要：基于資源型缺水、用水結(jié)構(gòu)性缺水和水質(zhì)性缺水的困境，介紹提高農(nóng)業(yè)用水效率的先進(jìn)、實(shí)用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)。詳細(xì)介紹各節(jié)水技術(shù)的類型、應(yīng)用效果以及優(yōu)缺點(diǎn)，展望今后農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)研究內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)節(jié)水；天然降水；輸配水工程；作物節(jié)水

中圖分類號：S274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0062-02

1 農(nóng)業(yè)節(jié)水措施概述

農(nóng)業(yè)節(jié)水內(nèi)涵包括水資源的合理開發(fā)利用與配置、輸配水系統(tǒng)節(jié)水、田間灌溉過程節(jié)水、作物生長水分轉(zhuǎn)化過程節(jié)水、用水管理節(jié)水及農(nóng)藝節(jié)水增產(chǎn)技術(shù)措施等。從用水角度看，灌溉就是通過給農(nóng)田補(bǔ)充水分來滿足作物需求，創(chuàng)造作物生長的良好環(huán)境條件，以獲得較高的產(chǎn)量。

從水源到形成作物產(chǎn)量要經(jīng)過以下4個(gè)環(huán)節(jié)：1） 通過渠道或管道將水從水源輸送到田間，對應(yīng)的技術(shù)稱為輸配水工程技術(shù)；2） 將引至田間的灌溉水盡可能均勻地分配到指定的面積上，并轉(zhuǎn)化為土壤水，對應(yīng)的技術(shù)稱為灌水技術(shù)（如噴灌、微灌、地面灌等）；3） 作物吸收利用土壤水，以維持生理活動；4） 通過作物復(fù)雜的生理過程，形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

由此可見，后兩個(gè)環(huán)節(jié)中常采用灌溉模式來提高灌溉水及降水的利用效率。通過調(diào)蓄土壤水分狀況，創(chuàng)造作物根系土壤中水、肥、氣、熱的適宜環(huán)境，可達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的。因此，凡能增加天然降水的有效利用率（如徑流調(diào)蓄與利用、集雨技術(shù)等）、減少輸水損失、提高水的利用率和水分生產(chǎn)率的措施、技術(shù)和方法均屬農(nóng)業(yè)節(jié)水范疇。前兩個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力比較大，是當(dāng)前節(jié)水的主要途徑之一。后兩個(gè)環(huán)節(jié)中節(jié)水新技術(shù)、新成果的應(yīng)用，提高水生產(chǎn)率的作用顯著，是節(jié)水條件下增產(chǎn)的主攻方向。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)是由水源、工程、農(nóng)業(yè)、管理等環(huán)節(jié)的技術(shù)措施組成的綜合技術(shù)體系。

2 農(nóng)業(yè)節(jié)水措施的類型

2.1 充分利用天然降水的技術(shù)

提高天然降水的有效利用量，減少灌水次數(shù)和灌水定額，是投資最小的節(jié)水措施。對有一定降水量的缺水地區(qū)，此技術(shù)措施的應(yīng)用意義尤為重大。

平整土地、修水平梯田、機(jī)械深松和耕翻、秸稈還田覆蓋保墑、筑畦埂、使用保水劑等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，均可增加土壤的入滲能力和保水能力。在降雨量200～500 mm的山丘區(qū)，可通過人工集流場匯集雨水，并將其存放在調(diào)蓄池或水窖中，作為點(diǎn)播澆灌（如坐水種）的水源；有條件的可配置簡易式噴灌設(shè)備，在作物關(guān)鍵生長期進(jìn)行灌溉，變雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為集雨農(nóng)業(yè)。

井渠（河）結(jié)合，天然降水、地表水和地下水聯(lián)合運(yùn)用及雨季回補(bǔ)地下水等措施，既可增加水源調(diào)蓄能力，又能減輕洪澇威脅。旱季利用地下水灌溉，可彌補(bǔ)地表水之不足。在不影響防洪排澇的情況下，經(jīng)合理規(guī)劃及調(diào)節(jié)，在河道或排水溝適當(dāng)位置修堤建閘，梯級攔蓄雨季洪水，既能使其直接作為灌溉水源，又可增加地下水的入滲補(bǔ)給，改善因超采造成地下水位急劇下降的狀況。在半干旱、半濕潤及濕潤地區(qū)，采用科學(xué)的節(jié)水灌溉制度，可人為地對田間（土壤）水分進(jìn)行調(diào)蓄，增加作物對降水的利用率，直接減少灌溉補(bǔ)水，節(jié)水效果面廣量大。

2.2 輸配水工程節(jié)水技術(shù)

渠道防滲技術(shù)能有效減少渠道滲漏損失，提高農(nóng)業(yè)用水利用率。與土渠的防滲漏效果相比，漿砌塊石襯砌防滲可減少滲漏損失50%～60%，混凝土襯砌防滲減少滲漏損失60%～70%；塑料薄膜防滲減少滲漏損失70%～80%。

低壓管道輸水技術(shù)是我國北方井灌區(qū)發(fā)展較快的一種節(jié)水技術(shù)。管道水利用系數(shù)平均在0.95以上。一般情況下，與土渠灌相比，低壓管道輸水可減少用水量30～40 m3/667 m2，渠道占地10%，提水能耗30%～40%。由于低壓管道輸水地面灌溉系統(tǒng)具有節(jié)水（30%）、節(jié)地（7%～13%）、造價(jià)低廉、快速輸水和便于管理等優(yōu)點(diǎn)，因此在灌區(qū)的推廣應(yīng)用非常迅速。

2.3 田間節(jié)水技術(shù)

田間灌水技術(shù)分為全面灌溉和局部灌溉2種。全面灌溉是指全面濕潤整個(gè)農(nóng)田根系活動層的土壤，包括地面灌溉（如畦灌、溝灌、淹灌和漫灌）及噴灌。局部灌溉又稱微量灌溉，其只濕潤作物周圍的土壤，行間或棵間的土壤仍保持干燥，如滴灌、微噴灌、涌灌（涌泉灌）、膜上灌及滲灌等。

2.3.1 節(jié)水型地面灌溉 地面灌溉方式在我國占主導(dǎo)地位，占灌溉面積的90%，節(jié)水潛力很大。節(jié)水型地面灌溉技術(shù)包括小畦灌、波涌灌（比一般溝灌節(jié)水50%以上，灌水效率70%～80%）、細(xì)流溝灌、膜上灌（比常規(guī)溝灌節(jié)水40%～60%，增產(chǎn)5%～50%）、水平畦田灌等。

2.3.2 噴灌 噴灌是一種先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，與地面灌相比，可節(jié)水30%～50%。噴灌具有灌水均勻（80%～90%）、水利用率高（60%～80%）、省水（20%～30%）、作物產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.3 微灌 微灌技術(shù)是較噴灌更為省水的灌水技術(shù)。微灌是利用低壓管道系統(tǒng)和灌水器，將水和作物所需的養(yǎng)分直接輸送到作物附近的土壤中。局部灌溉的濕潤土壤面積小，蒸發(fā)損失少，故比噴灌更節(jié)水。微灌技術(shù)比地面灌溉節(jié)水45%～75%。按灌水時(shí)水流的出流方式，微灌可分為滴灌、微噴灌及涌泉灌。

2.4 作物節(jié)水灌溉技術(shù)

在掌握作物耗水特性、生長發(fā)育、干物質(zhì)形成和水分供應(yīng)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，將適宜的灌溉模式與農(nóng)業(yè)技術(shù)措施相結(jié)合，可達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)水的目的。這是從作物本身挖掘節(jié)水潛力、以內(nèi)涵為主提高水分生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。

2.4.1 水稻節(jié)水灌溉模式 我國先后研究出一批水稻節(jié)水灌溉模式，通過稻田土壤水分及水層深層上、下限灌水指標(biāo)的適宜組合，用適時(shí)適量的灌溉來調(diào)節(jié)土壤中水、氣、熱、養(yǎng)分狀況，調(diào)動水稻自身的調(diào)節(jié)機(jī)能和適應(yīng)能力，促進(jìn)和控制水稻根系和植株生長，減少無效水分消耗，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)條件下的節(jié)水。代表性成果有控制灌溉、淺濕調(diào)控灌溉、薄露灌溉、薄淺濕曬灌溉等。這些模式的節(jié)水幅度為10%～50%，增產(chǎn)幅度在10%左右，有些模式還能改善稻米品質(zhì)。

2.4.2 旱作物節(jié)水灌溉模式 目前，國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的旱作物節(jié)水灌溉模式有非充分灌溉、調(diào)虧灌溉、控制性分根交替灌溉等。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水創(chuàng)新研究思路

我國的農(nóng)業(yè)節(jié)水研究有近20 a的歷史，取得了一批先進(jìn)、實(shí)用的科研成果，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，但基于生態(tài)環(huán)境和友好的節(jié)水問題研究不足。今后，應(yīng)加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)節(jié)水理論的研究，主要包括：1） 重視植物高效用水機(jī)理及需水時(shí)空變異規(guī)律與耦合尺度效應(yīng)，開展農(nóng)業(yè)節(jié)水理論創(chuàng)新研究。開展節(jié)水灌溉條件下作物需水時(shí)空變異規(guī)律規(guī)律及其尺度效應(yīng)模擬，精準(zhǔn)灌溉條件下作物高效用水生理調(diào)控指標(biāo)及其群體生長補(bǔ)償效應(yīng)，節(jié)水灌溉條件下SPAC系統(tǒng)水分運(yùn)移與調(diào)控指標(biāo)，節(jié)水灌溉條件下水、肥、環(huán)境—作物產(chǎn)量模擬及其空間變異，預(yù)測節(jié)水灌溉和植被生產(chǎn)力提高對水土環(huán)境的中長期影響等基礎(chǔ)理論研究。研究設(shè)施農(nóng)業(yè)精量灌溉技術(shù)及最佳控制模式，以及不同灌溉技術(shù)要素組合對作物根區(qū)水分養(yǎng)分利用效率的影響。通過前沿性理論創(chuàng)新研究，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)儲備。2） 重視節(jié)水灌溉對生態(tài)環(huán)境影響機(jī)理及其互動效應(yīng)，促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。開展劣質(zhì)水灌溉的污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其稻田生態(tài)效應(yīng)，區(qū)域尺度節(jié)水條件下生態(tài)環(huán)境動態(tài)響應(yīng)模擬，節(jié)水灌溉條件下稻田生態(tài)環(huán)境因子的變化規(guī)律及其對大氣環(huán)境的影響，水稻水肥耦合效應(yīng)與生態(tài)環(huán)保型運(yùn)籌，農(nóng)業(yè)節(jié)水對生態(tài)系統(tǒng)需水、濕地演化與保護(hù)及其水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的影響等節(jié)水與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系研究。3） 重視節(jié)水技術(shù)模式與管理創(chuàng)新研究，充分挖掘工程和管理節(jié)水潛力。開展生態(tài)環(huán)保型節(jié)水高效灌溉技術(shù)模式，數(shù)字化灌區(qū)灌溉系統(tǒng)水量水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控與水管理閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，灌區(qū)尺度墑情測報(bào)與實(shí)時(shí)灌溉決策支持系統(tǒng)，節(jié)水農(nóng)業(yè)補(bǔ)償機(jī)制及其經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境響應(yīng)模型等研究。