韓立巖　那婉姣　王　亮

摘要水資源是人類賴以生存的重要資源之一。綜述了我國節(jié)水灌溉技術的現(xiàn)狀、主要的技術措施及發(fā)展趨勢，指出發(fā)展節(jié)水灌溉勢在必行。我國節(jié)水灌溉工程技術與農(nóng)藝技術雖然有了長足的發(fā)展，但只有將傳統(tǒng)節(jié)水灌溉技術與現(xiàn)代高新技術有效結合，才能迅速提升我國節(jié)水灌溉水平。

關鍵詞節(jié)水灌溉；工程措施；農(nóng)藝措施

中圖分類號 S275 文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）04-0141-02

我國人多、地少、水缺，全國人均占水量僅為世界平均水平的1/4，是世界上13個貧水國之一。21世紀將是我國從發(fā)展中國家轉變?yōu)槭澜缰械劝l(fā)達國家的重要時期，也是我國人口增加到16億的高峰時期，農(nóng)業(yè)用水危機將更為嚴峻，節(jié)水灌溉將成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切需要解決的重大問題[1]，是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一場革命，其中節(jié)水技術的應用將成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。目前，我國一方面水資源緊缺，另一方面又存在水資源嚴重浪費的現(xiàn)象。由于糧食生產(chǎn)的極端重要性和灌溉用水量大、效率低的特殊性，認真搞好農(nóng)業(yè)節(jié)水，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，形成節(jié)水型社會，已成為我國的一項基本國策。因此，發(fā)展和推廣節(jié)水灌溉技術對緩解我國水資源危機有著重要的現(xiàn)實意義。

1國內(nèi)節(jié)水灌溉技術現(xiàn)狀

節(jié)水灌溉技術大致可分為節(jié)水灌溉工程技術和節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術。目前，我國耕地面積為1.30億公頃，其中有效灌溉面積5 586.67萬公頃，占耕地面積的43.0%[2]。根據(jù)《中國水利年鑒（2003）》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2002年底，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積為1 866.67萬公頃，占有效灌溉面積的33.4%；其中噴灌和微灌面積246.67萬公頃，占節(jié)水灌溉面積的13.2%，占有效灌溉面積的4.4%；低壓管道輸水灌溉面積415.67萬公頃，占節(jié)水灌溉面積的22.3%；其余為渠道防滲灌溉控制面積，占節(jié)水灌溉面積的64.5%。由此可見，我國有1/2以上的耕地面積沒有灌溉設施，屬于“望天田”；2/3的有效灌溉面積還在沿用傳統(tǒng)落后的灌溉方法[3-5]。在節(jié)水灌溉面積中，采用現(xiàn)代先進節(jié)水灌溉方式的微乎其微，絕大部分只是按低標準初步進行了節(jié)水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30.0%

[6]。因此，我國的節(jié)水灌溉面積尤其是高效節(jié)水灌溉面積存在著巨大的發(fā)展空間和潛力。

2節(jié)水灌溉技術措施

2.1集雨技術措施

提高天然降水的有效利用率，減少灌水次數(shù)和灌水定額，是最省投資的節(jié)水措施。對于有一定降水量的缺水地區(qū)，意義尤為重大。

在山丘地區(qū)進行常規(guī)的水利工程建設難度大，可通過集雨場匯集雨水，存放在水窖中，作為大田補灌和發(fā)展庭院經(jīng)濟的水源[6]。有條件的可配置簡移式噴灌，進行作物關鍵生長期的灌溉，變雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為集雨農(nóng)業(yè)。集雨窯工程適應性強，技術要求簡單，農(nóng)戶可自行施工，工程見效快，當年建設，當年可發(fā)揮效益，是山區(qū)群眾脫貧致富的希望。

2.2工程技術措施

2.2.1渠道防滲灌溉技術。渠道防滲技術能最有效地減少渠道滲漏損失，提高農(nóng)業(yè)用水利用率，更有效地利用水資源。漿砌塊石襯砌防滲較土渠減少滲漏損失50%~60%，混凝土襯砌防滲較土渠減少滲漏損失60%~70%，由塑料薄膜防滲較土渠減少滲漏損失70%~80%[7]。

2.2.2低壓管道灌溉技術。低壓管道技術是以地埋管道代替溝渠，將低壓水輸送到田間農(nóng)田的一種灌溉新技術，與土渠灌溉相比可節(jié)約水量25.5%~40.0%，平均為32.8%，減少渠灌占地10%，具有造價低廉、快速輸水和便于管理等優(yōu)點。近幾年來，低壓管道灌溉技術在我國北方特別是井灌區(qū)有較多發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，僅河北、山東等省近幾年就發(fā)展了低壓管道灌溉面積達113.33萬公頃。這種灌溉具有節(jié)水、節(jié)能、省地、省工等優(yōu)點[8，9]。有些省的井灌區(qū)用低壓軟管輸水配水進行灌溉，俗稱“小白龍”灌溉，可使水的利用率達到97%以上，單井灌溉面積擴大近1倍，可比土渠灌溉節(jié)電4.3%。

2.2.3噴、滴灌灌溉技術。噴、滴灌是目前國內(nèi)外節(jié)水增產(chǎn)效果最好的田間灌溉工程[10-12]。其優(yōu)點是適于坡地及不平整的耕地，節(jié)省土地，不易產(chǎn)生水土流失和土壤板結，有利于土壤微量生物良性循環(huán)，改善農(nóng)田小氣候，這是其他灌溉方法所不具備的，此外，噴灌設施還可發(fā)揮施肥、噴藥等綜合作用。但噴、滴灌投資大、技術含量高、管理難度大，在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，可以適當搞小面積的試點，不宜大面積提倡，因農(nóng)民既買不起，也管理不好，往往事倍功半。

2.2.4節(jié)水型地面灌溉。地面灌溉，如溝灌、畦灌等至今仍是我國廣泛使用的灌水方法。傳統(tǒng)的地面灌溉定額大、滲漏多，比其他方法費水。但是改進后，可節(jié)省很多水量。例如，平整土地、長畦改短畦、大畦改小畦、控制入畦流量和改水成數(shù)以及利用地膜輸水（即膜上灌）等，均有顯著的節(jié)水效果。地面灌溉節(jié)水的主要原理是控制灌水均勻度，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生滲漏。由于地面灌溉應用面廣，技術簡單，現(xiàn)階段仍是節(jié)水灌溉的重點應用課題之一[13，14]。

2.3農(nóng)藝技術措施

2.3.1作物調(diào)虧灌溉技術。調(diào)虧灌溉是20世紀70年代中后期出現(xiàn)并逐步發(fā)展的一種新的節(jié)水灌溉技術，是在作物生長發(fā)育的某些階段施加一定的干旱脅迫，有目的的使作物處于一定程度缺水的條件下，調(diào)節(jié)作物的光合產(chǎn)物向不同組織器官的分配，調(diào)控地上和地下生長動態(tài)，促進生殖生長，控制營養(yǎng)生長，舍棄有機合成物總量，提高經(jīng)濟產(chǎn)量，最終達到節(jié)水、高效、高產(chǎn)的目的。根據(jù)中國農(nóng)科院商丘試驗區(qū)研究結果，黃淮平原冬小麥全生育期需水量387.5mm，而小麥生長期平均有效降雨量只有173.0mm，尚虧缺214.5 mm，6 000kg/hm²以上的高產(chǎn)區(qū)灌溉定額為1 800m³/hm²，全生育期澆3次水，即冬灌、返青、拔節(jié)-抽穗期各澆1次水，最佳經(jīng)濟灌溉定額為1 200m³/hm²。棉花生長期需水量為379.6 mm，一般年份有效降雨量能滿足其正常生長的需求，但年際間降水量差異大，遇伏旱時需要澆1次蕾期水或鈴水。澆水量不宜過大，一般澆450~600m³/hm²。夏玉米生長期需水量365.9mm，同期年均有效降雨量276.5 mm，尚缺水89.4mm。一般年份夏玉米需要澆2水，即抽雄水和灌漿水，灌溉定額1 200mm[15-18]。干旱年需增加1次播期水，濕潤年在灌漿期澆水即可。作物調(diào)虧灌溉具有廣闊的推廣應用前景，但目前還需進一步研究適宜于農(nóng)民應用的田間實施技術。

2.3.2作物控制性分根交替灌溉技術。傳統(tǒng)的灌溉方式是使作物根系土層達到充分濕潤，而作物控制性分根交替灌溉是改變根系生長空間的土壤濕潤方式，人為控制根區(qū)土壤某個區(qū)域的干燥或濕潤，使作物根區(qū)土壤交替干燥，讓其產(chǎn)生水分脅迫信號傳遞至葉氣孔，形成最優(yōu)氣孔開度；另一部分生長在濕潤區(qū)的根系正常吸水，以減少作物奢侈的蒸騰和植株間的無效蒸發(fā)，節(jié)約灌溉用水量。這一技術可節(jié)水30%以上，水分利用率提高40%~50%。實踐證明，春小麥與春玉米套種隔畦灌，棉花、玉米等寬行作物隔溝灌或隔溝交替灌，濕潤面積可減少50%、節(jié)水高達30%以上、增產(chǎn)幅度5%~10%。但目前還需進一步研究該種技術的最佳田間灌水技術方案，開發(fā)適于控制性分根交替灌溉的新型灌水器和與這種灌水技術相配套的作物栽培技術體系。

2.3.3水稻薄淺濕曬灌技術。傳統(tǒng)的水稻灌溉一般是長期保持較深水層，有的地方還采用串灌、漫灌，水肥流失嚴重[19-20]。而采用薄、淺、濕、曬的灌溉制度，可取得很好的節(jié)水效果。其基本做法是薄水插秧、淺水返青，分粟前期田間濕潤管理，分靡后期曬田，拔節(jié)抽穗期保持薄水，乳熟期保持田間濕潤，黃熟期濕潤落干。此方法在廣西、江蘇等地得到廣泛推廣，推廣面積累計達178.2萬公頃，可增產(chǎn)7.72%以上。由于水層淺，滲漏量和植株棵間蒸發(fā)量就大大減少，從而減少田間耗水量，年平均減少耗水量1 069mm/hm²，是值得在稻田大力推廣的節(jié)水灌溉技術之一。此項技術投入小、收效大，但是此法受地域與自然條件影響大。

2.3.4咸水灌溉技術。微咸水灌溉技術主要包括不同水質的水混灌和輪灌技術?；旃嗍菍?種不同的灌溉水混合使用，包括咸淡混灌、咸堿（低礦化堿性水）混灌和2種不同鹽漬度的咸水混灌，降低灌溉水的總鹽漬度或改變其鹽分組成?；旃嘣谔岣吖喔人|的同時，也增加了可灌水的總量，使以前不能使用的堿水或高鹽漬度的咸水得以利用。輪灌是根據(jù)水資源分布、作物種類及其耐鹽性和作物生育階段等交替使用咸淡水進行灌溉的一種方法[21]。如旱季用咸水，雨后有河水時用淡水；強耐鹽作物（如棉花）用咸水，弱耐鹽作物（如小麥、玉米、大豆）用淡水；播前和苗期用淡水，而在作物的中、后期用咸水。輪灌可充分、有效地發(fā)揮咸淡水各自的作用和效益。

3我國節(jié)水灌溉技術發(fā)展趨勢

近年來，現(xiàn)代高新技術發(fā)展迅速，目前在節(jié)水灌溉的高新技術中，最引人注目的是“3S”技術?！?S”技術的應用產(chǎn)生了數(shù)字水文、數(shù)字河流、數(shù)字渠道、數(shù)字灌區(qū)等概念。隨著GIS空間信息處理及相應計算機軟件、高性能微機工作站及數(shù)字地形高程（DEM）等技術的出現(xiàn)，使得與水文水環(huán)境、灌溉管理等有關的地理空間資料的獲取、管理、分析、模擬和顯示變?yōu)榭赡躘8]。隨著科技的飛速發(fā)展，有關高新技術已開始廣泛應用于農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水領域，如土壤水分測定在時域反射法（TDR）技術成熟的基礎上，開發(fā)經(jīng)濟實用的基于電容法、熱慣量、近紅外技術的快速測量儀表；基于作物蒸騰過程、葉面、空氣溫差與作物旱情的關系，利用紅外測溫技術診斷作物旱情的研究也取得許多進展；利用遙感技術監(jiān)測大面積土壤墑情、作物旱情，以及短、中、長期的土壤墑情、作物旱情的預報技術研究方面也取得了長足發(fā)展[22-25]。

在作物水分信息采集與精量控制用水技術方面，國外已大量使用紅外槍技術，并采用熱脈沖技術測定作物莖稈的液流和蒸騰，用于指導精量灌溉[26-28]。20世紀70年代以來，美國、澳大利亞等國先后提出一些土壤與作物水分監(jiān)測與預報的理論和方法，美國、以色列等國利用空間信息技術和計算機模擬技術，取得了較大進展，并且已進入田間生產(chǎn)應用階段。隨著作物和土壤水分監(jiān)測與預報技術的發(fā)展，灌溉預報研究進展很快，美國、英國、澳大利亞等已提出幾種具有代表性的節(jié)水灌溉預報程序，并進行了多年的實踐。

在精準灌溉和灌溉系統(tǒng)的自動控制方面，我國與國際領先水平的差距還較大。發(fā)達國家為滿足對灌溉系統(tǒng)管理靈活、準確、快捷的要求，非常重視空間信息技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術等高新技術的應用，大多采用自動控制運行方式，特別是對大型渠道工程多采用中央自動監(jiān)控（遙測、遙訊、遙調(diào)）方式[29-31]。在大大減少調(diào)蓄工程數(shù)量、降低工程造價費用的同時，既滿足了用戶的需求，又有效地減少了棄水，提高了灌溉系統(tǒng)的運行性能與效率。遙感等高新技術已大面積用于區(qū)域作物耗水監(jiān)測和土壤墑情及灌溉預報。

4結論

推進節(jié)水灌溉，不僅是技術問題，也是社會經(jīng)濟問題。目前，我國在節(jié)水灌溉工程與農(nóng)藝技術方面都有相當?shù)募夹g支撐與儲備，但目前應用面積與范圍尚小。建議國家繼續(xù)加大節(jié)水灌溉工程技術的投入力度，在河（庫）灌區(qū)大力發(fā)展渠道防滲技術；在井灌區(qū)積極推廣低壓管道輸水灌溉技術；在山丘地區(qū)、干旱缺水地區(qū)和經(jīng)濟作物灌區(qū)發(fā)展噴灌技術、滴灌技術、膜下滴灌技術；在保護地蔬菜田推廣滲灌技術；在干旱、半干旱的山丘地區(qū)發(fā)展雨水匯集利用技術。同時，強化田間節(jié)水灌溉配套農(nóng)藝技術的研究與推廣，結合“3S”技術、灌溉系統(tǒng)的自動控制技術，因地制宜推廣作物調(diào)虧灌溉技術、作物控制性分根交替灌溉技術、水稻薄淺濕曬灌技術、咸水及劣質水灌溉技術等。建議國家和地方有關部門，組織有關領域的科研院校、技術推廣部門，針對節(jié)水灌溉工程與農(nóng)藝技術問題進行聯(lián)合攻關，將工程和農(nóng)藝節(jié)

水灌溉措施很好地結合起來，快速、大幅度地擴大節(jié)水灌溉技術的應用面積與范圍，使我國的節(jié)水灌溉事業(yè)可持續(xù)發(fā)展，取得更好的節(jié)水效果、更大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

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