節(jié)水灌溉技術(shù)對促進云南甘蔗增產(chǎn)的啟示

李如丹，蘇火生，張躍彬，蘇云松

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠661600；2.云南省煙草公司玉溪市公司，玉溪653100）

節(jié)水灌溉技術(shù)對促進云南甘蔗增產(chǎn)的啟示

李如丹1，蘇火生1，張躍彬1，蘇云松2

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠661600；2.云南省煙草公司玉溪市公司，玉溪653100）

介紹了智能化灌溉技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)、微灌技術(shù)、肥水耦合灌溉技術(shù)及其在甘蔗上的應(yīng)用效應(yīng)，展望了應(yīng)用這些灌溉技術(shù)對促進云南省甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的意義。

甘蔗；節(jié)水灌溉；智能化灌溉；肥水耦合

水資源日趨匱乏已成了全球性的問題，美國、歐盟國家、澳大利亞、以色列等發(fā)達國家和一些缺水國家十分注重水資源的合理利用。目前國內(nèi)外節(jié)水灌溉已發(fā)展到通過信息化、智能化對農(nóng)作物的精準灌溉，提高了水資源的利用率。我國水資源匱乏，近年來我國引進和借鑒了發(fā)達國家先進的灌溉技術(shù)，已在糧食作物及蔬菜、花卉、水果等一些經(jīng)濟作物上應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟效益，未來節(jié)水灌溉將會成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種趨勢。

我國是甘蔗種植和產(chǎn)糖大國，產(chǎn)量居世界第三，其中旱地甘蔗面積占80%以上。由于栽培管理技術(shù)和灌溉技術(shù)落后，我國甘蔗平均單產(chǎn)僅為63t/hm2，低于目前世界平均水平的70.5t/hm2，與巴西、澳大利亞等國家相比差距較大。2009年9月至2010年4月，由于受厄爾尼諾現(xiàn)象的影響，我國西南廣西、貴州、云南等蔗區(qū)遭遇百年一遇的特大旱災(zāi)，由于缺少或沒有灌溉設(shè)施及條件，我國主要產(chǎn)糖區(qū)甘蔗和食糖產(chǎn)量大幅減少。2009～2010年榨季據(jù)廣西糖協(xié)統(tǒng)計，由于受干旱的影響，廣西甘蔗產(chǎn)量同比減少582萬t，產(chǎn)糖減少53.6萬t；中國糖協(xié)透露，云南本榨季損失甘蔗350萬t以上，糖產(chǎn)量減少52萬t，廣東糖產(chǎn)量減產(chǎn)20萬t，其中云南省減產(chǎn)幅度最大。面對持續(xù)嚴重干旱的情況，依據(jù)甘蔗需水規(guī)律、改變灌溉理念、結(jié)合國內(nèi)外先進的灌溉技術(shù)是應(yīng)對干旱，提高甘蔗產(chǎn)量、保證食糖供給安全的有效途徑。

1 甘蔗的需水規(guī)律

研究甘蔗各生長階段的需水規(guī)律、土壤的供水能力、該地區(qū)的降雨量及降雨規(guī)律，進行合理的排灌，可節(jié)約大量的水資源，大幅度的提高甘蔗產(chǎn)量。

甘蔗是需水量較大的作物，水分是決定甘蔗產(chǎn)量的重要因素。其中，甘蔗萌芽期的需水量占整個生育期總量的8.4%～18.1%，田間土壤表層25cm內(nèi)水分應(yīng)保持田間最大持水量的55%～70%；分蘗期需水量占整個生育期總量的15.4%～21.7%，田間土壤表層30cm內(nèi)水分應(yīng)保持在田間最大持水量的60%～80%；生長期需水量占整個生育期總量的54.3%～57.8%，田間土壤表層30cm內(nèi)水分達田間最大持水量的60%～80%；成熟期田間土壤表層40cm內(nèi)水分達田間最大持水量的60%即可。

2 改變灌溉的理念，從澆地到澆作物

傳統(tǒng)的灌溉方法，水在運輸?shù)倪^程中損失較大。灌溉水的消耗量較大導(dǎo)致水資源的極大浪費，灌溉方法停留在澆地的水平上。因此掌握作物在不同生長期的需水規(guī)律，減少水在運輸途中的損失，定量讓水澆到植物根系容易吸收的區(qū)域，提高水資源的利用率，能夠節(jié)約大量的水資源，實現(xiàn)灌溉由澆地到澆作物觀念的轉(zhuǎn)變。

3 注重蓄水集雨，調(diào)節(jié)雨水的時空分布

在我國山西、山東、河北、陜西、甘肅等北方缺水地區(qū)對旱坡地雨水收集與利用已經(jīng)進行了大量的試驗研究。云南省年均降雨量在800～1800mm，雨季較為集中，但時空分布不均，5～10月為雨季，雨季降雨量占全年降雨量的80%以上，坡地面積較大，山區(qū)冬春干旱，雨季水土流失現(xiàn)象較為嚴重。我省降雨總量較大，但對水的合理利用研究較為落后。目前云南烤煙產(chǎn)區(qū)很多地方通過修建水庫和水窖來集雨灌溉，有些地方還采用了滴灌技術(shù)，取得了較好的效果。云南省旱地甘蔗面積達80%以上，甘蔗屬于周年性生長的作物，在蔗區(qū)通過修建水庫、水窖等措施，合理調(diào)整蔗區(qū)水資源時空分布，調(diào)節(jié)水資源的供給平衡，保證蔗區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)。

4 減少灌溉水在運輸過程中的損失

采用合理的輸水技術(shù)，是減少灌溉水用量的有效方法。利用渠道防滲技術(shù)、管道輸水技術(shù)等減少水的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失，減少灌溉水在運輸途中的損失。渠道防滲技術(shù)：采用混凝土護面、漿砌石襯砌、塑料薄膜等多種方法進行防滲處理，與土渠相比，渠道防滲可減少滲漏損失60%～90%，并加快了輸水速度。管道輸水技術(shù)：用塑料或混凝土等管道輸水代替土渠輸水，可大大減少輸水過程中的滲漏和蒸發(fā)損失，輸配水的利用率可達到95%。另外還能有效提高輸水速度，減少渠道占地。低壓管道輸水技術(shù)在我國北方井灌區(qū)已經(jīng)普及，但大型自流灌區(qū)尚處于試點階段。

5 智能化技術(shù)在灌溉中的應(yīng)用

智能化灌溉是根據(jù)土壤的吸水能力、作物種類、作物生長階段和氣候條件等因子適時、定量、定位給農(nóng)作物供水，提高了作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。智能化灌溉系統(tǒng)通過監(jiān)測系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對土壤環(huán)境的準確測量，確定土壤是否缺水、是否進行灌溉；土壤缺水需灌溉時，智能系統(tǒng)自動發(fā)出信號，進行遠程遙控，實施灌溉。隨著世界水資源的日益緊缺，世界各國都在不斷探索節(jié)水灌溉的方法。國外一些先進國家，如美國、以色列和加拿大等運用計算機控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等進行智能化灌溉，控制精度和智能化程度越來越高，可靠性越來越好，操作也越來越簡便[1]。例如美國德克薩斯州研制智能化節(jié)水灌溉技術(shù)，該系統(tǒng)能隨時對土壤濕度進行測量，并且自動給農(nóng)田澆水[2]。

6 節(jié)水灌溉及微灌技術(shù)的應(yīng)用

6.1 地面灌溉技術(shù)的改進

在今后相當長的時期內(nèi)，地面灌溉仍將是我國主要灌溉方式。地面灌溉并非“大水漫灌”，只要在土地平整的基礎(chǔ)上，采用合理的灌溉技術(shù)并加強管理，其田間水利用率可以達到70%以上。多年來，我國普遍推廣的溝、畦灌水技術(shù)，在土地平整基礎(chǔ)上，大畦改小畦，長溝改短溝，使溝畦規(guī)格合理化，可減少灌水定額1/5～l/4。

6.2 卷盤式噴灌技術(shù)

卷盤式噴灌機主要由三部分組成：卷盤動力驅(qū)動系統(tǒng)、卷盤機架及皮管、噴灌小車。利用卷盤式灌溉機是一種較為節(jié)水的灌溉方法，適用于大面積的灌溉，靈活機動，可用于大田作物玉米、小麥、大豆、蔬菜的灌溉等，使用壽命較長可達15年以上，與溝灌相比可節(jié)約水50%，增產(chǎn)效果也較為明顯，小麥、玉米、大豆的增幅一般在一倍以上，灌溉設(shè)備價格相對便宜。目前云南省農(nóng)科院甘蔗研究所也引進了卷盤式灌溉機對甘蔗進行灌溉試驗。

6.3 滴灌技術(shù)的發(fā)展

滴灌是應(yīng)用最普遍的一種節(jié)水灌溉方法，滴灌設(shè)備維護得當可連續(xù)使用10～20年。滴灌技術(shù)可以使水分在土壤中均勻擴散，減少蒸發(fā)和滲漏，提高水肥利用率，滴灌用水效率可達85%[3]。滴灌技術(shù)在水資源貧乏的以色列興起，現(xiàn)在滴灌技術(shù)在美國、墨西哥、澳大利亞、日本等國家應(yīng)用得十分廣泛，目前滴灌已應(yīng)用到糧食作物、花卉、蔬菜、水果等植物上。我國1974年首次從墨西哥引進滴灌設(shè)備[4]。目前我國滴灌技術(shù)在棉花、園藝作物上得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟效益明顯。2003年，在廣西金光農(nóng)場首先建立了6.7hm2的甘蔗滴灌示范區(qū)，2004年，湛江農(nóng)墾引進以色列地埋式滴灌技術(shù)，推廣面積達到1100hm2，采用滴灌的蔗田單產(chǎn)達120t/hm2，遠遠高于世界平均水平70.5t/hm2，滴灌技術(shù)在我國旱地蔗區(qū)推廣應(yīng)用前景廣闊。

6.4 地下灌溉及膜下滴灌技術(shù)

地下灌溉技術(shù)是較為生態(tài)環(huán)保、節(jié)約水資源和開發(fā)前景較好的灌溉技術(shù)，這種技術(shù)主要用在草地、果園、棉田、小麥、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美國、德國、法國、日本、俄羅斯及我國等研究較多，發(fā)展較快，面積在穩(wěn)定增加。

膜下灌溉采用地膜的保水、保溫作用與滴灌的節(jié)水功能相結(jié)合。灌溉量較小，灌水均勻，基本無旱澇不均的現(xiàn)象，土壤中水、氣比較協(xié)調(diào)，土壤疏松、不板結(jié)，土壤團粒結(jié)構(gòu)保持較好，有利于根系生長發(fā)育[5]。膜下滴灌技術(shù)在棉花、葡萄、西瓜、番茄、哈密瓜等作物上得到了廣泛的應(yīng)用[6]，節(jié)約了水資源、減少中耕、除草和節(jié)約成本，還起到增產(chǎn)的作用。地下滴灌與水溶肥耦合，根據(jù)不同作物在不同生育期對水肥的需求，水肥同時施用，減少了勞動力的投入，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

7 肥水耦合灌溉技術(shù)

在灌溉的同時結(jié)合肥水耦合能提高肥料和水的利用率，加快植物對肥料的轉(zhuǎn)化的吸收[7]，根據(jù)不同作物在不同時期對N、P、K等肥料需求的特點，研究不同作物肥水耦合模型對干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前肥水耦合在柑橘、辣椒、玉米等作物上研究取得了一定的進展。

7.1 有機肥與水的耦合

合理施用有機肥，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增大土壤水庫的容量，有機肥與水耦合提高根系的吸水能力，同時為植物的生長提供必需的養(yǎng)分。干旱半干旱耕地施用有機肥可提高作物抗旱能力［8］。唐小明試驗表明，黃土高原地施用機肥能夠起到很好的保水培肥作用，平均每公頃施用有機肥11250kg，0～60cm土壤含水量比對照增加55mm，水分利用率提高22%，小麥產(chǎn)量提高15.8%［9］。

7.2 滴灌模式的肥水耦合

根據(jù)作物水肥的需求規(guī)律，滴灌條件下通過肥水耦合，可同時提高肥水的利用效率，目前已經(jīng)有學(xué)者對滴灌條件下玉米肥水耦合進行了研究、建立了肥水耦合的數(shù)學(xué)模型[10]；有研究表明，通過肥水耦合，能顯著改善柑橘樹體營養(yǎng)水平[11]，并能顯著節(jié)約肥料施用量；實施番茄肥水耦合與漫灌相比，N、P、K肥料利用率分別提高15.84、16.93、14.13個百分點，水分生產(chǎn)效益提高4.79kg/m3，番茄增產(chǎn)27.12%，Vc含量也有所提高，減少了灌溉水用量和肥料投入，實現(xiàn)了棚菜生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗，提高了棚菜種植效益[12]；但肥水耦合在甘蔗上的研究還未見報告，開展甘蔗肥水耦合研究，為解決甘蔗生產(chǎn)缺水的問題提供技術(shù)參考。

7.3 酒精廢醪液的利用

巴西酒精廢醪液的利用已有30多年的歷史，大多數(shù)小型酒精廠的酒精廢液處理是采用“肥灌法”，即直接將廢液進行溝渠灌溉，或用槽車將廢液運至田頭地尾傾倒?jié)补嗤恋?，以及“氧化塘排放法”，均起到明顯的增產(chǎn)增糖作用[13]。利用酒精廢醪液灌溉，具有水肥兩用的功能。在我國廣西蔗區(qū)廣西上思縣、南寧金光農(nóng)場、武宣黔江農(nóng)場、柳州露糖監(jiān)獄、扶綏縣蔗區(qū)、龍州縣蔗區(qū)、北海星星農(nóng)場、百色右江區(qū)蔗區(qū)、隆安縣蔗區(qū)、河池蔗區(qū)等，通過定量灌溉酒精廢醪液，起到了較好的節(jié)水節(jié)肥作用[14]。在云南臨滄、鎮(zhèn)康縣也采取了每公頃新植甘蔗澆75t的酒精廢液措施，減少了化肥的使用量，促進了甘蔗的早生快發(fā)，效益明顯。

[1]張兵，袁壽其，成立.節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的發(fā)展及趨勢[J].排灌技術(shù)，2003，21（2）:37-41.

[2]韓娟，陳軍，韓波，等.國內(nèi)外節(jié)水灌溉高新技術(shù)比較與研發(fā)新方向[J].農(nóng)業(yè)科技管理，2005，24（4）:49-51.

[3]聶克艷，楊林，楊曉容，等.以色列節(jié)水技術(shù)在貴州節(jié)水農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用探討[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（5）:167-169.

[4]李道西，羅金耀.地下滴灌技術(shù)的研究及其進展[J].中國農(nóng)村水利水電，2003（7）:15-18.

[5]周建偉，尹飛虎，何帥，等.不同節(jié)水灌溉方法的應(yīng)用效果分析[J].新疆農(nóng)墾科技，2005（3）:49-51.

[6]王振華，呂德生，溫新明，等.地下滴灌對棉花生理性狀及產(chǎn)量影響的研究[J].節(jié)水灌溉，2006（4）:11-13.

[7]王殿武，文宏達，褚達華.栗鈣土水肥耦合效應(yīng)的田間研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，1999，5（3）:227-234.

[8]王貴寅.有機肥對提高旱地作物利用土壤水分的作用機理研究［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，6（2）：25-28.

[9]唐小明.有機肥的保水培肥效果及對冬小麥產(chǎn)量的影響［J］.水土保持研究，2003，10（1）：130-132.

[10]孫文濤，孫占祥，王聰翔，等.滴灌施肥條件下玉米水肥耦合效應(yīng)的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（3）:563-568.

[11]安華明，黃偉，樊衛(wèi)國，等.肥水耦合對柑橘樹體營養(yǎng)狀況的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2008，27（1）:76-78.

[12]劉士靜.設(shè)施番茄滴灌肥水耦合試驗研究[J].科技信息，2008（13）:313-314.

[13]蘇毅.印度、巴西糖廠酒精廢液處理技術(shù)簡介[J].廣西蔗糖，1999（2）:57-60.

[14]朱秋珍，李楊瑞.甘蔗定量施用酒精廢液前景廣闊[J].廣西蔗糖，2006（3）:15-18.

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1007-2624（2010）04-0075-03

2010-05-14

李如丹（1982-），男，云南省宣威縣人，碩士。Email:lirudan@126.com

張躍彬，男，云南省建水縣人，研究員,農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家。Email：ynzyb@sohu.com。