灌溉排水學報談農業綜合節水灌溉的方法 推薦本站類似相關刊物：《灌溉排水學報》由水利部、農業部主管，水利部中國農科院農田灌溉研究所、中國國家灌溉排水委員會主辦的學術類刊物，該刊為中文核心期刊，CSTA數據庫入選期刊，中國科技引文統計源期刊。國際刊號ISSN：1672-3317;國內刊號CN：41-1337/S，郵發代號： 36-69。

　　摘要 在水資源日益短缺并嚴重制約我國農業發展的現實情況下,通過論述在農業生產過程中綜合采取工程、農藝和管理等節水灌溉措施,大力發展節水農業,促進農業可持續發展。

　　關鍵詞 灌溉排水學報,農業綜合節水,灌溉措施,工程節水,農藝節水,管理節水

　　我國水資源總量為28 100億m3,人均水資源量約2 200 m3,僅為世界平均值的1/4。據預測,到2030年,我國人口將增至16億人,人均水資源量將下降至1 760 m3左右,逼近國際公認的1 700 m3的嚴重缺水警戒線。農業用水量總量占總用水量的比重將持續下降,水資源短缺將成為制約我國農業發展的最重要因素之一[1]。筆者通過論述在農業生產過程中采取工程、農藝和管理等節水灌溉措施,綜合提高天然降水和灌溉水利用率及其利用效益的農業生產體系,以實現節約用水和提高農業用水效益的目標,促進農業可持續發展。

　　1我國農業節水潛力

　　我國農業發展將面臨嚴峻的水資源供求矛盾的挑戰。農業用水約占全國用水總量的70%,其中農田灌溉用水量占農業用水量的90%。一方面我國水資源嚴重不足,另一方面我國的農業用水浪費現象又十分嚴重。

　　一是農田灌溉水的利用率低,平均利用率僅為45%左右;二是農田對自然降水的利用率低,僅達到56%;三是水分生產率不高,僅有1.0 kg/m3左右,旱地農田水分生產率為0.60~0.75 kg/m3。而發達國家灌溉水利用率達到80%以上,水分生產率達到2.0 kg/m3左右。因此,我國農業節水潛力很大[2]。

　　2工程節水措施

　　節水灌溉措施劃分為工程類措施、農藝節水措施和管理類措施三大類,其中工程類措施又可進一步劃分為3類:渠系輸水節水措施、田間灌水節水措施和渠井結合節水措施。渠系節水措施通常又分為渠道防滲措施和管道化輸水措施。田間灌水節水措施通常又可分為改進地面灌水技術、推廣噴灌技術和微灌技術。

　　工程性節水措施可具體分解為:一是建設防滲渠道區,灌渠用各種類型的材料進行硬化,如支、斗渠采用砼護坡板,農、毛渠采用砼“U”型槽;二是建設低壓管灌、滴灌、滲灌、噴灌、微噴等設施噴灌區,起示范區作用,主要用于高效農業;三是新建、改造機電灌溉站,擴建地表蓄水工程和橋類、涵洞、水閘、渡槽、跌水、倒虹吸等各類水工構筑物。

　　3農藝節水措施

　　農藝節水措施包括田間徑流攔蓄、土地整理以及耕作與栽培技術三方面。

　　3.1田間徑流攔蓄

　　節水農業的徑流攔蓄工程只局限于農田田塊的全部天然降水,以及部分邊緣坡地的來水。一般說是由山地丘陵地區坡耕地上的坡面治理,坡水疏導攔蓄,以及少量的支溝溝道與塘壩工程,共同組成一個包括有土建、生物措施在內的水保工程體系。

　　3.1.1坡面治理工程。主要是改變地面坡度,攔蓄地面徑流,增加土壤入滲,改善土體構型,提高土壤蓄水能力。

　　3.1.2坡水工程。主要是攔蓄、疏導和調蓄在大雨條件下土壤不能完全接納的地面徑流,包括當地降雨和外來水。

　　3.1.3塘壩與溝道治理工程。工程規模較一般田間水池水窖為大,具有較大的匯水面積和較大的匯水量。工程建設要充分利用當地地形與水源條件,以小型分散為主,切忌修大棄小,棄舊建新,著重舊塘改造,淺改深,小改大,死改活。

　　3.1.4植被與生態建設。植被與生態建設在節水農業體系中通俗的講就是種樹種草這一部分,通過種樹種草保持水土,改善農田生態環境,實現節水增收、增效和可持續發展的目標。建設內容包括農田林網、周邊防護林體系、專業性林木基地以及飼草種植。

　　3.2土地整理

　　土地整理工程是節水農業的田間工程部分,介于工程措施與農業措施之間的一個結合點,是在節水灌溉工程或水土保持工程基礎上對農田作業田塊引進整治,充分發揮工程的節水效益,提高田間水的利用率。可以簡單地分為土地平整與田塊規劃調整兩部分。

　　3.2.1土地平整。土地平整是最常規的節水農業措施,有旱地土地平整、水澆地土地平整、水田水地平整,但主要還是用于灌溉農田的水澆地與水田上。根據作業田塊的地面坡度,田面高差、土層厚度等因素進行科學設計,以保證進入田間的灌溉水和降水充分入滲,減少水分流失與深層滲漏,并提高灌溉的均勻度,縮短灌水時間,進而降低田間無效蒸騰,降低灌溉定額。

　　3.2.2田塊規劃調整。田塊規劃與調整也是節水土地整理的重要方面。如把坡耕地修成梯田,改大畦為小畦等。

　　3.3耕作與栽培技術

　　節水農業中的耕作與栽培環節,即狹義的農業節水,或稱農藝節水。主要是通過田間耕作與栽培管理措施,降低作物生長期間的田間耗水量(也包括部分在輸水過程中的地面蒸發損失)。是在兼顧農業產量和效益的情況下,減少田間的無效水分損失,即降低田間的凈耗水量,提高天然降水與灌溉水的利用率和生產率。這一部分節水才是真正的資源性節水和效益性節水,是整個節水農業的核心部分。

　　3.3.1土壤蓄水工程。任何來源的水,都是經過土壤這個特殊的載體,為作物生長提供水源,所以土壤實際上是一個看不見自由水面的浩大水庫,而且具有極大的蓄水容量。粗略計算,1 m深厚度的土體的蓄水量可相當于半濕潤氣候條件下的全年降水量,其調蓄潛力是十分巨大的,所以人們把它當成繼地面水庫、地下水庫之后的第三大調蓄手段。

　　3.3.2耕作與覆蓋保墑。這是傳統旱作農業中應用最廣泛的農業節水措施。抗旱保墑技術,即通過地表土壤耕作或增加地面覆蓋,切斷土壤毛細管作用,減少地面蒸發、控制田間雜草和田間濕度,特別是其所降低的棵間蒸發部分,恰好是農業節水目標所要降低的田間蒸騰蒸發量中的無效蒸騰蒸發量的部分,所以是降低田間耗水量的一個重要技術環節。通過耕作與覆蓋保墑,可有效地保持土壤水分,提高天然降水與灌溉用水的水分利用率和水分生產率。

　　3.3.3節水種植制度與種植結構。這也是當前節水農業措施中一個十分重要的環節。本著優質高效的市場效益原則,以及資源與環境可持續發展的目標,選擇并設計優質、高效節水的種植制度和作物結構。在資源性缺水地區,適當壓縮并控制灌溉面積,恢復部分旱作作物,減少部分高耗水、低效益的作物栽培。各地區可根據自己地區的條件,選擇最理想的模式。

　　3.3.4節水栽培技術。所謂節水栽培技術,其內容比較廣泛,大多是與農作物生物學特性有關的綜合性農藝措施。如品種特性、生育期、群體性狀、植物營養等。這幾個方面也是相互影響、相互關聯的。

　　3.3.5抗旱保水化學制劑應用。我國自從成功地從腐殖酸中單獨分離出黃腐酸(FA)以來,化學抗旱保水劑的應用發展很快。已在包括大田作物、瓜菜及果樹上大面積應用,取得了一定的效果。各地區可以根據當地的氣候土壤條件和作物種植情況進行選用。

　　3.3.6節水灌溉制度。在所有的農業節水措施中,科學節水灌溉制度的設計可以說是綜合性的終端成果。它既是農業節水措施綜合效果的體現,也是工程節水、農藝節水與管理節水三部分的結合點。根據一個地區周年或一個生長季天然降水和土壤水分的動態變化及農作物對灌溉的需求進行節水灌溉制度的設計。通過土壤水分的調節和對農作物生長發育的調控,充分挖掘節水潛力,以獲得最佳經濟產量和水分生產效率的灌溉方式。各種農作物不同生育階段對水分的需求有很大差異,并非全生育期都需要充分的水分供應和土壤濕潤。科學節水灌溉制度設計的內容包括:每次灌水日期、全生育期灌水次數、灌水周期(間隔)、灌水定額、灌溉定額、每次灌水前后土壤含水量的下限與上限指標以及不同生育階段的土壤濕潤深度等。所有節水措施的節水成效,最后都要落實到上述的各項灌溉指標上來,體現在新的灌溉制度與老的灌溉制度的對比上[3]。