灌溉排水学报谈农业综合节水灌溉的方法

　　灌溉排水学报谈农业综合节水灌溉的方法 推荐本站类似相关刊物：《灌溉排水学报》由水利部、农业部主管，水利部中国农科院农田灌溉研究所、中国国家灌溉排水委员会主办的学术类刊物，该刊为中文核心期刊，CSTA数据库入选期刊，中国科技引文统计源期刊。国际刊号ISSN：1672-3317;国内刊号CN：41-1337/S，邮发代号： 36-69。

　　摘要 在水资源日益短缺并严重制约我国农业发展的现实情况下,通过论述在农业生产过程中综合采取工程、农艺和管理等节水灌溉措施,大力发展节水农业,促进农业可持续发展。

　　关键词 灌溉排水学报,农业综合节水,灌溉措施,工程节水,农艺节水,管理节水

　　我国水资源总量为28 100亿m3,人均水资源量约2 200 m3,仅为世界平均值的1/4。据预测,到2030年,我国人口将增至16亿人,人均水资源量将下降至1 760 m3左右,逼近国际公认的1 700 m3的严重缺水警戒线。农业用水量总量占总用水量的比重将持续下降,水资源短缺将成为制约我国农业发展的最重要因素之一[1]。笔者通过论述在农业生产过程中采取工程、农艺和管理等节水灌溉措施,综合提高天然降水和灌溉水利用率及其利用效益的农业生产体系,以实现节约用水和提高农业用水效益的目标,促进农业可持续发展。

　　1我国农业节水潜力

　　我国农业发展将面临严峻的水资源供求矛盾的挑战。农业用水约占全国用水总量的70%,其中农田灌溉用水量占农业用水量的90%。一方面我国水资源严重不足,另一方面我国的农业用水浪费现象又十分严重。

　　一是农田灌溉水的利用率低,平均利用率仅为45%左右;二是农田对自然降水的利用率低,仅达到56%;三是水分生产率不高,仅有1.0 kg/m3左右,旱地农田水分生产率为0.60~0.75 kg/m3。而发达国家灌溉水利用率达到80%以上,水分生产率达到2.0 kg/m3左右。因此,我国农业节水潜力很大[2]。

　　2工程节水措施

　　节水灌溉措施划分为工程类措施、农艺节水措施和管理类措施三大类,其中工程类措施又可进一步划分为3类:渠系输水节水措施、田间灌水节水措施和渠井结合节水措施。渠系节水措施通常又分为渠道防渗措施和管道化输水措施。田间灌水节水措施通常又可分为改进地面灌水技术、推广喷灌技术和微灌技术。

　　工程性节水措施可具体分解为:一是建设防渗渠道区,灌渠用各种类型的材料进行硬化,如支、斗渠采用砼护坡板,农、毛渠采用砼“U”型槽;二是建设低压管灌、滴灌、渗灌、喷灌、微喷等设施喷灌区,起示范区作用,主要用于高效农业;三是新建、改造机电灌溉站,扩建地表蓄水工程和桥类、涵洞、水闸、渡槽、跌水、倒虹吸等各类水工构筑物。

　　3农艺节水措施

　　农艺节水措施包括田间径流拦蓄、土地整理以及耕作与栽培技术三方面。

　　3.1田间径流拦蓄

　　节水农业的径流拦蓄工程只局限于农田田块的全部天然降水,以及部分边缘坡地的来水。一般说是由山地丘陵地区坡耕地上的坡面治理,坡水疏导拦蓄,以及少量的支沟沟道与塘坝工程,共同组成一个包括有土建、生物措施在内的水保工程体系。

　　3.1.1坡面治理工程。主要是改变地面坡度,拦蓄地面径流,增加土壤入渗,改善土体构型,提高土壤蓄水能力。

　　3.1.2坡水工程。主要是拦蓄、疏导和调蓄在大雨条件下土壤不能完全接纳的地面径流,包括当地降雨和外来水。

　　3.1.3塘坝与沟道治理工程。工程规模较一般田间水池水窖为大,具有较大的汇水面积和较大的汇水量。工程建设要充分利用当地地形与水源条件,以小型分散为主,切忌修大弃小,弃旧建新,着重旧塘改造,浅改深,小改大,死改活。

　　3.1.4植被与生态建设。植被与生态建设在节水农业体系中通俗的讲就是种树种草这一部分,通过种树种草保持水土,改善农田生态环境,实现节水增收、增效和可持续发展的目标。建设内容包括农田林网、周边防护林体系、专业性林木基地以及饲草种植。

　　3.2土地整理

　　土地整理工程是节水农业的田间工程部分,介于工程措施与农业措施之间的一个结合点,是在节水灌溉工程或水土保持工程基础上对农田作业田块引进整治,充分发挥工程的节水效益,提高田间水的利用率。可以简单地分为土地平整与田块规划调整两部分。

　　3.2.1土地平整。土地平整是最常规的节水农业措施,有旱地土地平整、水浇地土地平整、水田水地平整,但主要还是用于灌溉农田的水浇地与水田上。根据作业田块的地面坡度,田面高差、土层厚度等因素进行科学设计,以保证进入田间的灌溉水和降水充分入渗,减少水分流失与深层渗漏,并提高灌溉的均匀度,缩短灌水时间,进而降低田间无效蒸腾,降低灌溉定额。

　　3.2.2田块规划调整。田块规划与调整也是节水土地整理的重要方面。如把坡耕地修成梯田,改大畦为小畦等。

　　3.3耕作与栽培技术

　　节水农业中的耕作与栽培环节,即狭义的农业节水,或称农艺节水。主要是通过田间耕作与栽培管理措施,降低作物生长期间的田间耗水量(也包括部分在输水过程中的地面蒸发损失)。是在兼顾农业产量和效益的情况下,减少田间的无效水分损失,即降低田间的净耗水量,提高天然降水与灌溉水的利用率和生产率。这一部分节水才是真正的资源性节水和效益性节水,是整个节水农业的核心部分。

　　3.3.1土壤蓄水工程。任何来源的水,都是经过土壤这个特殊的载体,为作物生长提供水源,所以土壤实际上是一个看不见自由水面的浩大水库,而且具有极大的蓄水容量。粗略计算,1 m深厚度的土体的蓄水量可相当于半湿润气候条件下的全年降水量,其调蓄潜力是十分巨大的,所以人们把它当成继地面水库、地下水库之后的第三大调蓄手段。

　　3.3.2耕作与覆盖保墒。这是传统旱作农业中应用最广泛的农业节水措施。抗旱保墒技术,即通过地表土壤耕作或增加地面覆盖,切断土壤毛细管作用,减少地面蒸发、控制田间杂草和田间湿度,特别是其所降低的棵间蒸发部分,恰好是农业节水目标所要降低的田间蒸腾蒸发量中的无效蒸腾蒸发量的部分,所以是降低田间耗水量的一个重要技术环节。通过耕作与覆盖保墒,可有效地保持土壤水分,提高天然降水与灌溉用水的水分利用率和水分生产率。

　　3.3.3节水种植制度与种植结构。这也是当前节水农业措施中一个十分重要的环节。本着优质高效的市场效益原则,以及资源与环境可持续发展的目标,选择并设计优质、高效节水的种植制度和作物结构。在资源性缺水地区,适当压缩并控制灌溉面积,恢复部分旱作作物,减少部分高耗水、低效益的作物栽培。各地区可根据自己地区的条件,选择最理想的模式。

　　3.3.4节水栽培技术。所谓节水栽培技术,其内容比较广泛,大多是与农作物生物学特性有关的综合性农艺措施。如品种特性、生育期、群体性状、植物营养等。这几个方面也是相互影响、相互关联的。

　　3.3.5抗旱保水化学制剂应用。我国自从成功地从腐殖酸中单独分离出黄腐酸(FA)以来,化学抗旱保水剂的应用发展很快。已在包括大田作物、瓜菜及果树上大面积应用,取得了一定的效果。各地区可以根据当地的气候土壤条件和作物种植情况进行选用。

　　3.3.6节水灌溉制度。在所有的农业节水措施中,科学节水灌溉制度的设计可以说是综合性的终端成果。它既是农业节水措施综合效果的体现,也是工程节水、农艺节水与管理节水三部分的结合点。根据一个地区周年或一个生长季天然降水和土壤水分的动态变化及农作物对灌溉的需求进行节水灌溉制度的设计。通过土壤水分的调节和对农作物生长发育的调控,充分挖掘节水潜力,以获得最佳经济产量和水分生产效率的灌溉方式。各种农作物不同生育阶段对水分的需求有很大差异,并非全生育期都需要充分的水分供应和土壤湿润。科学节水灌溉制度设计的内容包括:每次灌水日期、全生育期灌水次数、灌水周期(间隔)、灌水定额、灌溉定额、每次灌水前后土壤含水量的下限与上限指标以及不同生育阶段的土壤湿润深度等。所有节水措施的节水成效,最后都要落实到上述的各项灌溉指标上来,体现在新的灌溉制度与老的灌溉制度的对比上[3]。