农业生产中的节水潜力与有效措施

　　我国水资源总量为 28 100 亿 m3,人均水资源量约 2 200m3, 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。 我国节水种植面积较小，有效灌溉面积不足发达国家一半， 大田漫灌造成田间水利用系数低下， 如波涌灌溉和激光平地水平畦灌等先进技术应用尚属空白，有待研究和推广。 本文作者通过探讨在农业生产过程中节水潜力的分析， 节水品种选择，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 节水潜力

　　经济合理、 技术可行是我国农业生产发展将面临严峻的水资源供求矛盾， 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。 农田灌溉水的利用率低，农田对自然降水的利用率低，因此我国农业节水潜力巨大。

　　1.1 灌溉工程的节水潜力

　　渠道防渗是农田灌溉节水措施中的主要措施之一，同时是农田灌溉节水工程改造的关键环节。 据研究表明， 渠道防渗可使渠系水利用率提高 20%~40%,减少渠道渗漏损失 50%~90%,提高渠道衬砌率节水量十分可观。 另外，管道输水灌溉技术在发达国家已被广泛应用，认为是节水最有效、投资最省的一种灌溉技术。 我国大部分灌区渠道衬砌率低，工程老化，年久失修，如果渠道防渗、管道输水等技术得到推广，其节水潜力很大。

　　1.2 灌溉技术的节水潜力

　　节水灌溉技术即发展高效节水灌溉， 如低压管灌、喷灌和滴灌等。 据统计，管道输水可节水 20%~30% ,喷 灌可节水 50% ,微 灌可节水 60%~70%,滴灌和渗灌可节水 80%以上， 并且有利于提高农产品产量、质量和经济效益；有利于节约土地、节省能源、节约肥料、节省劳动力、节约成本增加效益，有利于发展农业机械化、规模化。

　　1.3 农业综合技术节水潜力

　　农业综合技术主要包括调整农业结构， 科学管理灌溉用水， 推行改进地面灌溉技术， 实施作物节水、高产、低耗栽培技术。 当前，我国粮食作物比重偏大，经济作物比重偏小，离节水型农业所要求的农业用水结构还存在较大差距。 调整优化农业结构，大力宣传我国水资源短缺，树立节约用水观念，增强节水意识，使农田水利灌溉真正步入良性循环。

　　1.4 完善农田科学管理措施

　　1管理措施和制度，根据各类农田水利工程用途不同，充分发挥社会的力量，发展联产承包经营模式、农村集体合作社经营模式、企业化承包管理等方式，并建立村级水务管理体系， 由专职技术人员负责辖区内的农业灌溉及工程管护， 建立小型农田水利管理长效机制，降低用水量，提高节水效益。

　　2 选择节水品种

　　根据当地的特点， 因地制宜选育筛选推广节水抗旱农作物品种也是一大着力点。 在相同管理条件下，抗旱节水作物品种比非抗旱节水的可少浇一水，节约灌溉用水 30%以上。 针对我国缺水现状，对不同育种单位近些年育成的农作物节水抗旱性鉴定筛选，筛选出已审定的节水品种，可在适宜地区推广。

　　2.1 选用节水小麦品种

　　例如，据中国粮油信息网 2014-8-28 报道，河北省推广小麦节水品种大幅节约生产用水， 加快推广节水品种。 加强省市县三级种子管理体系建设， 尽快向农民推介一批成熟的小麦节水新品种。 节水品种推广要坚持因地制宜， 在冀中南山前平原及黑龙港流域高产麦区， 重点推广节水高产品种； 黑龙港流域中低产干旱严重的区域， 重点推广耐旱稳产品种； 冀北麦区， 重点推广节水稳产品种。 例如中国农业科学院选育的审定节水小麦品种中麦 12 号，浇好冻水， 春季可不浇水或仅浇一次拔节水。 早春注意搂麦松土， 保墒增温。 生育后期控制水肥， 以免贪青晚熟。

　　2.2 玉米品种

　　例如河北省十年九旱，为我国的严重缺水地区。

　　研究表明， 农作物品种对增加产量和农业节水方面的贡献率均在 23%~25%. 尤其在干旱缺水条件下，抗旱耐旱农作物品种对增产量的贡献率在 30%以上。 在相同管理条件下，抗旱节水作物品种比非抗旱节水的可少浇 1 水，节约灌溉用水 30%以上。 针对河北省缺水现状， 对不同育种单位近些年育成的玉米品种进行节水抗旱性鉴定筛选， 筛选出部分已审定的节水玉米品种，可在适宜地区推广。 玉米品种中科4 是北京中科华泰科技有限公司、河南科泰种业有限公司联合选育， 在人工模拟干旱棚和田间自然干旱两种环境下，抗旱指数分别为 1.030 和 1.032,河北省玉米品种抗旱性评价标准为一级抗旱品种。 农华101,北京金色农华种业科技有限公司选育 ,在人工模拟干旱棚和田间自然干旱两种环境下， 抗旱指数分别为 1.043 和 1.343, 河北省玉米品种抗旱性评价标准为一级抗旱品种。 衡单 6272 是河北省农科院旱作所选育， 在人工模拟干旱棚和田间自然干旱两种环境下，抗旱指数分别为 1.143 和 1.056,河北省玉米品种抗旱性评价标准为一级抗旱品种。

　　2.3 水稻品种

　　例如“旱优 73”是由上海市农业生物基因中心与上海天谷生物科技股份有限公司共同选育的三系籼型杂交节水抗旱稻新组合，2014 年通过安徽省农作物品种审定委员会审定。 经过近几年在沿淮地区的试种示范，表现出抗旱性强、生育期适中、产量高、米质优、适应性广的特点。 旱优 3 号，属感温型三系杂交水稻，桂南、桂中早稻种植全生育期 127 d 左右，比对照中旱 3 号迟熟 6 d;桂南晚稻种植全生育期 118 d左右，比对照中旱 3 天迟熟 5 d,抗旱性 3 级，一般亩产 400 kg 左右。 可在桂南稻作区作早、晚稻，桂中稻作区作单季早稻或习惯种植旱稻的地区种植。

　　3 节水灌溉方式

　　3.1 田间地面灌水

　　保持田间平整，防止地块高低不平，改土渠为防渗渠输水灌溉，可节水 20%. 推广宽畦改窄畦，长畦改短畦，长沟改短沟，控制田间灌水量，提高灌水的有效利用率，是节水灌溉的有效措施。

　　3.2 管灌

　　将灌溉水直接输送到田间， 常用的输水管多为硬塑管或软塑管。 该技术具有投资少、节水、省工、节地和节省能耗等优点。 与土渠输水灌溉相比管灌可省水 30%~50%.

　　3.3 微灌

　　有微喷灌、滴灌、渗灌等微管灌等，是将灌水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌水于作物根系附近。 微灌属于局部灌溉，只湿润部分土壤，对部分密播作物适宜。 微灌与地面灌溉相比， 可节水 80%~85%. 微灌与施肥结合，利用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区， 及时补充作物所需要水分和养分，增产效果好，微灌应用于大棚栽培和高产高效经济作物上。

　　3.4 喷灌

　　将灌溉水加压，通过管道，由喷水咀将水喷洒到灌溉土地上。 喷灌是目前大田作物较理想的灌溉方式，与地面输水灌溉相比，喷灌能节水 50%~60%. 但喷灌所用管道需要压力高， 设备投资较大， 能耗较大，成本较高，适宜在高效经济作物或经济条件好、生产水平较高的地区应用。

　　3.5 关键时期灌水

　　在水资源紧缺的条件下， 应选择农作物整个生育期中对水最敏感对产量影响最大的时期灌水，如玉米在拔节初期至抽穗期和灌浆期至乳熟期， 大豆的花芽分化期至盛花期等。

　　4 节水抗旱栽培措施

　　4.1 深耕深松

　　以土蓄水，深耕深松，打破犁底层，加厚活土层，增加透水性，加大土壤蓄水量，减少地面径流，更多地储蓄和利用自然降水。 玉米秋种前深耕 29 cm 加深松到 35 cm,其渗水速度比未深耕松地快 10~12 倍，较大降水不产生地面径流， 使降水绝大部分蓄于土壤。 据测定，活土层每增加 3 cm,每亩蓄水量可增加70~75 m3. 加厚活土层又可促进作物根系发育，提高土壤水分利用率。

　　4.2 增施有机肥

　　可降低生产单位产量用水量，在旱作地上施足有机肥可降低用水量 50%~60%, 在有机肥不足的地方要大力推行秸秆还田技术， 提高土壤的抗旱能力，合理施用化肥，也是提高土壤水分利用率的有效措施。

　　4.3 防旱保墒

　　用中耕和镇压保蓄土壤水分。

　　4.4 覆盖保墒

　　一是薄膜覆盖。 在春播作物上应用可增温保墒，抗御春旱。 二是秸秆覆盖。 即将作物秸秆粉碎，均匀地铺盖在作物或果树行间，减少土壤水分蒸发，增加土壤蓄水量，起到保墒作用。

　　4.5 免耕保护性耕作

　　一般在冬小麦收获后，夏玉米播种时，利用机械将前茬作物秸秆直接粉碎，均匀抛撒在地表，然后用免耕播种机播种的先进耕作技术。 此技术可概括为秸秆覆盖、免耕播种、以松代翻、化学除草。 可节约夏播时间，提高生产能力，最主要的是保持土壤中的水分不易蒸发，起到保墒保水作用，同时又省工省时。

　　5 化学调控抗旱措施

　　5.1 保水剂

　　这是近年来发展迅速的化学节水技术。 保水剂以强吸水性树脂或淀粉等功能材料， 能在短时间内吸收其自身重量几百倍至上千倍的水分， 将保水剂用作种子涂层、幼苗醮根，或沟施、穴施或地面喷洒等方法直接施到土壤中， 就如同给种子和作物根部修了一个小水库。 使其吸收土壤和空气中的水分，又能将雨水保存在土壤中，当遇旱时，它保存的水分能缓慢释放出来，以供种子萌发和作物生长需要。

　　5.2 抗旱剂

　　抗旱保水剂又称土壤保墒剂、抗蒸腾剂、贮肥蓄药剂或微型水库， 是一种独具三维网状结构的有机高分子聚合物。 在土壤中能将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，变为固态水而不流动不渗失，长久保持局部恒湿、 天旱时缓慢释放供植物利用。 它特有的吸水、 贮水、 保水性能， 在改善生态环境、 防风固沙工程中起到决定成败的作用。 属抗蒸腾剂， 叶面喷洒， 能有效控制气孔的开张度， 减少叶面蒸腾， 有效地抗御季节性干旱和干热风危害。 喷洒 1 次可持效 10~15 d. 还可用作拌种、浸种、灌根和蘸根等，提高种子发芽率，出苗整齐，促进根系发达，可缩短移栽作物的缓苗期，提高成活率。
　　
　　5.3 种子化学处理

　　可提高种子发芽率，苗齐苗壮。 主要方法有：赤霉素处理、三十烷醇处理、生长素处理、矮壮素和胡敏酸钠处理等。

　　6 管理节水措施

　　管理环节节水属节水农业的软件部分，也是目前最为薄弱和亟待加强的部分，通过科学管理体系的建设， 可以充分发挥工程与农艺措施等硬件部分的效益，并保证整个系统不断完善及有效和持续的运行。管理节水措施主要由以下 3 部分组成。

　　6.1 工程管理

　　工程管理系统由水源工程、骨干工程、田间工程管理以及工程维护计划 4 部分组成。 水源工程管理、侧重于水资源的合理开发与保护，如地下水井灌区，对地下水位、地下水开采量、水质等的控制与管理。

　　骨干工程：骨干工程管理是在取水、输水、水量分配等工程环节，通过提高输水效率，制定配水计划，合理组织供水和科学管理， 以及水量计量等途径减少取水量和水量损失。 田间工程管理： 组建用水者协会， 其主要职责是负责支渠以下和田间小型水利工程的管理， 使用维护并根据用水户的用水申请制定用水计划， 签订供用水合同， 负责协会内的灌溉调度，平衡会员之间的利益，制定工程运行维修计划，用工计划和集资计划，负责水费收缴工作。 工程维护计划：制定工程维护计划，建立健全工程维护制定，保证工程的高效运行和实现节水目标。 通过工程维护计划，推动产权改革及产权确认，明确各方的责权利关系及工程管理单位的职责， 制定科学的维护标准与操作程序，以及机构建设，资金筹措，人员培训，制定奖惩办法监督机制等软件部分， 全面提高工程的管理水平，保持工程处于很好的运行状态。

　　6.2 水量计量

　　水量计量是灌区节水管理的一项最基础，也是最关键的措施，量水可以使供水部门按计划要求向用户定量供水，用水户按计划科学节约用水，是农田节水灌溉管理的必要手段。

　　6.3 监测评价

　　监测评价是节水农业项目管理的重要组成部分，通过监测评价跟踪项目工程及财务进度， 运行状况，以及对项目效益与影响进行评估，为实现项目目标提供技术支持与服务。

　　7 雨水集蓄利用

　　作为解决干旱半干旱地区群众饮水困难的有效途径，已被人们普遍接受，并在西北旱山区得到了大力推广和应用，发挥了较大的经济效益。

　　（1）利 用地面及小型水利 、水保工程拦蓄 ,山区要充分运用林草植被、梯田、水平沟和水池、水窖、谷坊、塘坝等水土保持工程截蓄利用雨水；平原地区要充分利用地埂、 地堰、 林网畦田等田间工程拦蓄雨水，减少洪涝灾害。

　　（2）利 用河渠 、坑塘 、田间和小型工程拦蓄不了的雨水，用平原的河渠、洼淀、坑塘调引存蓄起来。

　　（3） 大力发展引洪淤灌。 引用汛期洪水淤灌农田，既可增加农田的水肥，又可减少洪水和泥沙对下游的危害，值得在山区大力推广。

　　（4）引蓄河道基流，实行春旱冬抗。 冬季利用河道基流冬灌，存蓄或在寒冷地区搞蓄水养水，实行春旱冬抗，增加部分水源。

　　节水灌溉为人类社会的可持续发展做出了巨大贡献，在我国社会的城镇化进程中同样扮演着十分重要的角色。 从 20 世纪 80 年代以来，由于我国社会经济和产业结构调整，大量的农业人口离开土地，人口的空间分布发生变化， 城镇的人口数量和规模迅猛增长，大力发展节水灌溉，采用先进的节水技术，对加速我国农业现代化的进程具有重要意义。

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