水是農(nóng)業(yè)的命脈，也是整個國民經(jīng)濟和人類生活的命脈。水資源狀況和利用水平已成為評價一個國家一個地區(qū)經(jīng)濟能否持續(xù)發(fā)展的重要指標。我國是一個水資源相對貧乏的國家，年均降水量為630 mm，低于全球陸面和亞洲陸面的降水量；年平均淡水資源總量為2.8萬億m3，人均占有水量僅2 300 m3，只相當于世界人均水平的1/4，居世界第109位，是世界上人均占有水資源最貧乏的13個國家之一；耕地水資源占有量28 500 m3/hm2，為世界平均數(shù)的4/5。另外，我國水資源時空分布嚴重不平衡，降水東南多西北少，山區(qū)多平原少，雨量大致由東南向西北遞減。81%的水資源集中分布在長江流域及以南地區(qū)，長江以北地區(qū)人口和耕地占我國的45.3%和64.1%，而水資源卻只占全國的19%，人均占有量為517 m3，相當于全國人均量的1/5和世界人均量的1/20，水資源與生產(chǎn)發(fā)展不相適應(yīng)的程度突出，土地沙漠化趨勢日趨嚴重。尤其是西北干旱地區(qū)的新疆、青海等地的大面積戈壁灘，因無灌溉，也就沒有農(nóng)業(yè)。降水年內(nèi)分配不均，冬春少雨、夏秋多雨，汛期雨量過于集中，常以暴雨形式出現(xiàn)，利用難度很大，非汛期又水量缺乏。降水量年際變化也大，豐水年與枯水年相差懸殊，使水旱災(zāi)害頻頻發(fā)生，甚至同一地區(qū)有時旱澇接踵而至，交替成災(zāi)。

 

        1.農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀

 　　

 　　從全國對水資源量總的需求來看，在出現(xiàn)中等干旱的情況下，全國總需水量為5 500億m3左右，缺水量為250億m3左右。若考慮供水中的地下水超采和超標準污水直灌等不合理供水因素，則全國實際缺水量在300～400億m3之間。農(nóng)業(yè)是我國的用水大戶，約占全國總用水量的73%，但有效性很差，水資源浪費十分嚴重，渠灌區(qū)水的有效利用率只有40%左右，井灌區(qū)也只有60%左右，每m3水生產(chǎn)糧食不足1 kg。而一些發(fā)達國家水的有效利用率可達80%以上，每m3水生產(chǎn)糧食大體都在2 kg以上，其中以色列已達2.32 kg。由此說明，我國各種節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的綜合應(yīng)用程度還十分低下，與發(fā)達國家相比還存在著很大的差距。同時，這也使我們看到了在中國發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的巨大潛力和廣闊前景。

 　　

2.農(nóng)田灌溉節(jié)水途徑

 　　

 　　農(nóng)田供水從水源到形成作物產(chǎn)量要經(jīng)過4個環(huán)節(jié)。首先是從水源取水，通過輸水、配水等一系列工程設(shè)施把水送到所需灌溉的作物地塊；其次是通過田間灌水技術(shù)將水源來水轉(zhuǎn)化為土壤水；第三是通過作物根系吸水，由土壤水轉(zhuǎn)化為生物水；最后是通過作物的一系列生理過程在作物水分的參與下形成作物產(chǎn)量。每一環(huán)節(jié)都會有水的損失，提高水的利用率和利用效率的關(guān)鍵在于探討各個環(huán)節(jié)的節(jié)水途徑、技術(shù)措施及其潛力，盡可能地減少每一環(huán)節(jié)中的水的無效損耗。前兩個環(huán)節(jié)涉及如何將作物所需水量從水源送到田間并轉(zhuǎn)化為土壤水，與作物的生理過程不直接相關(guān)，靠減少輸水損失、提高灌水均勻度和減少田間深層滲漏等工程技術(shù)措施以及合理用水的節(jié)水灌溉制度措施，設(shè)法提高土壤儲水量與水源取水量的比率和作物耗水量與土壤儲水量的比例來提高水的利用率和利用效率，這兩個環(huán)節(jié)存在著很大的節(jié)水潛力，是當前節(jié)水灌溉發(fā)展的主要方面。后兩個環(huán)節(jié)關(guān)心的是如何高效利用土壤儲水的問題，屬基礎(chǔ)節(jié)水范疇，靠減少棵間土壤蒸發(fā)無效損耗和作物奢侈蒸騰的各種農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，設(shè)法提高蒸騰量與耗水量、生物量與蒸騰量和經(jīng)濟產(chǎn)量與生物量的比例來提高水的利用效率。

 　　

3 灌溉節(jié)水措施與發(fā)展對策

 　　

（1）輸配水系統(tǒng)節(jié)水措施

 　　

 　　由于經(jīng)濟條件的限制，目前我國農(nóng)田灌溉仍以傳統(tǒng)的地面灌溉為主，其中明渠輸水的灌溉面積占總灌溉面積的75%以上，約300多萬km的輸水渠道中只有1/5左右進行了防滲，渠系水的利用系數(shù)很低。據(jù)統(tǒng)計，我國灌溉水損失總量中3/4發(fā)生在從水源到田間的輸水過程，包括蒸發(fā)、滲漏和廢泄3部分，其中大部分消耗于渠系滲漏。輸配水系統(tǒng)節(jié)水，就是采取一定的渠道工程措施包括渠系配套、渠道防滲技術(shù)、改土渠為低壓管道輸水等，減少輸水損失量，提高灌水效率和供水質(zhì)量，擴大灌溉面積，減少提水灌區(qū)（井灌或地面揚水灌溉）的燃料、電能消耗等。

 　　

（2） 渠系配套

 　　

 　　從60年代就強調(diào)渠系配套，但至今依然是薄弱環(huán)節(jié)。長期以來，我國灌區(qū)干支兩級渠道基本上由國家投資，斗及斗以下渠道建筑多以群眾自籌為主，斗以下工程配套差，質(zhì)量也難以保證，且普遍存在著重建輕管現(xiàn)象，渠系工程老化失修，這是造成渠系水利用率較低的主要原因之一。根據(jù)許多灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的現(xiàn)狀，如果對渠系進行改造和配套，把現(xiàn)有的渠系水利用系數(shù)平均提高0.1，全國每年可增加近400億m3的供水。因此，必須將渠系配套技術(shù)作為節(jié)水灌溉的一項重要任務(wù)，使現(xiàn)有工程的效益得到充分發(fā)揮，常抓不懈。

 　　

（3） 渠道防滲技術(shù)

 　　

 　　渠道防滲，是減少輸水損失、控制地下水位，提高渠道水利用系數(shù)的工程措施，在節(jié)水灌溉中占有十分重要的地位。目前防滲襯砌的材料主要有灰土、砌石、水泥土、瀝青混凝土、混凝土、復(fù)合土工膜料等，其中混凝土材料占有很大的比重。與防滲材料的研究相配合，一些新型襯砌形式和相應(yīng)的施工工藝如現(xiàn)澆混凝土U型防滲渠和機械化施工技術(shù)等得到了推廣應(yīng)用，并在季節(jié)性凍土區(qū)抗凍脹方面的研究和推廣應(yīng)用取得了顯著效果。根據(jù)國內(nèi)外的實測結(jié)果，一般渠灌區(qū)的干、支、斗、農(nóng)渠采用粘土夯實能減少滲漏損失量45%左右，采用混凝土襯砌能減少滲漏損失量70%～75%，采用塑料薄膜襯砌能減少滲漏損失量80%左右；對大型灌區(qū)渠道防滲可使渠系水利用系數(shù)提高0.2～0.4，減少渠道滲漏損失50%～90%。因此，積極推進渠系防滲，是減少輸水損失的主要技術(shù)措施，仍為今后節(jié)水灌溉發(fā)展的主攻方向。

 　　

（4）低壓管道輸水技術(shù)

 　　

 　　灌溉輸水管道化是減少輸水損失的另一途徑，是國際上農(nóng)田灌溉輸水方式的發(fā)展趨勢。采用低壓管道輸水，以管代渠，可以大大減少輸水過程中的滲漏和蒸發(fā)損失，使輸水效率達95%以上，比土渠、砌石渠道、混凝土板襯砌渠道分別多節(jié)水約30%、15%和7%。對于井灌區(qū)，由于減少了水的輸送損失，使從井中抽取的水量大大減少，因而可減少能耗25%以上。另外，以管代渠，可以減少輸水渠道占地，使土地利用率提高2%～3%，且具有管理方便、輸水速度快、省工省時、便于機耕和養(yǎng)護等許多優(yōu)點。因此，對于地下水資源嚴重超采的北方地區(qū)，井灌區(qū)應(yīng)大力推行低壓管道輸水技術(shù)，特別是新建井灌區(qū)，要力爭實現(xiàn)輸水管道化；渠灌區(qū)在有條件處亦應(yīng)逐步試行。

 　　

（5）田間施（灌）水節(jié)水措施

 　　

 　　田間施（灌）水節(jié)水措施包括灌水技術(shù)措施和節(jié)水灌溉制度措施兩大部分，前者包括節(jié)水地面灌溉技術(shù)（畦灌、溝灌、間歇灌、膜上灌、坐水種）、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)（滴灌、微噴灌、地下滲灌）等；后者包括合理確定作物灌溉定額、有限水在作物生育期內(nèi)進行最優(yōu)分配和實施調(diào)虧灌溉等。田間施水節(jié)水就是要因地制宜地選擇上述灌水技術(shù)措施和節(jié)水灌溉制度措施，增加土壤儲水量與水源取水量的比例和作物耗水量與土壤儲水量的比例，減少田間灌水的損失量（包括深層滲漏、地表流失），提高灌水均勻度，合理利用水資源。

 　　

（6）節(jié)水地面灌溉技術(shù)

 　　

 　　地面灌溉，雖然是一種最古老的田間施水技術(shù)，但它目前仍是世界上，特別是發(fā)展中國家最廣泛采用的一種灌水方法。我國有98%以上的灌溉面積采用傳統(tǒng)的地面灌水技術(shù)。考慮到我國水資源與能源短缺，經(jīng)濟實力不足，技術(shù)管理水平較低的現(xiàn)實，估計在今后相當長的一段時期內(nèi)，我國還不能大面積推廣噴、微灌等先進灌水技術(shù)，因此節(jié)水灌水技術(shù)的主攻方向仍須以大力研究和推廣節(jié)水型地面灌水技術(shù)為主。

 　　

 　　平整土地是提高地面灌水技術(shù)和灌水質(zhì)量，縮短灌水時間，提高灌水勞動效率和節(jié)水增產(chǎn)的一項重要措施。結(jié)合土地平整，進行田間工程改造，劃長畦（溝）為短畦（溝），改寬畦為窄畦，設(shè)計合理的畦溝尺寸和入畦（溝）流量，可大大提高灌水均勻度和灌水效率。陜西洛惠區(qū)的研究表明，在入畦單寬流量為3～5 L/s時，灌水定額隨畦長而變，當畦長由100 m改為30 m時，灌水定額減少150～204 m3/hm2；當畦長為30～100 m時，畦單寬流量從2 L/s增加到5 L/s，灌水定額降低150～225 m3/hm2。灌水定額降低的結(jié)果，除減少了灌水的深層滲漏損失外，同時也意味著增加了作物對天然降水的利用量，避免了因灌水量多而導(dǎo)致降雨有效性降低的現(xiàn)象發(fā)生。因此，此項技術(shù)雖然簡單，但仍要予以足夠重視。

 　　

 　　改進傳統(tǒng)的地面灌溉全部濕潤方式，進行隔溝（畦）交替灌溉或局部濕潤灌溉，不僅減少了棵間土壤蒸發(fā)占農(nóng)田總蒸散量的比例，使田間土壤水的利用效率得以顯著提高，而且可以較好地改善作物根區(qū)土壤的通透性，促進根系深扎，有利于根系利用深層土壤儲水，兼具節(jié)水和增產(chǎn)雙重優(yōu)點，值得大力推廣。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%。玉米坐水種，每hm2可節(jié)水900 m3，節(jié)電90～105 kW*h，增產(chǎn)幅度約16%，增收幅度約28%。

 　　

 　　改進放水方式，把傳統(tǒng)的溝、畦一次放水改為間歇放水，進行間歇灌（又稱波涌灌），被稱為是80年代地面灌水技術(shù)的一大突破。間歇放水，使水流呈波涌狀推進，由于土壤孔隙會自行封閉，在土壤表層形成一薄封閉層，水流推進速度快。在用相同水量灌水時，間歇灌水流前進距離為連續(xù)灌的1～3倍，從而大大減少了深層滲漏，提高了灌水均勻度，田間水利用系數(shù)可達0.8～0.9。一些試驗結(jié)果表明，間歇灌比連續(xù)溝灌節(jié)水38%，省時一半左右；比連續(xù)畦灌節(jié)水26%，省水1/3左右。推廣這項技術(shù)的關(guān)鍵是在一定土壤及地面條件下，要有合理的停、放水時間的灌溉制度，及配套的、工作可靠和價格適宜的間歇開關(guān)控制閥門，并實現(xiàn)自動控制。然而，我國目前尚無實施間歇灌所需設(shè)備的定型產(chǎn)品，因此推廣難度較大，今后幾年的重點還應(yīng)是以研究和攻關(guān)為主。

 　　

 　　膜上灌，是我國在地膜覆蓋栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的地面灌溉方法。它是將地膜平鋪于畦中或溝中，畦、溝全部被地膜所覆蓋，從而實現(xiàn)利用地膜輸水，并通過作物的放苗孔和專業(yè)灌水孔入滲給作物供水的灌溉方法。由于放苗孔和專業(yè)灌水孔只占田間灌溉面積的1%～5%，其他面積主要依靠旁側(cè)滲水濕潤，因而膜上灌實際上也是一種局部灌溉。地膜栽培和膜上灌結(jié)合后具有節(jié)水、保肥、提高地溫、抑制雜草生長和促進作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟及灌水質(zhì)量高等特點。生產(chǎn)試驗表明：膜上灌與常規(guī)溝灌相比，棉花節(jié)水40.8%，增產(chǎn)皮棉5.12%，霜前花增加15%；玉米節(jié)水58%，增產(chǎn)51.8%；瓜菜節(jié)水25%以上。目前，新疆采用膜上灌的農(nóng)田已達23.33 hm2，甘肅、河南等省也已開始推廣。膜上灌作為一種新的具有中國特色的灌水技術(shù)，為了使其更加趨于成熟和完善，從而在北方缺水地區(qū)能得以大面積推廣，有關(guān)研究部門尚需對其節(jié)水機制、技術(shù)要素、配套措施及其設(shè)計方法等做好進一步研究工作。

 

（7）噴灌技術(shù)

 　　

 　　噴灌有顯著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均勻和增產(chǎn)等效果，屬先進的田間灌水技術(shù)。與明渠輸水的地面灌溉相比，噴灌節(jié)水30%～50%，糧食作物增產(chǎn)10%～20%，經(jīng)濟作物增產(chǎn)20%～30%，蔬菜增產(chǎn)1～2倍。但噴灌也有一定的局限性，如作業(yè)受風影響，高溫、大風天氣不易噴灑均勻，噴灌過程中的蒸發(fā)損失較大等，而且噴灌的投資比一般地面灌水方法投資要高。部分發(fā)達國家的農(nóng)民大量使用噴灌，主要是把它作為農(nóng)業(yè)機械化成套技術(shù)的組成部分――機械化灌水技術(shù)，而不僅僅是為了節(jié)水的目的。我國幅員遼闊，各地經(jīng)濟發(fā)展很不平衡，在推廣噴灌技術(shù)時，應(yīng)因地制宜，既求穩(wěn)步發(fā)展，做到建好一片，管好一片，用好一片，同時也要避免長官意志的盲目性。

 　　

（8）微灌技術(shù)

 　　

 　　微灌是一種新型的高效用水灌溉技術(shù)，包括滴灌、微噴灌、涌泉灌和地下滲灌。它是根據(jù)植物的需水要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的灌水器，將植物生長中所需的水分和養(yǎng)分以較小的流量均勻、準確地直接送到植物根部附近的土壤表面或土層中，相對于地面灌和噴灌而言，微灌屬局部灌溉、精細灌溉，水的有效利用程度最高，約比地面灌節(jié)水50%～60%，增產(chǎn)20%～30%，比噴灌省水15%～20%。但微灌的工程投資也高，在國外被稱之為昂貴的灌水技術(shù)。為了支撐高投入，微灌一般只用于水果、蔬菜、花卉等產(chǎn)值高、收益高的經(jīng)濟作物。目前全世界微灌面積約20萬hm2，只占全世界總灌溉面積的1%左右，其中我國約6.7萬hm2。嚴格地說，微灌不太適合大田糧食作物。因此，雖然微灌最省水，經(jīng)濟效益很高，但節(jié)水量與灌溉用水總量相比很少，它屬于與設(shè)施農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)相配套的精細灌溉、自動化灌溉技術(shù)。

 　　

（9）節(jié)水灌溉制度

 　　

 　　節(jié)水型灌溉制度是以產(chǎn)量、水分利用效率和經(jīng)濟效益三者高水平的有效統(tǒng)一為目標。長期以來，一直認為作物在任何生育時期的水分虧缺都會造成減產(chǎn)，為了獲得高產(chǎn)，整個生長期都必須充分供水，追求土地最高生產(chǎn)力水平。然而，近年來隨著全球淡水資源變得日趨緊缺，人們在評價一個國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平時，除了產(chǎn)量因素外，更看重的往往是這個國家對灌溉水的有效利用程度，即如何做到節(jié)約用水的同時實現(xiàn)高產(chǎn)。根據(jù)理論研究與生產(chǎn)實踐的結(jié)果表明，作物產(chǎn)量與灌水量呈拋物線關(guān)系，灌水量較少、水分不足時，產(chǎn)量與灌水量或耗水量之間呈顯著的線性關(guān)系；當灌水量達到一定程度后，隨著灌水量的增加，產(chǎn)量增加的幅度開始變??；當產(chǎn)量達到極大值時，灌水量再增加，產(chǎn)量不但不增加反而有所減少，呈現(xiàn)出“報酬遞減”規(guī)律。因此，如何利用邊際分析原理，確定合理的最佳灌溉定額與產(chǎn)量的關(guān)系，是指導(dǎo)節(jié)水灌溉，提高水分利用效率和經(jīng)濟效益的理論依據(jù)之一。

 　　

 　　作物產(chǎn)量不但取決于灌水量，更與之分配有關(guān)。在水量有限、供水不足的情況下，作物全生長期的總需水量及各生育階段的需水量不可能得到全部滿足，這將不可避免地引起作物不同程度的減產(chǎn)。但減產(chǎn)程度因作物種類、品種及在作物生育期中缺水產(chǎn)生的時段和缺水的程度而異。研究表明：等量缺水，不同作物的減產(chǎn)程度不同；等量缺水發(fā)生在作物的不同生育時段，引起的減產(chǎn)程度也不一樣。因此，合理的灌溉，應(yīng)是在弄清各種作物不同生育時期缺水減產(chǎn)情況的基礎(chǔ)上，實行省水灌溉或最優(yōu)化灌溉，把有限的水量在作物間及作物生育期內(nèi)進行最優(yōu)分配，確保各種作物水分敏感期的用水，減少對水分非敏感期的供水，從而設(shè)法提高灌溉水的有效性，以獲得較高的產(chǎn)值和水分利用效率。

 　　

 　　近年來，隨著非充分灌溉理論研究的不斷深入，人們對有限水分虧缺的效應(yīng)產(chǎn)生了新的認識。一些研究資料顯示，水分虧缺并不總是降低產(chǎn)量，早期適度的水分虧缺在某些作物上反而有利于增產(chǎn)；一些作物在灌漿期的適度干旱則會促進灌漿過程，提高作物的經(jīng)濟系數(shù)。如商丘試驗區(qū)進行的玉米調(diào)虧灌溉試驗結(jié)果表明：玉米拔節(jié)前中度虧水和拔節(jié)―抽雄階段的輕度虧水，光合作用降低不明顯，而蒸騰作用降低顯著，且復(fù)水后，光合作用有超補償效應(yīng)，即抽雄前的水分調(diào)虧，具有節(jié)水、增產(chǎn)、提高水分利用效率的生理基礎(chǔ)。甘肅武威對春小麥調(diào)虧灌溉的研究結(jié)果表明，在春小麥分蘗、拔節(jié)、乳熟前受旱3～5 d，可增產(chǎn)2%～20%，耗水量減少750～1 050 m3/hm2，適度虧缺灌溉能夠促進根系發(fā)育，提高抗旱能力和抗倒伏能力，對生殖生長有促進作用，使單位面積有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加，具有明顯的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)。這些新的認識與理論研究成果為實現(xiàn)有限水在作物生育期內(nèi)進行合理分配使用進一步提供了新的依據(jù)。

 　　

 　　根據(jù)作物需水過程確定節(jié)水灌溉制度是高效用水灌溉的一項重要的非工程技術(shù)措施，投資少、見效快、適應(yīng)面廣，因此目前仍應(yīng)加大力度進一步進行深入研究，并做好成果的普及推廣工作。

 　　

4 結(jié)語

 　　

 　　節(jié)水農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)合理用水的高度概括，是一項農(nóng)業(yè)、水利技術(shù)緊密結(jié)合，水、土、作物資源綜合開發(fā)的宏大的系統(tǒng)工程。灌溉節(jié)水僅僅是節(jié)水農(nóng)業(yè)的一部分，除此之外它還包括農(nóng)藝節(jié)水措施（抗旱高產(chǎn)品種選育、作物合理布局、適水種植、覆蓋保墑、中耕除草、合理施肥、化學(xué)調(diào)控等）和農(nóng)業(yè)管理節(jié)水（政策、法規(guī)與體制）。節(jié)水農(nóng)業(yè)要發(fā)展，技術(shù)是依托，管理是關(guān)鍵。因此，只有加強農(nóng)業(yè)用水的政策、法規(guī)的制定和管理，因地制宜地發(fā)展各項節(jié)水技術(shù)的綜合集成，最大限度地減少農(nóng)田灌溉各個環(huán)節(jié)水的損失，提高水資源的總體利用效率，才能實現(xiàn)真正意義上的全方位節(jié)水。而這也正是解決我國水問題的根本途徑所在。