淺析黑龍江省節(jié)水灌溉技術(shù)措施

鄭淑萍

(賓縣二龍山灌區(qū)管理處，黑龍江 賓縣 150400)

淺析黑龍江省節(jié)水灌溉技術(shù)措施

鄭淑萍

(賓縣二龍山灌區(qū)管理處，黑龍江 賓縣 150400)

通過(guò)分析黑龍江省水資源利用現(xiàn)狀，闡明了發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的重要性和緊迫性，對(duì)各類節(jié)水灌溉技術(shù)措施的研究和應(yīng)用成果進(jìn)行了介紹，提出了適合黑龍江省現(xiàn)狀發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用策略。

節(jié)水灌溉技術(shù)；調(diào)虧灌溉；非充分灌溉

黑龍江省是一個(gè)水資源相對(duì)短缺的地區(qū)。多年平均水資源總量為810億m3，其中地表水資源量為686億m3，地下水資源量為172.93億m3。人均占有水資源量2120 m3，畝均占有水資源量?jī)H460 m3，人均和畝均水資源占有量均低于全國(guó)平均水平。不但人均和畝均占有水資源量少，水資源的時(shí)空分布也很不均衡，中、西部地區(qū)干旱缺水，而東部地區(qū)水資源較為豐富，尤其黑龍江、松花江、烏蘇里江及興凱湖過(guò)境水資源十分豐富。全省有478.7萬(wàn)hm2灌溉面積，占耕地總面積1333.3萬(wàn)hm2的36%，其中水稻面積389.1萬(wàn)hm2，旱田節(jié)水灌溉面積89.7萬(wàn)hm2。由于傳統(tǒng)灌溉技術(shù)水平較低，造成了水資源的浪費(fèi)，灌溉不能滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要，作物生育期缺水已成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素。為解決灌溉水資源不足的問題，應(yīng)該按照整體規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理的原則，對(duì)現(xiàn)有水資源進(jìn)行合理開發(fā)、高效利用、強(qiáng)化配置、全面節(jié)約和有效保護(hù)。

1 發(fā)展節(jié)水灌溉的重要性和緊迫性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快的過(guò)程中，對(duì)節(jié)水技術(shù)的使用有了非常高的要求。黑龍江省水資源開發(fā)利用程度逐年增高，水資源開發(fā)的難度逐漸增大。從可開發(fā)利用能力來(lái)看，地表水可調(diào)控能力很低，全省水利工程年引水量為180億m3，占地表水資源量的26%，水庫(kù)實(shí)際可調(diào)控能力占地表水量的6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均開發(fā)水平。地下水與地表水相比，開采程度較高，局部地區(qū)水資源過(guò)度開發(fā)利用非常嚴(yán)重，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，局部出現(xiàn)漏斗和吊泵現(xiàn)象。落后的灌溉方式不僅浪費(fèi)了水資源，而且還引起了土壤的次生鹽漬化。2013年全省農(nóng)業(yè)灌溉用水總量為296.45億m3，占社會(huì)總用水量的81.8%以上，其中水田289.79億m3，占農(nóng)業(yè)用水總量的97.8%以上。由于灌溉設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，更新維護(hù)不足，部分設(shè)施老化失修嚴(yán)重，田間灌溉方法和技術(shù)落后，加之管理不到位，導(dǎo)致輸水過(guò)程中泄漏損失嚴(yán)重，黑龍江省灌溉水利用率平均只有52%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低15%～20%。隨著黑龍江省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)用水和生活用水的逐漸增加，農(nóng)業(yè)用水比例相應(yīng)逐漸減少，需大力發(fā)展農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉。根據(jù)規(guī)劃，2015年黑龍江省水田灌溉面積要達(dá)到400萬(wàn)hm2。根據(jù)目前的灌溉水平，當(dāng)水稻灌溉面積達(dá)到400萬(wàn)hm2時(shí)，水田用水量將高達(dá)350億m3左右，扣除“兩江一湖”過(guò)境水，預(yù)計(jì)將增加65億m3的水稻用水，達(dá)到265億m3左右，占全省水資源總量的33%。以目前用水水平是不利于可持續(xù)發(fā)展的，從國(guó)家自然經(jīng)濟(jì)條件發(fā)展來(lái)看，維持現(xiàn)有用水水平是不現(xiàn)實(shí)的。學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高水資源的利用效率，發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)才可以支撐黑龍江省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

大力發(fā)展節(jié)水灌溉，一方面，可以有效地減少水資源的過(guò)度開發(fā)和不合理使用，以防止水環(huán)境的惡化，保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；另一方面，可以充分利用水資源，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

2 高效節(jié)水灌溉技術(shù)措施

節(jié)水灌溉是一種農(nóng)業(yè)、水、土壤、作物資源綜合開發(fā)的系統(tǒng)工程，其內(nèi)涵豐富，包括農(nóng)業(yè)節(jié)水、灌溉節(jié)水、節(jié)水農(nóng)業(yè)管理等類別。本文主要從輸水環(huán)節(jié)、田間環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)和農(nóng)藝環(huán)節(jié)來(lái)討論節(jié)水技術(shù)。

2.1 節(jié)水輸水技術(shù)措施

(1)渠道防滲技術(shù)

幾千年來(lái)，我國(guó)都是用土渠將灌溉水從水源輸送到田間，所以有大量的水浪費(fèi)在輸送途中。渠道防滲是指為減少渠道滲漏損失而采取的一種工程技術(shù)措施。土渠輸水水利用系數(shù)一般只有0.4～0.5，黑龍江省為0.52。采用渠道防滲技術(shù)后，可使渠系水利用系數(shù)提高到0.75～0.85，可節(jié)約30%輸水環(huán)節(jié)的水量損失，還具有增加過(guò)水能力、減小過(guò)水?dāng)嗝?、有利于農(nóng)業(yè)搶時(shí)早收，及節(jié)約土地等優(yōu)點(diǎn)。渠道防滲采用的材料種類很多，常用的有干砌塊石、漿砌塊石、混凝土預(yù)制板、現(xiàn)澆混凝土護(hù)面、塑料薄膜和土工膜等，渠道防滲是我國(guó)當(dāng)前節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的重點(diǎn)。

(2)管道輸水技術(shù)

管道輸水技術(shù)是以管道代替明渠輸水灌溉的一種工程形式，灌溉水由分水設(shè)施輸送到田間。直接由管道分水口進(jìn)入田間溝、畦的地面灌溉技術(shù)。管道輸水技術(shù)除可基本避免傳統(tǒng)土渠輸水環(huán)節(jié)的渠床滲漏外，還可避免土渠水面蒸發(fā)與渠床上雜草的蒸騰，可節(jié)約40%～50%輸水環(huán)節(jié)的水量損失。具有節(jié)水、省地、省工、效益高等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 節(jié)水灌溉制度措施

(1)非充分灌溉措施

非充分灌溉是針對(duì)水資源緊缺、用水效率低下提出的一種新的灌溉制度。非充分灌溉是灌溉水量不能完全滿足作物的生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程的需水量，將有限的水合理安排在對(duì)產(chǎn)量影響大，能產(chǎn)生較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水分臨界期供水，在非水分臨界期少供水或不供水[2]。非充分灌溉不追求單位面積上產(chǎn)量最高，允許一定限度的減產(chǎn)。在水資源量短缺地區(qū)，建立合理的水量、產(chǎn)量關(guān)系模式，通過(guò)增加灌溉面積而獲得大面積總量的均衡增產(chǎn)，力求在水分利用效率、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益三方面實(shí)現(xiàn)有效統(tǒng)一。

20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)北方學(xué)者已經(jīng)開始探索非充分灌溉試驗(yàn)的研究。1986 年，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究所進(jìn)行了“春小麥非充分灌溉試驗(yàn)研究”，通過(guò)國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)專家鑒定并獲得好評(píng)，進(jìn)行了大面積推廣。1991—1993年期間，武漢水利電力大學(xué)茆智教授分別在桂林和河北地區(qū)進(jìn)行了水稻非充分灌溉試驗(yàn)研究[3]，研究結(jié)果表明：水稻非充分灌溉可節(jié)約水量15%。然而，由于非充分灌溉是灌溉領(lǐng)域的一種新技術(shù)，比探索其它節(jié)水措施要復(fù)雜很多，目前在我國(guó)仍處于實(shí)驗(yàn)研究和初步示范推廣階段。

(2)調(diào)虧灌溉措施

充分灌溉適用于水資源豐富的地區(qū)，水分利用效率一般較低。20世紀(jì)70年代初，已有限虧缺效應(yīng)為指標(biāo)的非充分灌溉理論，在農(nóng)業(yè)灌溉的具體實(shí)踐中初步產(chǎn)生，并逐步受到人們的重視。非充分灌溉是在作物的非臨界期減少灌水，而把灌水集中在作物的需水臨界期。調(diào)虧灌溉在此基礎(chǔ)上，從作物的生理角度出發(fā)，根據(jù)作物對(duì)水分虧缺的反應(yīng)，人為主動(dòng)地施加一定程度的水分脅迫，以影響作物的生理生化過(guò)程，對(duì)作物進(jìn)行抗旱鍛煉，提高作物的后期抗旱能力，即通過(guò)作物自身的變化提高水分利用效率。調(diào)虧灌溉既有經(jīng)濟(jì)效益，又具有生態(tài)效益，特別是在水資源短缺或用水成本較高的地區(qū)。

調(diào)虧灌溉具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)水和投入少等優(yōu)點(diǎn)。黑龍江省水稻控制灌溉實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：水稻調(diào)虧灌溉是可行的，可提高產(chǎn)量5%左右，全生育期平均節(jié)約水36%左右，同時(shí)大大提高抗倒伏、抗病能力、減少面源污染和溫室氣體排放。

2.3 節(jié)水灌溉管理措施

節(jié)水灌溉管理技術(shù)是根據(jù)作物需水、耗水規(guī)律，來(lái)控制和調(diào)配水源，以最大限度的滿足作物對(duì)水分的需求，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域效益最佳的農(nóng)田水分調(diào)控管理[4]。包括土壤墑情監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)技術(shù)，高效節(jié)水灌溉制度的制定，區(qū)域總收益最大化為目的灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)，輸配水、灌溉用水計(jì)量和流量調(diào)節(jié)控制技術(shù)等方面。

土壤墑情監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)在國(guó)內(nèi)外研究的歷史悠久，自70年代后期以來(lái)，美國(guó)和澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家采用高空紅外線遙測(cè)，大范圍監(jiān)測(cè)土壤墑情，但由于技術(shù)難度大、成本高，正逐步轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)模擬。我國(guó)干旱與半干旱地區(qū)一向十分重視土壤墑情的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，如播種日期、種植面積、作物品種選擇等都要通過(guò)中長(zhǎng)期墑情預(yù)報(bào)決定。

從80年代初到現(xiàn)在，各國(guó)的科學(xué)技術(shù)研究者們努力從傳統(tǒng)生育角度研究節(jié)水灌溉系統(tǒng)轉(zhuǎn)向非充分灌溉的試驗(yàn)研究。如以色列大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在大量節(jié)水的前提下可獲得相當(dāng)于最高產(chǎn)量85%～95%的產(chǎn)量。自50年代起我國(guó)已經(jīng)開展節(jié)水灌溉制度方面的研究，并且制定出全國(guó)主要農(nóng)作物需水量等值線圖，建立了全國(guó)灌溉試驗(yàn)資料數(shù)據(jù)厙，為灌區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和科學(xué)用水提供了基礎(chǔ)資料，并為節(jié)水灌溉系統(tǒng)今后的研究提供技術(shù)支持。

2.4 田間管理期間的節(jié)水灌溉技術(shù)

(1)耕作保墑技術(shù)措施。采用深耕松土，鎮(zhèn)壓、耙耱保墑，種耕除草，施有機(jī)肥，改良土壤結(jié)構(gòu)等耕作方法?？梢宰龅绞杷赏寥溃龃笸寥阑钴S層，增強(qiáng)雨水入滲速度和滲透量，減少降雨徑流流失，切斷毛細(xì)管，減少土壤水分蒸發(fā)，不僅可以提高自然降水的積累能力，而且能顯著的減少土壤水分蒸發(fā)，保持土壤水分，是一種有效的節(jié)水技術(shù)措施。試驗(yàn)表明，采用“上翻下松”的深耕法，在一定深度內(nèi)，作物增產(chǎn)幅度為20%～50%，土壤蓄水增加20%。

(2)覆蓋保墑技術(shù)措施。在耕地表面覆蓋地膜、秸稈等材料可以抑制土壤水分蒸發(fā)現(xiàn)象，減少降雨導(dǎo)致的地表徑流，有效蓄水保墑，充分提高水分利用率，有效提高作物產(chǎn)量。除保墑作用外，還具有增加地溫、培肥地力、改善土壤物理性狀的作用。耕地表面覆蓋的材料簡(jiǎn)單，可就地取材，例如：耕作物的殘茬、秸稈、草木灰等。在農(nóng)田覆蓋地膜不僅阻斷了土壤水分的垂直蒸發(fā)和亂流，使水分橫向遷移，增大了水分蒸發(fā)的阻力，而且有效地抑制了土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，抑蒸力可達(dá)80%以上。

(3)化學(xué)節(jié)水措施。利用化學(xué)制劑的性能改變土壤結(jié)構(gòu)提高土壤保水能力，減少作物蒸騰損失。比如黃腐酸，黃腐酸是一種新型植物蒸騰抑制劑，能促進(jìn)根系生長(zhǎng)，支付作物葉片氣孔開張度，具有抑制植物蒸騰、絡(luò)合微量元素等多種生理生化效應(yīng)。另外一些具有極強(qiáng)吸水性能的高分子材料的土壤水分保持劑，能夠吸收灌溉后土壤中的大部分水分，當(dāng)土壤干旱時(shí)將其包含的水份緩慢釋放供作物吸收，降水或灌溉后可以再次膨脹，重復(fù)工作。

(4)優(yōu)選抗旱品種，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)。由于水資源的短缺和旱災(zāi)的影響，研究和種植節(jié)水抗旱的作物品種已受到國(guó)內(nèi)外廣泛重視。進(jìn)入21世紀(jì)，以美國(guó)、加拿大、澳大利亞、歐盟為首的國(guó)家和地區(qū)開始抗旱節(jié)水育種研究，選育出一批適應(yīng)本地區(qū)抗旱節(jié)水品種，在生產(chǎn)上取得很好的效果。2003年，上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心培育出世界上第一個(gè)雜交旱稻不育系“滬旱1A”,這表明，中國(guó)的雜交旱稻的研究在全球中率先取得突破性進(jìn)展。目前，上海育成的節(jié)水抗旱稻已走出國(guó)門，走向世界，已經(jīng)在亞非等12個(gè)國(guó)家進(jìn)行大面積示范推廣，效果很好，品種的節(jié)水抗旱性強(qiáng)，不僅可以節(jié)水50%以上，增產(chǎn)幅度至少在20%以上。

3 黑龍江省節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用策略

(1)渠道防滲技術(shù)、管道輸水灌溉技術(shù)應(yīng)是黑龍江省灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展的支撐技術(shù)。渠道防滲技術(shù)、管道輸水灌溉技術(shù)可以減少30%～50%的灌溉輸水損失，是節(jié)約水資源的最為直接和有效的方法，必須大力推廣。但目前尚有諸多問題需要深入研究，比如，渠道防滲技術(shù)、管道輸水灌溉技術(shù)工程建設(shè)投資大，防滲抗凍技術(shù)還不成熟等。

(2)加大節(jié)水灌溉制度的研究和推廣力度。當(dāng)前，在工程節(jié)水技術(shù)不能大范圍推廣的情況下，先進(jìn)的節(jié)水灌溉制度的研究和推廣更為重要，也更有成效[5]。2005年，黑龍江省以慶安縣等22個(gè)市、縣灌溉實(shí)驗(yàn)站為中心開始進(jìn)行水稻節(jié)水灌溉制度的實(shí)驗(yàn)研究，建立起適合北方氣候特點(diǎn)的寒地水稻控制灌溉技術(shù)，節(jié)水效果顯著，并已開始大面積推廣該項(xiàng)灌溉制度。今后，要繼續(xù)加大科研力度，進(jìn)一步優(yōu)化和研究適合黑龍江省氣候和種植特點(diǎn)的先進(jìn)灌溉制度。

(3)大力發(fā)展節(jié)水灌溉管理技術(shù)。目前，黑龍江省節(jié)水灌溉管理技術(shù)還相當(dāng)落后，尤其是可供生產(chǎn)大面積推廣的實(shí)用性技術(shù)，技術(shù)的落后直接影響著節(jié)水灌溉的發(fā)展，從而影響水分利用率和利用效率的提高。今后，要重視和提高我省灌溉管理技術(shù)水平，建立灌區(qū)管理信息系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)，輸配水與灌水水量量測(cè)技術(shù)，流量調(diào)節(jié)與控制技術(shù)等，合理調(diào)配水源，盡最大能力滿足作物對(duì)水分的需求，從而實(shí)現(xiàn)該片區(qū)效益最佳的農(nóng)田水分調(diào)控管理。

(4)優(yōu)選和培育抗旱品種，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)。在水資源相對(duì)缺乏地區(qū)，要重點(diǎn)推廣種植抗旱作物。目前，黑龍江省在培育適合寒地的抗旱節(jié)水作物品種方面相對(duì)滯后，還沒有自己的品牌。今后，要以科研單位為依托，重點(diǎn)培育節(jié)水、抗旱、高產(chǎn)的作物品種。

[1] 孟夏,張慶華,李博杰.我國(guó)節(jié)水灌溉存在的問題與對(duì)策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(4)：1606-1608.

[2] 楊靜.非充分灌溉的研究進(jìn)展及展望[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(8)：3301-3303.

[3] 茆智.水稻節(jié)水灌溉及其對(duì)環(huán)境的影響[J].中國(guó)工程科學(xué)，2002(7)：8-16.

[4] 許迪,李益農(nóng).精細(xì)地面灌溉技術(shù)體系及其研究的進(jìn)展[J].水利學(xué)報(bào)，2007(5)：529-535.

[5] 張平平.淺談節(jié)水灌溉技術(shù)推廣中存在的問題[J].科技信息，2011(27)：251+269.

鄭淑萍(1968-)，女，助理工程師，主要從事節(jié)水灌溉方面的工作。E-mail:5140089@qq.com

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2096-0506(2015)03-0057-04