农业节水技术与工程措施的优化方式

（一）农业节水技术

1.非充分灌溉（或“限水灌溉”）

非充分灌溉是在作物全生育期内不能全部满足需水要求、旨在获得总体最佳效益而采取的不充分满足作物需水要求的灌溉模式。首先是寻求作物需水的关键期，即作物对水分的敏感期，把有限的水量灌到最关键期才能使产量最高。其次，根据作物需水的关键期制定优化灌溉制度。作物的产量不仅取决于全生育期的供水总量，还取决于这些总水量在全生育期内如何分配，即有限的数量应多少才能使总产量达到相对最大。这种优化灌溉制度是动态的，不同于传统的静态灌溉制度。对于水资源不太紧张的地区，可以人为地限定灌溉水量，用少于充分灌溉的水量，通过优化分配把这些水量灌到作物生长的最关键期。虽然减少了灌溉水量，但产量减少并不多。节约下来的水量可以用来扩大灌溉面积，从而达到节水增产的目的。非充分灌溉是以按作物的灌溉制度和需水关键期进行灌溉为技术特征。

2.调亏灌溉

调亏灌溉是澳大利亚持续农业研究所Tatura中心提出并研发的节水技术。其基本思想是作物的某些生理生化通道受到特性或生长激素的影响，在其生长发育的某些时期施加一定的水分胁迫（有目的地使其有一定程度的缺水），即可影响作物的光合产物向不同的组织器官分配的倾斜，从而提高所需收获的产量而舍弃营养器官的生长量和有机合成物质的总量。此种方法不同于传统的丰水高产灌溉，也有别于非充分灌溉，它是从作物生理角度出发，在一定时期主动施加一定程度的有益的亏水度，使作物经历有益的亏水锻炼后，达到节水增产、改善农产品的品质，又可控制地上部的旺长，实现矮化密植，减少剪枝等工作量的目的。我们还需进一步研究不同作物的最佳调亏阶段、调亏程度（水分亏缺的下限与历时），不同养分水平或施肥条件下的调亏灌溉指标，调亏灌溉综合技术体系的开发等。通过这些研究及其成果的推广应用，将会使灌溉水的生产效率达到1.5～2.0kg/m3甚至2.0kg/m3以上的水平，并将填补大田作物调亏灌溉领域的空白，不但可以为灌区的规划设计和科学用水提供基础的数据，还可用于灌区用水管理实践。调亏灌溉以作物一定时期一定程度的亏水灌溉为技术特征，需对不同作物的调亏灌溉指标与技术相配套的作物栽培技术体系进一步开展研究。

3.局部灌溉

局部灌溉以作物根系局部湿润为技术特征，是当前世界节水灌溉理论及技术模式的先进典型。其技术模式是采用滴灌和渗灌等微灌技术进行灌溉。根据作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末端管道上的特殊灌水设施将水和作物生长所需的养分用比较小的流量均匀准确地把水直接输向植物根末部，以湿润植物根部土壤为主要目标。与传统的地面灌溉和全面积喷灌相比，局部灌溉更为省水，比地面灌溉省水50%～70%，比喷灌省水15%～20%，灌水均匀度达0.8～0.9。

4.控制性根系交替灌溉技术

控制性根系交替灌溉理论及技术模式是由我国科学家提出的。在继承以往节水灌溉理论及技术模式的基础上，克服了以往理论及技术模式只从作物出发，研究限定在作物的需水量和需水关键时期的缺陷，结合世界先进的节水灌溉理论及技术模式（如局部灌溉理论及技术模式），节水灌溉的研究在时、空（作物生育期和土壤空间）两个方面都得到了拓展，在研究作物节水型的灌溉制度和灌水关键时期的基础上，着重研究使作物根系土层的交替湿润和干燥效应，从而减少无效蒸发和总的灌溉用水量。

控制性根系交替灌溉的基本概念与传统的概念不同。传统的灌水方法追求田间作物根系层的充分和均匀湿润，而控制性根系交替灌溉则强调利用作物水分胁迫时产生的根信号功能，即人为保持和控制根系活动层的土壤在垂直剖面或水平面的某个区域干燥，使作物根系始终有一部分生长在干燥或较干燥的土壤区域中，限制该部分的根系吸收水分，让其产生水分胁迫的信号传递到叶气孔，形成最优的气孔开度。同时，通过人工控制，使在垂直剖面或水平面上的干燥区域交替出现，即该次灌水均匀的区域，下次灌水让其干燥，这样就可以使不同区域或部位的根系交替经受一定程度的干旱锻炼，既可减少棵间全部湿润时的无效蒸发损失和总的灌溉用水量，亦可提高根系对水分和养分的利用率，以不牺牲作物的光合产物积累而达到节水的目的。

5.波涌灌溉

波涌灌溉又称间歇灌溉和涌流灌溉，是在研究沟（畦）灌的基础上发展起来的节水型地面灌水新技术。它是按一定周期间歇地向沟（畦）供水，使水流呈波涌状推进沟（畦）末端，以湿润土壤的一种节水型地面灌水新技术。在波涌灌溉过程中，随着田面供水的一放一停，田面水流相应地经历了一个起涨和落干的过程。当水流流经上一个周期湿润过的田面时，因田面的糙率减小，水流速度加快，入渗能力减小。用相同水量灌溉时，波涌灌的水流推进距离为连续灌的2～3倍。同时，由于波涌灌的水流推进速度快，土壤孔隙自行关闭，在土壤表层形成一个薄的封闭层，大大减少了水的深层渗漏，使纵向水均匀分布。总体上，波涌沟（畦）灌溉较传统的地面沟（畦）灌具有省时、省水、节能、灌水质量高等优点，并能基本解决长畦（沟）灌水难的问题。波涌灌溉技术仅对传统地面灌水系统的供水方式做适当调整，所需设备少。因此，其投资显著低于喷灌、微灌及低压管道输水灌溉。涌流灌溉具有明显的节水效果，其节水率大小与畦（沟）长、土壤和灌季有关。已有成果表明，涌流灌溉的节水率在30%～50%，随沟（畦）的增长而增加。

6.渠系防渗

渠系防渗是为了减少渠床灌溉水损失，提高用水效率的重要技术措施。我国农业总用水量的80%的农灌主要输水手段是渠道，传统的土渠输水渗漏损失为引水总量的50%～60%。研究表明，浆砌防渗可减少水分损失50%～60%，使渠系水利用率达到0.6～0.7；混凝土与塑料防渗，减少水分损失67%～74%，渠系水利用系数达0.7～0.9。渠道防渗效果采用渠道防渗率进行定量表达，即固定渠道防渗面积与最大过水表面积的比值，以百分数计。(www.xing528.com)

7.田间节水与农艺节水

田间节水技术主要包括平整土地，渠、畦系改造。一般采用大畦改小畦、长渠改短渠、宽渠改窄渠，渠灌区每公顷150～200畦，井灌渠300畦，可以显著减少每次的灌水量。农艺节水技术包括抗旱品种的选育，合理施肥，调整作物种植结构，秸秆、薄膜覆盖，耕作保墙等。应因地制宜推广应用，其节水增产、提高水分利用效率的潜力显著。秸秆覆盖可抑制蒸发率60%，小麦节水20%，增产20%。玉米节水15%，增产10%～20%。覆盖地膜可提高地温2～4℃，增加耕层土壤水分1%～4%。在干旱地区作物全生育期内，每公顷可节水1500～2250m3，增产40%左右。

8.负压差灌溉

基本原理是将多孔管埋入地下，依靠管中水与周围土壤产生的负压差进行灌溉。整个系统能够根据管道四周土壤的干湿状况，自动调节水量。

9.节水管理

节水管理是实现农业节约用水的重要保证与举措。包括制度管理、工程管理、经营管理和用水管理。通过建立各种管理组织，制定工程管理和经营管理制度，做到计划用水、优化配水、合理计收水费。要求制定节水灌溉制度，提高水的利用率，对作物灌溉进行预测预报。同时采用先进的量测水和控制设备，实现灌溉用水管理自动化，提高节约用水的管理水平。

（二）工程措施技术要求

节水灌溉工程建设必须注重效益、保证质量、加强管理，做到因地制宜、经济合理、技术先进、运行可靠。同时，应建立健全管理组织和规章制度，切实发挥节水增产作用。

节水灌溉工程规划应符合当地农业区划和农田水利规划的要求，并应与农村发展规划相协调，采用的节水技术应与农作物品种、栽培技术相结合。节水灌溉工程应通过技术经济比较及环境评价确定水资源可持续利用的最佳方案。节水灌溉工程的形式应根据当地自然和社会经济条件、水土资源特点和农业发展要求，因地制宜选择。

（1）渠道防渗率：大型灌区不低于40%；中型灌区不低于50%；小型灌区不低于70%；井渠结合灌区在上述范围内可降低15%～20%；井灌区如采用固定管道输水，应全部防渗。

（2）井灌区管道输水，田间固定管道长度适宜为90～150m/hm2；支管间距、单向布置时不大于75m，双向布置时不大于150m；出水口（给水栓）间距不大于100m，宜用软管与之连接进行灌溉。

（3）喷灌工程应满足均匀度、雾化程度要求。管道式喷灌系统应有控制、量测设备和安全保护装置。中心支轴式、平移式和绞盘式喷灌机组应保证运行安全、可靠；轻型和小型移动式喷灌机组，单机控制面积以3hm2和6hm2为宜。

（4）微灌工程水源必须严格过滤、净化，满足均匀度要求。安装控制、量测设备和安全保护装置。条播作物移动式滴灌系统灌水毛管用量不少于900m/hm2。