云南高原特色农业节水灌溉技术

2013-04-29赵利坤张英周垂帆

天津农业科学 2013年9期

赵利坤张英周垂帆

摘要：发展农业节水灌溉技术对于云南高原区实现水资源可持续利用、改善生态环境、发展高原特色农业具有十分重要的意义。综述了云南高原特色农业灌溉的现状及存在问题，探讨了一套适合于高原特色农业节水灌溉的技术体系，以期为云南高原特色农业的可持续发展提供技术参考。

关键词：高原特色农业；水资源；节水灌溉

中图分类号：S275 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.012

Featured Agricultural Water-saving Irrigation Technology in Yunnan Plateau

ZHAO Li-kun1， ZHANG Ying2， ZHOU Chui-fan3

（1. Pu'er University， Pu'er，Yunnan 665000，China； 2. Tobacco Company of Ning'er County， Ning'er，Yunnan 665000， China； 3.College of Forest Resources and Environment， Nanjing Forestry University ， Nanjing， Jiangsu 210037， China）

Abstract： Development of agricultural water-saving irrigation technology has a very important significance to achieve the sustainable use of water resources， improve the ecological environment， develop plateau specialty agriculture in Yunnan plateau. This article analyzed the current situation and problems of irrigation on Yunnan plateau specialty agriculture system. And a set of Water-saving irrigation technology suited for plateau specialty agriculture was explored， in order to supply the technical reference on sustainable development of Yunnan plateau specialty agriculture system.

Key words： plateau specialty agriculture； water resources； water-saving irrigation

随着社会的发展，人类活动的加剧，人们开发利用水资源的程度越来越高，世界各国正面临着水资源日益短缺和水环境恶化的严重局面。在我国，经济社会的快速发展导致水资源供求状况的变化和水污染加剧，水资源短缺和污染问题日益成为制约我国经济社会发展的关键因素，水资源可持续利用已成为我国经济社会发展的战略问题[1-3]。云南是一个水资源总量相对丰富的省份，但由于时空分布不均，导致局部地区水资源短缺，水旱灾害频繁。随着西部大开发战略的稳步推进，水资短缺源问题在云南地区日趋突出，水资源的短缺正逐步制约着云南高原特色农业的发展，所以寻求有效的节水灌溉技术，支持云南高原特色农业的持续发展是十分迫切和重要的。

1 云南高原特色农业节水灌溉现状及存在的问题

1.1 云南省高原特色农业节水灌溉现状

云南省水资源总量丰富，水资源总量仅次于西藏和四川，居全国第3位。境内径流面积在100 km2以上的河流889条，分属长江、珠江、红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江6大水系。滇池、洱海等30个高原湖泊，总面积1 066 km2，总蓄水量300亿m3。虽然云南水资源总量丰富，但由于水资源开发利用率低等原因，地区性缺水十分严重。

1949年前，全省蓄水工程总库容仅2 625万m3，有6座小型水库，0.3 m3·s-1以上的引水灌溉渠道105条；抽水机62台，装机2 367 kW。全省有效灌溉面积24.27万hm2，水利化程度不到10%，人均灌溉面积只有0.015 hm2，基础设施极其薄弱。新中国成立后，全省的水利建设事业有了长足的发展，经历了1958—1960年、1976—1978 年和1988年以来的3次大规模水利建设高潮。至1997年底，全省水利水电基本建设累计投入资金265亿元，形成固定资产170亿元，建成大中小型水库4 973座，总库容78.28亿m3；引水渠道18万条，其中0.3 m3·s-1以上的有3 171条；固定机电排灌站装机容量77.47万kW；机电井2 896眼；水闸754座。全省有效灌溉面积132.1万hm2，占耕地总面积的46%，高产稳产田60.34万hm2，面积在667 hm2以上的大中型灌区173处，有效灌面37.5万hm2[4-5]。

根据水利统计年鉴，2008年末云南省农田有效灌溉面积达153.587 万hm2，其中节水灌溉面积为48.976万hm2。云南省水利工程建设经过多年的发展，已经形成一套相对完善的节水灌溉技术体系。节水灌溉技术体系的完善，将为云南高原特色农业可持续发展提供有效的技术保障，也为云南现代农业的持续健康发展创造了条件。

1.2 云南高原特色农业节水灌溉发展存在的问题

1.2.1 降水时空分布不均及水资源利用率低云南省水资源地区分布也极不均匀，总的趋势是：南多北少，西多东少，深谷多，平坝少。水愈少的地区，年际变化愈大。由于年中、年际降水分配极为不均，云南省在某些年份和一年的某些月份水资源供需矛盾突出。特别是年内降水分布极为不均，干湿季分明，湿季（ 5月—10月）降雨量占全年的85%左右，干季（ 11月—次年4月）降雨量仅为全年降雨量的15%，而干季正是小春作物生长、大春作物栽插的季节，农业用水约占全年灌溉用水量的70%～80%，干季常出现较长时间的连续无降雨现象，形成旱灾，造成较大的损失[6-7]。

全省约有60%的农田靠天降雨耕种。农业用水远超过工业和生活用水，约占总用水量的70%，而农业用水的90%用于灌溉，传统落后的漫灌、跑马水有效用水率仅为32%左右，灌溉用水量大大超过了作物的需水量，造成严重的水资源浪费。

1.2.2 节水灌溉技术水平低从整体看，云南省的农业节水技术水平尚处于较低层次，大多地方还普遍存在漫灌等落后的灌溉方式，加之水利工程配套，完善率低，造成灌溉水利用率极低。以节水灌溉为例，全省节水灌溉面积占有效灌溉面积的1/3，渠道防渗和管道输水灌溉等方式仍占主导地位，喷灌和微滴灌等高效节水灌溉方式仅占有效灌溉面积的3.6%左右，与发达地区相比存在很大差距，节水灌溉设备品种和质量根本不能满足节水灌溉的发展需要[8]。

2 高原特色农业节水灌溉技术体系

2.1 工程节水措施在高原特色农业中的应用

工程节水措施是通过兴建各种节水灌溉工程来提高灌溉水的利用率。工程节水措施的直接目的和作用是减少在输水和配水过程中的渗漏和蒸发损失，以及在田间灌水过程中的深层渗漏损失，使更多的灌溉水达到田间地头，提高灌溉水利用率[9]。

2.1.1 渠道防渗措施在高原特色农业中的应用渠道防渗措施是通过混凝土护面、浆砌块石衬砌、塑料薄膜防渗、混合材料防渗等工程技术措施来减少输水渗漏损失。与土渠相比，浆砌块石防渗可减少渗漏损失50%～60%；混凝土护面可减少渗漏损失60%～70%；塑料薄膜防渗可减少渗漏损失70%～80%。据统计，渠道采用防渗技术措施后，用其节省下来的水灌溉，每公倾地的投资约为建水库蓄水灌溉每公倾地投资的1/3。由于渠道防渗后，与土渠相比通过同等流量时，可以加大纵比降、缩小断面，因此不但可降低渠道土方工程投资，而且减少渠道占地的40%～50%。渠道防渗措施还可以有效防止输水渠道周围土壤的盐渍化问题[10-11]。由于受云南省地形条件的限制，渠道防渗措施在高标准节水灌溉示范项目中采用的都比较少。

2.1.2 喷灌技术在高原特色农业中的应用喷灌技术措施是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。一般说来，其明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等。它对地形、土壤等条件适应性强。但在多风的情况下，会出现喷洒不均匀，蒸发损失增大的问题。与地面灌溉相比，大田作物喷灌一般可省水30%～50%，增产10%～30%。喷灌的最大优点是使农田灌溉从传统的人工作业变成半机械化、机械化，甚至自动化作业，加快了农业现代化的进程。喷灌通过压力把水喷向天空，利用水的重力而均匀喷洒在田地里的工作原理，所以即便是地形起伏较大，也不会影响灌溉效果，因此在地形复杂的云南高原得到广泛应用[12]。

2.1.3 滴灌技术在高原特色农业中的应用滴灌技术是将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。滴灌中的水不在空中运动，不打湿叶面，也没有有效湿润面积以外的土壤表面蒸发，故直接损耗于蒸发的水量最少，可以比喷灌节省水量35%～75%，其水的利用率可达95%。滴灌技术是一种低水头灌溉，它适合大面积长期种植的作物。虽然滴灌技术具有节水、省工、节能、灌溉均匀等优点，但由于杂质、矿物质沉淀的影响会使毛管滴头堵塞，滴灌的均匀度不易保证，这些都是目前大面积推广滴灌技术的障碍[13]。在云南目前一般用于茶叶，花卉等经济作物，大田作物尚未得到普及。

2.1.4 低压管道灌溉技术在高原特色农业中的应用低压管道灌溉技术是利用机泵抽取河流、水库、坝塘的水，通过泵提供的较低压力经过底下硬塑料管道直接输送到田间沟、畦灌溉农田，再接末级输水软管来灌溉作物，以减少水在输送过程中的渗漏和蒸发损失。采用低压管道灌溉比一般渠道灌溉省水30%～40%，水的利用率可达90%，甚至高达95%。低压管道灌溉技术节水性能好，管理方便，不受地形影响，对于地形平坦和地块起伏变化大的田地灌溉均适用，由于云南省特殊的地形、地貌、气象特征等，低压管灌是云南省节水灌溉采用最为普遍的节水工程措施[9]。

2.2 农艺节水措施在高原特色农业中的应用

农艺节水技术措施是农业节水技术体系的重要组成部分，是指通过农业种植结构调整、应用抗旱节水新品种、采用耕作保墒、覆盖保墒等农艺措施提高水资源的利用效率和水分生产率的技术[14-15]。

2.2.1 优化作物种植结构在高原特色农业中的应用根据降雨时空分布特征、地下水资源、水利工程现状，合理调整作物布局，增加需水与降水耦合性好的作物和耐旱、水分利用率高的作物品种，以充分利用当地水资源；调整作物熟制；使之与水分条件相适宜；调整播期，使作物生育期耗水与降水相耦合，提高作物对降水的有效利用，避免干旱的影响。如在黄淮豫东平原，春夏播作物需水和降水的耦合关系较好，生长期降雨量占年降雨量的60% 以上，尤以棉花最高，达82%；其次是春播花生、红薯和高粱等[16]。根据云南省的实际情况，今后云南特色农业的发展应加大烤烟、咖啡、橡胶、茶叶等用水率经济作物的种植比例。

2.2.2 地膜覆盖技术在高原特色农业中的应用地膜覆盖可以有效阻断土壤水分的垂直蒸发和乱流，使水分横向迁移，增大了水分蒸发的阻力，有效地抑制土壤水分的无效蒸发，覆膜的抑蒸保墒效应促进了土壤—作物—大气连续体系中水分的有效循环，增加了耕层土壤贮水量，加大作物利用深层水分，改善作物吸收水分的条件。地膜覆盖适用于多种作物，包括小麦、玉米、烟草等大田作物和蔬菜、瓜类、果树等园艺作物[17-18]。地膜覆盖不仅具有增温、保墒、改善土壤理化性状的作用，而且可以促进作物对矿质养分的吸收，促进种子萌发，促进作物早出苗、出壮苗，达到早熟高产的目的。在云南地膜覆盖技术主要应用在烤烟、玉米、甘蔗、蔬菜等作物种植上。

2.2.3 水肥耦合技术在高原特色农业中的应用根据土壤肥力和作物生态学原理，在土壤肥力测定的基础上，建立肥、水、作物产量为核心的耦合技术，合理施肥，培肥地力，以肥调水，以水保肥，充分发挥水肥协同效应和激励机制，提高抗旱能力和水分利用效率[19]。增施有机肥料，可以增加土壤有机质含量，促进土壤团粒结构的形成，使土壤容重变小，孔隙度变大，能使雨水和地表径流水渗入土层中。有团粒结构的土壤能把渗入土壤中的水变成毛管水保存起来，以减少蒸发。因此，增施有机肥既能提高土壤肥力，又可改善土壤结构，增大土壤涵蓄水分的能力，增强根系吸收水分的能力，达到以肥调水、提高水分生产率的效果。通过调节施肥水平也可以获得较大的作物水分利用效率，通过以肥调水，提高农业用水利用效率。各地区可根据当地的实际情况，寻求以肥调水的最佳方案，在实践中大力提高水资源利用效率[20]。

2.3 生物节水技术在高原特色农业中的应用

生物节水技术是农业节水技术中比较新的领域，生物节水途径包括生理调控、遗传改良和群体适应3个方面。水分利用效率（WUE）是一个可遗传性状，高WUE是植物适应干旱环境，同时利于形成高生产力的重要机制之一。作物的抗旱性同样是一个复杂性状，而且抗旱性与丰产性之间往往存在矛盾，虽然抗旱育种工作开展较早，但进展迟缓，目前已克隆出若干与抗旱性有关的基因，并获得了抗旱转基因植株。如矮秆品种的培育成功，不仅获得了高产，而且在蒸腾量无明显变化的情况下，显著提高了收获物的WUE。从长远观点看，通过遗传改良培育抗旱节水新品种、新类型，应作为生物节水的一个核心目标和最为重要的途径 [21]。

3 结论

我国是一个水资源非常紧缺的国家，水资源总量约占全球总量的7%，人均水资源是世界平均水平的30%左右，被联合国列为13个贫水国之一，中国要用世界上7%的水维持22%人口的生产和生活。全国517个城市中有300多个城市缺水。云南省虽然水资源总量丰富，但由于其地形、资源、耕作技术、管理水平和经济条件差异较大，造成季节性、地区性缺水情况十分严重，因而需要根据不同地区的特点制定相应节水措施。其中，滇中地区缺水相对严重，今后发展中应加大工程节水技术的力度，特别是输水渠道防渗技术的投入力度，尽可能减少到达田间之前的损失量；滇西北干热河谷地区水资源十分短缺，在发展高原特色农业节水灌溉技术中应以农艺节水措施为主，如地面覆盖技术、种植结构调整技术、深松耕技术及增施有机肥技术等。滇西南地区虽然水资源丰富，但由于水资源时空分布差异大，季节性缺水也十分严重。因此要加大工程蓄水、保水的力度，以促进区域农业的快速发展。

参考文献：

[1] 傅湘，纪昌明.中国水资源现状与可持续发展初探[J].国土开发与整治， 1998，8（2）：32-35.

[2] 王春堂.我国水资源现状及缓解用水紧张现状的措施[J].排灌机械，2001，19（2）：35-36.

[3] 苏晓丽.论合理利用水资源及节水对策[J].天津农业科学，2012（2）：111-113.

[4] 顾世祥，傅骅，李靖.云南省农业灌溉现状与对策研究[J].中国农村水利水电，2001（2）：9-12.

[5] 张云峰，王树鹏，方迪，等.云南省节水灌溉增效示范项目发展模式研究[J].水利发展研究，2011（2）：58-65.

[6] 张学波，舒小林，詹建立.云南省水资源利用现状及可持续利用利用问题探讨[J].云南地理环境研究，2006，18（2）：53-57.

[7] 戚娜.云南水资源与发展节水农业存在的问题及对策探讨[J].节水灌溉， 2008（9）：44-49.

[8] 杨文，戚娜.云南省水资源利用与节水农业发展的探讨[J].水利建设与管理，2008（6）：72-74.

[9] 国亮. 农业节水灌溉技术扩散研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2011.

[10] 李英能.我国节水灌溉的现状与发展[J].水利水电科技进展，1998，18（1）：2-7.

[11] 高雪梅.中国农业节水灌溉现状、发展趋势及存在问题[J].天津农业科学，2012（1）：54-56.