浅析黑龙江省节水灌溉技术措施

郑淑萍

(宾县二龙山灌区管理处，黑龙江 宾县 150400)

浅析黑龙江省节水灌溉技术措施

郑淑萍

(宾县二龙山灌区管理处，黑龙江 宾县 150400)

通过分析黑龙江省水资源利用现状，阐明了发展节水灌溉技术的重要性和紧迫性，对各类节水灌溉技术措施的研究和应用成果进行了介绍，提出了适合黑龙江省现状发展的节水灌溉技术应用策略。

节水灌溉技术；调亏灌溉；非充分灌溉

黑龙江省是一个水资源相对短缺的地区。多年平均水资源总量为810亿m3，其中地表水资源量为686亿m3，地下水资源量为172.93亿m3。人均占有水资源量2120 m3，亩均占有水资源量仅460 m3，人均和亩均水资源占有量均低于全国平均水平。不但人均和亩均占有水资源量少，水资源的时空分布也很不均衡，中、西部地区干旱缺水，而东部地区水资源较为丰富，尤其黑龙江、松花江、乌苏里江及兴凯湖过境水资源十分丰富。全省有478.7万hm2灌溉面积，占耕地总面积1333.3万hm2的36%，其中水稻面积389.1万hm2，旱田节水灌溉面积89.7万hm2。由于传统灌溉技术水平较低，造成了水资源的浪费，灌溉不能满足作物生长发育的需要，作物生育期缺水已成为制约农业发展的主要因素。为解决灌溉水资源不足的问题，应该按照整体规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的原则，对现有水资源进行合理开发、高效利用、强化配置、全面节约和有效保护。

1 发展节水灌溉的重要性和紧迫性

随着我国经济的快速发展，城市化建设发展速度不断加快的过程中，对节水技术的使用有了非常高的要求。黑龙江省水资源开发利用程度逐年增高，水资源开发的难度逐渐增大。从可开发利用能力来看，地表水可调控能力很低，全省水利工程年引水量为180亿m3，占地表水资源量的26%，水库实际可调控能力占地表水量的6%，远远低于全国平均开发水平。地下水与地表水相比，开采程度较高，局部地区水资源过度开发利用非常严重，导致地下水位持续下降，局部出现漏斗和吊泵现象。落后的灌溉方式不仅浪费了水资源，而且还引起了土壤的次生盐渍化。2013年全省农业灌溉用水总量为296.45亿m3，占社会总用水量的81.8%以上，其中水田289.79亿m3，占农业用水总量的97.8%以上。由于灌溉设施建设标准低，更新维护不足，部分设施老化失修严重，田间灌溉方法和技术落后，加之管理不到位，导致输水过程中泄漏损失严重，黑龙江省灌溉水利用率平均只有52%，比发达国家低15%～20%。随着黑龙江省经济的快速发展，工业用水和生活用水的逐渐增加，农业用水比例相应逐渐减少，需大力发展农业高效节水灌溉。根据规划，2015年黑龙江省水田灌溉面积要达到400万hm2。根据目前的灌溉水平，当水稻灌溉面积达到400万hm2时，水田用水量将高达350亿m3左右，扣除“两江一湖”过境水，预计将增加65亿m3的水稻用水，达到265亿m3左右，占全省水资源总量的33%。以目前用水水平是不利于可持续发展的，从国家自然经济条件发展来看，维持现有用水水平是不现实的。学习国外的先进经验，提高水资源的利用效率，发展高效节水灌溉技术才可以支撑黑龙江省农业可持续发展[1]。

大力发展节水灌溉，一方面，可以有效地减少水资源的过度开发和不合理使用，以防止水环境的恶化，保证农业的可持续发展；另一方面，可以充分利用水资源，提高农业综合生产能力，改善区域生态环境。

2 高效节水灌溉技术措施

节水灌溉是一种农业、水、土壤、作物资源综合开发的系统工程，其内涵丰富，包括农业节水、灌溉节水、节水农业管理等类别。本文主要从输水环节、田间环节、管理环节和农艺环节来讨论节水技术。

2.1 节水输水技术措施

(1)渠道防渗技术

几千年来，我国都是用土渠将灌溉水从水源输送到田间，所以有大量的水浪费在输送途中。渠道防渗是指为减少渠道渗漏损失而采取的一种工程技术措施。土渠输水水利用系数一般只有0.4～0.5，黑龙江省为0.52。采用渠道防渗技术后，可使渠系水利用系数提高到0.75～0.85，可节约30%输水环节的水量损失，还具有增加过水能力、减小过水断面、有利于农业抢时早收，及节约土地等优点。渠道防渗采用的材料种类很多，常用的有干砌块石、浆砌块石、混凝土预制板、现浇混凝土护面、塑料薄膜和土工膜等，渠道防渗是我国当前节水灌溉技术推广的重点。

(2)管道输水技术

管道输水技术是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，灌溉水由分水设施输送到田间。直接由管道分水口进入田间沟、畦的地面灌溉技术。管道输水技术除可基本避免传统土渠输水环节的渠床渗漏外，还可避免土渠水面蒸发与渠床上杂草的蒸腾，可节约40%～50%输水环节的水量损失。具有节水、省地、省工、效益高等优点。

2.2 节水灌溉制度措施

(1)非充分灌溉措施

非充分灌溉是针对水资源紧缺、用水效率低下提出的一种新的灌溉制度。非充分灌溉是灌溉水量不能完全满足作物的生长发育全过程的需水量，将有限的水合理安排在对产量影响大，能产生较高经济价值的水分临界期供水，在非水分临界期少供水或不供水[2]。非充分灌溉不追求单位面积上产量最高，允许一定限度的减产。在水资源量短缺地区，建立合理的水量、产量关系模式，通过增加灌溉面积而获得大面积总量的均衡增产，力求在水分利用效率、产量、经济效益三方面实现有效统一。

20世纪80年代中期，我国北方学者已经开始探索非充分灌溉试验的研究。1986 年，内蒙古自治区水利科学研究所进行了“春小麦非充分灌溉试验研究”，通过国内业内专家鉴定并获得好评，进行了大面积推广。1991—1993年期间，武汉水利电力大学茆智教授分别在桂林和河北地区进行了水稻非充分灌溉试验研究[3]，研究结果表明：水稻非充分灌溉可节约水量15%。然而，由于非充分灌溉是灌溉领域的一种新技术，比探索其它节水措施要复杂很多，目前在我国仍处于实验研究和初步示范推广阶段。

(2)调亏灌溉措施

充分灌溉适用于水资源丰富的地区，水分利用效率一般较低。20世纪70年代初，已有限亏缺效应为指标的非充分灌溉理论，在农业灌溉的具体实践中初步产生，并逐步受到人们的重视。非充分灌溉是在作物的非临界期减少灌水，而把灌水集中在作物的需水临界期。调亏灌溉在此基础上，从作物的生理角度出发，根据作物对水分亏缺的反应，人为主动地施加一定程度的水分胁迫，以影响作物的生理生化过程，对作物进行抗旱锻炼，提高作物的后期抗旱能力，即通过作物自身的变化提高水分利用效率。调亏灌溉既有经济效益，又具有生态效益，特别是在水资源短缺或用水成本较高的地区。

调亏灌溉具有高效、优质、节水和投入少等优点。黑龙江省水稻控制灌溉实验研究结果表明：水稻调亏灌溉是可行的，可提高产量5%左右，全生育期平均节约水36%左右，同时大大提高抗倒伏、抗病能力、减少面源污染和温室气体排放。

2.3 节水灌溉管理措施

节水灌溉管理技术是根据作物需水、耗水规律，来控制和调配水源，以最大限度的满足作物对水分的需求，实现该区域效益最佳的农田水分调控管理[4]。包括土壤墒情监测与预报技术，高效节水灌溉制度的制定，区域总收益最大化为目的灌溉预报技术，输配水、灌溉用水计量和流量调节控制技术等方面。

土壤墒情监测与预报在国内外研究的历史悠久，自70年代后期以来，美国和澳大利亚等发达国家采用高空红外线遥测，大范围监测土壤墒情，但由于技术难度大、成本高，正逐步转向计算机模拟。我国干旱与半干旱地区一向十分重视土壤墒情的监测与预报，如播种日期、种植面积、作物品种选择等都要通过中长期墒情预报决定。

从80年代初到现在，各国的科学技术研究者们努力从传统生育角度研究节水灌溉系统转向非充分灌溉的试验研究。如以色列大量的试验统计数据表明，在大量节水的前提下可获得相当于最高产量85%～95%的产量。自50年代起我国已经开展节水灌溉制度方面的研究，并且制定出全国主要农作物需水量等值线图，建立了全国灌溉试验资料数据厍，为灌区的规划设计和科学用水提供了基础资料，并为节水灌溉系统今后的研究提供技术支持。

2.4 田间管理期间的节水灌溉技术

(1)耕作保墒技术措施。采用深耕松土，镇压、耙耱保墒，种耕除草，施有机肥，改良土壤结构等耕作方法。可以做到疏松土壤，增大土壤活跃层，增强雨水入渗速度和渗透量，减少降雨径流流失，切断毛细管，减少土壤水分蒸发，不仅可以提高自然降水的积累能力，而且能显著的减少土壤水分蒸发，保持土壤水分，是一种有效的节水技术措施。试验表明，采用“上翻下松”的深耕法，在一定深度内，作物增产幅度为20%～50%，土壤蓄水增加20%。

(2)覆盖保墒技术措施。在耕地表面覆盖地膜、秸秆等材料可以抑制土壤水分蒸发现象，减少降雨导致的地表径流，有效蓄水保墒，充分提高水分利用率，有效提高作物产量。除保墒作用外，还具有增加地温、培肥地力、改善土壤物理性状的作用。耕地表面覆盖的材料简单，可就地取材，例如：耕作物的残茬、秸秆、草木灰等。在农田覆盖地膜不仅阻断了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，而且有效地抑制了土壤水分的无效蒸发，抑蒸力可达80%以上。

(3)化学节水措施。利用化学制剂的性能改变土壤结构提高土壤保水能力，减少作物蒸腾损失。比如黄腐酸，黄腐酸是一种新型植物蒸腾抑制剂，能促进根系生长，支付作物叶片气孔开张度，具有抑制植物蒸腾、络合微量元素等多种生理生化效应。另外一些具有极强吸水性能的高分子材料的土壤水分保持剂，能够吸收灌溉后土壤中的大部分水分，当土壤干旱时将其包含的水份缓慢释放供作物吸收，降水或灌溉后可以再次膨胀，重复工作。

(4)优选抗旱品种，调整种植结构。由于水资源的短缺和旱灾的影响，研究和种植节水抗旱的作物品种已受到国内外广泛重视。进入21世纪，以美国、加拿大、澳大利亚、欧盟为首的国家和地区开始抗旱节水育种研究，选育出一批适应本地区抗旱节水品种，在生产上取得很好的效果。2003年，上海市农业生物基因中心培育出世界上第一个杂交旱稻不育系“沪旱1A”,这表明，中国的杂交旱稻的研究在全球中率先取得突破性进展。目前，上海育成的节水抗旱稻已走出国门，走向世界，已经在亚非等12个国家进行大面积示范推广，效果很好，品种的节水抗旱性强，不仅可以节水50%以上，增产幅度至少在20%以上。

3 黑龙江省节水灌溉技术应用策略

(1)渠道防渗技术、管道输水灌溉技术应是黑龙江省灌区节水灌溉发展的支撑技术。渠道防渗技术、管道输水灌溉技术可以减少30%～50%的灌溉输水损失，是节约水资源的最为直接和有效的方法，必须大力推广。但目前尚有诸多问题需要深入研究，比如，渠道防渗技术、管道输水灌溉技术工程建设投资大，防渗抗冻技术还不成熟等。

(2)加大节水灌溉制度的研究和推广力度。当前，在工程节水技术不能大范围推广的情况下，先进的节水灌溉制度的研究和推广更为重要，也更有成效[5]。2005年，黑龙江省以庆安县等22个市、县灌溉实验站为中心开始进行水稻节水灌溉制度的实验研究，建立起适合北方气候特点的寒地水稻控制灌溉技术，节水效果显著，并已开始大面积推广该项灌溉制度。今后，要继续加大科研力度，进一步优化和研究适合黑龙江省气候和种植特点的先进灌溉制度。

(3)大力发展节水灌溉管理技术。目前，黑龙江省节水灌溉管理技术还相当落后，尤其是可供生产大面积推广的实用性技术，技术的落后直接影响着节水灌溉的发展，从而影响水分利用率和利用效率的提高。今后，要重视和提高我省灌溉管理技术水平，建立灌区管理信息系统，广泛应用灌溉预报技术，输配水与灌水水量量测技术，流量调节与控制技术等，合理调配水源，尽最大能力满足作物对水分的需求，从而实现该片区效益最佳的农田水分调控管理。

(4)优选和培育抗旱品种，调整种植结构。在水资源相对缺乏地区，要重点推广种植抗旱作物。目前，黑龙江省在培育适合寒地的抗旱节水作物品种方面相对滞后，还没有自己的品牌。今后，要以科研单位为依托，重点培育节水、抗旱、高产的作物品种。

[1] 孟夏,张庆华,李博杰.我国节水灌溉存在的问题与对策[J].安徽农业科学，2008(4)：1606-1608.

[2] 杨静.非充分灌溉的研究进展及展望[J].安徽农业科学，2008(8)：3301-3303.

[3] 茆智.水稻节水灌溉及其对环境的影响[J].中国工程科学，2002(7)：8-16.

[4] 许迪,李益农.精细地面灌溉技术体系及其研究的进展[J].水利学报，2007(5)：529-535.

[5] 张平平.浅谈节水灌溉技术推广中存在的问题[J].科技信息，2011(27)：251+269.

郑淑萍(1968-)，女，助理工程师，主要从事节水灌溉方面的工作。E-mail:5140089@qq.com

S275

A

2096-0506(2015)03-0057-04