节水灌溉为农业现代化添砖加瓦

文|杨培岭 中国农业大学水利与土木工程学院

节水灌溉为农业现代化添砖加瓦

文|杨培岭 中国农业大学水利与土木工程学院

农业用水现状

我国是一个农业大国，农业用水量占总用水量的60%以上，其中主要是农田灌溉用水。然而，我国又是一个严重缺水的国家。有调查显示，我国人均水资源量为2100立方米，为世界平均水平的1/3，预计到2030年人均水资源的占有量将为1760 立方米，缺水将达到高峰。近年来随着工业用水和城镇生活用水持续增加，农业用水局势日益紧张。目前，农业用水主要由蓝水和绿水构成，农业水源主要有地表水、地下水、再生水和微咸水四类。

农业用水效率有待提高

一直以来，中国的经济基础都是以农业为主，农业用水必须大幅度提高其用水效率和生产力。目前，我国灌溉水源短缺及利用率偏低。农田灌溉水资源严重不足，单位灌溉面积水资源量仅为世界平均的19%。灌区输配水系统标准低，设施不完善，输配水效率低；渠系水利用系数0.4～0.6，最后一公里问题突出。我国单方灌溉水粮食产量约1公斤，先进发达国家2.5～3.0公斤，灌溉水有效利用系数为0.48左右，发达国家占0.7～0.8，节水灌溉面积/灌溉面积仅42%，发达国家占80%。

灌溉水利用效率低下，灌溉定额普遍偏高，超出实际需水量的1倍左右，有的地方甚至超出2倍以上。华北平原农业灌溉引起地下水连续超采，已形成全球最大的地下水漏斗，漏斗区面积约21400 平方千米。

主要以大中型灌区骨干渠道防渗为主的工程建设，并不是真实节水技术。渠道衬砌主要是降低了输水过程中的渗漏损失，从水循环角度出发并不是真正意义上的节水技术。混凝土、浆砌块石等硬质化材料衬砌淡化了沟、渠湿地的资源功能和生态功能，沟渠生态链破坏，生物多样性降低。

田间工程与农艺节水技术配套不完善。田间是农业节水的重点，但对于现代管道化节水灌溉系统工程发挥不足，施肥等农艺配套技术水平低。由于过量施用化肥、农药造成农业面源污染，地下水中硝酸盐的浓度正逐年增加，美国、加拿大、日本、欧洲、澳大利亚等均有报道。借助系统实施水肥一体化技术进行精量灌溉施肥可以解决。

节水产品质量良莠不齐。滴灌带在使用过程中，由于质量良莠不齐，会产生爆管、刺水、堵塞等问题。2014年，自治区质监系统对全疆生产企业的产品质量进行了监督检查结果显示滴灌带质量问题最严重，不合格率达到40.91%。

农业节水系统复杂，管理成本较高。现代高效节水灌溉系统复杂，对水质要求较高，若管理不到位，会严重影响灌水均匀度及系统寿命。由于缺乏对终端用户的教育和培训，农户并不关心高效农业节水的重要性。

节水农业的发展路径

调结构、转方式。北京、天津推广一年一熟（春玉米）的种植制度，河北省黑龙港流域等地下水严重超采区，实行一年一熟或两年三熟（冬小麦-夏玉米→春玉米或棉花，即一年两熟与一年一熟交替进行）的种植制度。河北平原种植制度调整后灌溉用水与产量变化如下表所示。

推广大宗粮食作物现代高效节水灌溉技术。顺义区赵全营镇3000亩圆形喷灌机试验示范比当地平均产量增产43%，小麦水分生产效率为达到2.66千克/立方米，平均灌水量130立方米/亩，比常规灌溉节水50 立方米/亩，施肥量为32.5千克/亩，比常规减少5 千克/亩。河北省永年县滴灌增产19.8%，任县微喷增产26%，节水50%，节地8%左右，永年县亩玉米株数从3000株，增加到6000株，玉米增产近500千克/亩，增加收益331.86元/亩，节水22.24%。内蒙古乌兰察布市，与传统灌溉技术相比，滴灌节水率达到55%、节肥率33.5%、节电率34.2%、增产33%左右。新疆石河子市，与传统灌溉技术相比，节水60%，降低生产成本176元/亩，提高土地利用率10%。

温棚膜面雨水集蓄利用技术

以高效灌溉系统为平台，整合形成集约化农业高效生产技术体系。节水灌溉技术的应用，使得农业生产涉及到品种、耕作、植保、园艺、灌溉、施肥等发生变化。

非常规水资源的高效利用。非常规水资源高效利用已经成为缓解干旱、半干旱地区水资源紧缺问题的有效途径之一，许多地区已经取得了较为成功的经验。截至2010年，北京农业再生水灌溉水量为3.0亿立方米，占农业灌溉用水总量的26%。华北平原浅层咸水资源储量达到75亿立方米，西北地区矿化度2.0～5.0克/升的地下咸水资源分布面积达88.6亿平方米，衡水市累计建设咸淡混浇井组6000组，控制面积达到150万亩，常年可开采利用微咸水1.2亿立方米，节省深层淡水资源1.2亿立方米，冀州市的漳淮乡、景县的龙华镇、枣强县的唐林乡等都运用了十几年，均未出现不良反应。

发展低碳灌溉，构建生态灌区。不合理的集约化灌溉农业生产会带来大量的水资源、能源消耗以及大气、水体环境污染问题，低碳灌溉是以低碳经济的发展为大背景，以低能耗、低排放、低污染为特征的节约型、效益型、安全型、高效能型的灌溉模式。生态灌区的建设方面，应将整个灌区视为一个有机整体，面向核心问题，采用农业、水利、生态、环境等多种技术手段综合并举，打造健康的水土环境质量，同时，外来及内生污染物也得到有效控制，水资源合理配置、高效利用，农业生产力、居民生活质量显著提升，灌区外部水、气环境影响大幅缩减。

创新农业节水技术推广与管理机制。整合农业用水与节水试验站网体系，促使试验站在技术示范与推广领域承担更多的职能，开展政府购买专业化社会服务，引导大中型创新企业实施合同节水战略，建立用水收费与节水奖励制度，开发灌区用水计量与信息化管理平台。