农业节水技术及潜力

第二节　农业节水技术及潜力

据水文部门资料，在中国的总用水量中，农业用水、工业用水和人民生活用水分别占87.5%、10.6%、1.9%。由此可见，农业用水比重最高，也最具节水的潜力。特别是农业能够开发利用第二水资源（土壤水），这是工业与人民生活用水所无法达到的，因而农业节省第一水资源更具特殊有利的条件。

一、节水——未来农业的关键

随着社会经济的发展，人口的增多，对水资源的利用正在迅速增长，如果说21世纪人类将面临石油、煤炭枯竭的危机，那么水资源的危机更是不容忽视。尤其对于处在干旱、半干旱地区的大半个中国，节水将是可持续发展需要解决的最重要问题。而对于占消费水量80%左右的农业用水的合理使用和发挥最大效益应该说具有非常重要的意义。我国旱地农业面积约0.5亿公顷，占耕地面积一半以上，平均每年受旱面积约达0.26亿公顷，成灾减产的约0.07亿公顷左右。这些干旱地区水资源因灌溉而开发余地几乎枯竭。然而，我国灌溉用水利用率却很低，约有60～70%的水资源因灌溉方法不当白白浪费。从作物需要来讲，水分有效利用率仅0.3～0.4，个别地区只有0.2，与先进国家的0.7～0.8相比，浪费惊人。如不重视节水农业技术，不仅是农业，就连中华民族的生存都要受到严重威胁。重视农业节水技术，首先要对它有一个科学全面的认识，决不能仅把它理解为节约用水。事实上，21世纪的节水农业技术将是农业科技革命的重要组成部分。

二、节水农业是现代农业科技的重要组成部分

说节水农业是一个科学的概念，就是说节水农业的目的不仅要使宝贵的水资源得到最有效的节约使用，更重要的是要把水作为促进农业增产、农产品品质提高、土地资源改善、农业生产环境不断良性发展的基础物质，最大限度地利用和发挥潜力。事实证明灌溉过量或灌溉不适时，不仅不利于农作物获得好的产量和质量，还会使土壤受到侵蚀和破坏。

节水农业技术不仅是水利工程技术，它还应该是综合农学、植物生理、土壤化学、微生物学、环境和气象、农业工程等多门学科的综合应用技术。这些技术包括：抗旱节水农业技术（包括：免耕理论、地膜栽培、秸秆覆盖耕作、土机植理论、深松技术等），抗旱耐碱的栽培育种技术，水稻旱育稀植技术，浅湿灌溉施肥及其他栽培技术，利用气象降水和土壤水分运动规律对水资源进行蓄积调节利用技术，化学制剂调控节水技术（保水剂、化学乳液覆盖剂、复合包衣剂的应用）等等。以上技术都对农业节水有着非常重要的意义。

节水农业技术不仅可以增产，还会带来其他巨大经济效益。

1.节水效益

中国农业大学专家主持的沧州地区小麦节水高产研究成果，采取了科学灌溉方法和农艺措施的结合，实现了小麦在保证高产（400千克/亩）的情况下，每亩地比以往灌溉方法节水100立方米以上，有效地遏制了沧州地区地下水位因无序漫灌每年以2米速度降低的趋势。这是一项集栽培、育种、施肥、灌溉、气象等多学科结合的研究成果。按沧州地区33万公顷小麦计算，每年可以节水5亿立方米。每节水1亿立方米就相当修一座大型水库（北京地区怀柔水库容量1.4亿立方米），而建一座大型水库光建设费就需要数亿元到数十亿元！何况水库并非有钱就能建，没有水源花多少钱也修不成水库。黄淮平原有0.16亿公顷耕地，如果有一半实施这一技术，年节水就是120亿立方米。

2.环境效益

由于以往无序的灌水，使得不少农田土地板结，盐碱化严重。黄泛区之所以造成黄河中下游许多地区荒漠化严重，就是因为黄河泛滥，大水漫灌造成土壤生态严重破坏的结果。因此，节水农业技术对防止荒漠化和使农业可持续发展有着不可估量的效益。

3.农田建设效益

传统的灌溉方法，首先需要使土地平整。然而，要使大片沟坡丘陵地平整，需耗费巨大的人力、财力。以色列等国经验证明，只要采用先进的管道节水灌溉技术，广袤的起伏地形，不用平整，也可成为良田。许多地方往往平整土地的费用比投资管道灌溉设施的费用大的多。

4.土地利用效益

我国许多不毛的高原、丘陵、山地，之所以秃山荒岭，就是因为难灌溉，如果采用节水灌溉技术（管道灌、滴灌、微喷灌等），这些荒地就可成为发展农林业的“新大陆”。

三、节水农业技术的几个重要课题

1.喷灌、微灌技术要由仿制、进口向自主开发转变

我国目前喷灌、微灌设备主要靠仿制和进口。由于国外的产品价钱高，节水灌溉技术的推广较慢。要把推广节水灌溉作为一项革命来抓，就必须从国产化抓起，从基础研究抓起。

2.节水灌溉不仅要抓灌水，还要抓保水保土

对于水土流失严重的贫瘠地、干旱地，这方面的技术更为重要。因为这是最大限度利用天雨、利用自然的科学措施。目前的秸秆覆盖免耕栽培技术、秸秆压沙保水技术、深松机耕作技术和轮作措施等等，都需要进一步研究和突破。

3.积雨蓄水技术

水窖蓄水、道路聚集雨水等技术，对于极其干旱地区非常有效，要提高这些技术的集成度和工程技术水平。例如，我国北方的各种铺装道路，有着很大的集雨面积。一条宽30米的柏油路，如能与水窖集雨配套设计施工，按年降雨量300毫米计，每公里可集雨水9000吨。

4.行走式水灌溉技术

开发行走式节水灌溉机械是解决农业抗旱播种，坡地运水的有效技术。中国农业大学近年研制了拖拉机悬挂卷管式灌溉机、穴播穴灌机、条播条灌机、硬茬免耕灌水播种机等行走式节水灌溉机，在全国干旱、半干旱地区进行了试验和示范，取得了明显增产、节水、增收的效果。

5.生活排水、工业排水的回收利用技术

城市废水的处理再利用，不仅可以提高水的利用率，还可以肥田和减少污染、改善环境。我国在这方面之所以进展缓慢，主要是过去计划经济体制下，水利、环境、农业等部门相互分割、脱节所致。应把这方面技术的研究和推广统一布置进行落实。

6.其他综合农业节水措施

在我国，节水农业是改善生态环境的重要环节，而生态环境所涉及的不仅仅是粮食生产。例如，农业规划和耕作制度对充分合理利用水资源意义很大。据外国专家研究，生产1千克牛排需使用100000升以上淡水（包括饲料用水），1千克烤鸡需要使用3500升以上淡水，1千克稻谷需要的淡水比小麦、糜谷类高得多。对于干旱缺水、生态脆弱的地区，从环境角度对农业、林业、畜牧业的综合规划十分重要。那些要把干旱沙漠变为江南水田的做法应该坚决反对。

据美国科学家莱曼分析美国的情况后指出：1吨水的生产效率同各种耕作制度有密切的关系。耕作粗放时只生产0.2千克的于物质，精耕细作时可生产0.7～1.2千克的干物质，条件良好的试验田可生产2.4～4.8千克干物质。由此可见，1吨水的农业生产效率可相差20倍之多。

表2-1　不同灌溉技术的农业生产效益

表2-2　冬小麦灌水次数与产量关系

灌溉制度也是农业节水的一个重要因素。表2-2可以看出，每立方米的水的边际效益是随着灌溉次数增加而不断降低的，每立方米水在灌一次时能增产13.8千克，在灌3次时尚能增产4千克，到5次已为负效益。灌溉4次时，每立方米水才能增产1千克，已不合算了。

合理的耕作技术，也是提高水分生产效益的重要方法，如从“麦收隔年墒”的民谚发展了“伏雨春用”的耕作技术。在麦收后即破土保墒；再深耕以便蓄伏雨；以后旱细犁，旱带耙，以便秋旱收“全墒”。据测定，这样耕作后在2米深的土层可以多蓄水49毫米深，相当4950m³／hm²水量。类似的因地制宜的各种耕作方法，成为水分紧缺地区提高水分效益的重要手段。

减少土壤蒸发是减少水分无效消耗的一种良好措施。其中秸秆覆盖的节水增产效果最为显著。试验中测定0～30厘米和0～50厘米深的土层里水分消耗，覆盖比不覆盖分别减少58.8%和25%。秸秆覆盖有抑止蒸发和保墒功能，同时还改善了土壤和作物的水分供需关系。

节水农业是农业科技革命的重要内容和关键之一，也是21世纪到来之际，我国农业科技工作者遇到的严峻挑战和光荣使命。迎接挑战完成使命不仅需要攻坚的决心，更要各学科、各部门之间的交流和协作。