云南高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)

趙利坤 張英 周垂帆

摘 要： 發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)于云南高原區(qū)實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義。綜述了云南高原特色農(nóng)業(yè)灌溉的現(xiàn)狀及存在問題，探討了一套適合于高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的技術(shù)體系，以期為云南高原特色農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：高原特色農(nóng)業(yè)；水資源；節(jié)水灌溉

中圖分類號(hào)：S275 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：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

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類活動(dòng)的加劇，人們開發(fā)利用水資源的程度越來(lái)越高，世界各國(guó)正面臨著水資源日益短缺和水環(huán)境惡化的嚴(yán)重局面。在我國(guó)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展導(dǎo)致水資源供求狀況的變化和水污染加劇，水資源短缺和污染問題日益成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，水資源可持續(xù)利用已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略問題[1-3]。云南是一個(gè)水資源總量相對(duì)豐富的省份，但由于時(shí)空分布不均，導(dǎo)致局部地區(qū)水資源短缺，水旱災(zāi)害頻繁。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，水資短缺源問題在云南地區(qū)日趨突出，水資源的短缺正逐步制約著云南高原特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以尋求有效的節(jié)水灌溉技術(shù)，支持云南高原特色農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展是十分迫切和重要的。

1 云南高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 云南省高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

云南省水資源總量豐富，水資源總量?jī)H次于西藏和四川，居全國(guó)第3位。境內(nèi)徑流面積在100 km2以上的河流889條，分屬長(zhǎng)江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江、伊洛瓦底江6大水系。滇池、洱海等30個(gè)高原湖泊，總面積1 066 km2，總蓄水量300億m3。雖然云南水資源總量豐富，但由于水資源開發(fā)利用率低等原因，地區(qū)性缺水十分嚴(yán)重。

1949年前，全省蓄水工程總庫(kù)容僅2 625萬(wàn)m3，有6座小型水庫(kù)，0.3 m3·s-1以上的引水灌溉渠道105條；抽水機(jī)62臺(tái)，裝機(jī)2 367 kW。全省有效灌溉面積24.27萬(wàn)hm2，水利化程度不到10%， 人均灌溉面積只有0.015 hm2，基礎(chǔ)設(shè)施極其薄弱。新中國(guó)成立后，全省的水利建設(shè)事業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，經(jīng)歷了1958—1960年、1976—1978 年和1988年以來(lái)的3次大規(guī)模水利建設(shè)高潮。至1997年底，全省水利水電基本建設(shè)累計(jì)投入資金265億元，形成固定資產(chǎn)170億元，建成大中小型水庫(kù)4 973座，總庫(kù)容78.28億m3；引水渠道18萬(wàn)條， 其中0.3 m3·s-1以上的有3 171條；固定機(jī)電排灌站裝機(jī)容量77.47萬(wàn)kW；機(jī)電井2 896眼；水閘754座。全省有效灌溉面積132.1萬(wàn)hm2，占耕地總面積的46%， 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田60.34萬(wàn)hm2， 面積在667 hm2以上的大中型灌區(qū)173處，有效灌面37.5萬(wàn)hm2[4-5]。

根據(jù)水利統(tǒng)計(jì)年鑒，2008年末云南省農(nóng)田有效灌溉面積達(dá)153.587 萬(wàn)hm2，其中節(jié)水灌溉面積為48.976萬(wàn)hm2。云南省水利工程建設(shè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成一套相對(duì)完善的節(jié)水灌溉技術(shù)體系。節(jié)水灌溉技術(shù)體系的完善，將為云南高原特色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有效的技術(shù)保障，也為云南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展創(chuàng)造了條件。

1.2 云南高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展存在的問題

1.2.1 降水時(shí)空分布不均及水資源利用率低 云南省水資源地區(qū)分布也極不均勻，總的趨勢(shì)是：南多北少，西多東少，深谷多，平壩少。水愈少的地區(qū)，年際變化愈大。由于年中、年際降水分配極為不均，云南省在某些年份和一年的某些月份水資源供需矛盾突出。特別是年內(nèi)降水分布極為不均，干濕季分明，濕季（ 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?jī)H為全年降雨量的15%， 而干季正是小春作物生長(zhǎng)、大春作物栽插的季節(jié)，農(nóng)業(yè)用水約占全年灌溉用水量的70%～80%，干季常出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)無(wú)降雨現(xiàn)象，形成旱災(zāi)，造成較大的損失[6-7]。

全省約有60%的農(nóng)田靠天降雨耕種。農(nóng)業(yè)用水遠(yuǎn)超過(guò)工業(yè)和生活用水，約占總用水量的70%，而農(nóng)業(yè)用水的90%用于灌溉，傳統(tǒng)落后的漫灌、跑馬水有效用水率僅為32%左右，灌溉用水量大大超過(guò)了作物的需水量，造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。

1.2.2 節(jié)水灌溉技術(shù)水平低 從整體看，云南省的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)水平尚處于較低層次，大多地方還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，造成灌溉水利用率極低。以節(jié)水灌溉為例，全省節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積的1/3，渠道防滲和管道輸水灌溉等方式仍占主導(dǎo)地位，噴灌和微滴灌等高效節(jié)水灌溉方式僅占有效灌溉面積的3.6%左右，與發(fā)達(dá)地區(qū)相比存在很大差距，節(jié)水灌溉設(shè)備品種和質(zhì)量根本不能滿足節(jié)水灌溉的發(fā)展需要[8]。

2 高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)體系

2.1 工程節(jié)水措施在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

工程節(jié)水措施是通過(guò)興建各種節(jié)水灌溉工程來(lái)提高灌溉水的利用率。工程節(jié)水措施的直接目的和作用是減少在輸水和配水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失，以及在田間灌水過(guò)程中的深層滲漏損失，使更多的灌溉水達(dá)到田間地頭，提高灌溉水利用率[9]。

2.1.1 渠道防滲措施在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 渠道防滲措施是通過(guò)混凝土護(hù)面、漿砌塊石襯砌、塑料薄膜防滲、混合材料防滲等工程技術(shù)措施來(lái)減少輸水滲漏損失。與土渠相比，漿砌塊石防滲可減少滲漏損失50%～60%；混凝土護(hù)面可減少滲漏損失60%～70%；塑料薄膜防滲可減少滲漏損失70%～80%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，渠道采用防滲技術(shù)措施后，用其節(jié)省下來(lái)的水灌溉，每公傾地的投資約為建水庫(kù)蓄水灌溉每公傾地投資的1/3。由于渠道防滲后，與土渠相比通過(guò)同等流量時(shí)，可以加大縱比降、縮小斷面，因此不但可降低渠道土方工程投資，而且減少渠道占地的40%～50%。渠道防滲措施還可以有效防止輸水渠道周圍土壤的鹽漬化問題[10-11]。由于受云南省地形條件的限制，渠道防滲措施在高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目中采用的都比較少。

2.1.2 噴灌技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 噴灌技術(shù)措施是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過(guò)壓力管道送到田間，再經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細(xì)小水滴，均勻地灑落在農(nóng)田，達(dá)到灌溉的目的。一般說(shuō)來(lái)，其明顯的優(yōu)點(diǎn)是灌水均勻，少占耕地，節(jié)省人力，對(duì)地形的適應(yīng)性強(qiáng)。噴灌幾乎適用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果樹等。它對(duì)地形、土壤等條件適應(yīng)性強(qiáng)。但在多風(fēng)的情況下，會(huì)出現(xiàn)噴灑不均勻，蒸發(fā)損失增大的問題。與地面灌溉相比，大田作物噴灌一般可省水30%～50%，增產(chǎn)10%～30%。噴灌的最大優(yōu)點(diǎn)是使農(nóng)田灌溉從傳統(tǒng)的人工作業(yè)變成半機(jī)械化、機(jī)械化，甚至自動(dòng)化作業(yè)，加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。噴灌通過(guò)壓力把水噴向天空，利用水的重力而均勻噴灑在田地里的工作原理，所以即便是地形起伏較大，也不會(huì)影響灌溉效果，因此在地形復(fù)雜的云南高原得到廣泛應(yīng)用[12]。

2.1.3 滴灌技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 滴灌技術(shù)是將具有一定壓力的水，過(guò)濾后經(jīng)管網(wǎng)和出水管道或滴頭以水滴的形式緩慢而均勻地滴入植物根部附近土壤的一種灌水方法。滴灌中的水不在空中運(yùn)動(dòng)，不打濕葉面，也沒有有效濕潤(rùn)面積以外的土壤表面蒸發(fā)，故直接損耗于蒸發(fā)的水量最少，可以比噴灌節(jié)省水量35%～75%，其水的利用率可達(dá)95%。滴灌技術(shù)是一種低水頭灌溉，它適合大面積長(zhǎng)期種植的作物。雖然滴灌技術(shù)具有節(jié)水、省工、節(jié)能、灌溉均勻等優(yōu)點(diǎn)，但由于雜質(zhì)、礦物質(zhì)沉淀的影響會(huì)使毛管滴頭堵塞，滴灌的均勻度不易保證，這些都是目前大面積推廣滴灌技術(shù)的障礙[13]。在云南目前一般用于茶葉，花卉等經(jīng)濟(jì)作物，大田作物尚未得到普及。

2.1.4 低壓管道灌溉技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 低壓管道灌溉技術(shù)是利用機(jī)泵抽取河流、水庫(kù)、壩塘的水，通過(guò)泵提供的較低壓力經(jīng)過(guò)底下硬塑料管道直接輸送到田間溝、畦灌溉農(nóng)田，再接末級(jí)輸水軟管來(lái)灌溉作物，以減少水在輸送過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失。采用低壓管道灌溉比一般渠道灌溉省水30%～40%，水的利用率可達(dá)90%，甚至高達(dá)95%。低壓管道灌溉技術(shù)節(jié)水性能好，管理方便，不受地形影響，對(duì)于地形平坦和地塊起伏變化大的田地灌溉均適用，由于云南省特殊的地形、地貌、氣象特征等，低壓管灌是云南省節(jié)水灌溉采用最為普遍的節(jié)水工程措施[9]。

2.2 農(nóng)藝節(jié)水措施在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)措施是農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)體系的重要組成部分，是指通過(guò)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、應(yīng)用抗旱節(jié)水新品種、采用耕作保墑、覆蓋保墑等農(nóng)藝措施提高水資源的利用效率和水分生產(chǎn)率的技術(shù)[14-15]。

2.2.1 優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 根據(jù)降雨時(shí)空分布特征、地下水資源、水利工程現(xiàn)狀，合理調(diào)整作物布局，增加需水與降水耦合性好的作物和耐旱、水分利用率高的作物品種，以充分利用當(dāng)?shù)厮Y源；調(diào)整作物熟制；使之與水分條件相適宜；調(diào)整播期，使作物生育期耗水與降水相耦合，提高作物對(duì)降水的有效利用，避免干旱的影響。如在黃淮豫東平原，春夏播作物需水和降水的耦合關(guān)系較好，生長(zhǎng)期降雨量占年降雨量的60% 以上，尤以棉花最高，達(dá)82%；其次是春播花生、紅薯和高粱等[16]。根據(jù)云南省的實(shí)際情況，今后云南特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)加大烤煙、咖啡、橡膠、茶葉等用水率經(jīng)濟(jì)作物的種植比例。

2.2.2 地膜覆蓋技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 地膜覆蓋可以有效阻斷土壤水分的垂直蒸發(fā)和亂流，使水分橫向遷移，增大了水分蒸發(fā)的阻力，有效地抑制土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，覆膜的抑蒸保墑效應(yīng)促進(jìn)了土壤—作物—大氣連續(xù)體系中水分的有效循環(huán)，增加了耕層土壤貯水量，加大作物利用深層水分，改善作物吸收水分的條件。地膜覆蓋適用于多種作物，包括小麥、玉米、煙草等大田作物和蔬菜、瓜類、果樹等園藝作物[17-18]。地膜覆蓋不僅具有增溫、保墑、改善土壤理化性狀的作用，而且可以促進(jìn)作物對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)種子萌發(fā)，促進(jìn)作物早出苗、出壯苗，達(dá)到早熟高產(chǎn)的目的。在云南地膜覆蓋技術(shù)主要應(yīng)用在烤煙、玉米、甘蔗、蔬菜等作物種植上。

2.2.3 水肥耦合技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 根據(jù)土壤肥力和作物生態(tài)學(xué)原理，在土壤肥力測(cè)定的基礎(chǔ)上，建立肥、水、作物產(chǎn)量為核心的耦合技術(shù)，合理施肥，培肥地力，以肥調(diào)水，以水保肥，充分發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)和激勵(lì)機(jī)制，提高抗旱能力和水分利用效率[19]。增施有機(jī)肥料，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，使土壤容重變小，孔隙度變大，能使雨水和地表徑流水滲入土層中。有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤能把滲入土壤中的水變成毛管水保存起來(lái)，以減少蒸發(fā)。因此，增施有機(jī)肥既能提高土壤肥力，又可改善土壤結(jié)構(gòu)，增大土壤涵蓄水分的能力，增強(qiáng)根系吸收水分的能力，達(dá)到以肥調(diào)水、提高水分生產(chǎn)率的效果。通過(guò)調(diào)節(jié)施肥水平也可以獲得較大的作物水分利用效率，通過(guò)以肥調(diào)水，提高農(nóng)業(yè)用水利用效率。各地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，尋求以肥調(diào)水的最佳方案 ，在實(shí)踐中大力提高水資源利用效率[20]。

2.3 生物節(jié)水技術(shù)在高原特色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

生物節(jié)水技術(shù)是農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)中比較新的領(lǐng)域，生物節(jié)水途徑包括生理調(diào)控、遺傳改良和群體適應(yīng)3個(gè)方面。水分利用效率（WUE）是一個(gè)可遺傳性狀，高WUE是植物適應(yīng)干旱環(huán)境，同時(shí)利于形成高生產(chǎn)力的重要機(jī)制之一。作物的抗旱性同樣是一個(gè)復(fù)雜性狀，而且抗旱性與豐產(chǎn)性之間往往存在矛盾，雖然抗旱育種工作開展較早，但進(jìn)展遲緩，目前已克隆出若干與抗旱性有關(guān)的基因，并獲得了抗旱轉(zhuǎn)基因植株。如矮稈品種的培育成功，不僅獲得了高產(chǎn)，而且在蒸騰量無(wú)明顯變化的情況下，顯著提高了收獲物的WUE。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，通過(guò)遺傳改良培育抗旱節(jié)水新品種、新類型，應(yīng)作為生物節(jié)水的一個(gè)核心目標(biāo)和最為重要的途徑 [21]。

3 結(jié) 論

我國(guó)是一個(gè)水資源非常緊缺的國(guó)家，水資源總量約占全球總量的7%，人均水資源是世界平均水平的30%左右，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)貧水國(guó)之一，中國(guó)要用世界上7%的水維持22%人口的生產(chǎn)和生活。全國(guó)517個(gè)城市中有300多個(gè)城市缺水。云南省雖然水資源總量豐富，但由于其地形、資源、耕作技術(shù)、管理水平和經(jīng)濟(jì)條件差異較大，造成季節(jié)性、地區(qū)性缺水情況十分嚴(yán)重，因而需要根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)制定相應(yīng)節(jié)水措施。其中，滇中地區(qū)缺水相對(duì)嚴(yán)重，今后發(fā)展中應(yīng)加大工程節(jié)水技術(shù)的力度，特別是輸水渠道防滲技術(shù)的投入力度，盡可能減少到達(dá)田間之前的損失量；滇西北干熱河谷地區(qū)水資源十分短缺，在發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)中應(yīng)以農(nóng)藝節(jié)水措施為主，如地面覆蓋技術(shù)、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)、深松耕技術(shù)及增施有機(jī)肥技術(shù)等。滇西南地區(qū)雖然水資源豐富，但由于水資源時(shí)空分布差異大，季節(jié)性缺水也十分嚴(yán)重。因此要加大工程蓄水、保水的力度，以促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

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