我國節水農業的發展現狀與趨勢

聶居超

節水農業主要包括節水灌溉、有限灌溉、旱作農業三種類型，為三者的統一，強調在充分利用自然降水的條件下高效利用灌溉用水，同時提高自然降水和灌溉水的利用率。節水農業建立了工程節水和農藝節水相結合的科學理念，并初步構建了融合節水灌溉技術和旱作高效用水技術為一體的綜合技術體系，以同步提高自然降水與灌溉水利用率為目標。“九五”期間，我國設立了“節水農業技術研究與示范”科技攻關項目，之后又設立了“農業高效用水科技產業化示范工程”項目。這兩大項目的實施，代表著我國的節水農業技術研究進入了快速發展階段。“十五”期間實施了“現代節水農業技術體系及新產品研究與開發”重大科技專項，并列入“863”計劃。“十一五”國家發展改革委、水利部和建設部組織編制了節水型社會建設規劃，并確定了重點和措施。“十二五”、“十三五”期間，將提高灌溉水利用效率和發展高效節水農業列為核心。

一、節水農業概念及內涵

節水農業一詞最初由我國學者提出，是一項系統工程，是以提高降水與灌溉水的利用效率和水分生產效率為目標，以各種工程和非工程措施為手段的農業生產體系。眾多學者對農業節水的內涵從不同的角度闡述了觀點和認識。賈大林認為，所謂節水農業是在充分利用降水的基礎上采取水利和農業措施提高水的利用率和水的利用效益的農業。也可以說是節水灌溉農業和旱地農業的結合，因為沒有不用水的農業，灌溉只是人工補充降水對作物各生育期需水的不足。節水灌溉農業是從灌水技術、灌溉制度和灌溉管理上力求節水。劉昌明指出，節水農業并不是一種與灌溉農業或旱地農業相脫離的全新的農業類型，而是它們在節水要求下的發展形式，其主要任務應是提高灌溉用水或天然降水的有效性。鄔俊堂認為節水農業是以節水為中心的農業類型，在充分利用降水的基礎上采取農業和水利措施，合理開發利用與管理農業水資源，提高水分利用效率和效益；同時通過治水改土、調整農業生產結構，改革耕作制度與種植制度，發展節水、高產、優質、高效農業，最終實現農業持續穩定發展。以上觀點分別從不同的視角對節水農業的概念和內涵進行了闡述，都有其充分的理論依據和合理性，為我國節水農業的發展指明了方向。

二、節水農業技術的類型

節水農業技術可概括分為農藝節水技術、生物節水技術、化學節水技術、工程節水技術、管理節水技術五大類。

1.農藝節水技術

農藝節水技術主要包括耕作蓄水保墑技術、覆蓋蓄水保墑技術、水肥耦合技術三種類型。耕作蓄水保墑技術主要包括深翻耕、深松耕、中耕保墑和等高耕作。深翻耕深度一般在20-25cm為宜，該技術可以增加雨水的滲入速度和滲入量，使田間持水量增加，從而提高土壤的抗旱能力，也可以打破犁底層，加厚耕作層，促進土壤熟化，加厚活土層，降低土壤容重，增加非毛孔隙率，從而促進作物根系的發育。該方式有利于消滅雜草、翻埋秸稈與肥料并減少病蟲害，但在過程中土壤水分大量喪失，不利于節水，且對牽引力的消耗較大，工作效率低，不利于及時搶墑播種。深松耕是一種用無臂犁或者松土鏟疏松土層的耕作方式。目前主要分為全面深松和局部深松兩種形式。等高耕作也叫作等高種植或橫坡耕種，是一種在山坡上采用的集水蓄墑技術，所有坡地上進行的耕種措施均沿著水平等高線進行，形成作物行和等高的蓄水犁溝，有利于集水、增滲、增產和土地的平整。覆蓋蓄水保墑技術目前主要有地膜覆蓋與秸稈覆蓋兩種形式。地膜覆蓋廣泛應用于我國的干旱和半干旱地區，地膜覆蓋可提高地溫，減少土壤水分的蒸發，提高水分和養分的利用效率，提高作物的產量。但在夏季高溫和嚴重干旱時，應適時揭開地膜，或者覆蓋薄土或秸稈，以免地膜反光導致溫度過高燒傷作物。秸稈覆蓋可增肥保水，操作簡便，費用較少。

2.生物節水技術

“生物節水”一詞最早在1991年出現于我國的科技文獻。石元春認為，所謂生物性節水，是指利用和開發生物體自身的生理和基因潛力，在同等水量供應條件下能夠獲得更多的農業產出。山侖提出，生物節水和植物高效用水意義一致，主要通過提高作物的水分利用效率來實現，與作物的抗旱性關系密切。生物節水主要包括：種質資源的保護，品種培育，創新和遺傳多樣性，逆境信號感知及其對生物過程的調控，以節水生物體系為核心的溶質遷移的過程與設計及生物節水的適用性與安全性評價，生物節水在設施農業、中草藥生產、水果蔬菜生產中的應用等。實現生物節水的目標主要有：遺傳改良、群體適應和生理調控三個途徑。其中，培育耐旱節水的新品種與新類型是生物節水的核心目標。生物節水技術主要包括：耐旱及高水分利用效率轉基因技術及應用、節水栽培與作物高效用水生理調控技術、以耐旱和高水分利用效率為目標的遺傳育種技術三個方面。

3.化學節水技術

化學節水技術是利用化學物質調控作物或土壤的水分狀況，達到提高土壤的保水、抑制水分蒸發、防止水分滲漏、減少無效蒸騰、節約用水并提高水分利用效率的新興技術。目前應用在農業中較多的化學制劑有保水劑、抗蒸騰劑、土壤改良制劑等，其中應用較廣泛的為保水劑。保水劑是一種超強的吸水樹脂，為有機高分子化合物，其脹比大、吸水力強、吸水速度快。

4.工程節水技術

工程節水的重點在于“開源”和“節流”。“開源”指農業水資源合理開發利用技術措施，包括水資源的優化配置技術、多水源聯合調用技術和非常規水利用技術。水資源優化配置是在一段時間內，通過工程及非工程措施，對特定區域內的多種有限水源，進行合理的天然時空分布上的改變；通過跨流域的調水和提高區域以內的水資源利用效率，改變區域的水源結構，既考慮當前利益又兼顧長遠利益；在各個用水部門間進行科學分配，協調各地區和各個用水部門間的矛盾利益，提高整體用水效率，使各區域或流域的經濟、社會及生態環境協調發展。多水源聯合調用技術指利用3S技術、系統工程理論、模糊數學法，來建立優化調度模型，采用計算機管理技術，來實現水利工程的管理與泵站控制的智能化以及自動化，提高運行效率和管理水平，合理調度并優化水資源配置，提高水資源利用效率，使各種水資源的效益得到充分發揮。非常規水利用技術可概括為雨水匯集利用、微咸水利用、劣質水與污水利用、海水淡化及海水利用等技術。“節流”指節水灌溉工程技術措施，目前應用較廣泛的技術措施有渠道防滲、低壓管道輸水灌溉、改進地面灌溉、噴灌、微灌、覆膜灌溉和地下灌溉等技術。

5.管理節水技術

管理節水技術主要通過提高灌溉的管理水平，采用科學灌溉方式，以最大限度地滿足作物對水分的需求，來達到節水目的。管理節水主要分為以下三個方面：一是監測土壤墑情，根據作物需水量，進行適宜的科學灌溉；二是科學合理調度灌溉；三是調整過低水價，改善用水管理體制，加強農民的節水意識。灌溉管理系統主要包括組織管理、用水管理、工程管理、環境管理和經營管理等。

現代化的灌溉管理制度可實現灌溉系統優化調度和灌溉水資源的合理配置，實現節水增產，使有限的水資源可獲得的利益達到最大化。先進的管理是高水平節水農業的基礎，管理涉及到社會、政策、經濟、體制、技術等眾多因素，它貫穿于水利和農業生產的全過程中，在一些方面甚至比工程節水技術、農藝節水技術更加復雜。當前，世界范圍內發展節水灌溉的重心，已經由發展灌溉工程的建設轉移到了加強灌溉工程的管理上，我國應當加快對灌溉用水管理技術的研究以及先進設備的開發與推廣。