節水灌溉與農業可持續發展

馮平

（新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 庫爾勒 841000）

關鍵詞：農業節水　水資源　水土環境

1 節水灌溉的內涵

節水灌溉是根據作物的需水規律和當地供水條件，充分和有效利用水資源，提高灌溉水的利用效率，獲取農業的最佳經濟效益、社會效益和生態環境效益而采取的多種節水措施的總稱［1］。因此，節水灌溉是建立在充分利用當地天然水資源和供水條件的基礎上，最大限度地提高水資源的利用效率。節水灌溉追求的不是單位面積的產量最高，而是總體效益最大。在注重經濟效益的同時，應兼顧社會效益和生態環境效益，不僅重視當前利益，更重視長遠利益，保障水資源可持續利用和農業可持續發展；從適應現代農業對灌溉的要求和實現農田灌溉現代化的角度看，節水灌溉就是科學灌溉、集約灌溉、現代灌溉、可持續發展灌溉；是以農田水利學、水文水資源學、農學及農業水管理等多學科為基礎交叉衍生出的一系列節水技術措施（包括工程措施和非工程措施）組成的綜合技術體系。

2 節水灌溉的途徑與技術措施

明確了節水灌溉的含義，將會促使人們從理論上和實際中條理清晰地去探索、研究和開發農業節水及節水灌溉的途徑與相應的技術措施。節水灌溉的途徑與措施如下。

2.1 耗水環節節水

（1）提高作物水分利用效率。①提高光合/蒸騰比率；②選用高WUE品種和耐旱品種；③采用水肥耦合技術；④調整作物種植結構。

（2）減少田間水分無效消耗。①采用節水農藝技術；②杜絕深層滲漏；③限制葉面蒸騰；④抑制課間土壤蒸發。

2.2 供水環節節水

（1）提高灌溉管理水平。①在灌溉預報、實施、計量及監控等全過程中采用計算機自動化管理；②采用節水灌溉制度。

（2）減少田間灌水損失。①采用地下灌溉技術；②采用先進的噴灌灌溉技術；③改進地面灌水技術。

（3）減少輸配水損失。①計量配水；②管道輸水；③渠道防滲。

（4）水資源合理開發和利用。①充分利用降水，蓄水兼籌；②地表水與地下水聯合運用；③水資源優化調度與配置。

以上是筆者從供水和耗水兩大環節提出的農業節水的途徑和措施，認為農業的節水可歸結為供水和耗水2個環節的節水，每個環節又有許多相應的節水途徑和技術措施（包括物理的、化學的、生物的、農藝的、管理的、工程的）。由于節水是一項復雜的系統工程，牽涉方方面面的因素比較多，人們對節水的認識也有一個逐漸深化的過程，因此，以上各條不可能十分全面詳盡，提出來僅供大家參考。

3 節水的生物學基礎

水是生命賴以生存的基礎和不可替代物，植物的生長發育也不例外。在作物產量與水分的關系方面，傳統的觀點一直認為：任何時期、任何程度的水分虧缺都將造成作物的減產，為了獲得高產，在作物生長發育的整個過程中都必須保持充足的水分供給，如作物水分生產函數的Jensen模型就是在此基礎上建立起來的。近年來，隨著節水農業研究的不斷深化，這一觀點遇到了很多挑戰。另一種全新的觀點正在形成，這就是：適當的農田水分調控對產量的形成更為有利，并不需要在作物的整個生長發育期間都保持充足的供水。比較有典型代表的研究成果有［2］：以調控水分為手段進而控制作物的生長發育，達到個體與群體的優化組合（即最佳生長狀態）的控制灌溉；保證作物需水敏感期的供水而實彈控制非敏感期供水的非充分灌溉、調虧灌溉；以水分生產率最高為準則的經濟灌溉等。可以說，以挖掘作物自身節水潛力為主要特征的節水灌溉是對傳統灌溉理論的突破與飛躍，豐富和發展了灌溉的內涵。

已有研究資料表明［3］：干旱缺水不總是降低作物的產量，而在于缺水的時間及缺水程度，適時適度的水分虧缺可能對增產和水分利用更為有利。這是因為：

（1）作物各生理過程對水分虧缺的反應并不相同。缺水對大部分作物各生理過程影響的先后順序為：細胞擴張—氣孔運動—蒸騰作用—光合作用—物質運輸。即生長對缺水的反應最為敏感，物質運輸最為遲鈍，而即使在中度缺水的情況下，雖然氣孔開張度減小，蒸騰速率大幅下降，但光合作用仍不至于顯著降低，且復水后反而略有升高。

（2）作物不同發育階段對水分虧缺的敏感程度不同。大多數作物在生殖器官形成期和開花期最為敏感，這一階段水分虧缺會對產量構成較大影響，而其他時期一定程度的缺水不僅不會明顯降低產量，而且有助于提高對水分的利用率和水分生產率（表1）。作物在拔節前進行適當的水分控制也有利于根系的發育和控制無效分蘗、積蓄能量和提高抗逆性能等。

（3）在田間持水量與凋萎系數之間的土壤水分對作物而言并非同等有效。當土壤含水率較高時，土壤水的有效性隨土壤含水率的降低而減少得比較慢；而當土壤含水率降低到某一低值區域時，土壤水的有效性隨土壤含水率的降低急劇減少。也就是說，土壤的有效水分對作物的有效性是隨著土壤含水率的降低而呈非線性趨勢減少的。據中國農科院農田灌溉研究所對小麥拔節至孕穗期和棉花花鈴期的土壤水分與光合作用速率、蒸騰速率和氣孔導度之間關系的研究發現，土壤水分與上述3個生理過程之間存在一閾值反應。當土壤水分高于此閾值（約為田持的55%～60%）時，土壤水分的高低變化對上述3個生理過程未構成明顯影響；而低于此閾值則影響顯著。當土壤含水率為70%時，隨著土壤含水率的增加，棉花的光合速率不再大幅增加而趨于穩定，而蒸騰速率則呈繼續增大的趨勢。因此，從節水和減少土壤蒸發以及作物蒸騰的角度而言，作物灌溉的土壤水分上限應低于田間持水量，而下限則為田間持水量的55%左右（對于不同的作物這一數值可能會有不同，需要通過實驗確定）。

（4）物種資源中存在著一系列對水分虧缺的自適應機制，在遭受干旱時作物能最大限度地調動和發揮這部分潛能以適應外界環境的變化；同時，作物對干旱缺水也有一個從適應到喪失適應能力的過程，不超過適應范圍的缺水，往往在復水后由于產生了生理的補償效應，將對作物增產更為有利。

（5）水分虧缺也有其有益的一面。據資料介紹，作物受到水分脅迫后可改善產品的質量，如提高小麥籽粒蛋白質和氨基酸的含量，使某些蔬菜、水果等不因水分過多而引起果實的開裂等；水分虧缺有時還能減輕作物的病蟲害影響，增加授粉幾率，降低大氣污染對作物的影響程度。

4 節水灌溉對農業可持續發展發揮的作用

可持續發展是人類在發展的過程中既能滿足當代人的需要，又不對后代人繼續生存和發展的需求構成威脅［4］。農業的可持續發展就是要保護土地、水等自然資源，植物和動物遺傳資源等，保證生態環境的良性循環。農業發展中，“水”是關鍵因素，而且灌溉在水資源利用中占的比重最大，所以由“水”所引發的環境問題也將最為突出。在巴州，實行節水灌溉是緩解農業用水危機的重要措施。

與一些發達地區相比，巴州農業的用水效率還是相當低的，灌溉水資源的浪費情況相當嚴重，節水的潛力十分巨大。據統計：目前巴州灌溉水利用率只有40%左右，水分生產率不足1.0kg/m3；而發達地區的灌溉水利用率可達60%～70%，水分生產率在2.0kg/m3以上。如果采用先進的灌溉技術，將巴州的灌溉水利用率提高到60%以上，則在目前情況下每年可節約灌溉用水3.35億m3。這樣，在不增加農業用水總量的前提下，可以保證人口增加所需的糧食生產能力，實現水資源可持續利用和農業的可持續發展。

5 結語

農業生產離不開灌溉，而我國水資源地域分布不均勻，在同地區的不同農業區位，水資源也存在貧乏的問題，同時，新疆巴州等地區灌溉用水效率較低，造成了灌溉水資源的嚴重浪費。因此，全面推行農業節水、充分發揮農業節水潛力，對于我國用水安全和水資源可持續利用具有重要意義。

參考文獻

［1］ 科技部農村與社會發展司，水利部國際合作與科技司.中國節水農業問題論文集［M］.北京：中國水利水電出版社，1999.

［2］ 黃修橋.節水灌溉技術體系與發展的研究［J］.農業工程學報，1999（3）.

［3］ 茆智.發展節水灌溉應注意的幾個原則性技術問題［J］.中國農村水利水電，2003（3）.

［4］ 石玉林，盧良怒.中國農業需水與節水高效農業建設［M］.北京：中國水利水電出版社，2001.