浙江農田節水與水肥一體化的分析探索──以杭嘉湖平原稻田為例

胡 偉，陸國軍，姜春月，馮根寶，馮培英

（浙江省海鹽縣農業技術推廣中心，浙江嘉興314300）

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浙江農田節水與水肥一體化的分析探索──以杭嘉湖平原稻田為例

胡 偉，陸國軍，姜春月，馮根寶，馮培英

（浙江省海鹽縣農業技術推廣中心，浙江嘉興314300）

摘 要：為推動農田節水與水肥一體化技術在浙江農業中的應用與發展，筆者以杭嘉湖平原稻田為例，分析了浙江水資源狀況、農田節水與水肥一體化的意義，探索分析稻田節水的主要途徑與方法。研究結果得出：農田可采用價格低廉且對水質要求低的常壓軟管灌溉系統實現節水節肥，并提出了稻田的水肥技術方案。開展稻田節水與水肥一體化技術，即適應現代農業簡約、規模經營需求，又有助于實現農業的節水減排增效和防洪排澇，減少農業面源污染，將是“五水共治”工程在浙江農業領域中的具體應用和體現。

關鍵詞：農業節水；水肥一體化；稻田；杭嘉湖平原

0　引言

習總書記提出了“節水優先”科學治水思路，浙江省先后開展了“五水共治”工程、千萬農民飲用水工程、千萬畝十億方節水工程和萬里清水河道等工程，以保障水資源的可持續利用。農業是用水量和節水潛力最大的領域，過多的灌溉用水與農藥、化肥融合在一起形成農業灌溉廢水，是引起水體氮、磷富營養化的因素之一，目前有效防治措施就是實行最佳的農田管理[1]，其中農業節水及水肥一體化技術是現代生態農業發展方向，有助于緩解水環境中的洪澇災害、干旱缺水、水污染等問題。杭嘉湖地區是浙江最大的平原地區，河網密布，但水資源尤其是清潔的優質水資源特別緊缺，亟需加快建設節水型城市[2]，可見傳統觀念中的“魚米之鄉”也需要水環境治理，筆者以杭嘉湖平原稻田為例，分析其農田節水節肥意義，探討農田水、肥資源高效利用的技術與途徑，以期為農田節水與水肥一體化技術在浙江乃至南方農田中的發展應用提供思路。

1　浙江水資源特征

浙江屬江南水鄉，水資源總量大，但人均水資源量少[3]，逼近世界缺水警戒線[4]；水資源時空分布不均，浙西南山區向東北平原區遞減，5—9月降水量約占全年的65%，而2013年7月1日至8月18日，浙江省出現嚴重的高溫少雨天氣，全省平均降雨量僅69 mm；水資源量年際間變化大，豐水年是枯水年的近3倍[5]，隨著經濟的持續發展，浙江水資源品質退化嚴重。據2013年水資源公報，全省水質處于Ⅴ類和劣Ⅴ類的河流長度占18.8%，杭州河網、嘉興河網和運河水質普遍在Ⅴ類～劣Ⅴ類[6]，杭州灣海域常年也以劣Ⅵ類海水為主，主要超標污染物為無機氮和活性磷酸鹽[7]，化肥農藥不合理使用和農業廢棄物已造成嚴重的農業面源污染[8]，浙江省化肥施用強度遠高于中國全國，70%以上的農藥流失于環境中[9]，水質型脅迫已取代水量型脅迫，成為影響產業持續健康發展和人民群眾生活品質的首要因素[3]。杭州的人均擁有水資源量為2260 m3，湖州為1536 m3，嘉興僅為624 m3[10]，如果按照水利部水資源緊缺程度劃分標準，則三者分別屬于輕度缺水、中度缺水和重度缺水地區，杭嘉湖地區的人均水資源量與水體污染均不容樂觀。

2　農田節水的意義

浙江農業生產的主要自然災害有洪澇臺旱災害[11]，水則是污染和自然災害的載體和媒介，節約用水和科學用水是水資源可持續利用的核心[17]，農業用水管理是我國實施最嚴格水資源管理制度的重要內容[12]，“五水共治”即以節水為壓軸之作，因為節水是解決水資源問題的最直接舉措，也是控源之舉[13]。為了保證工業和城市用水安全，水資源量不變時，首先減少農業的用水量，全國農業用水占到用水總量的一半以上，農業灌溉用水更是占了農業用水的90%，農業用水浪費現象嚴重且普遍，浙江省農業節水仍具有潛力[14]。2013年浙江省水資源利用率達29.9%，年總用水量2.20×1010m3，其中農田灌溉用水7.58×109m3，占總用水量的33.7%，占總耗水量的49.6%[15]。農業灌溉廢水年排放總量大約為4.0×109m3，其中COD約2萬t，氨氮1萬t[16]，隨著農業用水比例的逐年降低，糧食生產和糧食安全面臨嚴峻挑戰，環境承載壓力加重[17]，通過發展節水灌溉，可緩解農業、工業、城市用水的矛盾，還可以有效保護水資源，實現農業可持續發展[18]。

浙江農田灌溉年均用水量自2000年7620 m3/hm2逐年降低至2009年的5475 m3/hm2，降幅明顯，但至2013年灌溉量仍高達5190 m3（水田6105 m3），即近5年的農田灌溉量在較高水平徘徊，說明農田特別是稻田的節水潛力很大，但當前灌溉模式下的節水空間已有限，有待創新農作制度和節水灌溉方式。杭嘉湖地區水資源量占全省的22.25%，農作物播種面積9.29× 105hm2，占全省播種面積的33.63%[16]，其中水稻播種面積占比近40%，故農業用水更為緊張。稻田在日本被作為蓄滯洪水的有效手段，如果采用節水灌溉，稻田相當長時間處于無水層狀態，對雨水蓄積能力則會更強，可減輕洪澇災害，且淺水勤灌曬田有利于減輕病蟲害的發生，綜合收益高[19]，因此，稻田節水將在治水行動中發揮重大作用。

3　農田節水途徑與方法

杭嘉湖平原農業灌溉基本依靠泵站提水，渠系和泵站等工程節水設施完善，農田內部節水成為當前亟待解決的問題，該地區水稻的種植規模和需水量最大，對農田節水成效起關鍵作用。當前水稻節水灌溉模式主要有5種[20]，其中：（1）“薄、淺、濕、曬”模式為薄水插秧、淺水返青、分蘗期前濕后曬；拔節孕穗、抽穗揚花期薄水、乳熟期濕潤、黃熟期先濕后干[21-21]，類似于“四淺三控”[23]；（2）“控制灌溉”指除在返青期或分蘗前期建立水層外，其余時間都不建立水層；（3）“間歇灌溉”是中國很多南方省份采用的方式，返青期保持2～6 cm水層，分蘗后期曬田，黃熟落干，其余時間采取淺水—干露相間的灌溉方式；（4）“蓄雨型節水灌溉”是按上述各種節水灌溉模式進行灌溉，但當降雨時可超出灌水標準，盡可能多蓄雨水[24]；（5）“滴灌水稻”是近年的一種全新嘗試，通過滴灌設施少量多次供水，水稻全生育期田間無水層。新疆膜下滴灌水稻比傳統水稻節水60.7%、節肥10.4%，土地利用率提高10%，產量最高達到了1.26×104kg/hm2[25]，具有明顯的節水效果和推廣應用潛力。初次之外，還有將水稻節水與其它栽培技術相結合的模式，包括通氣稻栽培[35-36]、水稻強化栽培[37-38]、覆蓋栽培[39-40]、飽和土壤灌溉[41]、干濕交替灌溉[42]，幾種模式之間的內容有相同也有不同。

農田節水的重要途徑是提高農業灌溉用水效率，研究認為節水灌溉可顯著減少灌排水量和灌排次數，仍保持了較高水稻產量并增產[26-27]。滴灌是目前使用最廣泛的節水高效灌溉技術，主要有加壓、常壓和自壓滴灌3種，其中常壓滴灌也稱常壓軟管滴灌，其利用原有渠系，進水口水位高于地塊300 mm即可，高度差所產生的自然壓力將水通過支管均勻輸送到毛管，支、毛管直徑為200 mm和32 mm的PE軟管，雙孔毛管出水量為4 L/h，孔距為400 mm，如果灌水定額每次按40mm，灌水周期7天，250m3/h的渠水流量可灌溉67hm2農田[28]，每公頃造價僅約500元[29]，且支管可使用3～5年，毛管壽命1～2年，安裝簡便。河、塘水質無需處理，水以細流狀到達根部土壤，便于水肥精細調控和管理，減少用工，杭嘉湖平原的平坦地形非常適合該項技術的推廣，滴灌系統在稻后麥季仍可繼續使用。

4　水肥一體化技術意義

水肥一體化技術狹義上指根據作物水肥需求規律在灌溉的同時進行施肥，以肥調水、以水促肥，最大限度地提高水、肥利用率和生產效率，滴灌水肥一體化與傳統地面灌溉相比，具有以下優點：提高水的利用率（滴灌水的利用率可達95%，比地面澆灌省水30%～ 50%，比噴灌省水10%～20%）、節省肥料和勞力、灌溉均勻度高（可達80%～90%）、便于農作管理、減少病蟲害、提高作物產量、提早成熟和延長市場供應期。該技術不僅適用于灌溉區，也適于旱作區和水田。在以色列，幾乎所有的果園都用滴灌施肥系統，滴灌水肥一體化技術遍及各個角落，不論是農田、果園、公園乃至林蔭道和庭院[34]，在中國也有廣闊的發展空間，新疆最為典型，據報道，2015年中國新增高效節水灌溉面積1.33×106hm2以上[30]。杭嘉湖平原推廣潛力巨大，2013年杭嘉湖地區氮磷鉀農用化肥施用量（折純）分別為16.1萬、2.87萬、1.65萬t，復合肥為5.5萬t[16]，分別占全省施肥量的22.2%、16.3%、14.5%和15.6%，如果復合肥養分含量按40%計算，則三地區單位播種面積施肥量為245.1 kg/hm2，遠高于全國平均水平，開展水肥一體化技術是降低本區域農田施肥量的有效途徑。研究表明，水稻基蘗肥用量越大，總體氮肥利用率越低[31]，節水栽培可實現稻田全生育期無深水層，通過隨水施肥，水肥耦合機理同步提升肥料和水分利用率，有效防止地表水徑流和降低地下水污染，可從源頭上降低農業面源污染[25]，此外，節水灌溉有助于控制洪澇災害[32]，在水稻稻瘟病防治方面具有很好的效果，水稻抗倒伏能力大大提高[33]。

5　稻田水肥技術方案

基于晚稻水肥需求規律及前人研究報告，提出杭嘉湖平原稻麥輪作制度下稻季水肥一體化推薦方案。

冬小麥收割后，每公頃施用基肥(P2O535 kg，K2O 45 kg)后淺水耕翻整平，確保首部的水源水位高于地面30 cm以上，鋪設常壓軟管滴灌支管和毛管，毛管長度40～60 m，毛管間距1～1.5 m，淺水插秧（不能拋秧，毛管需通直放置），5～7天后讓水自然落干，淺灌1～2 cm再次落干，5葉期和分蘗期施肥2～3次(N 110 kg，P2O530 kg，K2O 15 kg)，分蘗期保持2～3 cm淺水，當總莖蘗數達標后曬田后輕灌水1 cm，反復進行。拔節孕穗保持2 cm薄水，施肥2～3次(N 120 kg，P2O515 kg，K2O 15 kg)，抽穗揚花期2 cm左右薄水，施肥量1～2次(N 30 kg，P2O55 kg，K2O 30 kg)、乳熟期濕潤1～2次(N 20 kg，K2O 45 kg)、黃熟期先濕后干，澆水次數視降水量而定，盡可能多的蓄積利用雨水，隨水施肥遵從少量多次的原則，通常為7～10次，上述推薦施肥總量為N-P2O5-K2O=280-85-150 kg/hm2，氮磷鉀比例為1:0.30:0.54。

6　農業節水與水肥一體化技術展望

中國灌溉用水特別是有效灌溉面積與糧食總產量呈顯著正相關，農業用水的近九成是農田灌溉用水，面對農業用水比例不斷下降和總量不斷減少的現狀，實現農業水資源可持續利用的根本途徑就是要走農業節水的道路，確保灌溉用水量和提高水分生產效率，這對保障糧食安全具有重要意義。通過農業節水與水肥一體化技術的綜合應用，一是可減少渠系輸水滲漏損失，二是降低田間水分深層滲漏和地表流失，改善灌水質量，三是減少農田土壤的水分蒸發損失，有效地利用自然降水，四是提高作物水分和肥料的生產效率，減少水分奢侈性蒸騰消耗，獲得較高的作物質量、產量和水肥效益，五是有助于水環境污染物的控制與治理。2013年浙江省政府出臺了《關于實行最嚴格水資源管理制度全面推進節水型社會建設的意見》，制度框架目前已基本建立，“三條紅線”控制指標體系覆蓋了省市縣三級。科學技術廳2015年繼續扶持“五水共治”科技專項行動計劃，各項政策將深入推動農田節水和水肥一體化技術的應用與發展。

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Farmland Water-saving and Integrated Management of Water and Fertilizer: Taking Hangjiahu Plain Paddy Field as an Example

Hu Wei,Lu Guojun,Jiang Chunyue,Feng Genbao,Feng Peiying
(Agricultural Technology Extension Center of Haiyan County,Jiaxing 314300,Zhejiang,China)

Abstract:In order to promote the application and development of farmland water-saving and the integration of water and fertilizer in Zhejiang,Hangjiahu plain paddy field was used as an example,the situation of water resources in Zhejiang Province,the significance of farmland water-saving and the integration of water and fertilizer were analyzed,and the main ways and methods of paddy field water-saving were explored.The results showed that water-saving could be realized by the use of atmospheric pressure tube irrigation system,which was cheap and had low water quality requirement,and the water-fertilizer technical proposal was also put forward.To carry out farmland water-saving and water-fertilizer integration technology could be in accordance with the simple and scale management of modern agriculture,and contribute to water-saving,emission reduction,efficiency increase and flood control and drainage in agricultural production,and reduce agricultural non-point source pollution.The technology would be the specific application and embodiment of the ‘comprehensive water treatment’project in agricultural fields of Zhejiang Province.

Key words:Agricultural Water-saving;Integration of Water and Fertilizer;Paddy Field;Hangjiahu Plain

中圖分類號：S275.2

文獻標志碼：A論文編號：cjas15120004

基金項目：浙江海鹽縣重點科研項目“紅地球葡萄水肥一體化技術應用與推廣”(2015Y1B1014)。

第一作者簡介：胡偉，男，1978年出生，湖南邵陽人，副研究員，主要從事土壤與植物營養研究。

通信地址：314300浙江省海鹽縣三角子路17號農業經濟局農業技術推廣中心，Tel：0573-86124264，E-mail：huwei334570@163.com。

收稿日期：2015-12-07，修回日期：2016-02-10。