關于我國大田滴灌未來發展的思考

王振華,陳學庚,鄭旭榮,范文波,李文昊,宗 睿

(1.石河子大學水利建筑工程學院，新疆 石河子 832000；2.現代節水灌溉兵團重點實驗室，新疆 石河子 832000)

1 滴灌的發展歷史

滴灌是目前最有效的節水灌溉方式之一[1]，該技術的發展已有很長的歷史。早在1860年德國就開始利用瓦管排水開展地下灌溉的試驗[2-3]；1913年美國Houses首次應用滴灌系統[4]；1920年美國加利福尼亞州Charle通過在陶瓷瓦罐四周打孔進行灌溉[5]，被認為是世界上最早的地下滴灌技術；同年德國首次采用穿孔管灌溉，使水沿著管道輸送從孔眼流出，在孔口式滴頭出流方面取得重大突破[6]；1934年Robey研究了帆布管滲水灌溉，成為滴灌的另一種形式[7]。隨著塑料工業的迅速發展，塑料管逐漸被應用到滴灌系統中[8]。20世紀50年代末期，以色列成功研制出長流道滴頭，到60年代滴灌技術已經成為以色列重要的灌溉方式[9]。自20世紀70年代以來，滴灌技術在世界范圍內發展迅速，90年代滴灌技術開始應用于大田作物。據國際灌溉排水委員會2017年統計數據顯示，微(滴)灌在發展中國家的使用比例為66.89%，遠超過發達國家的33.07%，主要被應用于棉花、玉米、小麥、果樹、蔬菜灌溉以及坡地和沙漠造林灌水[10]。

我國自1974年從墨西哥引進滴灌技術[11]，歷經試點、制造設備引進、重點推廣及普及推廣4個典型階段[10]。1996年新疆生產建設兵團(以下簡稱兵團)第八師職工將滴灌技術與地膜覆蓋技術相結合，探索形成膜下滴灌技術，并成功進行大田試驗，石河子大學、新疆農墾科學院和兵團第八師等單位科研人員在兵團水利局的大力支持下開展專項研究，取得了膜下滴灌及其綜合配套技術的關鍵突破，提出一系列膜下滴灌實用技術。1998年，新疆天業公司在兵團專項經費支持下引進了成套滴灌設備，在吸收、改造、創新的基礎上，逐步實現滴灌設備的國產化研究，取得了突破性進展，為田間滴灌技術在作物上的應用打下了基礎[12]。從2000年開始大規模開展田間推廣，到目前取得顯著成效，并推動了我國大田滴灌技術的發展與應用[4]。目前，滴灌技術已在新疆、寧夏、內蒙古自治區及東北、華北、西南、華南等地區推廣應用，各地區在滴灌設備以及材料的研發上均取得了一定的成果。

2 對我國大田滴灌的總體認識

研究認為，總體上我國大田滴灌完成了從國外引進、消化吸收再創新到規?；瘧猛茝V的轉變，應用區域覆蓋國內干旱區、半干旱區、半濕潤區甚至季節性干旱的濕潤區，并走出國門，援外輸出到中亞、非洲等幾十個國家，實現了設備產品設計、生產及技術理論等一系列創新和發展，基本構建了以大田滴灌為核心的農業栽培、機械化耕作、精準灌溉、水肥一體化、滴灌材料生產等完整的技術體系，實現了滴灌技術由以色列的“貴族化”模式轉變為中國的“平民化”模式，灌溉對象也從經濟作物延伸到大田滴灌常規作物[12]。我國的滴灌技術發展主要遵循了低成本、實用至上的原則，走出了一條有自己特色的大田滴灌發展道路。

新疆地區作為大田滴灌應用最早也是最為廣泛的地區，在滴灌技術發展應用方面有著豐富的經驗。新疆滴灌節水取得了舉世矚目的成就，膜下滴灌技術的推廣應用為我國其他灌區節水灌溉起到了重要示范引領作用[13]?！熬盼濉币詠?，兵團滴灌及其綜合配套技術的關鍵突破和大規模應用，帶動了新疆維吾爾自治區節水灌溉事業的快速發展。兵團和地方政府先后建成了一批國家節水灌溉示范基地，培育了一批節水產業品牌，并通過援外項目向國外輸出節水技術，在農業節水灌溉領域發揮了良好示范引領作用。截至2018年底，新疆滴灌技術應用總面積達到353萬hm2[14]，占全國滴灌面積的60%以上，形成了以節水滴灌技術為平臺的現代精準農業技術體系，實現了農業增產、農民增收，促進了鄉村振興，產生了重大的經濟、社會和生態效益，引發了新疆農業生產的革命。實踐證明，農業大田滴灌高效節水工程是新疆干旱區的基礎性、戰略性、先導性、核心性民生工程。

3 新疆滴灌節水發展歷程

3.1 膜下滴灌技術的試驗摸索階段(1996年—1998年)

新疆地區滴灌發展起源于兵團[15]，1996年在兵團第八師石河子121團開始試驗研究，試驗規模1.67hm2，1997年試驗規模達到42.8 hm2，連續兩年試驗成功。1998年起，兵團水利局又撥出?？?，以科技項目形式組織石河子大學、兵團第八師、新疆農墾科學院等單位協同開展了更為深入的試驗研究。新疆天業股份有限公司利用兵團專項資金引進全套國外滴灌設備，在吸收國外滴灌帶先進技術的基礎上，開發并生產價格低廉的實用性滴灌帶，突破了因滴灌帶價格昂貴而制約這項技術大面積推廣應用的“瓶頸”，為這項技術的大范圍大規模應用開辟了道路[13]。

3.2 滴灌技術的大力推廣階段(1999年—2007年)

1999年以后，兵團相繼出臺了“關于大力發展節水灌溉的決定”[16]，“27萬hm2現代化節水灌溉工程規劃”和“7萬hm2節水灌溉可行性研究報告”，進一步細化節水灌溉的發展方向、實施步驟和技術路線，有力促進了膜下滴灌工程建設規范化發展。2000年，兵團滴灌面積從1999年的2.47×103hm2迅速擴大到1.67萬hm2，2001年增加到5.23萬hm2，2006年增加到41.01萬hm2，2007年擴大到53.7萬hm2。1999—2007年間，兵團滴灌面積年均增加超過6.67萬hm2。

3.3 滴灌技術推廣與節水增效并存發展階段(2008年—2014年)

2008—2014年間，在國家政策與資金的大力支持下，通過兵團、師、團各級的不懈努力，膜下滴灌技術推廣應用有了長足發展，兵團滴灌面積年均增加超過8.67萬hm2；6年間，兵團灌溉用水量由9 135 m3·hm-2降低到6 990 m3·hm-2，膜下滴灌面積超過120萬hm2，占兵團灌溉面積的80%以上，奠定了全國節水“灌溉示范基地的歷史地位。2013年2月，出臺了“兵團貫徹《國家農業節水綱要(2012年—2020年)》的實施意見”[18]，提出到2020年全面建成全國節水灌溉示范基地。

3.4 滴灌技術規模趨穩、提質、增效、內涵發展階段(2015年—2017年)

截止2018年底[14]，兵團高效節水灌溉面積達125.03萬hm2，占兵團總灌溉面積150.6萬hm2的83.01%，其中滴灌面積124.1萬hm2，占兵團總灌溉面積的82.4%，帶動新疆成為世界上規?；は碌喂嗝娣e最大的區域；2017年兵團灌溉水利用系數達到0.571，農業用水總量為102.97億m3，占兵團總用水量的86.70%；兵團棉花總產占新疆自治區總產的40.43%，占全國棉花總產的27.19%，棉花單產比全國平均高47.11%，超過新疆自治區23.11%；從2006年開始兵團糧食單位面積產量排名由全國第四名上升到全國第一名并一直保持領先優勢，兵團糧食單產是新疆自治區的1.34倍，是全國平均糧食單產的1.50倍，兵團人均糧食產量是新疆自治區的1.57倍，是全國人均產量的2.12倍。

4 我國大田滴灌發展存在問題與建議

4.1 國家大田滴灌區域發展不平衡，亟需國家頂層設計

滴灌技術的應用過于模式化，沒有做到因地制宜。從多年的試驗、示范結果和目前的推廣情況看，滴灌技術得到了不斷完善，設計和設備技術水平不斷提高，許多技術難題也逐漸得到解決，尤其對一些高效的寬行作物和溫室作物灌溉效果比較理想。但也正是由于滴灌技術的優勢，許多不適合發展滴灌的地方在看到滴灌產生的節水增產效益后，盲目地推廣滴灌，導致滴灌與當地種植及實際需求不適應，存在降雨量適宜而灌溉需求不強烈、土地分散未規模整治、種植作物雜亂不統一、投入產出不適宜、比較效益不突出、技術指導不到位等突出問題，造成不必要的經濟浪費。建議在統籌協同推進國家土地集中流轉，在高標準農田建設中制定國家大田滴灌分區、分級、分步驟發展規劃。在推動滴灌農田發展與水資源水環境承載能力相適應、進行土地流轉整治和高標準農田建設基礎上發展規?；喂啵鶕涤炅?、地形、土壤等自然條件和當地經濟技術發展水平分區、分級、分步驟發展大田滴灌，實現全國更大范圍的高效節水。

4.2 滴灌工程建設投入以政府為主，部分灌區農民投入缺乏積極性

滴灌工程建設如水泵、變壓器、水源工程、過濾器、主干管等一次性投入較大，總體上以國家財政為主。西北干旱區發展較快，除國家及地方政府財政投入以外，有部分民間資本及農民自發投入發展大田滴灌；東北地區滴灌工程建設幾乎全部靠國家財政投入；華北及南方地區零星滴灌工程建設也基本以各級政府投入為主；除西北干旱區和內蒙古部分地區主動發展滴灌之外，其他省份灌區農民對建設滴灌工程尚缺乏主動性和積極性。在降雨量較少且具有國家戰略意義的大宗作物種植區域(糧、棉、油、糖等作物)及經濟欠發達地區，滴灌工程主體部分投入可參照骨干水利工程建設，主要由國家財政投入，確保國家糧食安全和鄉村振興戰略實施。對滴灌工程相關設備及材料實施特別稅收政策，如推廣滴灌帶回收制度，一方面，滴灌帶回收可以減輕農戶經濟負擔，讓農戶在購買滴灌帶時，可以優先考慮滴灌帶質量；另一方面，滴灌帶回收也有利于減少滴灌帶殘留于土壤造成的環境污染，有利于滴灌帶循環使用，提高農民對滴灌工程建設的積極性和主動性。建議探索農田滴灌工程建設多元投入機制，引入社會資本，同時加大國家財政投入力度，在降雨量較少且具有國家戰略意義的大宗作物種植區域及經濟欠發達地區，滴灌工程主體部分由國家投入，對于滴灌工程相關設備及材料實施特別稅收政策。

4.3 滴灌工程關鍵設備、材料整體科技含量及工程管理信息化程度偏低

滴灌帶作為一種耗材，每年種植時均需鋪設新的滴灌帶，許多農戶在選購滴灌帶時，經常以價格作為主要依據。但是，市場上價格較低的滴灌帶往往存在著多種質量問題，對滴灌系統以及作物種植產生負面影響。

傳統滴灌系統采用人工控制球閥進行灌溉，種植戶不能嚴格按照設計輪灌，經常人為延長輪灌時間，造成輪灌周期得不到有效控制，作物因灌水不均勻而不能達到理想的節水增產效果。工程管理仍以人工為主，如正常灌水時長4～6 h，而人為延長至10 h，林果灌溉定額僅需7.5～9.0×103m3·hm-2，實際灌溉定額超過1.5×104m3·hm-2；滴灌系統未達到理想的節水效果。滴灌工程系統關鍵設備如水泵、變壓器、過濾器、各級管材管件及滴灌灌水器雖然已逐步實現國產化，但整體上科技含量仍然偏低，設備及材料質量參差不齊，滴灌系統跑冒滴漏或滴頭堵塞現象仍然普遍存在。建議實施滴灌帶強制標準并研發新型輕質、高強度、低成本的滴灌關鍵設備及材料，創新發展滴灌信息化和自動化關鍵技術及設備，使滴灌技術走向標準化、信息化、自動化。

由于滴灌技術本身具有定時、定量、定位灌溉的獨特優勢，為灌溉自動化技術的發展提供了應用平臺。滴灌自動化控制技術嚴格執行灌溉制度，避免人為因素影響，不僅實現定時、定量、定次的科學灌溉，而且保證了灌水的均勻度，真正實現了精準灌溉，成為農業現代化發展的主要方向。機器設備系統在生產管理過程中依據作物和土壤以及氣候的特性，實現自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，自動調節水、肥、氣、熱因素，使作物得到最佳的生長發育環境，以實現預期的目標。通過自動化技術實現滴灌的智能調節，真正做到精準灌溉，減少勞動力成本，對自動化系統中的管理中心、首部監控站、首部控制單元、田間控制單元4部分進一步優化完善，提高滴灌系統的自動化水平。滴灌自動化、信息化的示范推廣是全國實現精準農業的基礎，可以顯著促進滴灌技術的健康持續發展，提高勞動生產率，降低勞動強度，提高作物產量，增加農業效益。

4.4 滴灌系統能耗高，節能減排壓力大

高效節水灌溉要求水資源保證率由原來常規地面灌的75%提高到90%，與水利工程的調蓄能力存在不適應；我國幾千年來的農業灌溉主要是根據河流和地勢落差產生的引水自流灌溉，不需要消耗電能及其他能源，然而近年來發展的大田滴灌需要首部水泵加壓而消耗大量能源，自流灌溉變為加壓滴灌，部分地區電網薄弱，夏季灌溉高峰期電力不足現象時有發生，影響了節水灌溉工程效益正常發揮。假設全國628.35萬hm2微灌面積全部按膜下滴灌棉花計算，全國滴灌年耗電約89.96億度，按照火力發電計算折合燃燒314.78萬t標準煤，排放CO2約924.4萬t，灌溉系統總體能耗及碳排放量均很高，對大氣環境質量影響很大。建議因地制宜發展自壓滴灌，使滴灌系統向節能減排方向發展。

4.5 滴灌技術缺乏有效的管理標準規范，技術服務體系不健全

滴灌技術缺乏有效的管理標準規范。按照農民自己的意思設計的“土滴灌”也有一定數量；大田滴灌中過濾器過濾精度不能滿足要求，過濾能力低下，滴頭堵塞問題時有發生；已建高效節水自動控制灌溉工程普遍存在重建設輕管理，不按設計輪灌組灌水，隨意開閥，滴灌工程在設計、運行、管理方面規范化和標準化薄弱，影響滴灌技術質量和效益。滴灌工程設計存在工程設計基礎數據不充分、系統設計中泥沙處理認識不到位，自動化滴灌設備選型難等問題，亟需在現有實踐經驗基礎上建立統一的標準體系，規范滴灌自動化建設和規?；瘧?，自壓滴灌系統設計問題亟需規范。另一方面，滴灌工程管理缺乏資金投入；技術服務和管理措施不完善。普遍存在重硬件輕軟件，示范質量有待提高。工程管理缺乏專業人才隊伍保障，自動化滴灌工程管理不到位問題突出，節水灌溉設備市場監管不到位，如管件規格雜、質量差、過濾設備選擇混亂、高效節水灌溉工程配套設施不完善。配套的水利工程研究建設程度低、科學研究成果與生產實踐結合程度低等。建議滴灌技術向標準化、規范化方向發展。

4.6 滴灌水肥利用效率不高，殘膜污染嚴重

重灌輕排，一些地方發展滴灌的同時，為充分利用土地資源，廢棄了原有的排水系統甚至不建設排水系統，膜下滴灌農田土壤中的鹽分沒有減少途徑，只是在土壤內部重新分布，鹽分總量沒有減少，棉田土壤積鹽趨勢沒有改變，隨著膜下滴灌應用年限的增長，一些土地鹽堿化問題開始顯現，出現了節水灌溉條件下的土壤鹽漬化問題。滴頭下方產生(半球體)濕潤區，但滴灌農田土壤積鹽趨勢沒有改變，節水灌溉型土壤鹽漬化問題顯現。

隨著覆膜的不斷使用，大量塑料殘膜碎片隨著土壤翻耕遺留于土壤耕層中，不僅造成土壤殘膜污染和大氣環境污染逐漸加重，土壤質量及膜下滴灌的效率也下降。調查顯示，膜下滴灌種植10年以上的耕地，地膜平均殘留量為150～225 kg·hm-2，15年以上耕地平均殘留414 kg·hm-2。膜下滴灌已由當初的“白色革命”變成現在的“白色污染”，作物生長面臨較大威脅，土壤耕作質量及膜下滴灌的可持續性受到嚴重挑戰。我國目前普遍存在的問題是化肥利用率低，肥料生產效益長期徘徊在較低水平。在施用化肥總量中，氮肥占有相當大的比重，約為60%左右。我國氮肥利用率為30%～50%，其中水稻平均為33%～38%，麥類作物為28%～41%，國外一般氮肥利用率為50%～60%。農戶化肥使用量大，肥料利用率僅為33%，滴灌水肥一體化普遍應用之后依然存在過度施肥現象，過剩肥料極易污染地表水和地下水，化肥的面源污染威脅生態安全。建議加強滴灌系統與降解地膜或者秸稈等其它覆蓋材料的結合，推廣應用便于機械化回收的耐用性地膜、加厚地膜等，力求從源頭上解決殘膜污染，加強殘膜治理，完善灌溉制度和施肥技術，提高水肥效率，實現膜下滴灌生態環境可持續。

5 關于大田滴灌發展的思考

5.1 指導思想

以水資源可持續利用支撐經濟社會可持續發展，以水資源優化配置為中心，以提高水資源利用效率和效益為目標，根據水土資源承載能力合理確定或調整農業生產布局和產業結構，統籌土地流轉集中、高標準農田建設和滴灌發展，分區分級發展，以點帶面，示范引路，堅持新建與改造相結合，制度創新與工程建設相結合，充分利用現代化技術裝備農業，實現節水、節肥、節地和增產、增收、增效，推動我國現代灌區和現代農業發展。

5.2 發展目標

5.2.1 因地制宜，分區分級 根據平原、丘陵和山地等地形特點，地表水、地下水等水資源條件，糧、經、林、果、糖、草等灌溉對象及作物種植結構和規模，因地制宜發展各具特色的適宜形式的滴灌工程，在具備自流和有地勢落差條件區域大力發展自壓滴灌。根據國家節水灌溉分區發展重點，西北節水增效、東北節水增糧、華北節水壓采和南方節水減排，四大區域大田滴灌發展重點各有側重，西北區域一方面對現有滴灌進行升級換代、提質增效，向滴灌自動化和信息化方向改造升級并因地制宜大力發展自壓滴灌，另一方面對于年降雨量在200 mm以下地區農田5年內完成土地流轉整治、集中連片和高標準農田建設及滴灌工程建設，對于年降雨量在200～400 mm的區域農田宜在2035年前完成滴灌工程建設；東北區域一方面做好現有滴灌的總結評估，將滴灌發展重點放到作物生育期降雨量在400 mm以下的地區，另一方面主要進行集中連片規模化滴灌，發揮水肥一體化優勢，提高作物產量和品質；華北區域重點發展補充灌溉區滴灌水肥一體化提質增效技術，提高糧食產量和品質，大幅節約地表水，回補地下水；南方區域主要在季節性干旱區和山地丘陵區因地制宜發展經濟作物滴灌技術。

5.2.2 政府主導，多元投入 由于大田滴灌發展事關農民增產增收、鄉村振興戰略實施和國家節水行動計劃推進，規模化滴灌節水技術推廣應用既便于發展現代灌區和現代農業，亦便于當地政府利用節約的水資源統籌推進山水林田湖草系統治理和落實“綠水青山就是金山銀山”的可持續發展理念，因此，大田滴灌工程規劃發展和建設必須由政府主導。

參照骨干水利工程建設和大中型灌區改造模式，滴灌水源工程、首部和骨干管網工程包括發展自壓灌溉配套的山區水庫工程及其引水渠道管涵、沉沙調節池及配套電力設施等均由政府投入為主，田間滴灌支管及毛管可由農民投入為主，并充分發揮先建滴灌工程的示范帶動作用，探索引導龍頭企業、農民合作社等發展規模滴灌的多元投入機制，同時對于滴灌產品和材料實施特別稅收政策，進一步減輕農民負擔。

5.2.3 規模適度，標準規范 滴灌發展規模適度具有兩個方面的含義：一方面是宏觀上，國家層面制定大田滴灌分區、分級、分步驟發展規劃的頂層設計，根據國家和區域經濟社會發展水平，擬定不同階段的大田滴灌發展總體規模，宜采用邊建設邊示范并且分區域確定不同建設標準的滴灌發展規模，根據降水量分區、分階段發展大田滴灌，預計到2035年可新增滴灌面積3 666.71萬hm2，預計投入4 570億元建設資金(按1.5萬元·hm-2預計，不包括土地整治及骨干水源工程投資)；另一方面是微觀上，單個滴灌系統規模根據水源情況適度控制，面積宜在100 hm2左右，滴灌系統控制面積太小，單位面積工程投入偏大，對于自壓滴灌系統，控制面積可因地制宜進行設計調整。

大田滴灌建設一定要遵循標準化建設、規范化運行管理，才能發揮滴灌工程的效益，從滴灌工程建設前期的準備上，對于平原區，一定要進行土地流轉或集中連片，作物種植結構調整統一，土地進行高標準農田建設，滴灌工程設計、施工和滴灌設備產品要符合國家或行業標準，滴灌系統控制規模適宜，滴灌運行管理科學規范，充分發揮滴灌技術精準灌溉施肥的高頻少量和水肥一體化特點。

5.2.4 節能降耗，提質增效 大田滴灌發展宜向低能耗方向建設和發展，一方面因地制宜大力發展自壓滴灌，另一方面大力發展低壓滴灌技術，減輕水源工程能源消耗；滴灌技術應用過程中，一定要充分發揮滴灌技術特點，并以滴灌為載體集成機械化技術、精準施肥技術、精量播種和高效栽培技術，精量調控滴灌土壤-作物系統的關鍵生境要素(水、肥、鹽、氣、熱、光、生、電等)，有效提升作物產量、質量和效益。

5.3 滴灌工程建設目標

按照“四化”(水質處理自動化、輸水管道化、滴灌均勻化、管理信息化)的總體要求，建成具有五個顯著特征(集中連片、設施完善、技術領先、管理規范、效益顯著)的具有可持續性的高效節水滴灌示范區。

5.3.1 “四化”的具體內涵

(1)水質處理自動化：80%以上為地表水灌溉，地表水往往泥沙含量高或易受到漂浮物影響，將直接影響到田間滴灌和自動控制灌溉設備的性能，因此，地表水灌溉水質處理非常關鍵，是建設高效節水滴灌必須要考慮的重要內容之一。采用地表水灌溉的滴灌工程須設置沉淀池及自動反沖洗過濾設施。采用地下水灌溉的須設置自動反沖洗過濾設施，實現對水質處理的自動化，提高滴灌設備使用效率。

(2)輸水管道化：輸水管道化具有兩方面的內涵，一是灌區采用防滲渠系輸水至滴灌系統首部，在田間全部實行管道化輸水，從而防止渠系滲漏和蒸發損失；二是如果滴灌區域位于河流下游，可因地制宜發展管道輸水自壓滴灌。在具備發展自壓滴灌條件的區域逐步實現從水源到田間的全程管道化輸水，不僅實現輸水的高效節水，還達到了節能降耗的目的。

(3)滴灌均勻化：田間灌水全部采用滴灌技術，并實行滴灌水肥一體化，在保證設計壓力工況下滴灌毛管首位流量偏差不超過20%的設計要求并盡量加大毛管鋪設長度(極限鋪設長度的80%)，一方面保證灌水均勻，另一方面減少支管數量，適當節約成本。

(4)管理信息化：高效節水滴灌建設管理正快速向信息化邁進，在逐步實現自動控制灌溉基礎上，將水情、土壤墑情、作物長勢、氣象信息、首部工況等信息綜合處理，建立高效節水滴灌信息管理系統，實現自動化程度更高的精準灌溉和信息化管理。

5.3.2 五個顯著特征的具體內涵

(1)集中連片：因地制宜發展大田滴灌，在平原區宜建設集中連片滴灌工程，調整作物種植結構，大力推進土地流轉或合作經營，單個滴灌系統控制面積宜在70 hm2以上，村級滴灌規模宜在700 hm2以上，鄉級滴灌規模宜在7 000 hm2以上，縣級滴灌規?？稍?萬hm2左右。

(2)設施完善：大田滴灌工程建設需要具備大中型灌區節水改造的完善設施和高標準農田建設的各項要求(林成網、田成方、渠相通、路相連、電到田，旱能灌、澇能排、漬能降等)。同時，具有完備的水質處理設施、泵房首部設施、水量、流量、墑情監測設備、安全監控設備、信息化管理設施等。

(3)技術先進：滴灌建設盡量做到水質處理自動化、滴灌水肥一體化、全程機械化、管理信息化。滴灌灌溉水利用系數不低于0.92，灌水均勻系數不低于0.85，灌溉保證率在90%以上。

(4)管理規范：建立滴灌工程運行管理信息系統，在灌溉用水調度、取用水計量監測及工程運行管理等方面實現自動化和信息化。建立結構合理、運行高效、服務優質的滴灌工程管理體系；建立和完善市場化、專業化和社會化的滴灌工程維修、養護體系；建立合理的水價形成機制和高效的水費計收方式；建立規范的資金投入、使用、管理和監督機制。

(5)效益顯著：滴灌工程建設要達到顯著提高灌溉水利用系數和灌溉水生產效益，具有顯著的經濟、社會和生態效益。實現農業增效、農民增收和整體經濟的可持續發展，為鄉村振興打下更為堅實的基礎。

6 中國大田滴灌發展戰略

6.1 大田滴灌技術分區發展與工程建設

根據“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思想和《國家節水行動方案》[19]，結合中國降水分布特點、地理條件和種植類型開展滴灌工程分區布局。在進行土地流轉整治和高標準農田建設基礎上發展規?；喂啵鶕涤炅?、地形、土壤等自然條件和當地經濟技術發展水平，分區、分級、分步驟發展大田滴灌，實現全國更大范圍的高效節水。主要根據降水量分區分階段發展大田滴灌，預計到2035年新增滴灌面積3 666.71萬hm2。

西北節水增效區域(P<200 mm)(表1)，農田今后5年內優先全部完成大田滴灌工程建設，估算發展滴灌的耕地面積還有505.77萬hm2，已經建成的大田滴灌系統應向標準化、信息化、自動化方向改造升級。

西北節水抗旱區域(200 mm

華北及陜西關中部分地區節水壓采區域(生育期P<400 mm)(表3)，發展主要作物滴灌技術，在2035年前亦逐步建設一定規模的滴灌工程約648.78萬hm2，用于主要作物需水關鍵期滴灌補充灌溉和滴灌水肥一體化提高作物產量和品質，該區域主要用來確保國家糧食安全、區域地下水安全及首都區域供水安全。針對蔬菜等高耗水作物建設設施滴灌工程。山區丘陵區適度發展滴灌系統。

東北節水增糧區域(生育期P<400 mm)(表4)，農田在今后5～10 a內宜大力發展滴灌工程建設，適宜發展滴灌耕地面積約1 516.64萬hm2，該區域滴灌技術主要用于抗旱補充灌溉及水肥一體化調控，確保國家糧食安全。

南方節水減排區域包括西南季節性干旱地區，主要針對山區及丘陵地區季節性干旱區因地制宜發展特色經濟作物滴灌工程，針對云貴高原丘陵壩子農業區季節性干旱特點，發展糧食作物、特色經濟作物滴灌工程，增強灌溉保證率，推動農村脫貧致富工作，適宜發展滴灌耕地面積約46.67萬hm2。

6.2 大田滴灌灌排管網一體化及自動化協同建設

隨著社會的發展和技術的進步，未來農業工程朝著規?；a、管道化灌溉、自動化管理方向發展。鄉村振興戰略要求加快灌區續建配套與現代化改造，推動發展滴灌系統信息化改造和智能化升級，建設大田滴灌灌排管網一體化及自動化，在地表建設滴灌管道系統，在地下配套建設調控地下水位、防止次生鹽堿化的暗管排鹽系統，同時集成灌排管網一體化監測管理平臺、農業環境感知設備及配套通信設備，形成自動化管理決策的地上滴灌、地下暗管排鹽系統。實現大田滴灌灌排管網一體化及自動化，是貫徹落實《國家農業節水綱要(2012—2020年)》[20]中“積極推行農業節水信息化，有條件的灌區要實行灌溉用水自動化、數字化管理”的重要舉措。

表1 西北節水增效區域(P<200 mm)Table 1 Water saving and efficiency increasing areas in Northwest China (P<200 mm)

表2 西北節水抗旱區域(200 mm

表3 華北及陜西關中部分地區節水壓采區域(生育期P<400 mm)Table 3 Water saving and groundwater extraction mining areas in North China and partsof Guanzhong of Shaanxi Province (P<400 mm in growth period)

表4 東北節水増糧區域 (生育期P<400 mm)Table 4 Water saving and food increasing areas in Northeast China (P<400 mm in growth period)

(1)統籌規劃滴灌灌排管網一體化。建議結合滴灌規劃設計，綜合考慮地區農業特征及用水的具體條件，發展地面滴灌系統的同時，加大對地下排水排鹽系統管網化建設。通過全面管網化的灌排一體化建設，實現地面系統與地下系統的全面協同調控，收集農田排水處理后循環利用，進一步提高水利用效率，促進農業生產和地區環境的良性循環。

(2)推進大田滴灌灌排系統管網化、自動化研究。建議成立滴灌灌排系統管網化、自動化國家工程技術研究中心，設立研發專項，重點研究開發基于壓差分析的智能輪灌控制系統，開發配套的低能耗自動反沖洗過濾裝備、低能耗滴灌自動控制關鍵設備；對比測試目前用于農田灌溉系統的主流通訊網絡，優選通訊網絡并進行測試評價；同時基于無線通信技術、數據庫技術、自動監控技術、軟件技術，開發具有自主知識產權的、架構合理、功能齊全、操作簡便、技術先進、兼容性好的自動控制灌溉綜合管理平臺。

(3)逐步實現大田滴灌灌排系統信息化和自動化。通過農業環境感知設備，實時監測氣候條件、土壤墑情、作物生長情況等數據，實現滴灌系統的全面數據化、信息化，為一體化管理平臺灌溉決策提供數據基礎。同時實時采集地下水位、土壤鹽分數據，集成排水系統監測模塊，監測分析排水流量、排水礦化度，反饋一體化管理平臺，指導灌溉，形成自動感知、自動分析、自動管理的滴灌灌排系統。

6.3 規?；詨鹤詣踊喂嘞到y科技攻關及工程建設

為落實“最嚴格水資源管理制度”，執行三條紅線，落實《國家節水行動》[19]要求，今后西北干旱區農業灌溉面臨的形勢日益嚴峻，提高水資源利用率是必然出路，為提升國家水資源安全保障科技支撐能力，實現水資源系統智能調度與精細化管理，針對西北地區有利的山區-盆地系統發展規?；詨鹤詣踊喔认到y，提出以下建議：

(1)加快建設規?；詨鹤詣踊喂嘞到y的綠色高效低能耗現代灌區。建議在管道化建設已較為成熟、地形條件較好的新疆盆地周邊灌區加大規?；詨鹤詣踊喔裙こ淘圏c建設，通過試點工程分析自壓自動化灌溉系統的增效、節能、節水效果和農業生產效益，充分利用自然地理優勢，建設綠色、高效、低能耗的現代化灌區。在今后5～10年有計劃推進規模化自壓自動化灌溉工程建設，將灌溉信息化和灌溉自動化相關技術相結合，推動一體化設計，構建山區水庫-管道化輸水-自壓滴灌灌區整體節水技術體系，實現灌區引水、蓄水、輸水、配水、灌溉、用水全過程節水，提高水資源安全保障能力、智能調度和水資源精細化管理水平。

(2)加快制定農田灌溉輸水管道化建設技術標準和指導方案。通過管道輸水逐漸代替明渠輸水，實現農田灌溉輸水管道化，是進一步發展自壓灌溉的工程基礎，建議加快制定農田灌溉輸水工程建設相關技術標準，確定管道化建設的規范、規程、標準，并對管道化建設提供工程技術指導，確保農田灌溉輸水管道化建設順利實施。

(3)提高灌溉系統智能化水平，實現灌溉自動化。在完善農田管道化灌溉建設的基礎上，將山區水庫與管道化輸配水銜接，利用自動化灌溉技術，實現灌區管網化輸配水和自壓自動化灌溉，通過田間墑情監測系統，根據需要自動啟閉閥門，灌溉系統管網中始終具有一定壓力，完全像城市市政工程的自來水系統一樣，農田管道可隨時自壓灌溉，大幅提高節水技術的科技含量與信息化和自動化程度。

(4)加強規?；詨鹤詣踊喔认到y科技研發及創新平臺建設。建議啟動規?；詨鹤詣踊喔认到y關鍵技術重點研發計劃，設立規模化自壓自動化灌溉系統國家重點研發專項，針對目前自壓自動化灌溉系統中軟件、硬件設備存在的問題，加大相關理論技術的研究攻關，為規?；瘧玫於茖W依據和理論基礎。建議組建規?；詨鹤詣踊喔认到y研發平臺，為規?；詨鹤詣踊喔认到y的技術創新研發提供科學保障。

6.4 長期滴灌節水增效與生態可持續研究

通過對我國西北長期滴灌區域節水增效與生態可持續發展研究，在宏觀及微觀尺度上尋求農田生態系統諸過程變化規律及主控因子，闡明作物生長與物質循環、殘膜與作物生長的耦合機理，完成滴灌區農田生態系統與氣候變化的耦合、農業措施、工程措施、地下水升降環境效應內在關系的量化分析。在分析土壤質量生態過程及與作物相互作用關系基礎上，完成滴灌區域農田生態系統穩定性和大氣、水、土、殘膜等環境的主控因子、耦合作用研究，創立滴灌區域農田生態系統穩定性調控理論與對策，提出長期滴灌區域節水增效關鍵技術，為干旱區農業資源高效利用及可持續發展提供理論和技術支撐，為國家決策和宏觀調控提供科學依據。同時凝聚一批年輕學科帶頭人和骨干，充實完善試驗基地和科技大平臺，促進我國干旱區農業、生態、水文科學及相關學科的發展。多學科共同合作開展以下方面的科學研究：

(1)長期滴灌區域物質(重要生命元素、水、鹽堿、殘膜等)循環機理及與生物過程和環境過程的耦合互動機制。研究滴灌區域物質循環過程中的機理問題，主要包括物理機理、化學機理、生物機理等。研究物質循環過程與生物過程耦合作用下的產量形成過程，以及產生生態環境效應的環境過程。揭示物質循環與生物過程的關系，闡述物質循環對生產力和資源環境效應的影響機理。建立物質循環過程與作物生長的耦合模型，對控制措施進行優化，并在宏觀尺度上尋求諸過程變化規律及主控因子。

(2)長期滴灌區域土壤生態過程演變規律及與作物相互作用機制。土壤生態系統演變是滴灌區域整個農田生態系統的演變反映。研究了土壤生物群落、遺傳物質的復雜性、區域多樣性、物質和能量轉化的作用以及與作物的關系。對水、熱、人為調控驅動下土壤生態系統的長期演替，以及由此產生的土壤養分庫和有機碳庫、鹽堿化、殘膜環境質量長期演變過程及其對農田生態系統功能影響進行重點研究。

(3)長期滴灌區域農田生態系統與外部環境物質交換通量的量化方法。針對全球氣候變化、地下水波動、水資源消耗、農業措施、工程措施等與滴灌區農田生態系統物質交換密切相關的重大問題，通過對農田生態系統與水體、大氣界面主要物質(C、N、S、水；溶質、N、P、水等)的交換速率、通量及其關鍵控制因子的研究，建立了界面物質交換通量的測量或估算方法，為定量評價滴灌區域農田生態環境效應提供關鍵手段。

(4)長期滴灌區域節水增效與農田生態系統穩定性機制及調控技術。認識長期滴灌區域基于農田生態系統的重要生態過程，結合景觀學、GIS和遙感信息分析，研究農田生態系統穩定性生態結構特征，研究典型區域和水熱梯度方向穩定性評價指標體系及其定量表達方法；研究長期滴灌區影響節水效率、農田生態系統穩定性和大氣、水土環境的主要控制因素、耦合機理與長期滴灌區域農田生態系統的建立與調控理論與節水增效技術，提出包括對養分投入、水分管理、鹽堿治理、殘膜治理、農田生態系統結構等的調控對策。