西遼河流域半干旱區農業節水灌溉技術發展過程及展望

矯麗娜 張福勝 姚影 蘆雪 戰海云 劉曉雙 賈艷紅

摘 要：從通遼地區農業節水灌溉技術發展過程的視角，分析了農業節水灌溉技術應用效果，以期為農業節水灌溉技術更大范圍的推廣應用提供參考。

關鍵詞：農業節水灌溉技術;淺埋滴灌;灌水定額

中圖分類號 S274文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）13-0164-02

1 研究區概況

通遼市地處干旱半干旱氣候區，水資源時空分布不均、年際變化較大，全市年平均降雨量僅385mm左右，蒸發量是降雨量的5倍以上，且地表水補充不足，全市各行業生產生活基本依賴于地下水開采。全市多年平均地表水資源量7.99億m3，地下水資源量35.31億m3。全市多年平均地表水可利用量4.37億m3，地下水可開采量27.96億m3，水資源可利用量29.40億m3。從水資源量看，通遼是全國110個缺水城市之一，人均和耕地占有水資源1200m3/人和3300m3/hm2，僅為全國平均水平的54%和15%。從水資源利用情況看，2018年全市總供水量24.51億m3，其中地表水源供水量0.64億m3，地下水源供水量23.62億m3，其他水源供水量0.25億m3。農業灌溉用水量占用水總量的85%左右，高于全國平均值近21個百分點[1]，根據王志忠研究顯示，以2012年進行測算，灌溉水有效利用系數0.62，與世界節水先進水平0.7～0.8比，差距較大[2-3]。

內蒙古自治區是全國重要的商品糧基地，玉米播種面積高峰時達到333萬hm2左右，成為全國第三大主產省區，占全區糧食產量的80%左右。通遼市地處“世界黃金玉米帶”，玉米產業是通遼市的支柱產業，播種面積常年在100萬hm2以上，享有“內蒙古糧倉”的美譽，也是全國23個百億斤糧食生產地級市之一。但玉米植株高大，耗水量高，每產生1kg玉米子粒約耗水0.6t，僅靠自然降雨無法滿足玉米生產的需要。因此，提高地下水利用率成為了農業節水的關鍵。

2 農業節水灌溉發展歷史

灌溉方式主要是以人為技術措施從水源取水補給到農田的灌溉方法，通常分為傳統灌溉和節水灌溉[4]。農業節水灌溉技術是農田水利基礎設施建設，也是一種農業生產技術，是集農田水利建設和農業技術運用一項綜合工程和技術[5]。上世紀50年代我國開始研究節水灌溉技術，20世紀70年代，我國開始采用渠道襯砌防滲、小畦短溝灌溉等技術;20世紀80年代，推廣低壓管道輸水技術;20世紀90年代，開展各種節水灌溉技術的集成組裝配套[6]。

通遼市農田灌溉已有近90年的歷史，最早的農田灌溉由種植水稻發展而來。從20世紀70年代逐步開始以地下水為主，2004年通遼市依托農業綜合開發、土地整理等項目開始大面積發展低壓管灌工程，開始農業高效節水工程建設，并小面積進行滴灌、噴灌示范區建設[7]。

3 農業節水灌溉技術的發展過程

多年來通遼市農牧局通過實施農業節水工程、集成農業節水新技術，從工程節水、農藝節水2方面同時推進，從原始的大水漫灌到低壓管灌，從膜下滴灌到淺埋滴灌，節水灌溉技術不斷升級，水資源利用率和種植效益不斷提高，多年來累積節約水資源14.4億t以上，在保障糧食安全和農牧民收益的同時，最大限度地保護了通遼市有限的地下水資源。

3.1 大水漫灌 大水漫灌是灌水時水在地面漫流浸潤土壤，是一種原始且較粗放的灌溉模式。但對整地效果要求較高，且存在耗費人力、灌水不均、土壤易板結、肥料利用率較低，影響作物生長，降低產量及品質等不利影響。

3.2 常規低壓管灌 常規低壓管灌是利用低壓地埋管道代替水渠的1種農田灌溉方式，即用較低的壓力，通過壓力管道系統，把水輸送到田間溝、畦，灌溉農田，可有效減少水資源輸流過程中的損失，開啟了現代化節水灌溉模式探索的開端。低壓管灌所需設備相對簡單，成本較低，與大水漫灌比，有效降低了灌溉難度、節省了勞力，節約了土地，已在該市廣泛使用。

3.3 噴灌 噴灌技術是指水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道送到田間，再經噴頭噴射到空中，形成細小水滴，均勻地灑落在農田，從而達到灌溉的目的[8]。噴灌與傳統的灌溉模式相比，噴灌技術在應用的時候不需要平整的土地，降低了施工的難度[9]。但噴灌管道承載的壓力較大，成本較高，設備投資較大，在經濟條件較好的地區受影響較強[10]，在通遼市部分地區使用。

3.4 膜下滴灌 滴灌模式是以水滴形式向土壤供水，以滿足作物需水要求的灌溉方法。它通常利用低壓管道系統將水連同溶于水的化肥均勻而緩慢地滴在作物根部的土壤中。其主要優點是：每次灌溉用水量少;干、支管道埋在地下，可節省溝渠占地;隨水滴施肥，可減少肥料流失，提高肥效;灌水效果好，能適時適量地為作物供水供肥，不致引起土壤板結或水土流失，且能充分利用細小水源[11]。為了實現玉米穩產、高產、節水，2010年，通遼市在“節水增糧項目”推動下大力發展現代高效生態節水農業，重點推廣膜下滴灌種植模式，與大水漫灌相比，膜下滴灌節水、增產效果顯著，但由于地膜的使用，不僅增加了人工、種植投入且會造成環境污染[12]。

3.5 淺埋滴灌 玉米淺埋滴灌技術是根據玉米膜下滴灌技術改進的一項新型實用技術模式，即在玉米大小壟種植且不覆地膜的前提下，利用改進后的滴灌播種機具，在小壟行間將滴灌管淺埋2～4cm，實現水肥一體化的高效節水灌溉模式。淺埋滴灌是通遼市首創的節水技術，節水原理一是淺埋滴灌帶減少土壤水分蒸發，能夠最大限度保蓄土壤水分;二是根據土壤墑情和自然降雨控制灌水量，實現水的利用率最大化;三是根據玉米生長發育規律，確定玉米生育期內總需水量、確定滴灌時期、每次灌水定額。淺埋滴灌其諸多優勢可以概括為：“雙節、雙減、三提高”，即：節水、節肥;減少用工、減少用膜;提高產量、提高質量、提高效益[13]。2004年，在內蒙古通遼敖包蘇木豐元慶嘎查就開始進行淺埋滴灌青貯玉米種植試驗并取得成果[14]。從2015年起到2020年，通遼地區累計共推廣無膜淺埋滴灌技術100萬hm2，“十三五”期間，灌溉水利用系數達到0.62左右，年節水5.4億m3。

通遼地區玉米生育期內，采用淺埋滴灌模式灌溉水量2250～2700m3/hm2，一般用水2700m3/hm2左右;采用低壓管灌模式灌溉水量3600～4500m3/hm2，一般用水4500m3/hm2。淺埋滴灌與管灌相比，可節省用水1500m3/hm2左右，節水率達40%以上。李金琴等[15]進行了不同節水種植模式對玉米產量影響的研究，采用無膜淺埋滴灌、普通管灌、膜下滴灌的對比試驗，結果表明在產量相當的基礎之上，節水效果淺埋滴灌比常規管灌突出，節水率達到16.7%～85.71%。李媛媛[16]等研究表明，淺埋滴灌條件下，在全生育期，春玉米除灌出苗水外共灌水5次，每次灌水定額為390.20m3/hm2，灌水定額為2351.18m3/hm2的灌水制度。采用玉米淺埋滴灌技術，根據有效降水量確定灌溉次數和灌溉量，保肥保水良好的地塊，有效降水量在300mm以上的地區，玉米整個生育期一般滴灌6～7次，生育期灌水定額為1950～2400m3/hm2[17]。

4 農業節水灌溉技術展望

4.1 深埋滴灌技術 深埋滴灌技術采用圓柱抗堵塞滴灌管，埋深40cm左右。與傳統滴灌相比，深埋滴灌可降低表層土壤含水量，減少蒸發損失，不破壞土壤結構，提高根系活力;肥料利用率高，能夠將營養和農藥直達作物根區;濕潤的區域較廣，為作物根系提供生長空間，增加作物根系深度[18-19]。毛管與灌水器可多年使用，減少損失。

4.2 信息化滴灌系統 信息化滴灌是一個以滴灌為灌溉方式，以信息采集為基礎，高速網絡為手段，技術決策系統為核心的現代化智能灌溉模式。是運用數據采集、傳輸和處理建立起的高效節水信息管理系統，為灌溉用水管理提供數據支持，實現精準灌溉，杜絕超額用水，過量施肥等情況發生。

參考文獻

[1]夏玉慧，王江.通遼市農業水價綜合改革面臨的問題及建議[J].內蒙古水利，2020（08）：77-78.

[2]通遼市人民政府網.[EB/OL].（2019-3-29）.http：//www.tongliao.gov.cn/tl/bmdt/2019-03/29/content_3c27f2fe6b4b462a8f4afe365 cec0fcc.shtml.

[3]王志忠.通遼市灌溉水有效利用系數測算分析[D].長春：吉林大學，2014.

[3]程建平，曹湊貴，蔡明歷，等.不同灌溉方式對水稻生物學特性與水分利用效率的影響[J].應用生態學報，2006（10）：1859-1865.

[4]孫立飛，趙偉，張夢然，等.黑龍江地區農業灌溉發展過程及用水效率演變趨勢研究[J].水利規劃與設計，2020（10）：106-109，154.

[5]蘇薈.新疆農業高效節水灌溉技術選擇研究[D].石河子：石河子大學，2013.

[6]萬斌，師延武，景天虎，等.節水灌溉工程技術的歷史、現狀及展望[J].西北水資源與水工程，2001（03）：16-20，31.

[7]王曉梅.淺談通遼市節水農業發展歷程[J].內蒙古水利，2018，8（192）：56.

[8]田雨豐.農田水利灌溉問題及節水對策探析[J].黑龍江水利科技，2018，46（10）：196-198.

[9]姚文平，王燁峰，戴潤華，等.農業水利工程灌溉中節水措施的應用[J].農業開發與裝備，2020，（11）：66-67.

[10]趙俊娜.農藝發展中農藝節水技術的應用研究[J].河南農業，2019（11）：37.

[11]王瑞環，馬宏偉，趙萬華.快速原型制造技術在滴灌滴頭定型中的應用[J].山東農業大學學報（自然科學版），2002（04）：495-498，502.

[12]高杰、馬日亮、包立華，等.玉米無膜淺埋滴灌節水控肥增效種植技術及示范推廣[J].中國農技推廣，2020，36（6）：48-49.

[13]李金琴.通遼地區玉米無膜淺埋滴灌技術手冊[M].北京：中國農業科學技術出版社，2018：1-3.

[14]郭曉旭，楊恒山，邰繼承，等.作物淺埋滴灌技術研究進展[J].內蒙古民族大學學報，2020，35（01）：80-84.

[15]李金琴，王宇飛，侯旭光，等.不同節水種植模式對玉米產量的影響[J].北方農業學報，2017，45（04）：30-34.

[16]李媛媛，楊恒山，張瑞富，等.灌溉定額對淺埋滴灌春玉米生長與產量的影響[J].水土保持通報，2017，37（02）：345-348.

[17]薛永杰.玉米無膜淺埋滴灌栽培技術[J].中國農技推廣，2018，34（04）：28-29.

[18]尹艷麗.高效節水灌溉技術—地下滴灌[J].山西水利科技，2006（03）：76-77，89.

[19]李道西，羅金耀.地下滴灌技術的研究及其進展[J].中國農村水利水電，2003（07）：15-18. （責編：王慧晴）