太湖流域水稻節(jié)水減排灌溉技術應用分析

楊　斌，陳　瀟，張永健，姚淑君，臧貴敏，尤炎煌

（1.水利部太湖流域管理局，200434，上海；2.上海工藝美術職業(yè)學院，201801，上海）

太湖流域位于我國東南沿海、長江三角洲的核心區(qū)域，流域面積36 895 km2，是農、林、牧、漁業(yè)全面發(fā)展的綜合性農業(yè)區(qū)域，灌溉主要耗水作物為水稻，部分地區(qū)也種植蔬菜、瓜果、花卉等用水量較大的經(jīng)濟作物，但種植面積較小；其他作物，如麥類、油菜、苗木等，一般年份灌溉水量較小。水稻種植面積占耕地面積的80%左右，水田灌溉用水量占農業(yè)用水量的85%以上，水田面源污染已經(jīng)成為農業(yè)面源污染的主要來源。實施水稻節(jié)水減排灌溉技術，提高水稻灌溉的水肥利用率，減少灌溉污水排入河網(wǎng)是太湖流域控制農業(yè)用水量和降低農業(yè)面源污染的重要途徑之一。

近年，太湖流域始終把發(fā)展農業(yè)節(jié)水灌溉，特別是發(fā)展節(jié)水減排高效節(jié)水灌溉作為緩解水資源短缺矛盾、提高用水效率、促進農業(yè)產業(yè)結構調整、增加農民收入的重要舉措，在政策上扶持、資金上投入、技術上指導，取得了顯著成效。各地開展了大量的水稻節(jié)水減排研究與實踐，根據(jù)不同的自然條件發(fā)展形成多種技術模式。

一、水稻節(jié)水減排灌溉技術類型分析

節(jié)水減排的核心是通過節(jié)水灌溉工程建設、排水溝和塘堰生態(tài)改造，配套非工程措施和農藝措施，實現(xiàn)科學灌溉、水肥高效利用，減少入湖（河）、庫的面源污染負荷，改善生態(tài)環(huán)境，提高農業(yè)綜合生產能力。水稻具有濕生性，傳統(tǒng)培育方為淹灌，但從作物生長角度看，適度灌溉有利于作物的成長。采取節(jié)水灌溉技術不僅能減少水資源的浪費，還能從一定程度上減少農業(yè)面源污染排放。水稻節(jié)水減排灌溉可從作物需用水、灌溉輸配水及田間灌溉系統(tǒng)兩方面考慮。根據(jù)節(jié)水灌溉的不同方法，又可以將節(jié)水灌溉技術分為生物節(jié)水、農藝節(jié)水、工程節(jié)水和管理節(jié)水等類型。

1.生物節(jié)水技術

生物節(jié)水技術主要包括改良水稻品種、培育抗旱水稻品種及抑制植物蒸騰作用的相關技術，如合理使用保水劑、復合包衣劑、黃腐酸及多功能抑蒸抗旱劑和“ABT”生根粉等，達到抑制作物生長發(fā)育過程中的過度蒸騰、奢侈耗水，促進根系對土壤深層儲水的利用。

2.農藝節(jié)水技術

①平整土地：提高灌水均勻度不但可以節(jié)水還可以提高作物品質和產值。目前美國等發(fā)達國家普遍采用激光平整土地技術。

②調整種植結構：太湖流域種植的水稻以優(yōu)質晚稻或中稻為主，多種作物合理配置的種植結構能夠有效緩解土壤板結硬化等問題，有利于土壤保肥增肥。

③采用合理高效的水肥結合模式：傳統(tǒng)的高投入高消耗農業(yè)模式造成資源浪費，同時也導致土壤硬化板結等問題。采用科學的節(jié)水灌溉制度結合適宜的施肥模式，不僅能使作物增產，還能保護土壤及周圍環(huán)境。

3.工程節(jié)水技術

推廣應用較多的主要有低壓管道輸水灌溉技術、渠道防滲技術及生態(tài)排水設施建造技術。

①管道輸水：低壓管道輸水灌溉簡稱“管灌”，是利用低壓管道代替渠道輸水的一種灌水方法。采用地埋硬塑料管、地埋混凝土管、地面錦綸、維綸涂塑軟管輸水或地面塑料薄膜軟管輸水，以提高灌溉的輸配水效率。

②渠道防滲：渠道防滲技術是指為減少渠道的透水性或建立不易透水的防護層而采取的各項技術措施。主要是在地表水灌區(qū)采用土料、石料、膜料、混凝土或瀝青混凝土等材料，對渠道進行襯砌，建立渠道防滲層來提高灌溉的輸配水效率。

③泵站配套改造：為滿足灌溉系統(tǒng)要求，方便群眾生產、生活和交通，便于水量調配和計量，對地表水灌區(qū)閘、涵、橋、渡槽、跌水等渠系建筑物進行配套完善和更新改造，以提高灌溉的輸配水利用率；對提水泵站裝置效率進行測試和節(jié)能技術改造。

④排水配套設施：在灌區(qū)改造建設中，加強稻田排水渠道硬化升級，因地制宜建設稻田尾水凈化濕地，構建“襯砌渠道-稻田-生態(tài)溝-河道濕地”“低壓管道-稻田-生態(tài)溝-經(jīng)濟濕地”“稻田-生態(tài)溝-濕地-泵站”等模式下的灌溉-排水-濕地協(xié)同運行的節(jié)水減排工程體系。

4.管理節(jié)水技術

水稻灌溉用水的管理節(jié)水，指按照灌溉水源可供水量，灌區(qū)各級配水渠道技術參數(shù)，以輸配水水量損失較小且確保產量為目標，確定灌水時間、灌溉次數(shù)和灌水定額，減少用水和排水。

二、太湖流域水稻節(jié)水減排灌溉主要模式

從管理節(jié)水研究角度，根據(jù)流域氣候、水資源分布等自然條件，太湖流域主要采用的節(jié)水灌溉技術有控制灌溉、薄露灌溉和“薄、淺、濕、曬”灌溉三種模式，同時加強節(jié)水減排高效節(jié)水灌溉建設。江蘇省主要采用“淺濕灌溉”“控制灌溉”模式，浙江省主要采用 “薄露灌溉”“間歇灌溉”模式，上海市主要采用“薄、淺、濕、曬”模式。

1.淺濕灌溉

根據(jù)水稻移栽到大田后各生育期的需水要求開展灌溉和排水，為達到水稻生長期節(jié)水、增產的目標，主要技術特點有薄水插秧、淺水返青、分蘗前期濕潤、分蘗后期曬田、拔節(jié)孕穗期回灌薄水、抽穗開花期保持薄水、乳熟濕潤、黃熟期濕潤勤落干等。作物生長期2/3的時間田間幾乎沒有水層，其滲漏量接近于零。田間沒有水層時，棵間蒸發(fā)屬于土壤蒸發(fā)，而土壤蒸發(fā)量比水面蒸發(fā)量少得多。水稻“薄、淺、濕、曬”灌溉技術特點與“淺濕”灌溉類似。

2.控制灌溉

主要是指秧苗移栽大田后，田面保持薄水層返青活苗（甚至不保持水層采用濕潤灌溉即可），返青后的各個生育階段不再建立灌溉水層，將根層土壤水分作為控制指標來確定灌水時間和灌水定額。飽和含水率作為土壤水分控制上限，在水稻不同生育階段，以土壤飽和含水率的60%～70%為下限，顯著減少了灌水次數(shù)和灌溉水量，有效減少了棵間蒸發(fā)及田間滲漏。

3.薄露灌溉

水稻薄露灌溉是淺水與濕潤交替的水管理方式，“灌水要薄，適時落干露田”?！氨　笔侵腹喔人畬颖。弧奥丁笔侵柑锩姹硗烈Ｂ冻鰜?，表層土面不長期淹水。水稻薄露灌溉顛覆了長期淹灌的觀念，在維持水稻生長的生態(tài)條件下，顯著地減少了灌溉水量。

4.間歇灌溉

返青期保持灌溉水層，分蘗后期曬田（曬田方法如“淺、濕、曬”模式），黃熟落干，其他生長階段采取淺水層和無水層相間的灌溉方式，依據(jù)不同的土壤、水分條件分別采用重度間歇淹水和輕度間歇淹水。其中，輕度間歇淹水的方式接近于濕潤灌溉，前述浙江省推廣的薄露灌溉也與此類似。

5.節(jié)水減排高效節(jié)水灌溉建設

為實現(xiàn)太湖流域水稻種植“少灌水、高利用、低排放”目標，使得生產條件明顯改善、水肥利用效率明顯提升、重點區(qū)域農業(yè)排放水質明顯好轉，在加強灌溉渠系和排水溝道配套改造的同時，突出管道輸水灌溉等高效節(jié)水灌溉工程模式，兼顧相關的小型水源工程和農村河塘清淤整治工程。

三、太湖流域水稻節(jié)水減排措施應用形勢分析

1.推廣水稻節(jié)水減排技術的有利條件

太湖流域各級政府部門大力支持農田水利建設，工程建設配套資金、工作經(jīng)費得到了一定保障，這些都為節(jié)水減排技術的推廣提供了良好基礎。節(jié)水減排技術推廣適應了農業(yè)現(xiàn)代化，隨著農村勞動力轉移，村莊空心化問題日益突顯，需要減少農業(yè)生產中水、肥、勞動力的投入，改善農田灌溉排水基礎設施，推廣應用節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)地、省工、增產、增效的綜合技術。同時群眾要求治理水污染、改善環(huán)境的愿望越來越強烈，為節(jié)水減排技術推廣提供了有利條件。

2.水稻節(jié)水減排潛力巨大

太湖流域目前只有一半的灌溉面積采用了節(jié)水灌溉技術，若對流域內90%以上的水稻種植面積采用節(jié)水灌溉和水肥綜合調控技術，提高灌溉水和肥料的有效利用率，可大大減少水稻灌溉用水量和排污量。因此，太湖流域水稻節(jié)水減排潛力極大。同時，典型區(qū)節(jié)水減排試驗為節(jié)水減排技術在全流域的全面推廣打下了良好基礎，并可提供有力的技術支持。

3.推進水稻節(jié)水減排面臨的主要問題

灌溉節(jié)水工程配套滯后。隨著太湖流域城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速推進，基本農田大量減少，農田灌溉設施遭到破壞，同時流域內許多灌溉設施由于使用年限較長出現(xiàn)陳舊老化現(xiàn)象，灌溉工程配套設施改造更新滯后，已經(jīng)不能適應節(jié)水減排技術推廣的要求。

用水監(jiān)測管理滯后。太湖流域地處平原河網(wǎng)地區(qū)，灌溉水利用水泵就近從河道抽取，水稻灌區(qū)大灌大排或長流水、不計量、不收水費等現(xiàn)象突出，農業(yè)用水管理薄弱，普遍存在不缺水但缺好水的問題。

水肥利用率低。要在保證高產的情況下，減少化肥施用量，控制化肥的排出量，這涉及精細灌排模式的應用。

四、思考與建議

太湖流域水稻節(jié)水減排的主要目標是大力推進以高效節(jié)水灌溉和水稻節(jié)水灌溉為重點的節(jié)水減排工程建設與改造，加強農田排水工程和農村水生態(tài)建設，建立工程良性運行長效體制機制，基本實現(xiàn)農田灌溉“少用水、高利用、低排放”，使農業(yè)生產條件明顯改善，農業(yè)水肥利用效率明顯提高，重點湖泊與河流水污染防治區(qū)及水源保護區(qū)域內的農田排放水質明顯好轉。根據(jù)太湖流域平原河網(wǎng)區(qū)農業(yè)灌溉的特點，提出太湖流域節(jié)水減排技術推廣與應用建議如下：

1.促進水稻節(jié)水灌溉技術推廣

太湖流域的農田灌溉水利用系數(shù)雖然高于全國平均水平，但水稻灌溉方式總體偏粗放，節(jié)水潛力空間很大。近年流域各省市均大力推廣淺濕灌溉、薄露灌溉和控制灌溉等節(jié)水灌溉模式，在試點地區(qū)均取得了良好成效。要加快水稻節(jié)水灌溉技術推廣，開展水稻節(jié)水灌溉技術的推廣應用，建設萬畝推廣示范片，普及水稻節(jié)水灌溉和田間水肥綜合調控技術。加強技術培訓和指導，擴大輻射帶動范圍。建議在江蘇繼續(xù)推廣水稻控制灌溉技術，浙江繼續(xù)推廣水稻薄露灌溉技術，上海推廣間歇灌溉和濕潤灌溉技術。在此基礎上，流域內大力推廣田間水肥綜合調控技術，力爭使流域水稻節(jié)水灌溉面積占水稻灌溉面積的90%以上。選擇部分面源污染嚴重、水生態(tài)問題突出的典型區(qū)域，建立節(jié)水減排規(guī)?；痉豆こ?。

2.提高水肥利用率，利用生態(tài)凈化系統(tǒng)控制農田面源污染

農田面源污染的治理是一項復雜的系統(tǒng)工程。從源頭看，太湖流域種植業(yè)高投入、高產出的特點造成流域的化肥投入量明顯過高，需要開展化肥施用方案的相關研究。從排放環(huán)節(jié)看，排水問題在減少農田面源污染的問題中容易被忽視。提高太湖流域水稻灌溉的水肥利用效率，降低農田面源污染是流域面臨的兩個重要問題。興建低壓管道輸水灌溉工程，推廣水肥一體化技術，采用精細灌排模式，可顯著提高田間水肥利用效率。注重人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護和修復，利用自然界中現(xiàn)成構建的稻田濕地生態(tài)系統(tǒng)來凈化水質和減少面源污染；保護稻田濕地面積、生態(tài)溝，著力保護稻田濕地原生狀態(tài)，維護稻田濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。提高稻田濕地生態(tài)系統(tǒng)修復和保護的管理支撐能力。

3.加強節(jié)水工程建設，提高灌溉水利用率

節(jié)水灌溉工程建設對減少灌溉輸水損失、提高灌溉水利用率和灌溉保證率、縮短灌水周期、提高灌水質量和供水及時性具有非常重要的作用，是水稻節(jié)水減排的基礎。要構建完善的灌排工程體系，加固改造病險、滲漏、老化、淤積的塘壩及堰壩、泵站等小型水源工程，提高灌溉供水能力和納蓄地表徑流能力，減少面源污染；興建標準化的渠道及渠系建筑物，改造完善水源到田間、骨干渠道到田間的輸水渠道，提高輸水效率，為推廣節(jié)水灌溉制度提供設施保障。

4.建立節(jié)水減排推廣管理體制和機制

太湖流域屬于傳統(tǒng)的豐水地區(qū)，農戶取排水十分便利，缺乏節(jié)水意識，因此要采用政策措施進行引導，推行節(jié)水獎勵制度調動農民節(jié)水的積極性和自覺性。推進農業(yè)水價綜合改革，探索適合農田水利工程特點的產權制度，明確工程主體，落實管護責任，建立持續(xù)運行的管護機制。健全技術推廣服務體系，構建以灌溉試驗站網(wǎng)為依托，基層水利（流域）站、專業(yè)服務組織為基礎的農田水利技術推廣服務體系，有效指導科學灌溉，大力推廣先進技術，充分發(fā)揮工程效益。

參考文獻：

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