我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

聶居超

節(jié)水農(nóng)業(yè)主要包括節(jié)水灌溉、有限灌溉、旱作農(nóng)業(yè)三種類型，為三者的統(tǒng)一，強調(diào)在充分利用自然降水的條件下高效利用灌溉用水，同時提高自然降水和灌溉水的利用率。節(jié)水農(nóng)業(yè)建立了工程節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水相結(jié)合的科學理念，并初步構(gòu)建了融合節(jié)水灌溉技術(shù)和旱作高效用水技術(shù)為一體的綜合技術(shù)體系，以同步提高自然降水與灌溉水利用率為目標?！熬盼濉逼陂g，我國設(shè)立了“節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與示范”科技攻關(guān)項目，之后又設(shè)立了“農(nóng)業(yè)高效用水科技產(chǎn)業(yè)化示范工程”項目。這兩大項目的實施，代表著我國的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究進入了快速發(fā)展階段。“十五”期間實施了“現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系及新產(chǎn)品研究與開發(fā)”重大科技專項，并列入“863”計劃?！笆晃濉眹野l(fā)展改革委、水利部和建設(shè)部組織編制了節(jié)水型社會建設(shè)規(guī)劃，并確定了重點和措施。“十二五”、“十三五”期間，將提高灌溉水利用效率和發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)列為核心。

一、節(jié)水農(nóng)業(yè)概念及內(nèi)涵

節(jié)水農(nóng)業(yè)一詞最初由我國學者提出，是一項系統(tǒng)工程，是以提高降水與灌溉水的利用效率和水分生產(chǎn)效率為目標，以各種工程和非工程措施為手段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。眾多學者對農(nóng)業(yè)節(jié)水的內(nèi)涵從不同的角度闡述了觀點和認識。賈大林認為，所謂節(jié)水農(nóng)業(yè)是在充分利用降水的基礎(chǔ)上采取水利和農(nóng)業(yè)措施提高水的利用率和水的利用效益的農(nóng)業(yè)。也可以說是節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)和旱地農(nóng)業(yè)的結(jié)合，因為沒有不用水的農(nóng)業(yè)，灌溉只是人工補充降水對作物各生育期需水的不足。節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)是從灌水技術(shù)、灌溉制度和灌溉管理上力求節(jié)水。劉昌明指出，節(jié)水農(nóng)業(yè)并不是一種與灌溉農(nóng)業(yè)或旱地農(nóng)業(yè)相脫離的全新的農(nóng)業(yè)類型，而是它們在節(jié)水要求下的發(fā)展形式，其主要任務(wù)應(yīng)是提高灌溉用水或天然降水的有效性。鄔俊堂認為節(jié)水農(nóng)業(yè)是以節(jié)水為中心的農(nóng)業(yè)類型，在充分利用降水的基礎(chǔ)上采取農(nóng)業(yè)和水利措施，合理開發(fā)利用與管理農(nóng)業(yè)水資源，提高水分利用效率和效益；同時通過治水改土、調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，改革耕作制度與種植制度，發(fā)展節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。以上觀點分別從不同的視角對節(jié)水農(nóng)業(yè)的概念和內(nèi)涵進行了闡述，都有其充分的理論依據(jù)和合理性，為我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展指明了方向。

二、節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的類型

節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)可概括分為農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、生物節(jié)水技術(shù)、化學節(jié)水技術(shù)、工程節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)五大類。

1.農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)

農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)主要包括耕作蓄水保墑技術(shù)、覆蓋蓄水保墑技術(shù)、水肥耦合技術(shù)三種類型。耕作蓄水保墑技術(shù)主要包括深翻耕、深松耕、中耕保墑和等高耕作。深翻耕深度一般在20-25cm為宜，該技術(shù)可以增加雨水的滲入速度和滲入量，使田間持水量增加，從而提高土壤的抗旱能力，也可以打破犁底層，加厚耕作層，促進土壤熟化，加厚活土層，降低土壤容重，增加非毛孔隙率，從而促進作物根系的發(fā)育。該方式有利于消滅雜草、翻埋秸稈與肥料并減少病蟲害，但在過程中土壤水分大量喪失，不利于節(jié)水，且對牽引力的消耗較大，工作效率低，不利于及時搶墑播種。深松耕是一種用無臂犁或者松土鏟疏松土層的耕作方式。目前主要分為全面深松和局部深松兩種形式。等高耕作也叫作等高種植或橫坡耕種，是一種在山坡上采用的集水蓄墑技術(shù)，所有坡地上進行的耕種措施均沿著水平等高線進行，形成作物行和等高的蓄水犁溝，有利于集水、增滲、增產(chǎn)和土地的平整。覆蓋蓄水保墑技術(shù)目前主要有地膜覆蓋與秸稈覆蓋兩種形式。地膜覆蓋廣泛應(yīng)用于我國的干旱和半干旱地區(qū)，地膜覆蓋可提高地溫，減少土壤水分的蒸發(fā)，提高水分和養(yǎng)分的利用效率，提高作物的產(chǎn)量。但在夏季高溫和嚴重干旱時，應(yīng)適時揭開地膜，或者覆蓋薄土或秸稈，以免地膜反光導致溫度過高燒傷作物。秸稈覆蓋可增肥保水，操作簡便，費用較少。

2.生物節(jié)水技術(shù)

“生物節(jié)水”一詞最早在1991年出現(xiàn)于我國的科技文獻。石元春認為，所謂生物性節(jié)水，是指利用和開發(fā)生物體自身的生理和基因潛力，在同等水量供應(yīng)條件下能夠獲得更多的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。山侖提出，生物節(jié)水和植物高效用水意義一致，主要通過提高作物的水分利用效率來實現(xiàn)，與作物的抗旱性關(guān)系密切。生物節(jié)水主要包括：種質(zhì)資源的保護，品種培育，創(chuàng)新和遺傳多樣性，逆境信號感知及其對生物過程的調(diào)控，以節(jié)水生物體系為核心的溶質(zhì)遷移的過程與設(shè)計及生物節(jié)水的適用性與安全性評價，生物節(jié)水在設(shè)施農(nóng)業(yè)、中草藥生產(chǎn)、水果蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用等。實現(xiàn)生物節(jié)水的目標主要有：遺傳改良、群體適應(yīng)和生理調(diào)控三個途徑。其中，培育耐旱節(jié)水的新品種與新類型是生物節(jié)水的核心目標。生物節(jié)水技術(shù)主要包括：耐旱及高水分利用效率轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用、節(jié)水栽培與作物高效用水生理調(diào)控技術(shù)、以耐旱和高水分利用效率為目標的遺傳育種技術(shù)三個方面。

3.化學節(jié)水技術(shù)

化學節(jié)水技術(shù)是利用化學物質(zhì)調(diào)控作物或土壤的水分狀況，達到提高土壤的保水、抑制水分蒸發(fā)、防止水分滲漏、減少無效蒸騰、節(jié)約用水并提高水分利用效率的新興技術(shù)。目前應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中較多的化學制劑有保水劑、抗蒸騰劑、土壤改良制劑等，其中應(yīng)用較廣泛的為保水劑。保水劑是一種超強的吸水樹脂，為有機高分子化合物，其脹比大、吸水力強、吸水速度快。

4.工程節(jié)水技術(shù)

工程節(jié)水的重點在于“開源”和“節(jié)流”?！伴_源”指農(nóng)業(yè)水資源合理開發(fā)利用技術(shù)措施，包括水資源的優(yōu)化配置技術(shù)、多水源聯(lián)合調(diào)用技術(shù)和非常規(guī)水利用技術(shù)。水資源優(yōu)化配置是在一段時間內(nèi)，通過工程及非工程措施，對特定區(qū)域內(nèi)的多種有限水源，進行合理的天然時空分布上的改變；通過跨流域的調(diào)水和提高區(qū)域以內(nèi)的水資源利用效率，改變區(qū)域的水源結(jié)構(gòu)，既考慮當前利益又兼顧長遠利益；在各個用水部門間進行科學分配，協(xié)調(diào)各地區(qū)和各個用水部門間的矛盾利益，提高整體用水效率，使各區(qū)域或流域的經(jīng)濟、社會及生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。多水源聯(lián)合調(diào)用技術(shù)指利用3S技術(shù)、系統(tǒng)工程理論、模糊數(shù)學法，來建立優(yōu)化調(diào)度模型，采用計算機管理技術(shù)，來實現(xiàn)水利工程的管理與泵站控制的智能化以及自動化，提高運行效率和管理水平，合理調(diào)度并優(yōu)化水資源配置，提高水資源利用效率，使各種水資源的效益得到充分發(fā)揮。非常規(guī)水利用技術(shù)可概括為雨水匯集利用、微咸水利用、劣質(zhì)水與污水利用、海水淡化及海水利用等技術(shù)?！肮?jié)流”指節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施，目前應(yīng)用較廣泛的技術(shù)措施有渠道防滲、低壓管道輸水灌溉、改進地面灌溉、噴灌、微灌、覆膜灌溉和地下灌溉等技術(shù)。

5.管理節(jié)水技術(shù)

管理節(jié)水技術(shù)主要通過提高灌溉的管理水平，采用科學灌溉方式，以最大限度地滿足作物對水分的需求，來達到節(jié)水目的。管理節(jié)水主要分為以下三個方面：一是監(jiān)測土壤墑情，根據(jù)作物需水量，進行適宜的科學灌溉；二是科學合理調(diào)度灌溉；三是調(diào)整過低水價，改善用水管理體制，加強農(nóng)民的節(jié)水意識。灌溉管理系統(tǒng)主要包括組織管理、用水管理、工程管理、環(huán)境管理和經(jīng)營管理等。

現(xiàn)代化的灌溉管理制度可實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度和灌溉水資源的合理配置，實現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)，使有限的水資源可獲得的利益達到最大化。先進的管理是高水平節(jié)水農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，管理涉及到社會、政策、經(jīng)濟、體制、技術(shù)等眾多因素，它貫穿于水利和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程中，在一些方面甚至比工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)更加復雜。當前，世界范圍內(nèi)發(fā)展節(jié)水灌溉的重心，已經(jīng)由發(fā)展灌溉工程的建設(shè)轉(zhuǎn)移到了加強灌溉工程的管理上，我國應(yīng)當加快對灌溉用水管理技術(shù)的研究以及先進設(shè)備的開發(fā)與推廣。