探討提高農(nóng)田灌溉水分利用效率的主要措施
作者：孟素秀 謝敬芬
來源：《農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備》 2013年第7期
孟素秀1，謝敬芬2
（1.石家莊市冶河灌區(qū)引崗管理處，河北鹿泉 050200；2.河北省水利技術(shù)試驗推廣中心，河北石家莊 050000）
摘要：農(nóng)田灌溉水分利用效率（單位水耗所獲得的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量），是農(nóng)業(yè)水資源高效利用的核心內(nèi)容，也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。綜合國內(nèi)外研究成果，論述農(nóng)田灌溉水分利用效率的計算方法、影響因素并提出提高灌溉水分利用效率的主要技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：農(nóng)田灌溉；水分利用效率；技術(shù)措施
0 引言
在中國水資源緊缺的背景下，為了應對水資源過度開發(fā)、使用低效等問題，國家實行了最嚴格的水資
源管理制度，提出水資源管理控制三條紅線，對用水總量、用水效率和排污實行嚴格的控制管理，并把水資源管理的約束性指標納入“十二五”規(guī)劃中。河北省是一農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)用水量占各行業(yè)用水總量的70%以上，而農(nóng)田灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水量的80%左右，因此，提高單位水量所獲得的糧食產(chǎn)量即水分利用效率（水分生產(chǎn)率）具有重要的意義。
本文分析了農(nóng)田灌溉水分利用效率的影響因素，提出提高水分利用效率的方法以及主要措施。
1 水分利用效率的概念
農(nóng)田灌溉水分利用效率是單位水量所獲得的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，即單位耗水量所獲得的作物產(chǎn)量，其公式可表示為：
作物耗水量可以用灌溉水量、蒸騰蒸發(fā)量或降雨量來表示。對蒸騰蒸發(fā)量的計算可用水量平衡法或Penman-Monteith公式，也可以用遙感蒸騰蒸發(fā)量[1]。1987～1992年河北省灌溉中心試驗站（河北省水利技術(shù)試驗推廣中心）和望都縣灌溉試驗站研究的玉米灌溉制度對產(chǎn)量和水分利用效率影響時，采用灌溉水量計算水分利用率，得出灌溉量為4500m3/hm2時水分利用效率達到最高，為1.44kg/m3（見圖1）。
由圖1可以看出：年灌溉水量低于4500mm/hm2時，水分利用效率隨著灌溉水量的增加而增高，而當灌溉水量大于此值時則相反；當其值大于5000mm/hm2時，增加灌溉水量對水分利用效率的影響較小。
2 水分利用效率的影響因素
水分利用效率的影響因素較多，主要包括：
2.1 作物類型
不同的作物具有不同的水分利用效率，C4作物（生長在溫度較高地區(qū)如高梁、玉米、甘蔗等）比C3作物（生長在溫度較低環(huán)境如大豆、小麥和水稻等）具有較高的水分利用效率，因此，選取合理的品種進行適度的抗旱，可得到較高的WUE。
2.2 土壤因子
本文提出的土壤因子主要指土壤水分和土壤養(yǎng)分。在影響產(chǎn)量和水分利用效率中，營養(yǎng)物質(zhì)尤其是氮素含量則影響葉片生長速率，加速土壤水分蒸發(fā)。王曉鳳[2]等分析不同灌溉方式和氮肥施用量處理下冬小麥的產(chǎn)量和水分利用效率，結(jié)果反映出氮肥施用量在一定范圍內(nèi)升高對產(chǎn)量和水分利用效率具有積極的作用。
2.3 工程類型及田間管理方式
常規(guī)灌溉相比微灌、噴灌具有節(jié)水增產(chǎn)的效果。在生產(chǎn)實際中，通過秸稈或地膜覆蓋措施降低蒸騰蒸發(fā)量，提高水分利用效率。農(nóng)田實施的管理措施主要目的是增加土壤保水性能，提高作物生長各環(huán)節(jié)對水分和養(yǎng)分的利用程度，進而提高產(chǎn)量和水分利用效率。
2.4 其它因子
氣候條件的差異會導致降水和產(chǎn)量的差異，因此，氣象因素隨區(qū)域地理位置的不同會影響到WUE的大小。除此之外，還包括投入、工程設(shè)施配套情況、水的管理制度等。
3 提高水分利用效率的主要措施
用水效率是水資源管理控制三條紅線中的其中一條。提高用水效率的途徑有兩條：一是減少水分無效消耗，主要為無效蒸騰蒸發(fā)量和深層滲漏水量；二是提高作物產(chǎn)量。
3.1 采用先進的灌溉方式
目前我省采用較多的先進灌溉技術(shù)主要有畦田灌溉、噴、滴灌以及非充分灌溉等。非充分灌溉是灌水量不能完全滿足作物整個生長發(fā)育期需水的灌溉，把水非足額地灌溉在作物敏感期，即對產(chǎn)量影響比較大的時期。噴灌具有增加地面濕度，調(diào)節(jié)田間小氣候，節(jié)水、增產(chǎn)等特點，適合在坡度較大的地塊實施。滴灌使土壤結(jié)構(gòu)保持較好，具有節(jié)水、省工、增產(chǎn)且能提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等特點，尤其適用于蔬菜種植區(qū)。
3.2 基于ET（蒸騰蒸發(fā)量）的水管理技術(shù)
ET（蒸騰蒸發(fā)量）管理工作總體上可分為兩步，一是確定流域水資源管理目標（即確定可消耗的目標ET），二是根據(jù)目標最優(yōu)分配水資源。根據(jù)水平衡原理，即：
P+T=O+ET
式中：T—外來水量；
P—本地降水量；
O—系統(tǒng)流出量[5]。
對于規(guī)劃水平年目標ET的確定，選取較長歷史系列的相應數(shù)據(jù)，根據(jù)水平衡方程以年內(nèi)均衡為條件（即假設(shè)年內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)部蓄水量變化為零），逐年計算區(qū)域可消耗ET總量，對所得各年可消耗ET量進行頻率分析，可以獲得不同頻率下的區(qū)域可消耗ET總量。
對大的研究區(qū)域的可消耗ET值進行估算較好的辦法是利用遙感和GIS技術(shù)，目前應用較為廣泛的是陸面能量平衡算法（SEBAL）。當獲得研究區(qū)域內(nèi)可消耗ET總量和各地塊用水現(xiàn)狀后，將不同的水量合理調(diào)配到最適宜的地塊，實現(xiàn)大范圍的水資源優(yōu)化配置，從而在確保作物產(chǎn)量不降低的前提下，提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率。
3.3 其他措施
其他措施主要包括種子浸泡、田間管理措施和輪作、選擇合理的播種日期、作物種植密度、雜草與病蟲害控制等，這些措施的實施都有助于產(chǎn)量和WUE的提高。同時，土壤改良、新品種的推廣，尤其是N、P化肥用量的增加，對水分利用效率的增加起著決定性的作用。
4 小結(jié)與結(jié)論
提高WUE的總體思路是增加產(chǎn)出，同時減少水分無效損耗。其主要措施包括：采用先進的灌溉方式、基于ET的合理化水管理技術(shù)及其他措施等。鑒于嚴峻的水資源緊缺形勢，今后在抗旱高產(chǎn)作物的培育工作中應把高WUE作為一個重要指標。
參考文獻
[1] 劉志武，雷志棟，黨安榮，等.遙感技術(shù)和SEBAL模型在干旱區(qū)騰發(fā)量估算中的應用[J].清華大學學報（自然科學版），2004，（03）：421-424.
[2] 王曉鳳等，吳文良等.不同水氮處理對冬小麥生長及土壤水分利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境學報，2007，（B10）：741-745.
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