浙江农田节水与水肥一体化的分析探索──以杭嘉湖平原稻田为例

胡 伟，陆国军，姜春月，冯根宝，冯培英

（浙江省海盐县农业技术推广中心，浙江嘉兴314300）



浙江农田节水与水肥一体化的分析探索──以杭嘉湖平原稻田为例

胡 伟，陆国军，姜春月，冯根宝，冯培英

（浙江省海盐县农业技术推广中心，浙江嘉兴314300）

摘 要：为推动农田节水与水肥一体化技术在浙江农业中的应用与发展，笔者以杭嘉湖平原稻田为例，分析了浙江水资源状况、农田节水与水肥一体化的意义，探索分析稻田节水的主要途径与方法。研究结果得出：农田可采用价格低廉且对水质要求低的常压软管灌溉系统实现节水节肥，并提出了稻田的水肥技术方案。开展稻田节水与水肥一体化技术，即适应现代农业简约、规模经营需求，又有助于实现农业的节水减排增效和防洪排涝，减少农业面源污染，将是“五水共治”工程在浙江农业领域中的具体应用和体现。

关键词：农业节水；水肥一体化；稻田；杭嘉湖平原

0　引言

习总书记提出了“节水优先”科学治水思路，浙江省先后开展了“五水共治”工程、千万农民饮用水工程、千万亩十亿方节水工程和万里清水河道等工程，以保障水资源的可持续利用。农业是用水量和节水潜力最大的领域，过多的灌溉用水与农药、化肥融合在一起形成农业灌溉废水，是引起水体氮、磷富营养化的因素之一，目前有效防治措施就是实行最佳的农田管理[1]，其中农业节水及水肥一体化技术是现代生态农业发展方向，有助于缓解水环境中的洪涝灾害、干旱缺水、水污染等问题。杭嘉湖地区是浙江最大的平原地区，河网密布，但水资源尤其是清洁的优质水资源特别紧缺，亟需加快建设节水型城市[2]，可见传统观念中的“鱼米之乡”也需要水环境治理，笔者以杭嘉湖平原稻田为例，分析其农田节水节肥意义，探讨农田水、肥资源高效利用的技术与途径，以期为农田节水与水肥一体化技术在浙江乃至南方农田中的发展应用提供思路。

1　浙江水资源特征

浙江属江南水乡，水资源总量大，但人均水资源量少[3]，逼近世界缺水警戒线[4]；水资源时空分布不均，浙西南山区向东北平原区递减，5—9月降水量约占全年的65%，而2013年7月1日至8月18日，浙江省出现严重的高温少雨天气，全省平均降雨量仅69 mm；水资源量年际间变化大，丰水年是枯水年的近3倍[5]，随着经济的持续发展，浙江水资源品质退化严重。据2013年水资源公报，全省水质处于Ⅴ类和劣Ⅴ类的河流长度占18.8%，杭州河网、嘉兴河网和运河水质普遍在Ⅴ类～劣Ⅴ类[6]，杭州湾海域常年也以劣Ⅵ类海水为主，主要超标污染物为无机氮和活性磷酸盐[7]，化肥农药不合理使用和农业废弃物已造成严重的农业面源污染[8]，浙江省化肥施用强度远高于中国全国，70%以上的农药流失于环境中[9]，水质型胁迫已取代水量型胁迫，成为影响产业持续健康发展和人民群众生活品质的首要因素[3]。杭州的人均拥有水资源量为2260 m3，湖州为1536 m3，嘉兴仅为624 m3[10]，如果按照水利部水资源紧缺程度划分标准，则三者分别属于轻度缺水、中度缺水和重度缺水地区，杭嘉湖地区的人均水资源量与水体污染均不容乐观。

2　农田节水的意义

浙江农业生产的主要自然灾害有洪涝台旱灾害[11]，水则是污染和自然灾害的载体和媒介，节约用水和科学用水是水资源可持续利用的核心[17]，农业用水管理是我国实施最严格水资源管理制度的重要内容[12]，“五水共治”即以节水为压轴之作，因为节水是解决水资源问题的最直接举措，也是控源之举[13]。为了保证工业和城市用水安全，水资源量不变时，首先减少农业的用水量，全国农业用水占到用水总量的一半以上，农业灌溉用水更是占了农业用水的90%，农业用水浪费现象严重且普遍，浙江省农业节水仍具有潜力[14]。2013年浙江省水资源利用率达29.9%，年总用水量2.20×1010m3，其中农田灌溉用水7.58×109m3，占总用水量的33.7%，占总耗水量的49.6%[15]。农业灌溉废水年排放总量大约为4.0×109m3，其中COD约2万t，氨氮1万t[16]，随着农业用水比例的逐年降低，粮食生产和粮食安全面临严峻挑战，环境承载压力加重[17]，通过发展节水灌溉，可缓解农业、工业、城市用水的矛盾，还可以有效保护水资源，实现农业可持续发展[18]。

浙江农田灌溉年均用水量自2000年7620 m3/hm2逐年降低至2009年的5475 m3/hm2，降幅明显，但至2013年灌溉量仍高达5190 m3（水田6105 m3），即近5年的农田灌溉量在较高水平徘徊，说明农田特别是稻田的节水潜力很大，但当前灌溉模式下的节水空间已有限，有待创新农作制度和节水灌溉方式。杭嘉湖地区水资源量占全省的22.25%，农作物播种面积9.29× 105hm2，占全省播种面积的33.63%[16]，其中水稻播种面积占比近40%，故农业用水更为紧张。稻田在日本被作为蓄滞洪水的有效手段，如果采用节水灌溉，稻田相当长时间处于无水层状态，对雨水蓄积能力则会更强，可减轻洪涝灾害，且浅水勤灌晒田有利于减轻病虫害的发生，综合收益高[19]，因此，稻田节水将在治水行动中发挥重大作用。

3　农田节水途径与方法

杭嘉湖平原农业灌溉基本依靠泵站提水，渠系和泵站等工程节水设施完善，农田内部节水成为当前亟待解决的问题，该地区水稻的种植规模和需水量最大，对农田节水成效起关键作用。当前水稻节水灌溉模式主要有5种[20]，其中：（1）“薄、浅、湿、晒”模式为薄水插秧、浅水返青、分蘖期前湿后晒；拔节孕穗、抽穗扬花期薄水、乳熟期湿润、黄熟期先湿后干[21-21]，类似于“四浅三控”[23]；（2）“控制灌溉”指除在返青期或分蘖前期建立水层外，其余时间都不建立水层；（3）“间歇灌溉”是中国很多南方省份采用的方式，返青期保持2～6 cm水层，分蘖后期晒田，黄熟落干，其余时间采取浅水—干露相间的灌溉方式；（4）“蓄雨型节水灌溉”是按上述各种节水灌溉模式进行灌溉，但当降雨时可超出灌水标准，尽可能多蓄雨水[24]；（5）“滴灌水稻”是近年的一种全新尝试，通过滴灌设施少量多次供水，水稻全生育期田间无水层。新疆膜下滴灌水稻比传统水稻节水60.7%、节肥10.4%，土地利用率提高10%，产量最高达到了1.26×104kg/hm2[25]，具有明显的节水效果和推广应用潜力。初次之外，还有将水稻节水与其它栽培技术相结合的模式，包括通气稻栽培[35-36]、水稻强化栽培[37-38]、覆盖栽培[39-40]、饱和土壤灌溉[41]、干湿交替灌溉[42]，几种模式之间的内容有相同也有不同。

农田节水的重要途径是提高农业灌溉用水效率，研究认为节水灌溉可显著减少灌排水量和灌排次数，仍保持了较高水稻产量并增产[26-27]。滴灌是目前使用最广泛的节水高效灌溉技术，主要有加压、常压和自压滴灌3种，其中常压滴灌也称常压软管滴灌，其利用原有渠系，进水口水位高于地块300 mm即可，高度差所产生的自然压力将水通过支管均匀输送到毛管，支、毛管直径为200 mm和32 mm的PE软管，双孔毛管出水量为4 L/h，孔距为400 mm，如果灌水定额每次按40mm，灌水周期7天，250m3/h的渠水流量可灌溉67hm2农田[28]，每公顷造价仅约500元[29]，且支管可使用3～5年，毛管寿命1～2年，安装简便。河、塘水质无需处理，水以细流状到达根部土壤，便于水肥精细调控和管理，减少用工，杭嘉湖平原的平坦地形非常适合该项技术的推广，滴灌系统在稻后麦季仍可继续使用。

4　水肥一体化技术意义

水肥一体化技术狭义上指根据作物水肥需求规律在灌溉的同时进行施肥，以肥调水、以水促肥，最大限度地提高水、肥利用率和生产效率，滴灌水肥一体化与传统地面灌溉相比，具有以下优点：提高水的利用率（滴灌水的利用率可达95%，比地面浇灌省水30%～ 50%，比喷灌省水10%～20%）、节省肥料和劳力、灌溉均匀度高（可达80%～90%）、便于农作管理、减少病虫害、提高作物产量、提早成熟和延长市场供应期。该技术不仅适用于灌溉区，也适于旱作区和水田。在以色列，几乎所有的果园都用滴灌施肥系统，滴灌水肥一体化技术遍及各个角落，不论是农田、果园、公园乃至林荫道和庭院[34]，在中国也有广阔的发展空间，新疆最为典型，据报道，2015年中国新增高效节水灌溉面积1.33×106hm2以上[30]。杭嘉湖平原推广潜力巨大，2013年杭嘉湖地区氮磷钾农用化肥施用量（折纯）分别为16.1万、2.87万、1.65万t，复合肥为5.5万t[16]，分别占全省施肥量的22.2%、16.3%、14.5%和15.6%，如果复合肥养分含量按40%计算，则三地区单位播种面积施肥量为245.1 kg/hm2，远高于全国平均水平，开展水肥一体化技术是降低本区域农田施肥量的有效途径。研究表明，水稻基蘖肥用量越大，总体氮肥利用率越低[31]，节水栽培可实现稻田全生育期无深水层，通过随水施肥，水肥耦合机理同步提升肥料和水分利用率，有效防止地表水径流和降低地下水污染，可从源头上降低农业面源污染[25]，此外，节水灌溉有助于控制洪涝灾害[32]，在水稻稻瘟病防治方面具有很好的效果，水稻抗倒伏能力大大提高[33]。

5　稻田水肥技术方案

基于晚稻水肥需求规律及前人研究报告，提出杭嘉湖平原稻麦轮作制度下稻季水肥一体化推荐方案。

冬小麦收割后，每公顷施用基肥(P2O535 kg，K2O 45 kg)后浅水耕翻整平，确保首部的水源水位高于地面30 cm以上，铺设常压软管滴灌支管和毛管，毛管长度40～60 m，毛管间距1～1.5 m，浅水插秧（不能抛秧，毛管需通直放置），5～7天后让水自然落干，浅灌1～2 cm再次落干，5叶期和分蘖期施肥2～3次(N 110 kg，P2O530 kg，K2O 15 kg)，分蘖期保持2～3 cm浅水，当总茎蘖数达标后晒田后轻灌水1 cm，反复进行。拔节孕穗保持2 cm薄水，施肥2～3次(N 120 kg，P2O515 kg，K2O 15 kg)，抽穗扬花期2 cm左右薄水，施肥量1～2次(N 30 kg，P2O55 kg，K2O 30 kg)、乳熟期湿润1～2次(N 20 kg，K2O 45 kg)、黄熟期先湿后干，浇水次数视降水量而定，尽可能多的蓄积利用雨水，随水施肥遵从少量多次的原则，通常为7～10次，上述推荐施肥总量为N-P2O5-K2O=280-85-150 kg/hm2，氮磷钾比例为1:0.30:0.54。

6　农业节水与水肥一体化技术展望

中国灌溉用水特别是有效灌溉面积与粮食总产量呈显著正相关，农业用水的近九成是农田灌溉用水，面对农业用水比例不断下降和总量不断减少的现状，实现农业水资源可持续利用的根本途径就是要走农业节水的道路，确保灌溉用水量和提高水分生产效率，这对保障粮食安全具有重要意义。通过农业节水与水肥一体化技术的综合应用，一是可减少渠系输水渗漏损失，二是降低田间水分深层渗漏和地表流失，改善灌水质量，三是减少农田土壤的水分蒸发损失，有效地利用自然降水，四是提高作物水分和肥料的生产效率，减少水分奢侈性蒸腾消耗，获得较高的作物质量、产量和水肥效益，五是有助于水环境污染物的控制与治理。2013年浙江省政府出台了《关于实行最严格水资源管理制度全面推进节水型社会建设的意见》，制度框架目前已基本建立，“三条红线”控制指标体系覆盖了省市县三级。科学技术厅2015年继续扶持“五水共治”科技专项行动计划，各项政策将深入推动农田节水和水肥一体化技术的应用与发展。

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Farmland Water-saving and Integrated Management of Water and Fertilizer: Taking Hangjiahu Plain Paddy Field as an Example

Hu Wei,Lu Guojun,Jiang Chunyue,Feng Genbao,Feng Peiying
(Agricultural Technology Extension Center of Haiyan County,Jiaxing 314300,Zhejiang,China)

Abstract:In order to promote the application and development of farmland water-saving and the integration of water and fertilizer in Zhejiang,Hangjiahu plain paddy field was used as an example,the situation of water resources in Zhejiang Province,the significance of farmland water-saving and the integration of water and fertilizer were analyzed,and the main ways and methods of paddy field water-saving were explored.The results showed that water-saving could be realized by the use of atmospheric pressure tube irrigation system,which was cheap and had low water quality requirement,and the water-fertilizer technical proposal was also put forward.To carry out farmland water-saving and water-fertilizer integration technology could be in accordance with the simple and scale management of modern agriculture,and contribute to water-saving,emission reduction,efficiency increase and flood control and drainage in agricultural production,and reduce agricultural non-point source pollution.The technology would be the specific application and embodiment of the ‘comprehensive water treatment’project in agricultural fields of Zhejiang Province.

Key words:Agricultural Water-saving;Integration of Water and Fertilizer;Paddy Field;Hangjiahu Plain

中图分类号：S275.2

文献标志码：A论文编号：cjas15120004

基金项目：浙江海盐县重点科研项目“红地球葡萄水肥一体化技术应用与推广”(2015Y1B1014)。

第一作者简介：胡伟，男，1978年出生，湖南邵阳人，副研究员，主要从事土壤与植物营养研究。

通信地址：314300浙江省海盐县三角子路17号农业经济局农业技术推广中心，Tel：0573-86124264，E-mail：huwei334570@163.com。

收稿日期：2015-12-07，修回日期：2016-02-10。