我国节水农业的发展现状与趋势

聂居超

节水农业主要包括节水灌溉、有限灌溉、旱作农业三种类型，为三者的统一，强调在充分利用自然降水的条件下高效利用灌溉用水，同时提高自然降水和灌溉水的利用率。节水农业建立了工程节水和农艺节水相结合的科学理念，并初步构建了融合节水灌溉技术和旱作高效用水技术为一体的综合技术体系，以同步提高自然降水与灌溉水利用率为目标。“九五”期间，我国设立了“节水农业技术研究与示范”科技攻关项目，之后又设立了“农业高效用水科技产业化示范工程”项目。这两大项目的实施，代表着我国的节水农业技术研究进入了快速发展阶段。“十五”期间实施了“现代节水农业技术体系及新产品研究与开发”重大科技专项，并列入“863”计划。“十一五”国家发展改革委、水利部和建设部组织编制了节水型社会建设规划，并确定了重点和措施。“十二五”、“十三五”期间，将提高灌溉水利用效率和发展高效节水农业列为核心。

一、节水农业概念及内涵

节水农业一词最初由我国学者提出，是一项系统工程，是以提高降水与灌溉水的利用效率和水分生产效率为目标，以各种工程和非工程措施为手段的农业生产体系。众多学者对农业节水的内涵从不同的角度阐述了观点和认识。贾大林认为，所谓节水农业是在充分利用降水的基础上采取水利和农业措施提高水的利用率和水的利用效益的农业。也可以说是节水灌溉农业和旱地农业的结合，因为没有不用水的农业，灌溉只是人工补充降水对作物各生育期需水的不足。节水灌溉农业是从灌水技术、灌溉制度和灌溉管理上力求节水。刘昌明指出，节水农业并不是一种与灌溉农业或旱地农业相脱离的全新的农业类型，而是它们在节水要求下的发展形式，其主要任务应是提高灌溉用水或天然降水的有效性。邬俊堂认为节水农业是以节水为中心的农业类型，在充分利用降水的基础上采取农业和水利措施，合理开发利用与管理农业水资源，提高水分利用效率和效益；同时通过治水改土、调整农业生产结构，改革耕作制度与种植制度，发展节水、高产、优质、高效农业，最终实现农业持续稳定发展。以上觀点分别从不同的视角对节水农业的概念和内涵进行了阐述，都有其充分的理论依据和合理性，为我国节水农业的发展指明了方向。

二、节水农业技术的类型

节水农业技术可概括分为农艺节水技术、生物节水技术、化学节水技术、工程节水技术、管理节水技术五大类。

1.农艺节水技术

农艺节水技术主要包括耕作蓄水保墒技术、覆盖蓄水保墒技术、水肥耦合技术三种类型。耕作蓄水保墒技术主要包括深翻耕、深松耕、中耕保墒和等高耕作。深翻耕深度一般在20-25cm为宜，该技术可以增加雨水的渗入速度和渗入量，使田间持水量增加，从而提高土壤的抗旱能力，也可以打破犁底层，加厚耕作层，促进土壤熟化，加厚活土层，降低土壤容重，增加非毛孔隙率，从而促进作物根系的发育。该方式有利于消灭杂草、翻埋秸秆与肥料并减少病虫害，但在过程中土壤水分大量丧失，不利于节水，且对牵引力的消耗较大，工作效率低，不利于及时抢墒播种。深松耕是一种用无臂犁或者松土铲疏松土层的耕作方式。目前主要分为全面深松和局部深松两种形式。等高耕作也叫作等高种植或横坡耕种，是一种在山坡上采用的集水蓄墒技术，所有坡地上进行的耕种措施均沿着水平等高线进行，形成作物行和等高的蓄水犁沟，有利于集水、增渗、增产和土地的平整。覆盖蓄水保墒技术目前主要有地膜覆盖与秸秆覆盖两种形式。地膜覆盖广泛应用于我国的干旱和半干旱地区，地膜覆盖可提高地温，减少土壤水分的蒸发，提高水分和养分的利用效率，提高作物的产量。但在夏季高温和严重干旱时，应适时揭开地膜，或者覆盖薄土或秸秆，以免地膜反光导致温度过高烧伤作物。秸秆覆盖可增肥保水，操作简便，费用较少。

2.生物节水技术

“生物节水”一词最早在1991年出现于我国的科技文献。石元春认为，所谓生物性节水，是指利用和开发生物体自身的生理和基因潜力，在同等水量供应条件下能够获得更多的农业产出。山仑提出，生物节水和植物高效用水意义一致，主要通过提高作物的水分利用效率来实现，与作物的抗旱性关系密切。生物节水主要包括：种质资源的保护，品种培育，创新和遗传多样性，逆境信号感知及其对生物过程的调控，以节水生物体系为核心的溶质迁移的过程与设计及生物节水的适用性与安全性评价，生物节水在设施农业、中草药生产、水果蔬菜生产中的应用等。实现生物节水的目标主要有：遗传改良、群体适应和生理调控三个途径。其中，培育耐旱节水的新品种与新类型是生物节水的核心目标。生物节水技术主要包括：耐旱及高水分利用效率转基因技术及应用、节水栽培与作物高效用水生理调控技术、以耐旱和高水分利用效率为目标的遗传育种技术三个方面。

3.化学节水技术

化学节水技术是利用化学物质调控作物或土壤的水分状况，达到提高土壤的保水、抑制水分蒸发、防止水分渗漏、减少无效蒸腾、节约用水并提高水分利用效率的新兴技术。目前应用在农业中较多的化学制剂有保水剂、抗蒸腾剂、土壤改良制剂等，其中应用较广泛的为保水剂。保水剂是一种超强的吸水树脂，为有机高分子化合物，其胀比大、吸水力强、吸水速度快。

4.工程节水技术

工程节水的重点在于“开源”和“节流”。“开源”指农业水资源合理开发利用技术措施，包括水资源的优化配置技术、多水源联合调用技术和非常规水利用技术。水资源优化配置是在一段时间内，通过工程及非工程措施，对特定区域内的多种有限水源，进行合理的天然时空分布上的改变；通过跨流域的调水和提高区域以内的水资源利用效率，改变区域的水源结构，既考虑当前利益又兼顾长远利益；在各个用水部门间进行科学分配，协调各地区和各个用水部门间的矛盾利益，提高整体用水效率，使各区域或流域的经济、社会及生态环境协调发展。多水源联合调用技术指利用3S技术、系统工程理论、模糊数学法，来建立优化调度模型，采用计算机管理技术，来实现水利工程的管理与泵站控制的智能化以及自动化，提高运行效率和管理水平，合理调度并优化水资源配置，提高水资源利用效率，使各种水资源的效益得到充分发挥。非常规水利用技术可概括为雨水汇集利用、微咸水利用、劣质水与污水利用、海水淡化及海水利用等技术。“节流”指节水灌溉工程技术措施，目前应用较广泛的技术措施有渠道防渗、低压管道输水灌溉、改进地面灌溉、喷灌、微灌、覆膜灌溉和地下灌溉等技术。

5.管理节水技术

管理节水技术主要通过提高灌溉的管理水平，采用科学灌溉方式，以最大限度地满足作物对水分的需求，来达到节水目的。管理节水主要分为以下三个方面：一是监测土壤墒情，根据作物需水量，进行适宜的科学灌溉；二是科学合理调度灌溉；三是调整过低水价，改善用水管理体制，加强农民的节水意识。灌溉管理系统主要包括组织管理、用水管理、工程管理、环境管理和经营管理等。

现代化的灌溉管理制度可实现灌溉系统优化调度和灌溉水资源的合理配置，实现节水增产，使有限的水资源可获得的利益达到最大化。先进的管理是高水平节水农业的基础，管理涉及到社会、政策、经济、体制、技术等众多因素，它贯穿于水利和农业生产的全过程中，在一些方面甚至比工程节水技术、农艺节水技术更加复杂。当前，世界范围内发展节水灌溉的重心，已经由发展灌溉工程的建设转移到了加强灌溉工程的管理上，我国应当加快对灌溉用水管理技术的研究以及先进设备的开发与推广。