摘要：我國節水農業發展的歷史源遠流長，而且與灌溉農業的發展密切相連。在距今４０００多年以前就有了臨河挖渠、鑿井汲水的灌溉農業，在漫長的歷史歲月中，灌溉農業的建設綿延不斷，對促進當時的農業生產和社會經濟發展起到了十分重要的作用。灌溉農業的發展主要受水資源的制約，古代的勞動人民在與旱災進行的長期斗爭中，已懂得采用一些簡單的節水農業技術，如夯實輸水土渠的渠床減少輸水滲漏損失；在蒸發量大的西北農田上鋪上石子以減少農田土壤水分的蒸發損失等，對節約農業用水起到了一定作用。但是，由于社會和技術的等原因，到１９４９年我國節水農業的基礎十分薄弱，除了在少數灌區建設有少量渠道防滲外，基本上仍是空白。

關鍵詞：節水 農業發展 發展現狀

二、節水型農業技術應用及其主要技術經濟特性與效益

對農作物進行灌溉，從水源引水、包括降水利用，到作物耗水形成產量要經過一系列的物理和生物過程。節水農業就是要充分有效地利用自然降水和灌溉水，根本目的是通過采用水利、農業、管理等措施，最大限度地減少水從水源通過輸水、配水、灌水直至作物耗水過程中的損失，最大限度地提高單位耗水量的作物產量和產值。節水農業的內涵一般包含水資源的合理開發利用，輸配水和田間灌溉過程的節水、用水管理節水以及農業節水增產技術措施４個方面。水資源的合理開發利用包括多水源的科學調度；地面水、地下水、降水、土壤水綜合利用；廢污水回收處理利用以及咸淡水混合利用；水庫、蓄水池的防滲處理等。輸配水和田間灌溉節水包括輸水建筑物改造配套，防止跑、冒、滴、漏；渠道防滲；管道輸水；噴灌、滴灌、滲灌、膜上灌、膜下灌以及傳統的土地平整、大畦改小畦、坐水點種等措施。農業技術措施包括根據水資源狀況調整作物種植結構，推廣耐旱作物品種、節水栽培技術，采取深耕蓄水，塑膜或秸稈覆蓋、聚肥保墑等旱作農業措施和施用保水劑、抗旱劑等抗旱保墑措施。用水管理節水包括制定不同作物科學的灌溉制度，健全節水政策法規。

１．水資源合理開發利用技術

（１）水資源優化分配技術。對水資源進行綜合評價，提出能充分利用水資源并發揮最大效益的優化分配方案，進行水資源的開發利用。

（２）多水源聯合運用技術。利用系統工程理論和模糊數學方法，建立優化調度模型，采用計算機管理，提高水資源的利用率，充分發揮水資源的效益，實現節水增產并保持灌區水資源的良性平衡。

（３）雨水匯集利用技術。在干旱缺水的丘陵山區，選擇有一定產流能力的坡面、路面、屋頂，或經過夯實防滲處理的地方，作為雨水匯集區，將雨水引入位置較低的水窖或水窯內儲存，經過凈化處理，供農村人畜飲水和農作物灌溉用水。

（４）地下水利用技術。在利用地下水為灌溉水源的地區，在維持地下水生態平衡的前提下，確定開采強度，合理利用地下水。對機井進行測試改造，提高機井的出水效率和裝置效率，降低能耗。在井渠結合的灌區，非灌溉季節時，可利用渠道引客水或利用排水溝集蓄雨季降水，入滲補給地下水。

（５）劣質水利用技術。劣質水包括城市生活污水、工業廢水、微咸水和灌溉回歸水。城市或工礦企業排放的污廢水含有多種重金屬元素、有害的無機物或有機化合物、病原生物等，必須經過嚴格凈化處理達到灌溉水質標準，才能用于灌溉非直接食用的農作物。利用微咸水灌溉時，可根據土壤積鹽狀況，農作物不同生育期耐鹽能力，直接利用微咸水或咸淡水摻混后使用。但應特別注意掌握灌水時間、灌水量、灌水次數，同時與農業耕作栽培措施密切配合，防止土壤鹽堿化。對于灌區渠系和田間滲漏水、退水、跑水產生的回歸水，可收集起來重復利用或作為下游灌區的灌溉水源，但使用回歸水之前，要化驗確認其水質已符合灌溉水質標準。

２．輸配水和田間節水灌溉技術

（１）渠道防滲技術。渠道是我國農田灌溉的主要輸水方式，但傳統的土渠輸水滲漏損失大，約占到水量的５０％～６０％，一些土質較差的渠道滲漏損失高達７０％以上，據有關資料分析，全國渠系每年滲漏損失水量約為１７００多億ｍ３，是灌溉水損失的最主要方面。因此，渠道防滲一直是我國發展高效用水灌溉的主要技術措施。渠道防滲不僅可以顯著地提高渠系水利用系數，減少渠水滲漏，而且可以提高渠道輸水安全保證率，提高渠道抗沖能力，增加輸水能力。渠道防滲還具有調控地下水位，防止次生鹽堿化，減少渠道淤積，防止雜草叢生，節約維修費用，降低灌溉成本的附加效益。據測定，漿砌石防滲較土渠減少滲漏損失５０％～６０％；混凝土防滲較土渠減少滲漏損失６０％～７０％；塑料薄膜防滲較土渠減少滲漏損失７０％～８０％。

渠道防滲的方法很多，根據所使用的防滲材料可分為土料壓實防滲、三合土料護

面防滲、石料襯砌防滲、混凝土襯砌防滲、塑料薄膜防滲和瀝青護面防滲等。混凝土襯砌防滲是使用最廣泛的一種渠道防滲措施，可分為現場澆筑和預制裝配兩種，防滲效果好，使用壽命長，特別是使用混凝土“Ｕ”形渠槽防滲還可提高渠道流速和輸沙能力。塑料薄膜防滲具有重量輕、造價低、運輸方便、施工簡單及抗腐蝕能力較強的優點。瀝青護面防滲是用瀝青與其他材料如塑料薄膜、砂石料、玻璃纖維等聯合使用起到防滲作用。

（２）低壓管道輸水灌溉技術。低壓管道輸水灌溉簡稱“管灌”，是利用低壓輸水管道代替輸水土渠將水直接送到田間灌溉作物，以減少水在輸送過程中的滲漏和蒸發損失的技術措施。這項高效用水灌溉技術近幾年在我國北方平原井灌區發展非常快。低壓管道輸水灌溉具有許多優點：一是省水，由于以管代渠可以減少輸水過程中的滲漏和蒸發損失，使渠系水利用系數提高到０．９５以上，可使畝毛灌水定額減少３０％左右。二是節能，與土渠輸水相比，由于提高了渠系水的利用系數，使從井中抽取的水量大大減少，因此可減少能耗２５％以上。三是可以減少土渠占地，提高土地利用率，一般在井灌區可減少占地２％左右，在揚水灌區可減少占地３％左右。四是管理方便，省工省時，由于低壓輸水管道埋于地下，便于機耕和養護，耕作破壞和人為破壞大大減少，另外由于管道輸水流速比土渠大，灌溉速度大為提高，可顯著提高灌水效率。

低壓管道輸水灌溉系統一般由水源、水泵及動力機、連接保護裝置、輸水管道、給配水裝置及其他附屬設備（如量水設備、排水閥、逆止閥和田間灌水設施）等部分組成。一般可分為移動式、固定式和半固定式３種。移動式是除水源外，機泵和輸配水管道都是可移動的，特別適合與小水源、小機組和小管徑的塑料軟管配套使用。其優點是一次性成本低、適應性強、使用比較方便。缺點是軟管使用壽命短、易被草根、秸稈等劃破，在作物生長后期，尤其是高稈作物灌溉比較困難。固定式是包括機泵、輸配水管道、給配水裝置等建筑物都是固定的，水從管道系統直接進入溝畦進行灌溉。半固定的機泵、干（支）管和給水裝置都地埋固定，而地面灌溉管是可移動的。通過埋設于地下的固定管道將水輸送到計劃灌溉的地塊，然后通過給水栓供水給地面移動管進行灌溉。由于具有移動式和固定式兩者的優點，是國內外低壓管道灌溉較常用的一種形式。

（３）噴灌技術。噴灌是噴灑灌溉的簡稱，它是利用專門的設備（動力機、水泵、管道等）把水加壓，或利用水的自然落差將有壓水送到灌溉地段，通過噴灑器（噴頭）噴射到空中散成細小的水滴，均勻地散布在田間進行灌溉。要實現噴灌首先要建立噴灌系統，一般包括水源工程、動力機、水泵、各種管道、噴頭及控制設備等。噴灌系統分為固定式、半固定式和移動式三種：固定式噴灌系統各組成部分在整個灌溉季節中（甚至長年）都是固定不動的，或除噴頭外，其它部分固定不動；半固定式噴灌系統除噴頭和裝有許多噴頭的支管可在地面移動外，其余部分均固定不動，支管與干管常用給水栓快速連接；移動式噴灌系統除水源工程（塘、井、渠道等）固定外，動力機、水泵、管道、噴頭都可移動。固定式噴灌系統操作方便、生產效率高、占地少，易于實現自控和遙控作業，但建設投資較高，適合蔬菜和經濟作物地區采用；移動式噴灌系統結構簡單，投資較低，使用靈活，設備利用率高，但移動時勞動強度較大，路渠占地較多，運行費用相對較高，比較適用于抗旱灌溉的地區，是我國目前發展最多的噴灌形式；半固定式噴灌系統的特點介于上述兩者之間，是我國今后應提倡發展的主要噴灌形式。

噴灌和地面灌溉相比，具有節約用水、節省勞力、少占耕地、對地形和土質適應性強、能保持水土等優點。因此被廣泛應用于灌溉大田作物、經濟作物、蔬菜和園林草地等。噴灌可以根據作物需水的要求，適時適量地灌水，一般不產生深層滲漏和地面徑流，噴灌后地面濕潤比較均勻，均勻度可達０．８～０．９，由于用管道輸水，輸水損失很小，灌溉水利用系數可達０．９以上，比明渠輸水的地面灌溉省水３０％～５０％，在透水性強、保水能力差的土地，如沙質土，省水可達７０％以上。由于噴灌可以采用較小的灌水定額進行淺澆勤灌，因此能嚴格控制土壤水分保持肥力，保護土壤表層的團粒結構，促進作物根系在淺層發育，以充分利用土壤表層肥分。噴灌還可以調節田間小氣候，增加近地表層空氣濕度，在天熱季節起到涼爽作物，而且能沖掉作物莖葉上的塵土，有利于作物的呼吸和光合作用，故有明顯的增產效果。多年大面積應用證明，與傳統地面灌溉相比，噴灌糧食作物增產１０％～２０％，噴灌經濟作物增產２０％～３０％，噴灌果樹增產１５％～２０％，噴灌蔬菜增產１～２倍。但噴灌也有一定的局限性，如受風影響大，風大時不易噴灑均勻，以及投資比一般地面灌水技術要高。

噴灌幾乎適用于灌溉所有的旱作物，如谷物、蔬菜、果樹、食用菌、藥材等，既適用于平原也適用于山區，既適用于透水性強的土壤也適用于透水性弱的土壤。不僅可以灌溉農作物，也可以灌溉園林草地、花卉，還可以用來噴灑肥料、農藥，防霜凍、防暑降溫和防塵等。但為了更充分發揮噴灌的作用，取得良好的效果，應優先應用于：當地有較充足的資金來源，且經濟效益高、連片、集中管理的作物；地形起伏大或坡度較陡、土壤透水性較強，采用地面灌溉比較困難的地方；灌溉水資源不足或高揚程灌區；需要調節田間小氣候的作物，包括防干熱風或防霜凍；勞力緊張或從事非農業勞動人數較多的地區；水源有足夠的落差，適宜修建自壓噴灌的地方；不屬于多風地區或灌溉季節風大的地區。

（４）微灌技術。微灌是一種新型的最省水節水灌溉技術，包括滴灌、微噴灌和涌泉灌。它是根據作物需水要求，通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器，將作物生長所需的水分和養分以較小的流量均勻、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中，相對于地面灌和噴灌，微灌一般屬于局部灌溉。微灌一般包括首部樞紐、輸配水管網和灌水器。首部樞紐由水泵及動力機、控制閥門、水質凈化裝置、施肥裝置、計量和保護設備組成。輸配水管網包括管道和管件，常用塑料管道。灌水器是微灌的專用設備，也是微灌系統中最重要的組成部分，有滴頭、微噴頭、涌水器和滴灌帶等形式。

根據不同的作物和種植類型，微灌系統可分為固定式和半固定式兩類。固定式全部管網固定在地表或埋入地下，灌溉時不再移動，常用于寬行作物，如果樹、葡萄等；半固定式的干、支管固定，田間毛管可在數行作物中移動，灌完一行后，移至另一行再灌，常用于密植的大田作物和寬行瓜類等作物。根據管網安裝方式不同，又可分為地表式和地埋式兩種。地表式一般支管和毛管鋪設在地面上，安裝方便、易于檢修，但有礙耕作且易老化損壞；地埋式可避免地表式的缺點，但不便檢修。

微灌有著顯著的優點：因全部由管道輸水，基本沒有沿程滲漏和蒸發損失，灌水時一般實行局部灌溉，不易產生地表徑流和深層滲漏，水的利用率較其它灌水方法高，可比地面灌省水５０％～７０％，比噴灌省水１５％～２０％；又因省水顯著，對提水灌溉來說節能也顯著；能有效控制壓力，使每個灌水器的出水量基本相等，均勻度可達８０％～９０％；能為作物生長提供良好的條件，較地面灌一般可增產１５％～３０％，并提高產品的品質。

微灌的灌水孔徑很小，最怕堵塞。故對微灌的用水一般都應進行凈化處理，先經過沉淀除去大顆粒泥沙，再進行過濾，除去細小顆粒的雜質等，特殊情況還需進行化學處理。由于微灌只濕潤作物根區部分土壤，會引起作物根系因趨水性而集中向濕潤區生長，造成根系發育不良，甚至發生根毛堵塞出水孔，故在干旱地區微灌果樹時，應將灌水器在平面上布置均勻，并最好采用埋深式。為防止鼠類咬壞塑料輸水管，應將管道埋入鼠類活動層以下，約距地面８０ｃｍ。

微灌適應所有的地形和土壤，特別適用于干旱缺水的地區，我國北方和西北地區是微灌最有發展前景的地方。南方丘陵區的經濟作物因常受季節性干旱也很適宜微灌。北方的蘋果宜采用滴灌、微噴灌和涌泉灌；北方和西北的葡萄、瓜果采用滴灌最理想；南方的柑橘、茶葉、胡椒等經濟作物及苗木、花卉、食用菌等宜采用微噴灌；大田作物如小麥、玉米等宜采用半固定式滴灌。

（５）膜上灌技術。是在地膜栽培的基礎上，把以往的地膜旁側灌水改為膜上灌水，水沿放苗孔和地膜旁側滲水對作物進行灌溉。通過調整膜畦首尾的滲水孔數及孔的大小，來調整溝畦首尾的灌水量，可獲得較常規地面灌水方法相對高的灌水均勻度。膜上灌投資少，操作簡便，便于控制灌水量，加快輸水速度，可減少土壤的深層滲漏和蒸發損失，因此可顯著提高水的利用率。膜上灌適用于所有實行地膜種植的中耕作物，與常規溝灌玉米、棉花相比，可省水４０％～６０％，并有明顯增產效果。

（６）地下灌溉技術。是把灌溉水輸入地面以下鋪設的透水管道或采取其他工程措施普遍抬高地下水位，依靠土壤的毛細管作用浸潤根層土壤，供給作物所需水分的灌溉工程技術。地下灌溉根據供水方式的不同可分為地下浸潤灌溉、地下管道灌溉和地下排灌兩用系統。地下水浸潤灌溉適用于地下水位較高、地下水及土壤含鹽量較低，土壤透水性較好，又有一定排水條件的地區。地下管道灌溉適用于水資源緊缺、地下水位較深，灌溉水質較好，計劃濕潤土層以下有弱透水土層的地區。地下灌排兩用系統適用于地下水位較淺，土壤無鹽堿化的低洼易澇漬又有干旱威脅的地區。地下灌溉可減少表土蒸發損失，灌溉水的利用率較高，與常規溝畦灌相比，一般可增產１０％～３０％。

（７）坐水種技術。是利用坐水種單體播種機，使開溝、澆水、播種、施肥和覆土一次完成，特別適用于我國有小水源的旱地農業區。與常規溝灌玉米相比，可節水９０％，增產１５％～２０％。

（８）溝畦改造技術。溝畦灌是我國當前最主要的田間灌水方式，為了節水增產，可在精細平整土地的基礎上大畦改小畦、長溝改短溝，以使溝畦規格合理化。一般可比常規溝畦灌減少灌水定額５０％，增產１０％～１５％。有條件的地方可采用間歇灌或利用激光平地實現水平畦田灌，以大幅度提高田間灌水的利用率。

３．農業節水增產技術

（１）耕作保墑技術。采用深耕松土，鎮壓、耙耱保墑，中耕除草，改善土壤結構等耕作方法，可以疏松土壤，增大活土層，增強雨水入滲速度和入滲量，減少降雨徑流流失，切斷毛細管，減少土壤水分蒸發，既可提高蓄集降水的能力，又可減少土壤的蒸發，使土壤水的利用效率得到顯著提高。據測定，采用深松耕作法，疏松深度在２０ｃｍ以上，耕層有效水分可增加４％～５．６％，滲透率提高１３％～１４％，糧豆增產１０％。在伏雨前深松，可使４０～１００ｃｍ土體蓄水量增加７３％，小麥增產６％～３０％。

（２）覆蓋保墑技術。在耕地表面覆蓋塑料薄膜、秸稈或其他材料可以抑制土壤蒸發，減少地表徑流，蓄水保墑，提高地溫，培肥地力，改善土壤物理性狀。因此起到蓄水保墑、提高水的利用率，促進作物增產的良好效果。秸稈覆蓋一般可節水１５％～２０％，增產１０％～２０％。覆蓋塑料薄膜可增加耕層土壤水分１％～４％，節水２０％～３０％，增產３０％～４０％。

（３）水肥耦合技術。通過對土壤肥力的測定，建立以肥、水、作物產量為核心的耦合模型和技術，合理施肥，培肥地力，以肥調水，以水促肥，充分發揮水肥協同效應和激勵機制，提高抗旱能力和水分利用效率。可在不增加施肥量的條件下，獲得較大的經濟效益，以節約水肥資源，減少污染，改善生態環境，增產增收。在不增加施肥量和水量情況下，肥料利用率可提高３％～５％，產量增加２０％～３０％。

（４）節水作物品種篩選技術。根據當地的降水分布、干旱發生規律和作物水分特性，因地制宜壓縮需水量大易旱的作物，擴大雨熱同步和秋熟作物，選擇耗水少而水分利用效率高的作物。通過調整作物布局，建立適應型高效種植制度，一般可使農田整體水分利用效率提高１．５～２．２５ｋｇ／（ｍｍ．ｈｍ２），增產１５％～３０％。在優化種植制度下，選用抗旱、節水、高產品種一般可較原主栽品種增產１０％～２５％，水分利用效率提高１．５～２．５５ｋｇ／（ｍｍ．ｈｍ２）。

（５）化學制劑保水節水技術。合理施用保水劑、復合包衣劑、黃腐酸及多功能抑蒸抗旱劑和“ＡＢＴ生根粉”等，可在作物生長發育中抑制過度蒸騰，防止奢侈耗水，減輕干旱危害，以及促進根系提高對土壤深層儲水的利用，起到顯著增強作物抗旱能力和提水分生產效率。小麥、玉米用保水劑拌種后，出苗率比不拌的提高２０％～３０％，增產１５％～２５％。噴黃腐酸可使作物葉片蒸騰速率降低１９％～２７％，田間耗水量減少７％～９％，增產９％～１２％，水分利用效率提高２５％～３５％。用“ＡＢＴ和根粉”拌種或浸種，可提高土壤儲水利用率２０％以上。

４．節水管理技術

（１）節水灌溉制度。是把有限的灌溉水量在作物生育期內進行最優分配，以提高灌溉水向作物可吸收的根層的儲水的轉化，以及光合產物向經濟產量轉化的效率。可采用非充分灌溉、抗旱灌溉和低定額灌溉等，限制對作物的水分供應，巧灌關鍵水，增加有效降雨的利用，加大土壤調蓄能力，同時對作物進行抗旱鍛煉，采用“蹲苗”、“促控”等技術，降低田間騰發量，提高作物對農田水的利用效率。一般采用低定額灌溉可節水３０％～４０％，而對產量無明顯影響。

（２）土壤墑情監測與灌溉預報技術。用先進的科學技術手段，如張力計、中子法、電阻法等監測土壤墑情，數據經分析處理后配合天氣預報，對適宜灌水時間、灌水量進行預報，可以做到適時適量灌溉，有效地控制土壤含水量，達到節水又增產。

（３）灌區配水技術。根據灌區各級輸配水渠道的技術參數和灌溉農田及作物分布情況，按照水源可供水量和作物某生育階段需水量及水分生產函數，以輸配水過程中水量損失較小，而增產值較大為目標，應用系統工程手段，編制灌區水量優化調度方案，合理調配灌溉水量，做到增產又節水。

（４）灌區量水技術。采用量水設備對灌區用水量進行量測是搞好灌區經營管理、提高經濟效益、實行按量收費、促進節約用水的重要手段。常用的量水設備有量水堰、量水槽、灌區特種量水器和復合斷面量水堰。隨著電子技術、計算機技術的發展，半自動式或自動式量水裝置已開始應用，可大幅度提高灌區的量水效率和量水精度。

（５）現代化灌溉管理技術。采用電子技術對河流、水庫、渠道的水位、流量、含沙量乃至抽水灌區的水泵運行工況等技術參數進行采集，輸入計算機，利用預先編制好的計算機軟件對數據進行處理，按照最優方案用有線或無線傳輸方式，控制各個閘門的開啟度或調節水泵運行臺數，實現自動化監測控制。可節省大量的管理勞動力，實現最優化用水管理。

應用上述節水農業技術措施時，應根據當地具體情況因地制宜地選用，并將各種適宜的技術措施組裝配套，形成技術體系，以充分發揮這些技術措施的綜合節水增產效益。