黑龙江省抗旱节水灌溉集成技术模式研究

黄 彦，孙彦君，王 柏，李芳花(黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨 150080)

0 引 言

黑龙江省水资源总量为810.33亿m3，人均占有量为2 185 m3，低于全国人均水资源量2 200 m3的平均水平，耕地每公顷平均占有量为6 900 m3，低于全国平均每公顷1.95万m3的水平。黑龙江省水资源时空分布不均，全省有50%的耕地集中在松嫩平原及其周围，但其水资源总量仅占全省的20%；作物生育期内水量分布不均，60%～80%的年降水量集中在6-9月份，春季降水量只占年总量的20%左右。 近十几年来，农业生产期干旱发生频率增加、频次加快、程度加重、范围扩大，尤其松嫩平原旱作农业区，以井灌为主，灌溉水源有限，春季严重干旱，给农民春耕带来巨大影响。节水灌溉是农业抗旱增产的有效措施之一[1]，目前，许多节水抗旱灌溉技术措施被广泛应用，取得了较好的效果。本文详细介绍了黑龙江省旱作区抗旱节水灌溉技术，分析了其技术的特点及适用条件，根据主要作物玉米的水分管理模式、作物爱旱生态表现及土壤干旱等级等，提出了抗旱节水灌溉集成技术模式，对缓解水资源供需矛盾、实现粮食持续稳定增产、对发展高效节水农业具有重要意义[2]。

1 抗旱节水灌溉技术

1.1 机械化暗式注水灌溉技术

注水灌溉起源于田园之中，是农民经过自身生产实践总结出的行之有效的抗旱措施[3]。暗式注水灌溉属于机械化局部灌溉技术，是通过专用机械将水直接注入表土层以下，满足种子萌发和作物生长需水要求。暗式坐水灌溉技术是作物播种时采用的节水型灌溉技术之一，用于春季土壤墒情不足时作物补水灌溉。通过松土灌水器将水注水土中，实现开沟、松土、灌水、施肥、播种、覆土、镇压等七项作业一次完成，只需1～2人作业，每天可完成播种面积8～10亩，且节水节能、增产增收。具有以下技术优点：①墒情好，出苗率高；②抗旱能力增强；③增加积温，有利于抗御低温早霜；④有利于提高肥效；⑤节水、节能、省投资。该技术适宜在播期干旱和水资源缺乏地区的玉米、大豆、高粱、甜菜等大田垄作栽培作物。

1.2 中耕补水技术

黑龙江省每年6月份是春灌水量消耗殆尽，雨季还未到来的“卡脖旱”时期，直接影响粮食的产量。应用中耕作物注水技术为农作物及时进行注水施肥，可有效缓解旱情，保证作物产量，同时又节约了有限的水资源。

中耕灌水施肥机的最大功能特点是结构简单、紧凑，安装使用方便，成本低，施肥深度可达4～7 cm，且可中耕和暗式给水施肥，节水、节肥且不合泥不板结土壤，将尿素等肥溶入水中直接追施，可一次完成中耕覆土起垄作业，解决卡脖旱问题。与拖拉机前横梁或后横梁或悬挂连接，同时拖动水车，只需1～2人可一次完成开沟、注水施肥、覆土作业。结构简单，且绝大多数部件对材质和制造工艺要求不高。

1.3 移动式滴灌技术

移动式滴灌技术有首部、水源、滴灌管“三移动”方式和首部、滴灌管“双移动”方式，对半干旱区的无水源和有水源地块实施有效抗旱。与传统的滴灌相比，有如下几方面突破：一是系统的工作压力提高到0.35 MPa以上；二是采用内镶式厚壁滴灌管，从而提高了有效支持长度；三是选用近滴距小流量滴头滴灌管，在确保提高滴灌速度的情况下不发生径流，在垄上形成连续均匀的湿润带；四是通过拖拉机、拖车、水罐、输水管、滴灌管及各种连接装置的有效配置和组合，从而使传统滴灌从设施农业的局限中解放出来，适合于各种地块和作物的各个生长阶段。

1.4 多功能精确注射式节水灌溉技术

多功能精确注射式节水灌溉技术采用全液压或机械控制针式注射。该设备具有以下几方面优点,一是灌溉的全程性。该机播种时可以沟灌，苗期可以淋灌，尤其可以给包括谷子、高粱、玉米等在内的高稞农作物注灌关键水；二是灌溉的精确性。单针单次灌溉量可在500～750 mL之间调整，注射深度可在15～20 cm之间调整；三是显著的经济性。水箱容量5 m3，作业幅宽4垄，注灌速度0.3 m/s左右；沟灌、淋灌1 m/s左右。

1.5 移动式喷灌技术

对于土地零散、地下水水位高和地方经济贫困地区，形成了操作方便、易于移动、价格适中、灌溉效果好的移动式喷灌技术，达到经济、实用的目的。喷灌与传统漫灌相比节水1 350 m3/hm2，节水50%，较地面灌溉节水40%，同比增产25%，从而达到节水、增产、高效的目的。因为采用移动式，避免了地下灌溉管路因排水不畅而产生冻害，增加了设备的使用寿命，极大的提高了灌溉水利用效率，解决了工程控制面积小、灌溉不均匀，冲刷表土，浪费水资源等一系列问题。

1.6 膜下滴灌补水保墒技术

膜下滴灌技术的发展和应用，从根本上解除了干旱对农作物的影响，玉米膜下滴灌可在作物缺水时及时灌溉，并可适当增加种植密度，提高土地产出率，较常规栽培模式增产50%以上。按照玉米膜下滴灌设备不同使用年限分摊成本，每年平均工程投入为1 380元/hm2左右，最低增产4 500 kg/hm2，增收5 400 元/hm2，与建设成本相抵后，净增收3 000元/hm2以上，当年即可收回成本。

1.7 大型喷灌技术

目前我国大型喷灌机正处于快速发展时期，农业适度规模经营已成为我国现代农业建设的战略方向[4]。农业规模化、集约化、规范化生产为大型农机具发展创造了广阔的市场空间[5]。大型喷灌技术自动化程度高，控制面积大，综合利用率高，能浇灌各类高矮作物，具有省水、增产、省工、节能等优点。常见的喷灌有全自动360°旋转喷灌机、平移式、中心支轴式等型式，最大一次性可覆盖面积66.7 hm2。水的利用率可达85%以上，作物增产20%～40%，灌水均匀，土壤不板结，大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等工作量。

1.8 大型桁架式喷灌技术

大型桁架式喷灌机包括时针式和桁架移动式。时针式半径400 m，带地角开启尾松，尾枪射程30 m，行走速度小于17 h/圈，喷灌强度8～10 mm/圈，作业效率按灌溉深度为30 mm计算，需51 h/次，大大节省了人工和时间，一个人能管理上千亩地的灌溉。灌溉均匀度高达95%以上，水利用效率高达90%以上。时针式喷灌机水源地需要有地下水井或地面蓄水池，移动式喷灌机附件要有明渠。

2 抗旱节水灌溉指标确定

针对黑龙江省西部地区春旱严重、春播期土壤水分满足不了玉米播种出苗对水分的要求，以及苗期干旱缺水，建立抗旱节水灌溉技术集成模式，确保粮食稳产。而玉米不同生育土壤干旱到什么程度必须灌溉才能保证产量，需确定指标。经试验数据分析确定了玉米以经济产是为目标和以节水为目标的两种调亏灌溉水分管理指标，见表1。为了便于农户使用，提出了作物受旱时生态表现，通过作物叶片展现的形式可以看出土壤的干旱程度，见表2、表3。

表1 玉米调亏灌溉水分管理指标 %

表2 作物受旱生态表现

3 抗旱节水灌溉集成技术模式

根据不同抗旱节水灌溉技术特点及灌溉指标，水资源情况和田间水源情况，确定了4种灌溉模式。

表3 土壤墒情分级(重量含水率) %

表4 抗旱节水灌溉模式

(1)在灌溉水资源不足的地区，播种期-苗期-拔节前期，采用“暗式注水播种技术+任意一种苗期灌溉技术”集成模式。播种期-苗期-拔节期-抽雄期采用“暗式注水播种技术+移动式滴灌技术”集成模式。

(2)在灌溉水资源不足地区，但田间有水源地区，可采用“暗式注水播种技术+移动式滴灌技术或膜下滴灌补水保墒技术”的集成模式。

(3)在灌溉水资源充足，且田间有水源地区，可采用“暗式注水播种技术+移动式喷灌技术”集成模式。

(4)在灌溉水资源充足，田间有水源，且地势平坦、耕地集中连片地区，可采用“暗式注水播种技术+大型喷灌技术”集成模式。

4 技术模式应用效果

在黑龙江省甘南县、杜蒙县、龙江县、勃利县进行了玉米机械化注水播种与苗期补灌集成技术，机械化注水播种与苗期移动式喷灌集成技术，机械化播种后喷灌与苗期补灌集成技术等技术模式示范，完成示范面积223.33 hm2，注水播种有效地解决了春季干旱问题。据调查，黑龙江省西部地区春旱严重，春播期土壤水分大多数在田间持水率的60%以下，相当大比例的地区在40%以下，干土层达10 cm，满足不了对水分的要求。而机械化注水灌溉技术可使局部水分达到田间持水率的80%～90%，出苗率达98%以上，较无注水的出苗率高30%左右。苗期补灌实现了抗旱保苗，满足作物全生育期的生长发育需求，提高了农产品的产量和质量。

表5 试验示范区产量表

5 结 语

(1)分析了黑龙江省目前采用抗旱节水灌溉技术的特点及其适用条件。

(2)明确提出了主要作物玉米的调亏灌溉水分管理指标、作物受旱生态表现及墒情等级等指标，为技术模式的建立提供了依据。

(3)根据水资源情况和田间水源情况，确定了4种灌溉模式，并在甘南县、杜蒙县等地进行应用，平均增产20%。

□

[1] 贾大林. 农业高效用水模式[J].节水灌溉，1997,(4):4-8.

[2] 王 柏，李芳花，黄 彦，等. 寒地黑土区玉米高效调亏灌溉制度的试验研究[J].灌溉排水学报，2013,32(1): 113-115.

[3] 陶延怀，袁辅恩，黄彦.暗式坐(注)水灌溉水分扩散规律的探讨[J].灌溉排水学报，2006,25(5): 50-52

[4] 蒋和平，蒋 辉，农业适度规模经营的实现路径研究[J].农业经济与管理，2014,(1):5-11.

[5] 严海军，朱 勇，白 更，等. 对内蒙古推广使用大型喷灌机的思考[J].节水灌溉，2009,(1):18-21.