西辽河流域半干旱区农业节水灌溉技术发展过程及展望

矫丽娜 张福胜 姚影 芦雪 战海云 刘晓双 贾艳红

摘 要：从通辽地区农业节水灌溉技术发展过程的视角，分析了农业节水灌溉技术应用效果，以期为农业节水灌溉技术更大范围的推广应用提供参考。

关键词：农业节水灌溉技术;浅埋滴灌;灌水定额

中图分类号 S274文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）13-0164-02

1 研究区概况

通辽市地处干旱半干旱气候区，水资源时空分布不均、年际变化较大，全市年平均降雨量仅385mm左右，蒸发量是降雨量的5倍以上，且地表水补充不足，全市各行业生产生活基本依赖于地下水开采。全市多年平均地表水资源量7.99亿m3，地下水资源量35.31亿m3。全市多年平均地表水可利用量4.37亿m3，地下水可开采量27.96亿m3，水资源可利用量29.40亿m3。从水资源量看，通辽是全国110个缺水城市之一，人均和耕地占有水资源1200m3/人和3300m3/hm2，仅为全国平均水平的54%和15%。从水资源利用情况看，2018年全市总供水量24.51亿m3，其中地表水源供水量0.64亿m3，地下水源供水量23.62亿m3，其他水源供水量0.25亿m3。农业灌溉用水量占用水总量的85%左右，高于全国平均值近21个百分点[1]，根据王志忠研究显示，以2012年进行测算，灌溉水有效利用系数0.62，与世界节水先进水平0.7～0.8比，差距较大[2-3]。

内蒙古自治区是全国重要的商品粮基地，玉米播种面积高峰时达到333万hm2左右，成为全国第三大主产省区，占全区粮食产量的80%左右。通辽市地处“世界黄金玉米带”，玉米产业是通辽市的支柱产业，播种面积常年在100万hm2以上，享有“内蒙古粮仓”的美誉，也是全国23个百亿斤粮食生产地级市之一。但玉米植株高大，耗水量高，每产生1kg玉米子粒约耗水0.6t，仅靠自然降雨无法满足玉米生产的需要。因此，提高地下水利用率成为了农业节水的关键。

2 农业节水灌溉发展历史

灌溉方式主要是以人为技术措施从水源取水补给到农田的灌溉方法，通常分为传统灌溉和节水灌溉[4]。农业节水灌溉技术是农田水利基础设施建设，也是一种农业生产技术，是集农田水利建设和农业技术运用一项综合工程和技术[5]。上世纪50年代我国开始研究节水灌溉技术，20世纪70年代，我国开始采用渠道衬砌防渗、小畦短沟灌溉等技术;20世纪80年代，推广低压管道输水技术;20世纪90年代，开展各种节水灌溉技术的集成组装配套[6]。

通辽市农田灌溉已有近90年的历史，最早的农田灌溉由种植水稻发展而来。从20世纪70年代逐步开始以地下水为主，2004年通辽市依托农业综合开发、土地整理等项目开始大面积发展低压管灌工程，开始农业高效节水工程建设，并小面积进行滴灌、喷灌示范区建设[7]。

3 农业节水灌溉技术的发展过程

多年来通辽市农牧局通过实施农业节水工程、集成农业节水新技术，从工程节水、农艺节水2方面同时推进，从原始的大水漫灌到低压管灌，从膜下滴灌到浅埋滴灌，节水灌溉技术不断升级，水资源利用率和种植效益不断提高，多年来累积节约水资源14.4亿t以上，在保障粮食安全和农牧民收益的同时，最大限度地保护了通辽市有限的地下水资源。

3.1 大水漫灌 大水漫灌是灌水时水在地面漫流浸润土壤，是一种原始且较粗放的灌溉模式。但对整地效果要求较高，且存在耗费人力、灌水不均、土壤易板结、肥料利用率较低，影响作物生长，降低产量及品质等不利影响。

3.2 常规低压管灌 常规低压管灌是利用低压地埋管道代替水渠的1种农田灌溉方式，即用较低的压力，通过压力管道系统，把水输送到田间沟、畦，灌溉农田，可有效减少水资源输流过程中的损失，开启了现代化节水灌溉模式探索的开端。低压管灌所需设备相对简单，成本较低，与大水漫灌比，有效降低了灌溉难度、节省了劳力，节约了土地，已在该市广泛使用。

3.3 喷灌 喷灌技术是指水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，从而达到灌溉的目的[8]。喷灌与传统的灌溉模式相比，喷灌技术在应用的时候不需要平整的土地，降低了施工的难度[9]。但喷灌管道承载的压力较大，成本较高，设备投资较大，在经济条件较好的地区受影响较强[10]，在通辽市部分地区使用。

3.4 膜下滴灌 滴灌模式是以水滴形式向土壤供水，以满足作物需水要求的灌溉方法。它通常利用低压管道系统将水连同溶于水的化肥均匀而缓慢地滴在作物根部的土壤中。其主要优点是：每次灌溉用水量少;干、支管道埋在地下，可节省沟渠占地;随水滴施肥，可减少肥料流失，提高肥效;灌水效果好，能适时适量地为作物供水供肥，不致引起土壤板结或水土流失，且能充分利用细小水源[11]。为了实现玉米稳产、高产、节水，2010年，通辽市在“节水增粮项目”推动下大力发展现代高效生态节水农业，重点推广膜下滴灌种植模式，与大水漫灌相比，膜下滴灌节水、增产效果显著，但由于地膜的使用，不仅增加了人工、种植投入且会造成环境污染[12]。

3.5 浅埋滴灌 玉米浅埋滴灌技術是根据玉米膜下滴灌技术改进的一项新型实用技术模式，即在玉米大小垄种植且不覆地膜的前提下，利用改进后的滴灌播种机具，在小垄行间将滴灌管浅埋2～4cm，实现水肥一体化的高效节水灌溉模式。浅埋滴灌是通辽市首创的节水技术，节水原理一是浅埋滴灌带减少土壤水分蒸发，能够最大限度保蓄土壤水分;二是根据土壤墒情和自然降雨控制灌水量，实现水的利用率最大化;三是根据玉米生长发育规律，确定玉米生育期内总需水量、确定滴灌时期、每次灌水定额。浅埋滴灌其诸多优势可以概括为：“双节、双减、三提高”，即：节水、节肥;减少用工、减少用膜;提高产量、提高质量、提高效益[13]。2004年，在内蒙古通辽敖包苏木丰元庆嘎查就开始进行浅埋滴灌青贮玉米种植试验并取得成果[14]。从2015年起到2020年，通辽地区累计共推广无膜浅埋滴灌技术100万hm2，“十三五”期间，灌溉水利用系数达到0.62左右，年节水5.4亿m3。

通辽地区玉米生育期内，采用浅埋滴灌模式灌溉水量2250～2700m3/hm2，一般用水2700m3/hm2左右;采用低压管灌模式灌溉水量3600～4500m3/hm2，一般用水4500m3/hm2。浅埋滴灌与管灌相比，可节省用水1500m3/hm2左右，节水率达40%以上。李金琴等[15]进行了不同节水种植模式对玉米产量影响的研究，采用无膜浅埋滴灌、普通管灌、膜下滴灌的对比试验，结果表明在产量相当的基础之上，节水效果浅埋滴灌比常规管灌突出，节水率达到16.7%～85.71%。李媛媛[16]等研究表明，浅埋滴灌条件下，在全生育期，春玉米除灌出苗水外共灌水5次，每次灌水定额为390.20m3/hm2，灌水定额为2351.18m3/hm2的灌水制度。采用玉米浅埋滴灌技术，根据有效降水量确定灌溉次数和灌溉量，保肥保水良好的地块，有效降水量在300mm以上的地区，玉米整个生育期一般滴灌6～7次，生育期灌水定额为1950～2400m3/hm2[17]。

4 农业节水灌溉技术展望

4.1 深埋滴灌技术 深埋滴灌技术采用圆柱抗堵塞滴灌管，埋深40cm左右。与传统滴灌相比，深埋滴灌可降低表层土壤含水量，减少蒸发损失，不破坏土壤结构，提高根系活力;肥料利用率高，能够将营养和农药直达作物根区;湿润的区域较广，为作物根系提供生长空间，增加作物根系深度[18-19]。毛管与灌水器可多年使用，减少损失。

4.2 信息化滴灌系统 信息化滴灌是一个以滴灌为灌溉方式，以信息采集为基础，高速网络为手段，技术决策系统为核心的现代化智能灌溉模式。是运用数据采集、传输和处理建立起的高效节水信息管理系统，为灌溉用水管理提供数据支持，实现精准灌溉，杜绝超额用水，过量施肥等情况发生。

参考文献

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