地區農業節水技術分析論文

［摘要］黑龍港地區屬於資源型缺水地區，該地區農業發展受到水資源條件的嚴重製約，為使現有水資源發揮出最大效益，結合該地區水資源特點，從農業節水技術推廣、調整農業種植結構和節水技術的發展方面，通過灌區改造、渠道防滲、微噴灌溉技術、田間徑流攔蓄、耕作與覆蓋保墒技術等工程措施對農業節水技術進行有效發揮，使現代化管理模式在農業節水技術上得到有效應用，促進該地區農業發展水平，對河北農業經濟和生態環境的可持續發展發揮巨大作用。

［關鍵詞］黑龍港區域;水資源;種植結構調整;節水技術

黑龍港地區土地資源豐富，光熱條件優越，具備發展農業生產的基礎條件，是發展種植業的基地。但是，由於該地區的水資源條件很差，且屬於資源型缺水地區，資源型缺水的狀況又是很難逆轉的，而農業生產的發展又需要大量的水資源作保證，因此，該地區的農業發展會受到水資源條件的嚴重製約。如何在現有水資源條件下發展農業生產，使有限的水資源發揮出最大的生產效益是一個值得深入研究的重要課題［1］。

1工程節水

工程節水主要是通過工程的手段，對農田需水與供水過程進行水量的控制與調節，實現最優化的供求關係與供需平衡。工程型節水措施可具體分解為:一是建設防滲渠道區，灌渠用各種型別的材料進行硬化;二是建設滴壓管灌、滴灌、滲灌、噴灌、微噴等設施噴灌區，起示範區作用，主要用於高效農業;三是新建改造機電灌溉站，擴建地表蓄水工程和橋類、涵洞、水閘、渡槽、跌水、倒虹吸等各類水工構築物。

1．1灌區改造

黑龍港地區內現在執行的灌區只有石津渠灌區。石津渠灌區是河北省的大型灌區之一，灌區主要灌溉面積分佈在滹沱河與滏陽河之間滄石路南北的地區，分屬石家莊、邢臺和衡水三市的十四個縣(市、區)，其中包括衡水市的冀州市、桃城區、深州市、武邑縣和武強縣滏陽河以西的部分土地，控制耕地面積174萬畝。據統計，1990年至2003年，石津灌渠引水量年均1．93億m3，鬥口水量1．23億m3，渠繫有效利用係數僅為0．64，輸水損失較大，因此，灌區改造勢在必行。在當前的灌區改造中應注意以下幾個方面，以期實現節水農業的目標。(1)灌區分割:通過灌區分割實現灌區小型化、分散化的目標。即在現有的工程框架內，在現有工程的基礎上，選擇合適地點，增建一些小型泵站及節制性建築物，將原來由大型泵站和建築物控制的灌區分割成獨立的多級化的小型灌區。以適應多級管理，分散經營的新體制。(2)功能一體化:所謂一體化，首先是灌排一體化，應進一步發展完善使之同時兼顧灌、排、引、蓄、補多種功能，實現地表水地下水聯合排程，提高水資源的重複利用率。(3)工程整合:工程整合主要體現工程的總體性。首先是骨幹灌排工程與田間工程的整合;其次是灌排的工程系統與田間土地整理的整合。土地整理包括適應不同工程模式和地形土壤條件的土地平整方式、灌溉畦塊格田的規劃與設計等。工程整合還可以延伸到灌排工程與農業種植結構、作物佈局、種植制度的整合。

1．2渠道防滲

黑龍港地區土質鬆軟，土層厚度大，孔隙多，因此渠道滲漏損失量大，輸水距離越長，滲漏損失則越大。以石津渠灌區為例，渠水進入衡水市境至斗渠口之間的損失即可達3～4成，鬥口至田間還要損失一部分水量，這樣，自乾渠至田間的輸水損失約二分之一。因此，渠道防滲問題顯得極為重要，這是減少輸水滲漏損失提高水的有效利用係數的根本措施。根據我們調查，石津渠灌區衡水境內目前仍以土渠輸水為主，每年的損失量相當可觀。1．3低壓管道輸水灌溉低壓管道輸水灌溉是用低壓管道輸水代替明渠輸水的一種灌溉輸水方式，即通過一定壓力(一般低於5kg/cm2)將灌溉水由水源輸送到田間，直接由管道出水口進入田間或連線軟管進入田間。管道輸水灌溉已成為世界上農業節水灌溉的一項十分關鍵而普遍採用的技術。目前，黑龍港地區井灌區內採用較普遍，成為投資少、效益好、施工容易、管理方便深受群眾歡迎的節水工程。管道輸水能最大限度地減少輸水過程中的水量蒸發滲漏損失，據有關資料測算，管系水的利用係數可以達到0．95以上。

1．4噴灌技術

噴灌是一種先進的灌溉技術，現已廣泛應用於近代世界各國的灌溉農業中。噴灌具有很多優點。首先，噴灌時噴灌水以水滴的形式象降雨一樣溼潤土壤，不破壞土壤結構，為作物生長創造良好的水分狀況;其次，由於灌溉水是通過各種管道和噴灌裝置輸送和分配到田間的，一切均在控制下工作，因此能很好地控制灌溉強度，灌水量以及灌水的均勻度等，故能根據不同條件和作物需水規律精確灌水;其三，噴灌系統幾乎不存在輸水損失，灌水均勻，均勻度一般可達80%～85%，一次性取水量小，適用於單井水量較低的淺層地下水灌區，黑龍港地區不乏這樣的地區;其四，噴灌對土壤和地形條件適應性大。一般地形起伏大的坡地，土壤質地與土體構型進行地面灌溉困難的沙漏地，不適宜建築地下工程的凍土地帶等均適合採用噴灌方式。此外，噴灌還有調節農田小氣候，增加乾熱風季節的空氣溼度，降低大氣溫度，以及節約溝渠佔地，提高土地利用率(7%～15%)等優點。

1．5微灌技術

微灌技術是利用專門的裝置對灌溉水加壓，通過低壓管道系統毛管上的孔口或灌水器，將有壓水流變成細小的水流或水滴，直接送到作物根區附近，均勻、適量的施於作物根層所在部位土壤的灌水方法，是當今世界上用水量最少，灌溉質量最好的現代化節水灌溉技術。微灌與傳統的地面灌溉(溝、畦灌)、噴灌最大的區別是:它不對整個灌溉地段實施全面積灌溉，而只溼潤主要根系層所在的土壤，所以又稱為“區域性灌溉”。微灌基本上沒有無效的棵間蒸發，同時由於對灌水量的準確控制，一般也沒有深層滲漏，以及噴灌時的飄移飛散和蒸發損失，大大提高了灌溉水的利用率，除補充作物需水外，還特別適合給作物輸送液態化肥和除草劑等，並便於控制用量，提高肥料利用率。

2農業節水

2．1田間徑流攔蓄

田間徑流攔蓄著眼於農田田塊的全部天然降水的攔蓄利用，以及部分周圍坡地的來水，表現為一個小的區域田間地面徑流的攔蓄、利用和水資源的平衡。一般田間徑流攔蓄是由坡面治理，坡水疏導攔蓄，以及少量的支溝溝道與塘壩工程，共同組成一個包括有土建、生物措施在內的水保工程體系［2］。如水土保持工程對天然降水和地面徑流的攔蓄和利用，可減少水土流失，提高水分利用率。又如灌溉農業中減少取水、輸水和田間灌水過程中水分的無效流失和深層滲漏(包括減少渠系退水量和田間排水量)，減少單位面積、單位產量的取(用)水量，縮短輸灌週期，提高工程供水能力和輸水效率等，都屬於田間徑流攔蓄。(1)坡面治理工程。主要是改變地面坡度，攔蓄地面徑流，增加土壤入滲，減少水土損失，提高水分利用率。(2)坡水工程。主要是攔蓄、疏導和調蓄在大雨條件下土壤不能完全接納的地面徑流，包括當地降雨和外來水。(3)塘壩與溝道治理工程。具有較大的匯水面積和匯水量，工程建設要充分利用當地地形與水源條件，建設應以小型分散為主，著重舊塘改造，提高工程供水和輸水效率。(4)植被與生態建設。植被與生態建設在節水農業體系中通俗的講就是利用天然植被環境種樹種草這一部分，改善農田生態環境，實現節水增收、增效，減少水土損失的可持續發展的目標。黑龍港地區地勢低平，起伏度很小，適合田間徑流攔蓄工程，通過上述田間徑流攔蓄工程建設可使天然降水得到充分的利用。

2．2土地整理

實行農村經濟承包責任制以來，農民的積極性空前高漲，對自己承包的土地進行了大規模的整治，其中最基本的便是土地平整，以利於農田灌溉，其次是打田埂，以利於當地雨水的攔蓄利用。為了節水省電，提高灌溉效益，對水澆地也進行了大畦改小畦、長畦改短畦、寬畦改窄畦的“三改”改造。經過幾十年的艱苦努力，各家各戶的責任田被改造成適合小農機耕作、適合節水灌溉的具有濃郁地方特色的高效農田，利於農民增產增收增效。

2．3提高耕作與栽培技術

節水農業中的耕作與栽培技術亦即農藝節水，主要是通過田間耕作與作物栽培管理措施，降低農作物生長期間的田間耗水量(也包括部分在輸水過程中的地面蒸發損失)。是在兼顧農業產量和效益的情況下，減少田間的無效水分損失，即降低田間淨耗水量，提高天然降水和灌溉水的利用率。這部分節水其實是真正的資源性節水和效益性節水，是整個節水農業的核心。主要包括土壤蓄水工程、耕作與覆蓋保墒技術、節水種植制度與種植結構、節水栽培技術、抗旱保水化學制劑應用技術和節水灌溉制度等內容。

2．3．1土壤蓄水工程黑龍港地區土壤一般發育於黃土母系，為第四紀洪(衝)積物、厚層坡積物、湖相海相沉積物，厚度達幾百米，具有巨大的土壤調蓄能力，但也可能在重要蓄水段內出現一些不良物理性質的障礙層次，影響土壤的蓄水功能。比如沙漏層、夾粘層、粘盤層、白漿層以及由於長期耕作造成的堅實不透水的底層等。只有經過對這些不良土體構型的改良才能提高土壤的調蓄能力。有條件的地方可採用粘土客沙、沙土客粘、翻沙壓粘、翻粘壓沙、引洪淤灌、引水拉沙等措施改良不良土體，大面積普遍意義上的節水農業改良措施是深耕(翻)深鬆。可根據不同土壤的質地與土體構型，在原耕作層的基礎上逐年增加耕作深度和活土層深度，通過深耕(翻)深鬆，打破堅實的障礙層，改善新土層障礙程度，增加土壤的滲透性和入滲深度，提高保水蓄水能力，減少地面流失與蒸發，同時可促進農作物根系發育，擴大根系的吸水吸肥範圍，增強作物抗旱、耐肥、抗倒伏能力，打好節水高產栽培的基礎。

2．3．2耕作與覆蓋保墒技術耕作保墒是通過田間耕作，營造一個地表疏鬆的土層，切斷和阻止土壤毛管水上升，有效地保持土壤水分。在夏秋作物收穫後，為最大限度地接納和儲存夏秋雨水，及時進行雨前迎墒早耕或雨後適墒早耕，秋耕秋耙，淺耕或旋耕滅茬，對冬季休閒田或冬小麥田的早春耙耥，免耕休閒輪作中的養墒耕作等，以及冬小麥返青後的早春行間摟劃，棉花及果樹等生育期中雨後或灌後的中耕鬆土均為耕作保墒技術的實際應用。覆蓋保墒是近年來新興的保墒技術，即在地面增加一層覆蓋物以減少地面蒸發。通常有植物秸稈覆蓋和地膜覆蓋兩種形式。同樣是降低棵間蒸發的有效節水措施。植物秸稈覆蓋用整株或粉碎的植物秸稈覆蓋於作物行間、棵間的裸露地面，一般在播前或農作物生長前期封壠鬱閉以前進行。作物收穫留高茬與免耕結合也是一種覆蓋形式。植物秸稈腐爛後可以增加土壤肥力，因此，植物秸稈覆蓋是一種與秸稈還田結合，兼有培肥地力與土壤保墒雙重效果的農業技術措施。該項技術現在黑龍港地區已得到廣泛應用。地膜覆蓋技術則是一種使用更廣泛、更方便、效益更顯著、也更具發展前景的農業節水與高產栽培技術。黑龍港地區自上世紀七十年代末開始在蔬菜上運用，然後迅速擴充套件到棉花、花生等經濟作物，進而幾乎包涵主要的大田作物以及果樹、林木苗圃等，玉米、棉花、花生髮展最快。地膜覆蓋不僅能節水，還能提高地溫，促進早熟，縮短生育期，防止低溫凍害，在熱量不足的情況下可提高複種指數，帶動種植制度改革，效益更為顯著［5］。

2．3．3節水種植制度與種植結構節水種植制度與種植結構也是當前節水農業的重要環節。目前，我國正處在一個農業種植結構調整的轉型期，各地區都在根據本地區的水土資源狀況，以及社會經濟發展目標，將傳統種植業的種植制度與種植結構進行調整與改革。有資料表明，在黑龍港地區，冬小麥———夏玉米一年兩熟種植結構年產值為16141元/hm2，棉花種植年均產值為18846元/hm2，在不考慮投入的情況下，一元種植結構(棉花)比二元種植結構(冬小麥———夏玉米)多收入2704元/hm2，而在平水年，一元種植結構比二元種植結構少耗水2888m3/hm2，在枯水年份，則可少耗水3479m3/hm2。這充分證明節水種植制度與種植結構的調整對於農業節水的重要作用。因此在黑龍港地區，更應在保證糧食安全的情況下，本著優質高效的市場效益原則，以及資源與環境可持續發展的目標，選擇和推廣優質、高效、節水的種植制度和作物結構。從現有情況來看繼續維持原有一、二元結構的種植模式發展農業生產，農業生產難以持續發展，從影響該區域農業生產的主要因素看:

(1)由於農村鄉鎮企業的快速發展，大批農業勞動力開始從事工副業生產等，致使直接從事農業生產的勞動力不僅在數量上而且在人員素質上都存在一定的降低。

(2)由於全國農村人均經濟收入年增長率偏低，農民經濟勢力薄弱，加之各種農業生產資料價格上漲，農民用於購買農業生產資料的資金相對減少。

(3)目前佔黑龍港地區耕地面積70%左右的產田由於受到淡水資源短缺的影響並沒有好好利用，因此即使其它生產條件都具備，糧食產量也難以再上一個新臺階。鑑於以上種種原因再加上人口年年增長、耕地日益減少等重大不利因素，全區域的農業生產持續發展存有很大困難。因此在這種發展背景下宜將傳統的種植業以糧為主的一元種植結構或者是以糧為主，兼顧經濟作物的二元種植結構逐步調整為節水高效的“糧、經、飼”三元結構［3］。三元種植結構就是適當壓縮並控制井灌區的灌溉面積，恢復部分旱作，減少高耗水、低效益的作物栽培。如壓縮高耗水作物冬小麥、夏玉米，增加傳統的耐旱節水優質高效的作物種植，如春谷或夏谷、高粱等小雜糧、豆類、甘薯、特種玉米、棉花、飼草以及其他特色農作物如菸草、麻類、瓜果、藥材等作物的栽培的一種種植模式。比如飼草種植可以以經濟效益為主，兼顧生態效益，如結合種植制度改革，種植結構和農村產業結構調整，建立合理的三元種植結構，擴大飼草種植比例。也可以結合養殖業及創匯農業發展，建立專業性的飼草產業化基地。在黑龍港地區，苜蓿便是具有很好發展優勢的飼草品種，很有推廣價值。黑龍港地區的滄州市，早在80年代初期就陸續將人工種草列入計劃，在小麥、玉米輪作的一部分地段改種小麥、飼料作物，將種植雜糧的一部分低產田改種苜蓿等。80年代中期以來，全市人工種草的面積一般在3萬～4萬hm2，其中苜蓿的面積3萬hm2以上。進入90年代以來，人工種草工作又開始進行有計劃地更新，輪種糧食作物。從近20年人工種草和草糧輪作的實踐看，這種糧食作物+經濟作物+飼作物的種植模式(三元結構)，不僅增加了當地大批蛋白飼草和飼用糧，從而替代大批食用糧，還促進了當地畜牧業的`發展，改善了當地土壤結構，提高了土壤的肥力，而且也使我們看到了當地農業持續發展的新曙光［4］。2．3．4制訂合理的節水灌溉制度在以上所有的農業節水措施中，科學合理的節水灌溉制度是綜合性的終端結果，它既是農業節水措施綜合效果的體現，也是工程節水、農業節水與管理節水的結合點。科學的節水灌溉制度是根據一個地區週年或一個生長期的天然降水和土壤水分的動態變化以及農作物對水分的需求而制定的，是通過土壤水分的調節和對農作物生長髮育的調控，充分挖掘節水潛力，以獲得最佳經濟產量和水分生產效率的灌溉方式。如棉花、玉米前期的“蹲苗”，冬小麥返青後用控制土壤水分以抑制無效分櫱，許多作物成熟期保持較低的土壤含水量以控制貪青晚熟和倒伏，減少蟲害和增加粒重。科學的灌溉制度包括:每次灌水日期，全生育期灌水次數，灌水週期(間隔)，灌水定額，灌溉定額。

3管理節水

3．1工程管理

3．1．1水源工程管理水源工程管理側重於水資源的開發與保護。在黑龍港地區以地下水井灌區為主，因此，對地下水位、開採量、水質等的控制與管理應加強，尤其是地下水位的控制，是地下水管理的最主要環節。滄州地下水降落漏斗和冀棗衡地下水降落漏斗的形成和發展以及造成的負面影響的教訓應予汲取。地下水位的控制就是要在一個相對較長的水文週期內實現水位的相對穩定和升降平衡，確定合理的年變幅、年際變幅空間，以及限制地下水的最大埋深。黑龍港地區井灌區以開採深層地下水為主，多年來處於超採狀態，而深層水屬戰略儲備水資源，一般情況下應禁止開採深層水作為灌溉水源，已開採的地方應採取節水措施和替代措施，逐年減少以至終止深層地下水的開採量，至少不應再增打深井。開採深層地下水成本費用較高，用於種植低附加值的糧食和其他大田作物，從經濟上也不合理。

3．1．2骨幹工程管理骨幹工程管理是在取水、輸水、水量分配等工程環節上，通過提高輸水效率，制定配水計劃，合理組織供水，以及通過科學管理、水量計算等途徑減少取水量和水量損失。在渠灌區，應根據灌區內地形和作物種植等因素安排優化的配水供水計劃，本著先高後低、先遠後近、先難後易、調蓄互補、灌排一體化的原則，這種管理模式一方面可以縮短輪灌週期、節水、節能、降低灌溉成本，而且能提高整個工程的工程效益、供水能力和水的綜合利用率。

3．1．3田間工程管理田間工程管理是骨幹工程管理的延續。該項管理工作的首要環節是工程的產權確認，在目前的管理體制下，可通過租賃、拍賣、轉讓或承包等形式移交給用水者協會或分會，實行誰受益、誰管理、誰負擔、自主經營的原則，管理的內容包括工程維護、制定用水計劃、組織輪灌、落實節水制度、協呼叫水戶之間的權益、水量計量、收繳水費等。

3．2水量計量水量計量工作是灌區節水管理的最基礎最關鍵的措施，它是實施水的產業化、商品化改革，建立經濟自主灌排區，落實水價改革、計量收費的技術保證，是檢驗灌區灌溉效率、節水效果的基本手段。在渠灌區，可採用流速儀法、水工建築物法、標準斷面法、量水建築物法、浮標法等，根據具體情況靈活運用。在井灌區，農灌用水不收水資源費，只繳納電費，因此，用電量估算水量是較常用且方便的方法。這種方法誤差較大，可以測定一個電量與水量關係的轉換系數進行校正。另一常用方法是以時間推算水量，前提是假定水泵出水量是恆定的，因此精度也較差，但方法簡單，農民易接受。高標準的方法是在水泵出口安裝農用水錶且直接記錄，計量準確，但成本較高。

3．3機構建設與政策法規建設發展節水農業應對水資源進行有效管理。在計劃經濟體制下，水利建設由國家投資，公眾低價或無償使用，致使資源浪費，工程效益難以發揮，執行維護無保證。目前結合水利工程管理體制改革，吸取國外先進經驗，推行經濟自主灌區新型灌溉管理模式，建立法律上自我管理，經濟上自主經營，自我維持、自我發展，農民用水戶參與管理的自主發展模式，實現了誰投入，誰所有，誰受益，誰管理的原則。

4結語

根據黑龍港地區農業節水技術的發展趨勢，黑龍港地區農業節水發展必須走多種節水技術相結合的節水之路。通過灌區改造、渠道防滲、微噴灌技術、田間徑流攔蓄、耕作與覆蓋保墒技術等工程措施與農業節水技術，努力減少田間耗水，增加作物產量;通過適當壓縮並控制井灌區的灌溉面積，恢復部分旱作，減少高耗水、低效益的作物栽培等農作制度，適當壓縮農作物的種植面積，擴大經濟作物和飼料作物的種植面積，建立適應型高效種植制度;通過建立各種合理的節水灌溉制度，通過水源工程管理、骨幹工程管理、田間工程管理、水量計量等各種管理措施，對農業節水進行有效管理，充分發揮現代管理模式在農業節水方面的應用，加強降水、地表水、土壤水的聯合排程與高效利用。同時，還需與工程節水技術、農業節水技術緊密配合、相互促進，使多種因素共同發揮作用才能得到理想的節水效果。黑龍港地區針對獨特的降水、氣候、地理和社會經濟條件，在因地制宜的基礎上做到合理用水、科學用水，創造出達到節水增產高效的一種現代化農業生產模式，不僅能較大提高該地區的農業經濟發展水平，更對整個河北省農業經濟和生態環境的可持續發展發揮巨大作用［6］。

參考文獻

［1］孫淑珍．從水資源角度看黑龍港區域農業種植結構優化［J］．河北工程技術高等專科學校學報．2010．4－6．

［2］孫淑珍．黑龍港型別區節水農業典型調查及效益分析［J］．河北工程技術高等專科學校學報．2011．1－4．

［3］武之新，武婷，趙鳳巖．黑龍港地區農業持續發展的新舉措［J］．乾旱地區農業研究．1999．3－1．

［4］武之新．草糧輪作在環渤海低平原半乾旱持續農業中的地位及前景［A］．中國北方半乾旱地區持續農業國際會議［C］．1995．8．

［5］由懋正，等．海河低平原水土資源與農業發展研究［M］．北京，科學出版社．1991．

［6］張曉，李源．基於水資源現狀的黑龍港流域農業節水技術分析［J］．海河水利．2012．2．411第38卷第5期地下水2016年9月.