節水灌溉與徑流農業瀏覽次數：427（2003-9-13）我國北方旱區面積寬廣，灌溉在農業生產上占極重要的地位，有的地區沒有灌溉沒有農業。我國旱區的灌溉水源主要是河川徑流和地下水，部分地區靠高山積雪融化后匯集而成的河流。也有少部分地區有地下潛流可資利用，如吐魯番、哈密一帶的坎兒井。我國旱區的特點是降雨量少和水源不足，擴大灌溉面積和增加灌溉量有極大困難。有些地區的地貌多樣，地形復雜，水土流失嚴重，難以發展灌溉。水的問題使我國北方旱區的農業生產潛力開發得很不夠，要開發我國旱區農業的潛力，突出的問題是水。在水源不足的情況下，必須注意節水灌溉和發展徑流農業（雨養農業）以提高灌溉水和自然降水的利用率。一、節水灌溉1985年我國有灌溉面積7.4億畝，占16億畝耕地中的45%。目前所采用的灌溉技術主要是地面灌溉，，占灌溉面積99%。還有少數噴灌、微灌（以滴灌為主，霧灌、微噴灌極少）和地下灌溉。噴灌面積占灌溉面積的0.94%，微灌面積僅占灌溉面積的0.03%.節水灌溉中的最大問題，是地面灌溉灌水技術粗放，盲目追求單位面積高產，頻繁澆水和超定額灌溉。其中除了局部地區引起土壤次生鹽漬化、澇害以外，多數地區的嚴重問題是大大地耗費了有限的水資源，而且得不償失，貽害后代。在北方旱區，河水資源本來不足，由于浪費嚴重，廣大地區的河流早已干涸。更值得注意的是，由于該地區地表徑流資源缺乏，因此，地下水資源儲備非常珍貴，但因對地下水的大量超采利用，地下水位已大幅度下降。由于工農業和人口的發展，不得不過量汲取貯備水，在這種前提下，節水更為重要。為了在節水方面做出努力，減少掠取水資源，節水灌溉勢在必行。特別是在我國北方旱區，結合當前實際情況，采取逐步改善的辦法，節水灌溉可以從改進地面灌溉的灌水技術和大力推廣節水灌溉的灌水新技術兩方面入手。（一）改進地面灌溉的灌水技術小畦灌溉、短溝灌溉、細流溝灌和稻田濕潤灌溉，是節水灌溉的有效措施。目前畦灌的問題是畦面不平，畦太長、過寬，畦首放水量過大，放水時間過長，畦埂矮而松，畦灌時串水漫灌，灌水不均勻，致使灌水定額過大。一般長畦（50-80米）的灌水定額為每畝50-70立方米，短畦（10-15米）為每畝30-40立方米，但目前，多實行粗放的畦灌，致使灌水定額超過每畝100立方米，引起深層滲漏，浪費極大。因此，宜采用小畦灌溉。溝灌時，在溝的四周，土壤水分達到或接近飽和含水量，離溝較近處的土壤水分可達到田間持水量，而離溝較遠的土壤水分，則低于田間持水量。因此，溝灌減少了深層滲漏和流失，較畦灌省水1/3。另外，溝灌后的地面蒸發也較畦灌少得多。溝灌是地面灌水技術較先進的灌水技術，增產省水效果較明顯。目前溝灌中存在的問題是溝過長、地面不平、灌水不均勻、灌水定額偏大而浪費水。一般溝長20-30米時，灌水定額小于每畝30立方米，溝長超過50米，灌水定額將大于每畝40立方米。細流溝灌，就是在溝灌的基礎上，采用多溝同時進水，細流長流的一種溝灌法。溝口放水時間長，溝中流量?。棵?.2升），在長時間的淺水層的溝灌條件下，土壤浸潤可達到較深厚的土層，而表土又保持疏松良好的結構，保墑情況良好。我國新疆地區的棉田灌溉，就是根據當地蒸發量大的氣候條件，采用了細流溝灌，灌水量每畝25立方米左右。稻田濕潤灌溉，是節水灌溉的有效措施，一般稻田濕潤灌溉可較淹灌節省灌溉水40%左右。北方旱區水稻米質優良，但由于水資源不足，水稻面積已壓縮。為了挖掘水稻生產潛力，改淹灌為濕潤灌溉可節約用水。（二）節水灌溉新技術節水灌溉新技術包括有地下灌溉、噴灌、滴灌、霧灌、微噴灌等?？梢杂幂^小的灌水定額（每畝10-20立方米）較均勻地浸潤土壤。近幾年來，國內外為灌水新技術提供的灌水設備，品種不斷創新，質量不斷提高，為推廣節水灌溉新技術提供了物質條件。1、地下灌溉地下灌溉是利用埋設在地下的專門設施（滲水管道、鼠道等），將水引入地下，再借土壤毛細管作用，自下而上地浸潤土壤。地下灌溉可采用較小的灌水定額（每畝10-20立方米），進行適時適量的灌溉。地下灌溉系統包括水源、輸水渠道和滲水管道。滲水管道可用各種材料制造。目前，應用較多的管材，有粘土燒管、瓦管、竹管等，或用鉆有小孔的薄壁硬塑料管、半軟塑料管。也可用鼠道。地下灌溉不僅可以采用小定額（每畝10-20立方米）進行滲水灌溉，還可以節省土地，免去筑畦，便于地面的機械化耕作。灌水工作簡單，便于自動化，還可以與其他田間管理工作同時進行。滲入管還可起到排水管的作用，改善土壤透氣性，并有增加雨水入滲，有效地利用雨水。在我國北方旱區，地下灌溉還可減少土壤蒸發。但地下灌溉的農田表土層濕潤較差，對作物幼苗期供水不足。在透水性強的土壤上，仍有一定量的滲漏損失。管道易堵寒。檢修較困難。投資較大，施工費勞力。由于滲水管的埋深、坡度、長度均有一定的局限性。地下灌溉促使土壤返鹽，不宜在鹽堿地上采用。2、 噴灌噴灌是利用水泵和管道系統，在一定的壓力下，把水通過噴頭噴到空中，散為細小水滴，象下雨一樣灌溉農作物，是一種比較先進的灌水技術。噴灌可以控制噴水量、噴灑強度和噴灑均勻度，從而避免了地面徑流和深層滲漏，防止了水、肥、土的流失。一般噴灌較地面灌溉可以省水50%左右，因此，在北方旱區水源有限的條件下，采用噴灌可節約用水，擴大灌溉面積。由于噴灌能適時量下，采用噴灌可節約用水，擴大灌溉面積。由于噴灌能適時量地滿足作物對水分的要求，減少土壤結構的破壞，保持土壤通氣良好，促使土壤有機質分解，提高土壤養分的有效性，并能調節田間小氣候，給農作物生長創造了良好的條件，因此，噴灌與地面灌溉相比，可使大田作物增產20-30%，蔬菜增產50-100%，從而提高了灌溉水的利用率。噴灌對土壤、地形、坡度的適應范圍廣。地形復雜的崗坡地，透水性強的沙土地，不宜發展地面灌溉，或發展地面灌溉難度較大的地區，可以發展噴灌。發展噴灌主要是一次性投資較大，但從畝產投資來看，噴灌比地面灌投資的增加并不算多。北京市昌平地區1956-1980年的水利投資7792.5萬元，發展有效灌溉面積40.3萬畝，畝投資為193元。全北京市同期平均畝投資為200元，平原地區通縣畝投資為146元。由此可見，非噴灌的水利投資并不低，如用于發展噴灌，并不一定存在投資大的問題。在提水灌區（井灌區等）尤其是高揚程提水灌區，噴灌增加的能耗與運行費相抵，還略有減少，所以噴灌也并不增加每畝地的能耗與運行費。據北京順義縣水利局資料，當冬小麥噴溉比地面灌溉灌水次數相同或略多時，噴灌比地面灌每畝地可省電9.48-15.9千瓦?小時-1，平均每畝地可省電12.69千瓦?小時-1，當噴灌次數為9次，地面灌溉為6次時，噴灌比地面灌每畝多耗電25.1-40.3千瓦?小時-1，平均每畝地多耗電32.7千瓦?小時-1。從五個試驗點總的情況看，噴灌平均每畝地耗電85.15千瓦?小時-1，地面灌平均每畝地耗電87.17千瓦?小時-1，噴灌比地面灌溉每畝地平均可省電2.02千瓦?小時-1。世界先進國家廣泛采用噴灌。蘇聯在1980年已有噴灌面積1.53億畝。占灌溉面積的47%。美國在1985年有噴溉面積1.35億畝，占灌溉面積的37%。近年來，我國噴灌在蔬菜、果園、茶園、桑園、花生等以濟作物上有較大發展。據1985年統計，全國有噴灌面積675萬畝，占灌溉面積的0.94%。我國半干旱和干旱地區的噴灌面積444萬畝，占全國噴灌面積的65.8%。目前我國的噴灌正在逐步穩定地發展中。3、 滴灌滴灌是滴水灌溉技術的簡稱。它是利用低壓管道系統（通常使塑料管道），將水加壓、過濾后，把灌溉水（或化肥溶液）一滴一滴地、均勻而又緩慢地滴入作物根部附近的土層中，使作物主要根區的土壤經常保持在適宜于作物生長的最佳含水量，而作物行間、果樹的行間和株間土壤則保持相對干燥。滴灌時，當水滴離開滴頭進入土壤后，除了在重力作用下，水分垂直向下運動，逐漸浸潤深處的土壤外，而且水分也在毛管力和土壤基模勢的作用下，作垂直運動與水平運動向四周擴散，逐漸濕潤滴頭所在位置附近的土壤。滴灌停止后，在土壤含水量超過田間持水量時，土壤水仍然受重力作用向下移動。隨后，在土壤基模勢的作用下，繼續緩慢地向下、向四周移動，而達到暫時的平衡狀態。滴灌與地面灌溉、噴灌相比，浸潤土壤有兩點明顯的不同。一是滴灌地的土壤表面不是全部濕潤的土壤，水分比較均勻。與其他灌水技術相比，滴灌最為突出的優點是省水。滴灌只浸潤作物根部附近的那部分土體，避免了滲漏的損失，也大大地減少了株間土壤表面蒸發。滴灌也沒有噴灌時的水滴的漂移損失和蒸發，滴灌的灌水定額約為每畝10立方米左右，是地面灌溉方法灌水定額的1/5-1/4,是噴灌灌水定額的1/3-1/2。在炎熱干旱和土壤透水性強的地區，滴灌的省水效果更為顯著。滴灌能根據作物需水規律，適時、適量地、均勻而又緩慢地供水、供肥，使作物根層土壤經常保持適宜的水分、空氣和養分狀況。并使作物行間、株間保持干燥，抑制了部分雜草生長，因此，增產效果顯著。與地面灌溉相比，滴灌能使水果增產20-50%，蔬菜增產50-200%，糧食作物增產20-40%。滴灌的水分利用率更高。同噴灌相比，在丘陵山區少地及土地不平整的耕地上采用滴灌更具優越性。此外，它能防止灌區土壤次生鹽漬化。甚至還可以利用咸水灌溉，因為作物根系土層經常保持濕潤狀態，這就是使得土壤中的鹽分始終處于稀釋狀態，并且隨著土壤水分的運動，鹽分向離根系較遠的干土區移動，所以使用咸水滴灌時，水源的含鹽量可高達3克?升-1，作物也能正常生長，并獲得較高的產量。另外，滴灌不會弄濕作物的基部葉片，避免了鹽分對作物的危害。滴灌的操作技術簡便，還易于實行自動。滴灌的工作壓力低于噴灌，較噴灌節省能源。但滴灌的投資較大，容易發生滴頭堵塞的問題。近年來，新疆農業科學院從國外引進薄壁雙壁管，它是由放水孔間距大的內管（高壓軟管）和放水間距小的外管（低壓軟管）結合在一起組成的。薄壁雙壁管起著毛管（內管）和滴頭（外管）的作用，它配水均勻，畝投資比用毛管和滴頭便宜30%左右，并可作帶狀盤卷，放收管方便，便于機械化鋪設和回收。微噴灌是介于噴灌和滴灌的一種微灌灌水技術。它既有滴灌的省水、省能源的優點，又便于克服滴灌滴頭易堵塞的弊病，目前正在逐步推廣中。由于滴灌、微噴灌省水、省勞力、省能力、省能源、增產效果顯著，目前發達國家已在溫室、果園、蔬菜、棉花等經濟作物上大力發展。據1983年統計，以滴灌為主的微灌面積，美國為278萬畝，占灌溉面積的0.7%，以色列已達到123萬畝，占灌溉面積的34.8%。近年來，我國正在逐步發展中，1983年微灌面積已有20萬畝。（三）加速節水灌溉目前，我國所采用的灌水技術，主要是地面灌溉，由于受到資金、能源和噴、微灌設備條件的限制，不可能在短期內大量發展噴、微灌。因此，當務之急是充分利用好現有北方旱區的水利設施，改進地面灌溉的灌水技術，同時，要在水源不足的特別干旱的地區大力發展噴、微灌。近十多年來，我國噴灌面積有一定的發展，1985年噴灌面積為675萬畝，占灌溉面積的0.9%，而我國半干旱和干旱地區的噴灌面積為444萬畝，占全國噴灌面積的65.8%，目前正在穩步發展中，以滴灌為主的微灌，近幾年來開始起步，1983年我國微灌面積為20萬畝，僅占灌溉面積的0.03%。世界上發達國家的噴灌、微灌的發展相當的快，蘇聯1980年噴灌面積已達1.53億畝，占灌溉面積的47%。美國1985年噴灌面積1.35億畝，占灌溉面積37%，法國和聯邦德國的噴灌面積占灌溉面積分別為75%（1980年）91%（1983年）。南斯拉夫、民主德國、保加利亞、匈牙利、羅馬尼亞、捷克的噴灌面積占灌溉面積分別為31%，47%，60%，63%，80%和90%。據1983年統計，美國和蘇聯的微灌面積分別為278萬畝和168萬畝，各占灌溉面積的0.7%0.05%。地處西亞干旱地區的以色列的內蓋夫沙漠約為全國的一半，沙漠中生長著一些小灌木，沙漠表面有土壤化層，這里的沙漠只要有水就可以變為肥沃的土地，因此，那里非常重視節水灌溉技術的使用與發展。以色列在1966年就有噴灌面積229萬畝，幾乎實現了耕地面積噴灌化。據1983年統計，以色列微灌面積為123萬畝（柑桔、棉花、水果），其節水灌溉技術在世界上是領先的。他們的噴灌、微灌的成果已經在實際中得到應用。我國噴灌和微灌的面積是相當少的，而我國北方旱區的疆域相當廣闊。該區水資源不足，灌溉水的利用率又很低。為了充分利用和保護好有限的水資源，造福子孫后代，必須因地制宜地大力發展噴灌灌水技術。我國北方旱區內，草甸鹽漬化土壤、沼澤鹽漬化土壤和灌區次生鹽漬化土壤等地區，貯存有大量淺層地下咸水，可利用礦化度小于3克?升-1的咸水發展滴灌。這不僅利用了淺層地下咸水的資源，還可促使淺層地下咸水的淡化，降低地下水位，有利于鹽漬化土壤的改良。要提高我國北方旱區灌溉水的有效利用率，除了改進灌水技術，推行節水灌溉之外，還要防止輸水渠道系統和蓄水工程（水庫、坑塘等）的滲漏損失。目前，我國灌區多為土質渠道，不少灌區的渠道系統紊亂，渠道彎曲多，渠線長，所以渠系有效利用系數低，一般只有0.3-0.5,而有50-70%的水在渠道系統輸送過程中滲漏和蒸發損失掉了。為此，我們要進行渠道系統改建，加強計劃用水，實行輪灌，縮短固定渠道輸水時間，也要采取渠道防滲措施。有條件的地方，可推行輸水管道化，使渠道系統的輸水損失降低到最低限度，以提高灌溉水的利用率。土質溝渠、水庫、池塘，因土壤是多孔體，滲漏損失嚴重，并造成鄰近地區漬水、鹽漬化和土壤侵蝕。而現代工業技術提供了很多廉價防水材料，可阻止貯水、輸水工程的底、壁透水。例如，對于土壤含粘粒量大于15%的地方，可采用鈉鹽處理。鈉鹽可分散粘粒；又如采用水泥或瀝青護面；也可采用聚乙烯、聚丙烯塑料薄膜做防滲材料，在薄膜上加蓋土壤、礫石，以資保護。較深水庫和石質土壤上的水庫，應采用較厚、韌性較強的乙烯基，或加強的聚丙烯薄膜。我國北方干旱地區的水庫、池塘、溝渠的水面蒸發十分嚴重，但常被忽視。由于水面暴露面積大，水面蒸發損失超過了生產用水。抑制水面蒸發是增加供水量的重要手段，不需增加工程，就能增加蓄水能力。在水面上使用一層阻止水分氣化的"阻擋層"，可抑制水面蒸發。例如，自動擴散在水面上，形成密封層的液態化學制劑，如十六醇，它的細長分子，在水面排列一個分子厚的分子層，蓋在水面上，15畝水面用量小于60克，需量極少，不限制氧氣進入，對人、魚無毒。但它易受風浪影響。又如，漂浮石蠟板，日曬后融化，在水面上成一柔軟的薄膜層。美國亞利桑那州，在一個貯水池覆石蠟4年仍完好，蒸發抑制率達85%，。該石蠟層在天冷時破裂，而曬熱后又融化，重新成膜。也可以放置一些漂浮水泥板，多孔輕質塑料等。在西南非洲一座15畝水面的水庫上，抑制蒸發效果顯著。用固態板抑制蒸發時，可能引起水溫增高，以選用絕熱、淺色、能避免太陽能進入水體的反射材料為好。此外，用粗沙和卵石填充水庫，將水貯存在沙石間的孔隙中，并使水位保持在填充物堆積的表面30厘米以下，也可避免或減少蒸發。二、徑流農業（雨養農業）從崗坡地匯集降雨徑流并用于農業生產，這就是徑流農業。其基本要求是集水區來供應種植區足夠的水量。根深的多年生作物更能適應徑流農業，因為它能利用貯存在土層深處的土壤水。對某些深根、耐旱的果樹，可能取得良好的效果。生育期短的農作物（縮短了植物蒸騰和土壤蒸發損耗水分的時間）也能適應徑流農業。用徑流種植飼草可以增加產草量，大大增加草原的載畜量。徑流農業可以延長富含營養的多汁飼料的供應季節，甚至可在特別需要時提供青飼。約在4000年以前，雨水集成的徑流農業就已產生。徑流農業使平均年降雨量少到100毫米的田地，也能進行作物生產。古代中東的農民曾清理崗坡上的雜物以增加徑流，又沿等高線堆置石壩來匯集徑流，并引水到較低的農田。這些措施使農業在沙漠地區得以發展，使許多沙漠地區受益。以色列內蓋夫沙漠的徑流農業使牧草、大田作物和果園都取得極好的收成，產量比旱地農業高得多，而與灌溉農業的產量相當。麥類產量達每畝約80-300公斤，水果每畝約200-1000公斤，苜蓿草（鮮重）每畝約1000-2500公斤。以色列內蓋夫沙漠徑流農業的集水區與耕地面積比例為20：1。在年降雨量只有100毫米的地區，耕地得到的水量約等于300-500毫米的雨水。它將一些小流域分成1-3公頃的小集水區，使徑流能暢通地流進崗坡上的水渠里，水渠把水引到修成梯田的耕地里。耕地修有石徹水簸箕，還可使集入農田多余的水流入比它更低的田塊。除了較大面積的集水措施外，在內蓋夫沙漠地區也采用微集水面積種植。所謂微集水面積種植，就是在雨水過少、難以形成較大地面徑流的地區，在微集水面積周圍建起集水區，從集水區上收存雨水形成徑流，集中到較低的平坑內，只在坑里種一棵樹。微集水面積比起大型集存雨水方法，效率提高了。因為輸水損失減少到最低限度。它在雨小、在別處不能供水時，也照樣能提供徑流。采用微集水面積種植，不需要修水渠、梯田和梯田坎。此外，微集水面積在任何斜坡上都可以修建，甚至包括在幾乎水平的平原地段，對不適于采用徑流農場院的大片平坦土地上，也可以采用微集水面積種植。微集水面積種植方法，在我國有著悠久的歷史，積累了豐富的經驗。我國丘陵山區的水土保持工作中，有很多是利用微集水面積種植的措施。尤其是黃土地區可以充分發揮深厚黃土層的土壤貯水作用。甘肅省定西地區修挖的復式反坡梯田。就是把梯田田面修成反坡，成為反坡梯田（外高里低）并在反坡梯田上方留有一定坡長的坡地，作為"產流區"，匯集降雨徑流，用坡地產生徑流補充反坡梯田的土壤水分。即采用''以坡補田”的方法?；钠略炝炙玫乃綔?、魚鱗坑、溝坑相連，也是利用微集水面積的水土保持措施。采用徑流農業要調查研究：（1）土壤及其蓄水能力，特別是土層深度、土壤的保水、失水及是否易沖刷等方面的特性。種植地段的土層厚度最低限度要有1.5-2米，土壤要透水性強，有高度的貯水能力。集水區土壤必須是不易透水的。（2）地形，主要是坡降及天然徑流的流向。（3）降雨特點，主要是降水總量及降水的可靠性等，雨季處在低溫季節，平均雨季降雨量最少要達到80毫米。如雨季處在蒸發量大的高溫季節，平均雨季雨量必須超過80毫米。在干旱地區，盡管不常下雨，可是將雨水集存起來，其水量仍是可觀的，比如在1公頃的土地上，10毫米的降雨就等于100立方米的水。在平均雨量少到80毫米的干旱地區，集存在雨水是可以采用的。我們可以改變地表狀況的辦法來增加降雨徑流。（一） 田地個整坡降平緩的小集水區（坡降為1-5%為適宜），集存雨水的效果最好。通過清除坡面上的巖石和草木，并把土壤表面壓實，一般就可以增加降雨徑流量。沿崗坡等高線修筑渠道，可以匯集徑流水，并把徑流水輸入在洼地的坑塘里或引入較低的農田。這些簡單的田間工程，主要問題是應避免和防止沖刷。所以只有當土壤沖刷不嚴重，又有廉價的坡地可利用時，這樣的田地修整，才可以成為很經濟的集存雨水的方法。（二） 化學處理雨水集存