3.2 形成了适合不同地区应用的农业节水技术模式
农业节水是充分合理地利用各种水资源,采取水利、农业、管理等技术措施,使区域内有限的水资源总利用率最高,效益最佳。由于实施农业节水的地区自然、经济、社会条件千差万别,灌溉对象也多种多样,因此必须遵循因地制宜的原则,依据不同地区、不同作物的不同要求,建立不同的节水技术模式。经过几十年的研究、推广与应用,我国农业节水已经形成了一些综合型节水灌溉模式、旱地农业高效利用降水模式或技术体系。
3.2.1 渠灌区节水灌溉模式
全国纯渠灌区面积约4亿亩,占全国灌溉面积的50%左右,是节水潜力的重点区域。根据陕西等地灌区试验资料的计算结果,在灌溉渗漏损失中,干、支渠道渗漏损失占灌溉损失的70%左右。因此灌区节水的重点应首先是搞好干、支渠道的防渗,同时实施田间节水技术,积极推广小畦灌、沟灌、长畦短灌和涌流灌等先进的地面灌水技术,并通过开展非充分灌溉、水稻控制灌溉、降低土壤计划湿润层深度和采用覆盖抑制蒸腾蒸发技术,实现渠灌区全方位节水。
渠道防渗是渠灌区最重要的节水技术措施,大量的工程实践证明,采取渠道防渗措施后,可以减少渠道渗漏损失70%~90%。陕西省泾惠渠灌区是我国古老大型河水灌区,耕地135万亩,年引泾河水4亿m3。在工程上,采取渠道防渗、渠系配套、土地平整和长畦改短畦等措施;在水管理上,实行水权集中,统一管理,按量按成本收费,水的利用率达到0.5左右。结合农业措施,从1981年起,粮食亩产超500kg,1994年灌区内的高陵县,成为西北第一个吨粮县,水的利用效率达1.5kg/m3。
3.2.2 井灌区节水灌溉模式
全国井灌区面积约2亿亩,占全国灌溉面积的1/4左右。土地分散,耕地面积小,素有精耕细作的传统,土地平整,灌溉水利用系数较高。但由于这类灌区多在北方缺水地区,因此仍需在现有基础上,进一步挖潜。实践证明,低压管道输水灌溉是井灌区实现节水的非常有效、实用的技术之一。因此,宜采用低压管道输水与喷微灌(蔬菜、果园、经济作物、极度缺水地区的粮食作物)、畦灌相结合,田间积极推广小畦灌、非充分灌溉、水稻控制灌溉及覆盖等农艺节水技术。
例如,山东省桓台县是我国北方第一个吨粮县,其井灌区由于水资源不足,加之传统农业用水浪费现象严重,致使地下水位连续下降,井泵多次更新。为此,从1993年起实施了以充分利用降水、开发利用土壤水、合理调控地下水为主,农、水措施紧密结合,建设节水高产吨粮田的农业节水模式。应用这种节水农业综合技术体系后,比传统灌溉节水29.8%,节能28.8%,省工33.2%,省化肥34.6%,比推广前的1988年增产46.7%,纯收益增加247.3元/亩。同时还因每年减少地下水开采量300亿m3,以及减少了水肥流失,从而有效控制了地下水位下降,并有所回升。此外,也大大缓解了水资源供需矛盾,促进了高产、优质、高效农业的发展。
3.2.3 井渠结合节水灌溉模式
井渠结合型灌区约有2亿亩。这类灌区的特点是:无论是单一依靠渠灌,还是单一依靠井灌,都存在水资源不足或引起其他生态问题。经过长期的实践,总结出的农业节水灌溉模式是:开展地面水与地下水在时间上及空间上的联合调度,采用渠道防渗技术、低压管道输水技术、长畦改短畦、小畦灌技术及田间覆盖、化学节水、节水灌溉制度等农艺节水技术和管理节水措施,实现水资源的联合调度和农业高效用水。例如,河南省清丰县历史上旱涝洪碱灾害俱全,自20世纪70年代以来,由于农业的发展,大量开发利用地下水,地下水位大幅度下降,干旱缺水成为当地工农业发展的主要制约因素。为此采取了引黄水与地下水联合利用、咸水与淡水联合运用、建设适合地表水和地下水联合运用的节水工程、节水高效模式化栽培技术组成的农业节水模式。与示范区建设前相比,通过综合应用以上技术措施,节水率达到30.4%,水分生产率提高了63.3%,小麦和玉米的水分生产率达到1.96kg/m3。同时还使地下水位有所回升。(https://www.daowen.com)
3.2.4 集雨节灌农业节水模式
根据《全国雨水集蓄利用规划》,适宜开展集雨节灌的地区包括西南、西北、华北的14个省(自治区),有耕地4.1亿亩、人口28624.2万人。因条件不同,在集雨节灌的发展过程中,各地创造出了许多适合当地的集雨节灌模式。如甘肃实施的“121”雨水集流工程(每户建100个左右的雨水集流场,打2眼水窖,发展1亩左右庭院经济),在不到2年时间里,解决了130万人的饮水困难。广西河池地区发展水柜灌溉,一改过去只能种一茬玉米为一茬玉米加一茬中(晚)稻,亩产由150kg增长到700~800kg,实现了温饱有余。云南大理州涧县山区面积占99.3%,从1992年开始到1997年,共建水窖28816个,1997年粮食播种面积减少了40%,粮食总产却比1993年增加33.6%,腾出耕地发展烤烟,来自烤烟的人均毛收入800多元,1997年的财政收入是1993年的4.5倍,贫困人口大幅度下降,经济实力大大增强。此外,内蒙古自治区实施的“112”集雨节水灌溉工程(1户建1眼旱井或水窖,采用“坐水种”和滴灌技术,发展2亩抗旱保收田),宁夏的“窖水蓄流工程”,陕西的“甘露工程”,还有山西、河南、河北等省雨水集蓄工程也都对解决农民温饱、农民增收、增强安定团结发挥了巨大作用。这种模式共同的特点是节灌工程与农业节水相结合:建设雨水集流工程(包括集流面、水窖、输水管、输水沟),与等高耕种开挖鱼鳞坑拦蓄雨水、深耕蓄水保墒、覆盖抑制蒸腾保蓄、调整作物布局的适水种植、增施肥料提高水肥利用率、坡地粮草轮作、粮草带状间作、草灌(木)间作、减少雨水径流等农业蓄雨利用技术相结合。
3.2.5 抗旱灌溉农业节水模式
此类地区多存在季节性缺水。其节水模式为:选区用适宜当地的各种灌溉技术(“坐水种”、软管灌溉、轻小型移动式喷灌机喷灌等)和平整土地修建梯田、植树种草培肥土壤、覆盖保墒、合理耕作、采用节水灌溉制度等相结合。
“坐水种”(注水种)是松辽平原和松嫩平原普遍采用的一种抗旱灌溉模式,是利用注水灌溉播种机,将开沟、注水、点种、施肥、覆土一次作业完成。主要用于玉米、大豆、甜菜的抗旱点灌。目前,在黑龙江省西部、吉林省西部、辽宁省北部和西部、内蒙古东部地区,已把“坐水种”作为农业生产中最重要的一个环节,每年“坐水种”面积已达7000万亩以上。
软管抗旱灌溉和轻小型移动式喷灌机抗旱喷灌广泛应用于豫南、苏北、皖北和南方丘陵地区,这些地区年降雨量在一般年份能满足作物生长需要,但遇春旱或伏旱时对农作物生长影响很大,需要进行抗旱灌溉。这种模式是利用轻小型喷灌机接软管浇灌或喷灌,也可利用山丘区水源的自然落差水头接软管浇灌或喷灌。
3.2.6 雨养农业保水节水模式
此类模式在我国南北地区没有灌溉条件的旱地上广泛采用。其节水模式有多种:①采用少免耕技术、覆盖保墒,配合使用各种保水制剂、适水种植等相结合;②深耕翻压秸秆、选用抗旱品种、覆盖保墒、增施有机肥;③坡改梯、覆盖保水、选区用抗旱品种、增施钾磷肥;④调整作物种植结构,尽量做到作物生长与雨热同步,配合能充分利用降雨的农业综合技术措施。
西北农业大学在半干旱区宁夏的固原县采取以扩种生态适应强、耗水系数低的豆科牧草为突破口,促进畜牧业发展,通过种植结构调整,强化农牧结合,建立了富有北方旱地农业地区特色的生产结构体系。其中包括相宜比例的“粮、经、饲”种植结构和“草、畜、肥、粮”的物质循环体系,使豆科牧草所固定的生物氮连同大量的有机质通过畜牧业途径,集中地向农田转移,配合以磷、钾等沉积性矿质营养物质的添加,强化物质循环,增进肥力,提高了水分利用效率。8年间粮食亩产由31.5kg增加到157.1kg,总产增长3.7倍。人均粮油由137.7kg增加到497.8kg,人均年收益由65元增到616.6元。耗水系数由原来的10.24逐年下降到3.86,农田水分生产潜力的开发程度由23.4%提高到61.0%。