探讨提高农田灌溉水分利用效率的主要措施
作者：孟素秀 谢敬芬
来源：《农业开发与装备》 2013年第7期
孟素秀1，谢敬芬2
（1.石家庄市冶河灌区引岗管理处，河北鹿泉 050200；2.河北省水利技术试验推广中心，河北石家庄 050000）
摘要：农田灌溉水分利用效率（单位水耗所获得的农产品产量），是农业水资源高效利用的核心内容，也是农业可持续发展的关键。综合国内外研究成果，论述农田灌溉水分利用效率的计算方法、影响因素并提出提高灌溉水分利用效率的主要技术措施。
关键词：农田灌溉；水分利用效率；技术措施
0 引言
在中国水资源紧缺的背景下，为了应对水资源过度开发、使用低效等问题，国家实行了最严格的水资
源管理制度，提出水资源管理控制三条红线，对用水总量、用水效率和排污实行严格的控制管理，并把水资源管理的约束性指标纳入“十二五”规划中。河北省是一农业大省，农业用水量占各行业用水总量的70%以上，而农田灌溉用水占农业用水量的80%左右，因此，提高单位水量所获得的粮食产量即水分利用效率（水分生产率）具有重要的意义。
本文分析了农田灌溉水分利用效率的影响因素，提出提高水分利用效率的方法以及主要措施。
1 水分利用效率的概念
农田灌溉水分利用效率是单位水量所获得的农产品产量，即单位耗水量所获得的作物产量，其公式可表示为：
作物耗水量可以用灌溉水量、蒸腾蒸发量或降雨量来表示。对蒸腾蒸发量的计算可用水量平衡法或Penman-Monteith公式，也可以用遥感蒸腾蒸发量[1]。1987～1992年河北省灌溉中心试验站（河北省水利技术试验推广中心）和望都县灌溉试验站研究的玉米灌溉制度对产量和水分利用效率影响时，采用灌溉水量计算水分利用率，得出灌溉量为4500m3/hm2时水分利用效率达到最高，为1.44kg/m3（见图1）。
由图1可以看出：年灌溉水量低于4500mm/hm2时，水分利用效率随着灌溉水量的增加而增高，而当灌溉水量大于此值时则相反；当其值大于5000mm/hm2时，增加灌溉水量对水分利用效率的影响较小。
2 水分利用效率的影响因素
水分利用效率的影响因素较多，主要包括：
2.1 作物类型
不同的作物具有不同的水分利用效率，C4作物（生长在温度较高地区如高梁、玉米、甘蔗等）比C3作物（生长在温度较低环境如大豆、小麦和水稻等）具有较高的水分利用效率，因此，选取合理的品种进行适度的抗旱，可得到较高的WUE。
2.2 土壤因子
本文提出的土壤因子主要指土壤水分和土壤养分。在影响产量和水分利用效率中，营养物质尤其是氮素含量则影响叶片生长速率，加速土壤水分蒸发。王晓凤[2]等分析不同灌溉方式和氮肥施用量处理下冬小麦的产量和水分利用效率，结果反映出氮肥施用量在一定范围内升高对产量和水分利用效率具有积极的作用。
2.3 工程类型及田间管理方式
常规灌溉相比微灌、喷灌具有节水增产的效果。在生产实际中，通过秸秆或地膜覆盖措施降低蒸腾蒸发量，提高水分利用效率。农田实施的管理措施主要目的是增加土壤保水性能，提高作物生长各环节对水分和养分的利用程度，进而提高产量和水分利用效率。
2.4 其它因子
气候条件的差异会导致降水和产量的差异，因此，气象因素随区域地理位置的不同会影响到WUE的大小。除此之外，还包括投入、工程设施配套情况、水的管理制度等。
3 提高水分利用效率的主要措施
用水效率是水资源管理控制三条红线中的其中一条。提高用水效率的途径有两条：一是减少水分无效消耗，主要为无效蒸腾蒸发量和深层渗漏水量；二是提高作物产量。
3.1 采用先进的灌溉方式
目前我省采用较多的先进灌溉技术主要有畦田灌溉、喷、滴灌以及非充分灌溉等。非充分灌溉是灌水量不能完全满足作物整个生长发育期需水的灌溉，把水非足额地灌溉在作物敏感期，即对产量影响比较大的时期。喷灌具有增加地面湿度，调节田间小气候，节水、增产等特点，适合在坡度较大的地块实施。滴灌使土壤结构保持较好，具有节水、省工、增产且能提高农产品质量等特点，尤其适用于蔬菜种植区。
3.2 基于ET（蒸腾蒸发量）的水管理技术
ET（蒸腾蒸发量）管理工作总体上可分为两步，一是确定流域水资源管理目标（即确定可消耗的目标ET），二是根据目标最优分配水资源。根据水平衡原理，即：
P+T=O+ET
式中：T—外来水量；
P—本地降水量；
O—系统流出量[5]。
对于规划水平年目标ET的确定，选取较长历史系列的相应数据，根据水平衡方程以年内均衡为条件（即假设年内系统内部蓄水量变化为零），逐年计算区域可消耗ET总量，对所得各年可消耗ET量进行频率分析，可以获得不同频率下的区域可消耗ET总量。
对大的研究区域的可消耗ET值进行估算较好的办法是利用遥感和GIS技术，目前应用较为广泛的是陆面能量平衡算法（SEBAL）。当获得研究区域内可消耗ET总量和各地块用水现状后，将不同的水量合理调配到最适宜的地块，实现大范围的水资源优化配置，从而在确保作物产量不降低的前提下，提高农业水资源利用效率。
3.3 其他措施
其他措施主要包括种子浸泡、田间管理措施和轮作、选择合理的播种日期、作物种植密度、杂草与病虫害控制等，这些措施的实施都有助于产量和WUE的提高。同时，土壤改良、新品种的推广，尤其是N、P化肥用量的增加，对水分利用效率的增加起着决定性的作用。
4 小结与结论
提高WUE的总体思路是增加产出，同时减少水分无效损耗。其主要措施包括：采用先进的灌溉方式、基于ET的合理化水管理技术及其他措施等。鉴于严峻的水资源紧缺形势，今后在抗旱高产作物的培育工作中应把高WUE作为一个重要指标。
参考文献
[1] 刘志武，雷志栋，党安荣，等.遥感技术和SEBAL模型在干旱区腾发量估算中的应用[J].清华大学学报（自然科学版），2004，（03）：421-424.
[2] 王晓凤等，吴文良等.不同水氮处理对冬小麦生长及土壤水分利用效率的影响[J].农业环境学报，2007，（B10）：741-745.
[3] 于春华.节水灌溉措施真实节水量的分析计算[J].科技信息，2008（26）：1-3.
[4] 许志芳.如何正确理解节水灌溉的涵义[J].中国农村水利水电，2001（12）：34-35.
[5] 蒋云钟，赵红莉，甘治国，等.基于蒸发蒸腾量指标的水资源合理配置方[J].水利学报，2008，（06）：720-725.
