节水灌溉与农业可持续发展
（新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 库尔勒 841000）
摘要：节水灌溉是缓解农业用水供需矛盾，实现水资源可持续利用、农业可持续发展的重要措施。本文对节水灌溉的内涵、农业灌溉的节水途径与技术措施，以及节水的生物学基础进行了讨论和分析。
关键词：农业节水 水资源 水土环境
1 节水灌溉的内涵
节水灌溉是根据作物的需水规律和当地供水条件，充分和有效利用水资源，提高灌溉水的利用效率，获取农业的最佳经济效益、社会效益和生态环境效益而采取的多种节水措施的总称［1］。因此，节水灌溉是建立在充分利用当地天然水资源和供水条件的基础上，最大限度地提高水资源的利用效率。节水灌溉追求的不是单位面积的产量最高，而是总体效益最大。在注重经济效益的同时，应兼顾社会效益和生态环境效益，不仅重视当前利益，更重视长远利益，保障水资源可持续利用和农业可持续发展；从适应现代农业对灌溉的要求和实现农田灌溉现代化的角度看，节水灌溉就是科学灌溉、集约灌溉、现代灌溉、可持续发展灌溉；是以农田水利学、水文水资源学、农学及农业水管理等多学科为基础交叉衍生出的一系列节水技术措施（包括工程措施和非工程措施）组成的综合技术体系。
2 节水灌溉的途径与技术措施
明确了节水灌溉的含义，将会促使人们从理论上和实际中条理清晰地去探索、研究和开发农业节水及节水灌溉的途径与相应的技术措施。节水灌溉的途径与措施如下。
2.1 耗水环节节水
（1）提高作物水分利用效率。①提高光合/蒸腾比率；②选用高WUE品种和耐旱品种；③采用水肥耦合技术；④调整作物种植结构。
（2）减少田间水分无效消耗。①采用节水农艺技术；②杜绝深层渗漏；③限制叶面蒸腾；④抑制课间土壤蒸发。
2.2 供水环节节水
（1）提高灌溉管理水平。①在灌溉预报、实施、计量及监控等全过程中采用计算机自动化管理；②采用节水灌溉制度。
（2）减少田间灌水损失。①采用地下灌溉技术；②采用先进的喷灌灌溉技术；③改进地面灌水技术。
（3）减少输配水损失。①计量配水；②管道输水；③渠道防渗。
（4）水资源合理开发和利用。①充分利用降水，蓄水兼筹；②地表水与地下水联合运用；③水资源优化调度与配置。
以上是笔者从供水和耗水两大环节提出的农业节水的途径和措施，认为农业的节水可归结为供水和耗水2个环节的节水，每个环节又有许多相应的节水途径和技术措施（包括物理的、化学的、生物的、农艺的、管理的、工程的）。由于节水是一项复杂的系统工程，牵涉方方面面的因素比较多，人们对节水的认识也有一个逐渐深化的过程，因此，以上各条不可能十分全面详尽，提出来仅供大家参考。
3 节水的生物学基础
水是生命赖以生存的基础和不可替代物，植物的生长发育也不例外。在作物产量与水分的关系方面，传统的观点一直认为：任何时期、任何程度的水分亏缺都将造成作物的减产，为了获得高产，在作物生长发育的整个过程中都必须保持充足的水分供给，如作物水分生产函数的Jensen模型就是在此基础上建立起来的。近年来，随着节水农业研究的不断深化，这一观点遇到了很多挑战。另一种全新的观点正在形成，这就是：适当的农田水分调控对产量的形成更为有利，并不需要在作物的整个生长发育期间都保持充足的供水。比较有典型代表的研究成果有［2］：以调控水分为手段进而控制作物的生长发育，达到个体与群体的优化组合（即最佳生长状态）的控制灌溉；保证作物需水敏感期的供水而实弹控制非敏感期供水的非充分灌溉、调亏灌溉；以水分生产率最高为准则的经济灌溉等。可以说，以挖掘作物自身节水潜力为主要特征的节水灌溉是对传统灌溉理论的突破与飞跃，丰富和发展了灌溉的内涵。
已有研究资料表明［3］：干旱缺水不总是降低作物的产量，而在于缺水的时间及缺水程度，适时适度的水分亏缺可能对增产和水分利用更为有利。这是因为：
（1）作物各生理过程对水分亏缺的反应并不相同。缺水对大部分作物各生理过程影响的先后顺序为：细胞扩张—气孔运动—蒸腾作用—光合作用—物质运输。即生长对缺水的反应最为敏感，物质运输最为迟钝，而即使在中度缺水的情况下，虽然气孔开张度减小，蒸腾速率大幅下降，但光合作用仍不至于显著降低，且复水后反而略有升高。
（2）作物不同发育阶段对水分亏缺的敏感程度不同。大多数作物在生殖器官形成期和开花期最为敏感，这一阶段水分亏缺会对产量构成较大影响，而其他时期一定程度的缺水不仅不会明显降低产量，而且有助于提高对水分的利用率和水分生产率（表1）。作物在拔节前进行适当的水分控制也有利于根系的发育和控制无效分蘖、积蓄能量和提高抗逆性能等。
表1 库尔勒地区几种主要农作物受旱实验结果
续表
注 1.本表资料源于巴州农业技术推广中心“巴州主要农作物栽培技术”的部分内容。
2.缺水率是指在作物产量未明显降低的情况下，节水灌溉与充分灌溉相比较作物全生育期耗水量的减少率（缺水发生在非敏感时期）。
（3）在田间持水量与凋萎系数之间的土壤水分对作物而言并非同等有效。当土壤含水率较高时，土壤水的有效性随土壤含水率的降低而减少得比较慢；而当土壤含水率降低到某一低值区域时，土壤水的有效性随土壤含水率的降低急剧减少。也就是说，土壤的有效水分对作物的有效性是随着土壤含水率的降低而呈非线性趋势减少的。据中国农科院农田灌溉研究所对小麦拔节至孕穗期和棉花花铃期的土壤水分与光合作用速率、蒸腾速率和气孔导度之间关系的研究发现，土壤水分与上述3个生理过程之间存在一阈值反应。当土壤水分高于此阈值（约为田持的55%～60%）时，土壤水分的高低变化对上述3个生理过程未构成明显影响；而低于此阈值则影响显著。当土壤含水率为70%时，随着土壤含水率的增加，棉花的光合速率不再大幅增加而趋于稳定，而蒸腾速率则呈继续增大的趋势。因此，从节水和减少土壤蒸发以及作物蒸腾的角度而言，作物灌溉的土壤水分上限应低于田间持水量，而下限则为田间持水量的55%左右（对于不同的作物这一数值可能会有不同，需要通过实验确定）。
（4）物种资源中存在着一系列对水分亏缺的自适应机制，在遭受干旱时作物能最大限度地调动和发挥这部分潜能以适应外界环境的变化；同时，作物对干旱缺水也有一个从适应到丧失适应能力的过程，不超过适应范围的缺水，往往在复水后由于产生了生理的补偿效应，将对作物增产更为有利。
（5）水分亏缺也有其有益的一面。据资料介绍，作物受到水分胁迫后可改善产品的质量，如提高小麦籽粒蛋白质和氨基酸的含量，使某些蔬菜、水果等不因水分过多而引起果实的开裂等；水分亏缺有时还能减轻作物的病虫害影响，增加授粉几率，降低大气污染对作物的影响程度。
4 节水灌溉对农业可持续发展发挥的作用
可持续发展是人类在发展的过程中既能满足当代人的需要，又不对后代人继续生存和发展的需求构成威胁［4］。农业的可持续发展就是要保护土地、水等自然资源，植物和动物遗传资源等，保证生态环境的良性循环。农业发展中，“水”是关键因素，而且灌溉在水资源利用中占的比重最大，所以由“水”所引发的环境问题也将最为突出。在巴州，实行节水灌溉是缓解农业用水危机的重要措施。
与一些发达地区相比，巴州农业的用水效率还是相当低的，灌溉水资源的浪费情况相当严重，节水的潜力十分巨大。据统计：目前巴州灌溉水利用率只有40%左右，水分生产率不足1.0kg/m3；而发达地区的灌溉水利用率可达60%～70%，水分生产率在2.0kg/m3以上。如果采用先进的灌溉技术，将巴州的灌溉水利用率提高到60%以上，则在目前情况下每年可节约灌溉用水3.35亿m3。这样，在不增加农业用水总量的前提下，可以保证人口增加所需的粮食生产能力，实现水资源可持续利用和农业的可持续发展。
5 结语
农业生产离不开灌溉，而我国水资源地域分布不均匀，在同地区的不同农业区位，水资源也存在贫乏的问题，同时，新疆巴州等地区灌溉用水效率较低，造成了灌溉水资源的严重浪费。因此，全面推行农业节水、充分发挥农业节水潜力，对于我国用水安全和水资源可持续利用具有重要意义。
参考文献
［1］ 科技部农村与社会发展司，水利部国际合作与科技司.中国节水农业问题论文集［M］.北京：中国水利水电出版社，1999.
［2］ 黄修桥.节水灌溉技术体系与发展的研究［J］.农业工程学报，1999（3）.
［3］ 茆智.发展节水灌溉应注意的几个原则性技术问题［J］.中国农村水利水电，2003（3）.
［4］ 石玉林，卢良怒.中国农业需水与节水高效农业建设［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.