节水农业技术

（一）培肥地力调水

大量研究表明，在湿热地区，施肥作物具有较强的抗旱能力，说明土壤有机质含量增多，可增加土壤含水量，提高水分利用率。这是因为增施有机肥一方面可改善土壤结构，使土壤疏松多孔，另一方面，改变了土壤的胶体状况，使土壤吸附作用增强。这两方面都有利于土壤水分的保持，从而做到“以肥调水”。抽样测定土壤养分与土壤水分，通过分析，土壤中的单元素（如N或P）与土壤水分没有明显关系，但土壤中有效钾的含量与水分含量有一定的相关性。

（二）生物覆盖调水

1.秸秆杂草覆盖

秸秆覆盖是农田保墒的重要技术措施，具有减少土壤蒸发、保墒蓄水、调节土温、提高土壤肥力、抑制杂草生长等多方面的综合作用。同其他化学覆盖（地膜、化学制剂等）相比，有不污染土壤、成本低、就地取材等优点。龙何示范区全部玉米秸秆和地头杂草覆盖第二季（旱季）的大豆或火龙果、黄皮等果树树盘，秸秆覆盖层对太阳辐射的反射率高，减少了土壤的能量，降低了扩散进入大气的水汽传导速率，从而能有效地减少土壤蒸发量，充分利用有效的水量，增加了作物的蒸腾量。秸秆覆盖能将无效的土面蒸发用于作物蒸腾。从蒸发，蒸腾占总耗水量比例来看，作物生长条件下，蒸腾所占据的比例加大，覆盖加大了蒸腾的比例。即将非生产性的水分消耗化为生产性的水分消耗。土壤蒸发量采用W=at-b动力模型进行计算，覆盖10m m。在示范区内，9～10月旱季光热充足，空气干燥，但如果土壤水分充足，植物仍能旺盛生长。通过灌水试验对比，覆草地土壤水分含水量比裸地高2.2%～11%。

2.发展立体农业

龙何屯为典型的岩溶峰丛洼地地貌，峰丛洼地由众多高低错落的联座尖峭（锥状）山峰与其间形态各异的多边形封闭洼地（当地村民称“弄”）组成，全屯面积约200hm2，共有35个弄。峰丛洼地底部标高300～400m 不等，石峰高度可达550多米。附近右江河谷的标高只有81.2m。根据这一地形特点，作物布局改单一农作为坡地立体布局，除了粮食作物玉米，洼地还种植黄皮、火龙果、牛心李等果树，而坡地中间种玉米、任豆、药用植物苏木（乔木树种）、苦丁茶（茶用、材用）、饲料植物银合欢（小乔木）、木豆（灌木）、金银花（藤本药用植物）以及其他常绿阔叶乔木如狗骨木、茶条木等，既能因土制宜，保持水土，又可利用多年生乔灌植物的强大根系吸收利用底层水分，如黄皮根系可深入80～90cm 土层，使之从lm 土体贮水库容中吸取水量，由一年生作物的28.0%提高到36.3%，即能多利用有效水33.7m m，相当于337m3/hm2，牛心李树根深70～75cm，尽管茂密的枝叶会蒸腾大量土壤水，但由于其截住大气降水和防止土表蒸发，仍然能在土体中截蓄较多的水量（图11）。

3.采用复合农林业技术

复合农林业是指在同一土地单位上，有意识地把树木、灌木或草本植物与农作物以空间或时间序列结合起来，以便木本和非木本植物获得有效的生态和经济上的相互影响而建立的一种土地利用方式。坡地旱作、林果园内实施间作套种，多层配置，使高矮、生育期、营养需求不同的植物形成适生互补的共生群落。龙何示范区采用了山的中上部实行乔灌结合，植被覆盖率增加10%～40%，在中下部实行间、套种，包括任豆树套牧草、果树间种花生和黄豆、药材等，既能减少裸面，储蓄水分，又能提高养分含量和光能利用率，增加经济效益34%～204%。生草覆草生育期耗水量差异不大，多年生草根系下扎，扩大了根系觅取土壤养分和水分的空间，显著提高了土壤水分利用效率，年平均提高2.89～4.34 g/kg。根据统计，2005年6～7月经0～30cm从试验结果看出，地面秸秆覆盖比无覆盖土壤含水增加2%～11.48%，其中果园内套种草本植物如黄豆、牧草，则土壤含水量比单纯种植黄豆增加2.7%～19.7%。所以，秸秆覆盖对保持土壤含水量有良好的作用。乔灌结合和乔草结合比单纯种植玉米土壤含水量分别增加15.7%～17.1%，比单纯的草丛增加19.1%～20.6%。

图11 不同耕作方式7月份的土壤含水量比较

（三）抗旱品种调水

选择抗旱、耐旱、节水作物及品种，是利用生物适应环境，以生物机能提高作物水分利用效率的一条重要途径。耐旱、抗旱作物一般在作物需水临界期能避开干旱季节，和当地的雨季相吻合，以充分利用有限的降水。各种不同的作物以不同的方式抗旱、耐旱。玉米根系在玉米进入拔节期后生长非常迅速，很快就下扎到耕层以下，能吸收利用土壤深层水分；金银花、甘蔗等在遇严重干旱时，叶片会卷筒并停滞生长，从而减少蒸腾，一旦供水恢复，则又继续生长。其他根系发达的植物如任豆、黄皮等也均具有较强抗旱性，火龙果抗旱性，适宜于水资源紧缺地区栽培，是广泛种植的抗旱稳产作物。它的水分利用效率。抗旱的玉米品种“登海”比“麦白”老品种的地上生物量增加13%，产量水分利用效率提高35%～123%。

（四）节水灌溉和径流农业技术

根据作物需水特性和降水的变化规律，进行适时、适量灌溉，同时积极发展喷灌、滴灌，提高灌溉水利用率。目前的灌溉耕地采用的喷灌、滴灌，比一般的地面灌溉节水40%～60%，且有明显的增产效益。

喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。一般说来，其明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。岩溶区微灌节水主要是减少管漫灌导致形成地面径流进入岩溶裂隙造成浪费。在龙何示范区利用自然落差形成的有压水通过压力管道送到牛心李果园。

滴灌的优点也十分明显，灌水量小、灌水周期短。一般滴头的流量为1.5～12L/h，灌水时间间隔可为10天一次。滴灌只湿润作物根部附近的部分土壤，不破坏土壤结构，湿润区土壤水、热、气、养分状况良好，减少土壤表面蒸发，节约用水。滴头的工作水头7～10m，工作压力低。在龙何示范区滴灌主要用于火龙果和板蓝根夏秋季节灌溉。据火龙果、牛心李内进行自流微灌试验，微喷能明显增加0～40cm 土层中的土壤有效水含量，能在一定程度上缓解季节性干旱。广西岩溶山地面积比重较大，旱季水资源十分有限，更有必要在果草基地和经济作物区发展喷灌和滴灌新技术。

调亏灌溉试验研究表明，甘蔗调亏灌溉是可行的，可以同时实现节水、高产、高效目标。其生态生理机制可能是：调亏灌溉减少了棵间蒸发，水分亏缺时段内显著抑制蒸腾强度，而光合速率下降不明显，复水后光合作用具有超补偿效应，光合产物具有超补偿积累，而且有利于向茎的运转与分配，适时适度的水分亏缺，能够促进甘蔗茎部器官生长。这为调亏灌溉的实施提供了理论依据。甘蔗的调亏灌溉试验在9～1月旱季条件下进行，时段为蔗茎快速生长和糖分累积阶段，调亏度为40%～60%田间持水率（H F），历时约4个月，平均比无灌溉增加，节水20%，水分利用效率提高15.96%～32.98%。水资源季节性不足是岩溶旱区农业生态系统良性循环和农作物产量提高的主要限制因子，在石漠化地区缺水问题尤为突出。调亏灌溉是一种新的灌溉方法，开辟了又一条调控水—土—植物—环境关系的有效途径，是农业用水高效持续的关键技术之一。

径流农业又称聚流农业，它是实施降水资源的空间富集，把集水技术与农业生产相结合的农业生产技术，实行农田径流利用技术，依据降水在地表面的再分配规律，采取相应措施，把有限降水资源最大限度地集蓄、利用，是适应旱区环境特点以及提高水分利用率的有效措施。岩溶石漠化地区，径流农业把岩溶裂隙、山间沟谷汇集的径流引入农田，增加土壤水分来源，是变害为利的一种农业耕种形式，国外称之为微型集水区农业。季节性缺水的岩溶峰丛洼地水土流失地区，采用径流农业调水，无疑是因地制宜抗旱防灾的一项有效措施。这些地区降水丰富，但季节分配不均，可将富水季节的降水收集起来，存放在水柜中。目前已建立梯级自流水水柜14个，可集2270m3的水。其中抽取岩溶地下管道补给的饮用水柜500m3，保证了全村全年饮用自来水源。在灌溉方面，采用自流管道建立灌溉网，进行喷灌、滴灌和移动浇灌等。每1m3水，按平均灌溉土深50cm计算，示范区岩溶土壤容重约1.27，田间持水量为0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm分别为31.65%、18.27%、25.25%、16.24%，旱季3个月，2003～2004年9月～1月，示范区早上实测空气湿度80%以下分别为26天/月和19天/月，这样的湿度一般为晴天或晴到多云天气。根据灌水定额公式m=0.1rH p（βmax－βmin）/η式中，m为灌水定额（mm）; r土壤容重（g/cm3）; H为计划湿润层深（m）; p为土壤湿润比；βmax为土壤适宜含水率上限；βmin。为土壤适宜含水率下限；η为微灌水利用系数。灌水周期公式：T=（m/e）η，式中，T为灌水周期（d）; e为耗水强度（mm/d）。以能够保持土壤湿度为田间持水量80%～90%、果树耗水强度为4，土壤湿润比为30，灌溉水利用系数为0.9进行粗略估算，在本区无雨雨情况下，则10天浇一次水能保持此含量水平，浇水量为15kg/m2，因此每1m3水可灌果草复合系统6.72m2，增产4000kg/亩鲜草，增加收入720元/亩；可灌板蓝根20m2（11月下旬～12月中旬采收），增产60kg/亩，生产效益和经济效益显著。

（五）化学技术调水

抗旱化学制剂是利用化学手段生产的用于抑制土壤水分蒸发、促进作物根系吸水或降低蒸腾强度的化学物质。本研究采用的抗旱化学制剂，主要包括保水剂和抗蒸腾剂。施用化学制剂可以提高土壤保水能力，减少作物蒸腾损失。在通过常绿阔叶林造林树种苹婆、果树无籽黄皮和作物甘蔗进行土壤保水剂和叶面黄腐酸（抗旱剂一号）的试验，表明均有一定的效果。试验中发现，夏季8月份施用保水剂的苹婆出苗率远远大于对照组，7～9月对黄皮和苦丁茶采用土壤保水剂表现出一定的效果。

无论是黄皮还是苦丁茶，在使用保水剂后，其地径生长量基本上都远远大于对照植株的生长量，说明施用保水剂可以壮苗，促进根系生长。整体上来看，黄皮的地径增长量（%）由大到小依次为：D> C> E> G> B> A> F，使用同种不同浓度的保水剂来比较，又可以看出：D> C> B、E> G> F；苦丁茶地径增长量（%）依次为：B>F> D> E>C> A> G，从同种不同浓度的保水剂比较得出：B> D> C、F> E>G。黄皮在施用了淀粉接枝型高效吸水树脂保水剂，其地径增长最大，且以1∶2000的比例为最佳；而在施用太阳鸟抗旱拌种剂以1∶2000的比例，才使黄皮的地径增长最大。苦丁茶以施用了1∶500的淀粉接枝型高效吸水树脂，其地径增长最大；施用1∶4000的太阳鸟抗旱拌种剂可使苦丁茶的地径增长最大。

喷施蒸腾抑制剂的黄皮其蒸腾速率相对较小，而且受光照强度变化，其蒸腾速率变化相对平缓。故而喷施蒸腾抑制剂的黄皮其折线呈现平和趋势，而对照区的蒸腾作用折线的变化幅度相对较剧烈。这在一定程度上，可以说明蒸腾抑制剂增强了植物的抗旱能力。从盆栽黄皮蒸腾抑制剂实验（图12）得知：黄皮在喷施蒸腾抑制剂的前15日（11月6日喷施），喷施与不喷施差异逐渐显著，而随着时间的增加，蒸腾抑制作用开始逐渐下降。两种蒸腾抑制剂相比较，可以看出来液体蒸腾抑制剂TC P对黄皮的蒸腾抑制作用更强些。同时对植物使用蒸腾抑制剂后，植株生长健壮，叶色较浓，成熟时绿叶相对较多，且生育期延长，盆栽植株相对矮壮。在干旱情况下，叶片的萎蔫现象相对较轻，且每天卷缩叶片伸开相对较早。在甘蔗的小区试验同样表明，抗蒸腾抑制剂能有效抑制该植物的蒸腾量。

图12 黄皮和甘蔗喷施抗蒸腾抑制剂后不同时期的蒸发量比较图

（六）引种抗旱作物，地膜覆盖节水

引种主要抗旱作物品种，推行地膜覆盖等抗旱节水技术，能明显提高水分利用效率和产量。地膜覆盖可提前玉米播种期20～25d、成熟期7～10d，且产量由2000年的150kg/亩提高到2003年的约800kg/亩。而且，玉米抗旱品种（湘玉7号、8号）秋播仍可获得150～200 kg/亩的产量。

农业灌溉水有效利用系数怎么算

（一）冬灌土壤水分入渗剖面特征

图7-8为越冬期冬小麦地不同时间灌溉时的土壤水分入渗模拟剖面。由图 7-8 可见：冻结条件下灌溉时的土壤水分入渗剖面与非冻结条件下灌溉时有较大的差异。非冻结条件下，土壤水分入渗量沿畦长方向较小，畦首灌溉水入渗时间长，入渗水量大，畦末灌溉水入渗时间短，入渗水量少。而在冻结条件下灌溉时则相反，水分入渗量随离畦首距离的增加而增加。尤其是畦末，退水时间很长，净入渗时间很长，入渗量也很大；随着地温的降低，土壤入渗能力的较小，上述土壤水分分布特征更为明显。这种水分分布特征由冬灌水流的运动特征所决定。

图7-7 越冬期不同地温时灌溉退水曲线

图7-8 越冬期不同地温灌溉时地下入渗水分剖面

（二）越冬期灌溉效果的变化特征

为了充分揭示越冬期间灌溉效果的变化特征，以下按非冻结期的灌水技术参数对越冬期各次灌溉进行灌水，分析各项灌溉效果评价指标的变化特征。越冬期间冬小麦地不同地温条件下灌溉时的储水效果、灌水均匀度和灌水效率随地温的变化曲线分别见图7-9、图7-11和图7-13；相同条件下储水效果、灌水均匀度和灌水效率随90 min累积入渗量的变化曲线分别见图7-10、图7-12和图7-14。

1.储水效果的变化特征

如果采用非冻结条件下的合理灌水技术参数进行越冬期的灌溉，其储水效果随地温的降低而减小，按幂函数规律减小。储水效率与地中负温的绝对值间的相关关系很密切。储水效率随地温降低而减小由冬灌水流的运动特征所决定。土壤冻结之后，入渗能力降低，在相同的入畦流量下，地表水流的流量、水深都较非冻结条件下为大，水流流动速度加快，在灌水畦上游段停留的时间减少，大部分灌溉水推向下游，在设计的放水时间内，上游段的入渗量达不到设计灌水定额，导致储水效率下降。地温越低，土壤入渗能力越小，设计灌水定额的满足程度越小，储水效率越低。

图7-10为储水效率与越冬期间土壤90 min累积入渗量的关系曲线，由图7-10可以看出：越冬期间储水效率随土壤入渗能力的增大而增大，两者之间较好地符合幂函数关系。

图7-9 地中负温与储水效果关系

图7-10 入渗量与储水效果关系

2.灌水均匀度的变化特征

由图7-11 和图7-12 可见：在相同的灌水技术参数下，越冬期间不同地温灌溉时，灌水均匀度随地温的降低而降低，随土壤入渗能力的增大而增大。灌水均匀度随地温的变化规律符合直线关系，随90 min入渗量的变化符合幂函数关系。灌水均匀度较小的原因与冬灌水流运动的特征有关。土壤冻结后，灌溉时水流速度加快，大量的水流导向下游，上游段入渗量减小，下游段入渗量大幅度增加，致使入渗水分沿畦长的分布变的不均匀，灌水均匀度较小。地温越低，灌溉水流流动越快，这种入渗水分分布的不均匀性越大，灌水均匀度越小。

图7-11 负温与灌水均匀度关系

图7-12 入渗量与灌水均匀度关系

3.灌水效率的变化特征

由图7-13 和图7-14 可见：在相同的灌水技术参数下，越冬期间不同地温灌溉时，灌水效率度随地温的降低而降低，随土壤入渗能力的增大而增大。灌水效率随地温和土壤90分钟累计入渗量的变化规律都符合幂函数关系。灌水效率随地温降低而减小的原因与也是由冬灌水流运动的特征所决定的。土壤冻结后，灌溉时水流速度加快，大量的水流导向下游，随着地温的降低，下游段入渗量大幅度增加，致使上游段入渗水分达不到设计深度，而下游段大量的入渗水分进入计划湿润层以下，造成灌溉水损失，导致灌水效率降低。

图7-13 地中负温与灌水效率关系

图7-14 入渗量与灌水效率关系

综上所述，在越冬期间灌溉时，如果不采取与冻结土壤入渗能力和冬灌水流相适应的灌水技术参数进行灌溉，表征灌溉效果的三项指标都将达不到要求，造成灌水质量的下降、灌溉水有效利用率的降低和灌溉水的浪费。

灌溉水有效利用系数，是指灌溉期内，灌溉面积上不包括深层渗漏与田间流失的实际有效利用水量与渠道头进水总量之比。

渠系水利用系数：灌溉渠系的净流量和毛流量之比值为渠系水利用系数，它是反应灌区各级渠道的运行状况和管理水平的综合性指标。?

反映了各级输配水渠道的输水损失，表示整个渠系水的利用率，为从取水渠首到田间末级渠道中干、支、斗、农、毛等各级渠道水利用系数的乘积。

灌溉水有效利用系数（effective coefficient of irrigative water utilization）。

灌溉期内,灌溉面积上不包括深层渗漏与田间流失的实际有效利用水量与渠道头进水总量之比,以η水表示。它由渠系水利用系数与田间水利用系数两部分组成。

从末级固定渠道(一般为农渠)的渠尾进入毛渠的水量总和与渠首同期进入总量的比值,通常以η渠系表示,具有下列关系：η渠系=η干· η支· η斗· η农式中：η干、η支...分别表示干渠、支渠...的渠道水利用系数。

计划湿润层内实际灌入的水量与进入毛渠的水量的比值称为田间水利用系数,通常以η田表示。灌溉水有效利用系数应等于渠系利用系数与田间水利用系数的乘积,即η水=η渠系·η 。