发展节水灌溉是缓解农业用水供需矛盾, 增加农业产量、 发展农村经济的一场革命; 是
加快我国传统农业向现代农业转变的一场革命; 也是改善生态环境, 实现水资源可持续利用
和国民经济可持续发展的一场革命, 对于促进我国农业灌溉从粗放到集约、 从外延为主到内
涵为主的转变, 具有重要的现实意义和深远的历史意义。
(1) 节水灌溉是解决我国农业干旱缺水的根本性措施。 进入20世纪90年代以来, 我国
农业年均受旱面积达2000万公顷以上, 全国 660多个城市中有一半以上发生水危机, 黄河
断流的问题日益突出, 干旱缺水已成为国民经济和社会发展的主要制约因素。 随着人口的增
加、 经济的发展和城市化水平的提高, 水资源短缺的矛盾日益突出。 近年来, 我国农业用水
在全国总用水量中呈下降趋势, 而农业灌溉的规模却在不断扩大。
解决农业缺水矛盾的根本出路在于大力普及推广节水灌溉技术和在全国范围内节约农业
灌溉用水。 对渠道进行防渗衬砌和利用管道输水可以减少输水过程中的渗漏和蒸发损失, 提
高输水效率。 发展喷灌、 滴灌、 微喷灌等节水灌溉技术, 把浇地变为浇作物, 可以大幅度节
约田间灌溉用水, 提高水的利用率。 与大水漫灌相比, 采用渠道防渗和管道输水可节水
20%~30%, 喷灌可节水50%, 微灌可节水60%~70%。 我国北方很多井灌区采用喷灌后,
每公顷每次灌水量从1200m3 减少到300m3。 通过发展节水灌溉, 把全国水的平均利用率提
高10%, 每年即可节约300多亿立方米农业灌溉用水, 这样既可以减轻农民负担, 又可以扩大灌溉面积和提高灌溉保证率。
(2) 节水灌溉可以带来显著的经济效益和社会效益。 节水灌溉可以根据作物不同生长期
的需水要求, 适时、 适量地进行科学灌溉, 提高农作物的产量, 改善农产品的质量, 实现增
产和增收。 喷灌和微灌具有灌水均匀、 土壤松软、 保土保肥、 调节田间小气候、 提高地温等
显著特点。 国内外实践表明, 喷灌一般比地面灌增产20%~30%, 滴灌增产40%。 这样大
的增产幅度, 利用其他的农业增产措施是难以实现的。 黑龙江、 吉林两省的玉米喷灌一般每
公顷产量可达11250~15000kg。 广西推广水稻 “薄、 浅、 湿、 晒” 节水灌溉技术后, 每公
顷可增产375kg, 节水155m3。 黑龙江省甘南县近几年发展喷灌4.8万平方公里, 喷灌区内
农民年人均收入达4000元。
干旱与半干旱地区, 特别是干旱缺水的贫困山区, 通过发动群众兴修小水库、 小塘坝、
小水窖、 小机电井、 小扬水站等小型、 微型水利工程和小水窖等集雨工程, 再配上喷灌、 滴
灌、 膜上灌等节水灌溉技术, 发展稳产高产基本农田, 可以很快地改变当地的落后面貌。 近
年来, 我国西北的甘肃、 宁夏、 内蒙古、 陕西等干旱缺水地区通过采取这种措施, 使当地许
多地方的农民群众走上了脱贫致富之路。
(3) 节水灌溉可以进一步解放和发展农业生产力。 发展节水灌溉可以节省渠道和畦埂的
占地, 使粮田变成无土埂、 无渠道、 无水沟的 “三无田”, 扩大种植面积, 提高复种指数,
缩短灌溉周期, 减少灌溉用水, 解决冬小麦和晚玉米的茬口问题, 充分挖掘农业增产潜力。
据北京市顺义区统计, 采用半固定式喷灌可提高实播率20%, 全区4万平方公里粮田实现
喷灌化后, 可增加播种面积8000km2。 喷灌和微灌不需要平整土地, 大大减轻了农田建设的
工作量, 节省了灌溉用工, 实现了大面积的平播, 提高了农机作业效率, 做到统一耕作、 统
一播种、 统一灌溉、 统一 管 理、 统 一 施 肥、 统 一 收 割, 提 高 了 农 业 机 械 化 水 平 和 集 约 化
程度。
(4) 节水灌溉可以扩大国内需求和开拓农村市场。 发展节水灌溉, 需要大量的节水灌溉
设备、 各种管材及水泥和钢筋等建材。 对于扩大内需、 开拓国内市场、 吸纳农村劳动力和带
动节水灌溉设备的产业化具有显著的作用。 近几年, 吉林有22个企业转产节水灌溉设备和
器材, 辽宁也准备转产50多个企业, 既增加了城市下岗职工就业机会, 又吸纳了农村剩余
劳动力。 随着节水灌溉在全国范围内的普及和推广, 必将带动相关产业的发展, 从而成为一
个新的经济增长点。
(5) 节水灌溉可以促进传统农业向现代农业的转变。 当前, 我国农业正在由传统农业向
现代农业转变, 现代农业的规模经营模式和健全的社会化服务体系要求大幅度提高灌溉劳动
生产率, 由人工作业变为机械化作业, 富裕起来的农民也希望农田灌溉越省事越好。 “两高
一优” 农业和现代化农业不仅注重提高产量, 更强调产品品种、 内在质量、 外观、 上市时间
等, 对灌溉提出了 “精细” 的要求, 即灌水位置、 灌水时间、 灌水数量、 灌水成分 (作物生
长所需各种微量元素及营养) 等, 要求对空气湿度和土壤墒情进行自动监控、 科学管理。 用
喷灌、 滴灌等节水灌溉技术以及其他各种先进灌溉方法和技术, 对传统、 粗放的灌溉方法进
行改造, 既可以提高水的有效利用率, 又可以提高灌溉效率、 灌溉保证率和水分生产率, 还
可以通过灌溉系统进行施肥和打药, 带来种植结构和耕作技术的重大变革, 推进农田灌溉现
代化和管理科学化, 使传统农业向现代农业转变。
(6) 节水灌溉是实现可持续发展的重大战略措施。 21世纪中叶, 我国经济将达到中等
发达国家水平, 各行各业对水的需求将进一步增大。 据分析, 届时工业用水、 城市用水要增
84 第一部分 农村水利工程加数千亿立方米, 农业要满足新增4亿人口的粮食供给, 按人均占有400kg粮食计算, 约需
增加近千亿立方米的水量。 根据国家经济发展水平和全国水中长期供求规划, 届时供水总量
的增加将是十分有限的, 而且随着人口的增加, 以及工业化和城市化的发展, 农业用水在社
会总用水量中的比重还会下降。 新增的供水量主要用于满足工业、 城市发展和改善人民生活
的需求。
发达国家农业用水的比重一般为总用水量的50%左右。 目前, 我国农业用水的比重已
从80%以上下降到70%左右, 今后还会继续下降, 农业干旱缺水的局面已不可逆转。 北方
地区水资源开发利用程度已经很高, 开源的潜力不大。 南方还有一些开发潜力, 但主要集中
在西南地区。 因此, 解决农业缺水的问题将主要依靠建立节水农业和推广节水灌溉。 在此情
况下, 要使灌溉发展适应农业增长的需要, 除了加快水利基础设施建设和不断提高供水能力
外, 最有效的办法就是大力发展节水灌溉, 保护和利用好现有水资源, 充分挖掘现有水利设
施的潜力, 大幅度提高水的利用率。
发展节水灌溉不仅可以防止因渠道渗漏和大水漫灌造成的土壤次生盐碱化, 还可以减少
地下水过量开采和过量引水, 保护生态环境, 促进可持续发展。 因此, 不论从我国水资源状
况或人口、 经济和社会发展的需要, 还是从我国改革开放10多年的实践以及先进国家的发
展经验看, 解决我国农业干旱缺水和今后可持续发展用水问题的根本出路在于农业节水。
5.1.3 我国在节水灌溉技术方面的发展趋势和方向是什么?
(1) 田间灌溉方式的发展趋势是喷灌和微灌的应用面积将进一步扩大。 我国地域辽阔,
各地的气候、 土壤、 水源等自然条件、 作物种植模式和经济发展水平千差万别, 因此目前推
广的各种节水灌溉方式都有其适用的地区和作物。 但从上面的分析可以看出, 我国喷灌和微
灌面积的数量, 以及占灌溉面积的比例都很小, 与我国水资源的紧缺形势和生产力发展水平
严重不相适应。 因此, 可以预测, 未来我国节水灌溉发展的总体趋势是, 喷灌和微灌等先进
节水灌溉技术和设备的应用面积将进一步扩大。
(2) 输水方式的发展趋势是逐步实现管道化。 灌溉水的输送方式有三种, 即土渠、 防渗
渠道和管道。 国内外的大量实践证明, 近距离土渠输水的损失为10%~40%, 而远距离土
渠输水的损失甚至高达50%以上。 防渗渠道可以减少或避免渗漏损失, 但仍然存在蒸发损
失, 泄漏损失也比管道输水严重。 根据有关资料对我国目前节水灌溉工程的投资统计, 渠道
防渗的每亩投资为200~400元, 而管道输水为160~300元, 前者比后者每亩投资高40~
100元。 另外, 与渠道防渗相比, 管道输水还具有使用寿命长、 维护费用低、 便于管理等优
点。 因此, 在我国未来农业节水灌溉的发展中, 应重点发展管道输水, 逐步实现输水管道
化。 发展管道输水, 在我国北方井灌区尤其重要。
(3) 低压节能是喷灌技术的发展方向。 随着世界能源紧张局势的加剧, 石油等燃料价格
大幅度增长。 近年来, 美国、 以色列、 欧洲各国等都在研制低压节能型喷头, 用来替代十几
年前广泛采用的中高压喷头。 在新建的农业和城市绿地喷灌工程中, 普遍采用低压喷头; 中
心支轴式和平移式喷灌机以前一般是采用旋转式喷头, 目前几乎全世界都改为低压散射式喷
头; 绞盘式喷灌机的典型配套形式是配带单个高压喷头的喷头车, 近年来出现了桁架式喷头
车, 配带几十只低压散射式喷头。 采用低压喷头除了降低能耗、 减少运行费用外, 还可减少
飘移损失, 提高灌水均匀性和灌溉水利用率。
(4) 由于中心支轴式喷灌机具有很多优点, 受到世界各国的普遍青睐, 是近期喷灌机组
发展的主要机型之一。 与其他喷灌机组相比, 中心支轴式喷灌机的主要优点是自动化程度
第5章 农业灌溉节水技术 85高, 运行可靠, 操作维护简单, 省工、 省时、 省力, 并且易于实现精确施肥、 施药。 1997
年, 美国曾有学者对各种灌溉方式的投资效益做过评价, 认为中心支轴式喷灌机的设备购置
费和运行费用比地面灌溉还低20%, 节省的费用完全可以补偿该机组作业时出现遗漏灌溉
的损失。 美国、 加拿大、 沙特阿拉伯等人均耕地面积大的国家, 一直大量采用该机型。 东
欧、 南美、 中东、 非洲等地区的一些发展中国家, 近年来也开始看好这种机型。
(5) 滴灌技术和设备发展加速, 地下滴灌更具发展潜力。 由于滴灌技术的不断完善和成
熟, 滴灌设备的价格和工程投资持续下降, 近年来滴灌在全世界的应用面积高速增长。 与地
面滴灌相比, 地下滴灌具有一次安装多年受益、 不影响耕种作业、 灌溉水利用率极高 (有报
道认为可达98%)、 可节省大量铺放和回收管道的劳动力等优点, 显示出了广阔的发展前
景。 目前, 国外的地下滴灌主要用于葡萄、 果树、 蔬菜等经济作物。 除这些作物外, 近年来
我国已开始在棉花、 甘蔗等作物上试用。
(6) 压力补偿式灌水器是微灌尤其是滴灌灌水器的发展方向。 微灌系统工作压力低, 对
水源压力波动和地面高程变化非常敏感。 为了保证灌水均匀度, 在设计微灌系统时, 常常需
要增加许多压力调节装置, 不但设备投资增加, 使用维护管理也非常麻烦。 近年来, 国外的
微灌设备制造厂商都非常重视并倾力研制开发压力补偿式灌水器。
由于该类灌水器技术复杂, 加工精度高, 生产难度大, 因而价格偏高, 使推广应用受到
一定影响。 但随着大规模产业化生产水平的提高, 价格随之下降, 该类灌水器将会逐步替代
目前我国大量采用的非压力式补偿灌水器。
(7) 提高产业化生产能力, 大幅度降低节水灌溉设备造价和工程项目投资, 是加快我国
节水灌溉发展的前提。 我国的农田灌溉仍处于大面积漫水的原始方式, 尤其大田农作物采用
节水灌溉设备成本比较高, 因此必须大幅度降低节水灌溉设备造价和工程项目投资, 才能使
广大农民买得起, 用得上。 滴灌, 曾一度被认为属于 “贵族农业”, 不可能用于大田作物。
新疆生产建设兵团从1996年刚开始搞棉花滴灌时到2005年底, 该兵团的滴灌面积已发展到
570万亩, 不但节水效果好, 经济效益也非常显著。 成为我国最大的农业高效节水示范区。
(8) 提高节水灌溉设备的机械化和自动化水平是未来发展的主要趋势之一。 近年来, 许
多国家灌溉设备的机械化和自动化水平都在不断提高。 在美国, 一些大型农场的中心支轴式
喷灌机群配备有气象站、 遥控监视系统和智能系统, 实现全天候无人自动作业。 一些国家的
花卉、 蔬菜等经济作物以及园林绿地灌溉, 已经实现中央计算机全过程自动控制。 由于我国
的实际情况和条件所限, 只能进行这方面的研究探索和示范, 目前尚无法大面积推广应用。
(9) 近年来, 现代高新技术的发展为传统节水灌溉技术的升级插上了翅膀。 在节水灌溉
的高新技术中, 最引人注目的是 “3S” 技术。 “3S” 技术的应用产生了数字水文、 数字河
流、 数字渠道、 数字灌区等概念。 随着 GIS空间信息处理技术及相应计算机软件、 高性能
微机工作站及数字地形高程 (DEM) 等技术的出现, 使得与水文水环境、 灌溉管理等有关
的地理空间资料的获取、 管理、 分析、 模拟和显示变为可能。
随着科技的飞速发展, 有关高新技术已开始广泛应用于农业与生态节水领域, 如土壤水
分测定在时域反射法 (TOR) 技术成熟的基础上, 开发经济实用的基于电容法、 热惯量、
近红外技术的快速测量仪表; 基于作物蒸腾过程、 叶面-空气温差与作物旱情的关系, 利用
红外测温技术诊断作物旱情的研究也取得许多进展; 利用遥感技术监测大面积土壤墒情、 作
物旱情, 以及短、 中、 长期的土壤墒情、 作物旱情的预报技术研究方面也取得了长足发展,
获得了良好的经济效益和社会效益。
86 第一部分 农村水利工程(10) 走综合节水和系统节水的道路。 回顾世界各国节水灌溉发展的历程, 得到最重要
的启示是, 必须把追求综合效益最大化作为出发点和立足点, 坚持适用、 方便、 自愿的原
则, 积极探索与生产关系相适应的节水途径和措施, 走综合节水和系统节水的道路, 这是发
展农业节水灌溉的生命力。 走综合节水和系统节水的道路, 主要是包括: 一是结合农业结构
调整和现代化农业建设发展节水灌溉; 二是结合经济发展和改善生态环境发展节水灌溉; 三
是因地制宜发展综合型节水灌溉工程。
(11) 发挥现代精细地面灌溉技术。 土地平整是改造地面灌溉的基础和关键, 特别是我
国地面灌溉量大、 水量浪费多, 急需推广应用激光控制平地技术、 水平畦田灌溉技术、 田间
闸管灌溉系统及土壤墒情自动监测技术等一切改进地面灌溉的措施, 逐步实现田间灌溉的有
效控制和适时、 适量的精细灌溉。
激光控制平地技术是目前世界上最先进的土地平整技术, 在发达国家已被广泛应用。 这
项高新技术具有自动化程度高、 作业效率高、 操作简单等特点, 便于大规模推广应用。
水平畦田灌溉技术是建立在激光控制土地精细平整技术应用基础上的一种地面灌溉技
术, 自20世纪80年代起在美国首先得到应用, 随后在许多国家得到推广。 该系统适用于多
种粮食作物灌溉。 经过合理的系统设计和田间管理, 水平畦田灌溉系统可以取得与压力灌溉
系统相媲美的灌溉效果。