节水技术是指在维持目标产出的前提下农业节约和高效用水技术，其根本是在水资源有限的条件下实现农业生产的效益最大化，本质是提高农业单位用水量的经济产出，达到节能增效目的。节水技术包括工程节水、农艺节水和管理节水等。

进入农业生产过程的水，从水源到形成经济产出，在降水、地下水、地表水、土壤水、植物水转换中有三个环节：第一，降水或灌溉水转化为土壤水;第二，土壤水转化为生物水;第三，通过作物生理生化过程形成经济产量。因此，农业用水是否节约和高效不仅受到水循环本身的影响，也受到整个系统中土壤条件、养分条件、农业生物条件等的综合影响，是一项复杂的系统工程。

节约和高效用水的基本环节有三个：一是减少降水、渠系输水、田间灌溉过程中的深层渗漏和地表流失量（包括渠系退水量和田间排水量），提高输水效率，降低输配水过程消耗;二是减少田间和输水过程中的蒸发蒸腾量;三是提高灌溉水和降水的水分利用效率，减少农田水分奢侈消耗而获取更高的产量和效益。

节水技术与土壤、肥料、作物品种、耕作、栽培、植保、农业设施等各项措施是密切联系和不可分割的，因而农业节水技术具有综合的特征。工程节水技术包括降水蓄积和水库（地上、土壤和地下水库）建造技术,减少输水系统水分损失的工程技术，节水灌溉技术等；农艺节水技术包括适水种植技术，抗旱育种技术，节水灌溉技术，农田保墒技术，培肥地力、水肥耦合技术，化学抗旱节水技术等。管理节水技术包括水资源合理开发和优化配置技术，地表水、地下水联合运用技术，劣质水开发利用技术，墒情监测与控制灌溉技术，产权与水价管理等。

二  技术要点

1. 工程节水

工程节水是利用工程技术措施保障水源的有效供给以及减少水源输送到田间土壤过程中的蒸发、渗漏等水分损失，提高水分利用率和效率。主要包括以下技术。

（1）集雨工程技术

①    特点

集雨工程是在干旱半干旱及其他缺水地区，利用特殊处理的集水面截集雨水径流并通过修建小水窖等蓄水设施予以贮存，以便作为水源加以有效利用的一种微型水利工程。利用集雨工程，不仅可拦蓄雨水径流作为人畜饮用或灌溉水源，提高降水利用效率，同时可保持水土，改善小流域的生态环境。它具有以下特点：第一，应用区域广阔，不仅可作为旱作平原解决降水资源利用效率低下的矛盾，而且在地表水和地下水严重缺乏或季节性缺水地区，在山大沟深、沟壑纵横，修建跨流域引水、调水等骨干灌溉工程条件十分困难的地区，均可选择相应的集雨工程技术。第二，雨水汇集的主要场所包括屋顶、庭院、硬化路面、自然荒坡、塑料大棚棚面和农田等，集雨面材料有混凝土、砖瓦、塑料棚膜、混合土、黄土和沥青等，集雨工程形式多样，可以因地制宜选择。第三，这项技术容易被农户掌握，投资小、见效快。

② 主要构成

集雨工程一般由集流设施、存贮设施、提取设施和节灌设施组成。集流设施有自然坡面、路面、人工集雨场，其中西南地区主要依靠天然集流场，北方地区采用人工集流场和天然集流场与人工拦截措施相结合。存贮设施北方地区以水窖、旱井为主，南方地区以水池、水窖、塘坝为主。节水灌溉的方法有坐水种、点浇、输水管道灌溉、滴灌、渗灌、喷灌及精细地面灌等。

③ 应用情况

集雨技术已在我国许多地区得到广泛应用，自20世纪80年代以来，我国的雨水集蓄利用已取得了较大的发展，尤以甘肃省的雨水集蓄利用研究最为深入，产生的经济、社会及生态效益十分显著。目前，集雨技术已经在我国半数以上的省、自治区、直辖市推广应用，覆盖国土面积约200万平方千米，人口2.6亿。

（2） 渠道防渗技术

渠道防渗技术就是减少或杜绝由渠道渗入渠床而流失水量的各种工程技术和方法，常用土料、水泥土、石料、膜料、混凝土和沥青混凝土等材料建立渠道防渗层，达到防渗的目的。渠道输水是目前我国农田灌溉的主要输水方式，所以渠道防渗是当前我国灌溉节水的主要措施之一。

推广渠道防渗技术需要注意以下事项：一要因地制宜，例如南方渠道破损主要是渠基土的运动产生破坏，北方渠道破损的主要原因为冻胀，这就要求做好破损渠道的前期调查工作，针对不同成因采用不同的措施。二要注重设计和施工管理，例如混凝土渠道的接缝工程，清洁缝隙与否对填缝材料以及混凝土黏结强度的影响很大，从而直接影响到渠道防渗效果。

混凝土U形渠道具有防渗效果好、输水能力强、抗冻胀等优点。U形混凝土防渗渠道施工机械的生产制造和应用已有一定的规模，保证了U形混凝土防渗渠道的大面积推广。目前国内采用的成套设备包括KU系列基槽开挖机，D系列小型U形渠道浇筑机，QJ系列可变断面（U形、矩形、梯形）混凝土渠道浇筑机等。　　　

（3） 节水灌溉技术

① 主要类型及特点

节水灌溉技术是农业节水主攻方向之一，主要包括喷灌、微灌等。

喷灌是利用管道将有压灌溉水送到灌溉地段，并通过喷头分散成细小水滴，均匀地喷洒到田间，对作物进行灌溉的一种灌水方式。喷灌的主要特点：节水效果显著，水的利用率可达80％，与传统地面灌溉方法相比，喷灌可节水30%～50％；灌水均匀，质量高；能够大大减少田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量，节省劳力50%节省耕地10%以上；适应任何地形和作物。常用的喷灌有管道式喷灌系统和平移式、中心支轴式、卷盘式等机组式喷灌系统。

滴灌是利用塑料管道将水通过毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前最有效的一种节水灌溉方式。滴灌有效避免了输水过程损失和深层渗漏损失，局部湿润减少了地面蒸发，低灌水速率避免了径流损失，且几乎没有喷灌和微喷灌出现的空中水分漂移，其水利用率可达95％。滴灌较喷灌的节水效果更好，与传统地面灌溉方法相比，滴灌可节水50％～70％；滴灌可以结合施肥，提高肥效1倍以上；滴灌还具有节省耕地和劳力、使用不受地形条件限制的优点。其不足之处是滴头易结垢和堵塞，需要对水源进行严格的过滤处理。滴灌分为地下滴灌和地上滴灌。我国新疆把滴灌技术与地膜应用相结合发明了膜下滴灌。

微喷是新发展起来的一种微型喷灌形式，是利用塑料管道输水，通过末级毛管上的微喷头喷洒进行局部灌溉。该技术主要应用于果树、经济作物、花卉、草坪、温室大棚等灌溉。它比一般喷灌更省水，可节水60％以上，并能改善田间小气候，如果结合施肥，还可提高肥效。

改进的地面灌溉技术

地面灌溉是我国灌溉的主要方式，传统的地面灌溉主要有三种方式：畦灌、沟灌和漫灌。传统的地面灌水方法灌溉定额大，输水损失严重，灌溉均匀度低。近年来水资源紧张状况不断加剧，迫使人们重视地面灌水技术的改进与发展，目前已形成了多种节水的地面灌溉技术。例如优化畦田规格，推广小畦灌技术，利用激光平地技术进行水平畦灌技术，涌流灌溉、闸管灌溉技术和膜上灌技术等。改进的地面灌溉技术简便实用、易于推广，对节水和缓解水资源紧缺状况起了很大作用。

③ 推广节水灌溉技术的注意事项

因地制宜选用适宜的节水灌溉技术，不同灌溉技术具有不同的适应性，最先进的并不是最合适的；不要盲目追求低造价，降低了节水灌溉应有的功能和质量；节水灌溉技术推广需要与配套农艺技术相结合，工程建设与技术指导相结合才能发挥节水灌溉的效果。

2. 农艺节水

农艺节水是综合运用田间农艺技术措施实现田间水分高效利用，包括农田蓄水保水技术和作物高效用水技术。

(1) 农田蓄水保水技术

通过构造农田微地形、有机培肥和地面覆盖等措施，聚集雨水，增加土壤水库库容，减少土面蒸发，从而提高降水利用率。国内外已有许多行之有效的技术和方法，如沟垄种植技术、等高种植技术、有机培肥技术、地面覆盖技术、保护性耕作技术、节水生化制剂（保水剂、吸水剂、种衣剂）等。其主要的技术性能和参数如下：

① 沟垄种植技术要点与效果

作物种在沟底，相当于抗旱深种，种子在湿土中便于发芽出苗；同时垄沟可大量蓄水，防止或减少地表径流，将雨水通过沟底渗入深层贮蓄起来；沟内可避风，使土壤蒸发小，有利于保墒防寒。适合西北地区川、台、塬、坝和水平梯田、埝地等。

1997—2000年甘肃定西试验表明，农田沟垄种植水分利用效率均明显高于对照。春小麦水分利用效率平均提高3.1千克/（毫米·公顷），增幅达39.1%。

② 等高种植技术要点与效果

播种时，沿坡地等高线开沟，紧接着施入底肥，然后用耩子冲沟。随开沟随下籽，小粒种子点在沟内半坡上，大粒种子可播入沟底。采用通行条播，然后用犁再耕一犁进行覆土，并及时镇压。覆土后要做到沟垄明显，无土块、无露籽。播种第二行时，要先空一犁的宽度不耕，再如上法播种第二行。中耕时结合培土，使原来的沟改为垄，原来的垄变为沟，以达到拦泥蓄水的目的。适用于25°以下的坡耕地，可以种植小麦、糜谷、马铃薯等多种作物。试验表明，一般可增产20%～60%，减少土壤冲刷23%～85%以上。

③ 地面覆盖技术要点与效果

在土壤的表面设置不透水的挡水层和抑制蒸发的覆盖物，抑制土面蒸发，节约灌溉用水。在多数情况下，挡水层能稳定松散的土壤，阻止风蚀，改变地貌和抑制盐分累积。该技术主要包括地膜覆盖技术（全生物降解地膜）和秸秆覆盖技术（休闲期或生育期）。河北省灌溉站的试验结果表明，有秸秆覆盖的农田，能增强降雨入渗。在相同的条件下，玉米地覆盖1米土层的含水率比不覆盖的提高0.4%～4.5%，麦田能提高0.8%～2.2%。

（2） 作物高效用水技术

在不减少或适度减少作物产量的前提下，通过降低作物的水分消耗以提高水分的利用效率。包括有限灌溉技术、水肥联合调控技术、节水生化制剂调控技术等。

 ① 有限灌溉技术原理和效果

有限灌溉是根据水资源状况和作物需水规律，在充分利用自然降水的基础上进行低限补充灌溉，供水量一般在450～900立方米/公顷。在宁夏固原春小麦补充灌溉研究发现，在补充灌水量为60毫米的情况下，供水量相当于充足灌溉处理的1/4，但产量却相当于3/4，水分利用效率和灌水效率也最高，分别达到11.82千克/（毫米·公顷）和29.0千克/（毫米·公顷）。

② 水肥联合调控技术原理

作物根系对水分和养分的吸收虽然是两个相对独立的过程，但水分和养分对于作物生长的作用却是相互制约的，无论是水分亏缺还是养分缺乏，对作物生长都有不利影响。这种水分和养分对作物生长的作用相互制约和耦合的现象，称为水肥耦合效应。利用水肥耦合效应，合理施肥，达到“以肥调水”的目的，能够提高作物的水分利用效率，增强抗旱性，促进作物对有限水资源的充分利用。

3. 生物节水

该技术是指发掘和利用植物自身的节水抗旱潜力，在获得相同产量的条件下消耗较少的水分，或者在消耗相同水分的条件下获得较高的产量或利用效果。主要包括节水抗旱作物品种选育技术、生理调控节水技术和建立合理节水农作制度。

（1） 节水抗旱作物品种选育技术

应用包括常规育种技术和植物抗旱基因的挖掘和分离，水分高效利用基因定位以及分子辅助标记技术，转基因技术及基因聚合技术等生物新技术，培育节水抗旱优质高产的农作物新品种。

（2） 生理调控节水技术

将作物水分生理调控机制与作物高效用水技术紧密结合，开发出调亏灌溉（RDI）、分根区交替灌溉（ARDI）等作物生理节水技术，提高作物的水分利用效率。与传统灌水方法追求田间作物层的充分和均匀湿润不同，ARDI技术仅让一部分土壤区域灌水湿润，交替控制使根系部分区域干燥、部分湿润，以利于使不同区域的根系交替经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系的吸收补偿功能，使根源信号ABA向上传输至叶片，调节气孔保持在适宜开度，达到不牺牲作物光合物质积累而又减少其奢侈蒸腾耗水的目的，并降低棵间蒸发损失和深层渗漏损失。RDI是基于作物生理生化过程受遗传特性或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段人为地让作物经受适度的缺水锻炼来影响其光合产物向不同组织器官的分配，进而提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量。营养生长减少可提高作物的种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。

（3） 节水农作制度

以水分高效利用为目标，根据作物的水分生态适应原理和水资源时空分布规律，建立适水种植结构；依据作物需水规律和可供水资源量建立节水型灌溉制度；根据生物间协调与竞争的原理，优化种植模式。

三  适宜推广情况分析

1. 农业是我国用水大户，年用水总量4000亿立方米，占全国总用水量的70%，其中农田灌溉用水量3500亿立方米，占农业用水量的90%左右。农业用水浪费严重，农田灌溉水的利用率仅为45%左右；农田对自然降水的利用率低，仅达到56%；农业用水的效率不高，其中农田灌溉水的利用效率仅有1.0千克/立方米左右，旱地农田水分的利用效率为0.6～0.8千克/立方米，具有较大节水潜力。

（1） 节水灌溉的潜力

目前耕地灌溉率43%，约5333万公顷，其中水田占54%。，未来15年将灌溉水的利用率提高10个百分点，可节约灌溉用水350亿立方米；提高15个百分点，可节约用水525亿立方米。

（2） 提高降水利用率的潜力

目前旱耕地降水利用率50%，其中北方56%，南方不到40%。用15年的时间将降水利用率提高10个百分点，全国8000万公顷旱耕地可增加水资源320亿立方米，提高15个百分点则可增加水资源480亿立方米。

（3） 提高水分利用效率的潜力

我国吨粮耗水量约1150～1200立方米，发达国家低于1000立方米。按照作物遗传特性，生产1吨玉米、小麦、水稻的需水量分别为500～600、550～700、850～900立方米，平均为700立方米，比生产实际低450～500立方米。将水分利用效率提高0.1千克/立方米，相当于吨粮耗水降低100立方米，按照现有粮食总产计算，则可节约用水500亿立方米；提高0.2千克/立方米，则可节约用水1000亿立方米。

2. 近期推广的重点区域

我国北方干旱、半干旱地区是节水技术推广的重点地区。近期可重点建设3333万公顷高标准节水农田，其中旱耕地2000万公顷，水浇地1333万公顷。目前按每公顷旱地推广节水技术投资3750元（主要是节水技术配套设施建设）、水浇地推广节水技术投资4500元（主要是节水灌溉技术改造）估算，在未来的5年内建设好3333万公顷高标准节水农田，需要投资1350亿元，每年需要投资270亿元。（待续）