农业高效用水理论探究

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1、农业高效用水理论探究1农业高效用水理论水资源缺乏已成为当今人类社会共同关注的问题.1988年,世界环境与发展委员会的文件指出：“水资源正在取代石油成为在全世界引起危机的主要问题”•面对世界性的水资源紧缺，能用于农业灌溉的用水将来不会显著增加,而且随着人口剧增和工业的发展，将来缺口最大的将会是农业用水.因此，如何用好有限的水资源,减少农业生产中水的需求量已成为一个国际性的研究目标.我国人均水资源2200m3,不足世界平均水平的1/4.农业是我国水资源利用的主体，农业用水总量占国民经济用水总量的70%以上,而且农业用水浪费严重，灌溉水利用率只有40%〜60%,水分生产效率不到lkg-m-3,搞好

2、农业高效用水对缓解我国水资源危机的意义更为重要.目前，不仅先进的农业高效用水技术和设备层出不穷，而且由于多学科的交叉渗透和综合集成，农业高效用水理论研究也有了很大进展•本文就国内外农业高效用水理论研究作一综述.2农业高效用水的概念和内涵农业高效用水，在国内人们习惯用“节水农业”这一提法•关于节水农业的定义，国内大致有两种观点•第一种观点认为节水农业只指灌溉农业，不包括旱作农业•粟宗嵩、席承藩等指出，节水型农业是灌溉农业的一种新形式，实质上就是节水灌溉•第二种观点认为，节水农业是提高用水有效性的农业，节水农业需解决的中心问题是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益，包括节水灌溉农业和旱作农业，节

3、水灌溉仅是节水农业的一部分•节水包含在用水之中，发展旱地农业，需要研究如何提高降水利用的有效性，可见第一种提法是对节水农业的狭义定义,对旱地农业未给予足够的重视，而事实上随着水资源危机的加剧，旱地农业将成为缺水地区未来农业发展的一种积极对策.显然，第二种观点对节水农业给予广义的定义，提倡既要大力发展节水灌溉农业，也要重视旱地农业，实现节水农业全面发展•节水农业的中心问题是提高降水和灌溉水的利用效率，用水有效性无疑成为判断节水措施效果与潜力的指标，包括水分利用率和水分利用效率•水分利用率主要是农田水利学研究的主要内容,包括渠道水利用率、渠系水利用率、田间水利用率和灌溉水利用率.水分利用效率是衡

4、量作物产量与用水量关系的一种指标，是农学、生理学、气象学等学科的研究重点•作物产量分为光合产物、生物学产量和经济产量3个不同的层次，对应于产量的3个不同层次，水分利用效率也分为单叶、群体和产量3个水平•对作物用水而言，水分利用效率又可分为3种，一种是作物总的耗水量，即蒸散量，这是人们普遍所指的水分利用效率;二是灌溉水量,得到的是灌溉水利用效率，它对确定最佳灌溉定额是必不可少的；三是天然降雨，得到的是天然降水利用效率，它是旱地农业研究中的重要指标•农田用水从水源到形成作物产量需要经过3个环节•第一个环节是灌溉水从水源到田间的输水环节，存在提高输水率的问题；第二个环节是灌溉水在田间通过各种方式灌

5、溉到作物根系层形成土壤水,存在提高灌溉水利用率的问题；第三个环节是土壤水为蒸发蒸腾所消耗,存在提高水分利用效率的问题•第一、二个环节与作物生理过程不直接相关,靠水资源合理利用、节水工程和管理来提高水的利用率.第三个环节中，作物蒸腾直接参与作物的光合作用等生理过程，土壤蒸发不参与作物的生理活动，但是蒸发与蒸腾是并存的两个过程，二者之间存在密切的联系，需通过农业和生物措施提高水的利用效率•这两部分共同构成农业高效用水系统•综合对农业高效用水内涵的界定，着重强调了如下几点：农业高效用水的核心是提高水分利用率和利用效率;农业高效用水既包括灌溉农业，也包括旱地农业;农业高效用水涉及到自然科学、经济科学

6、乃至社会科学的范畴，以多学科交叉的、综合的理论为基础，是一个复杂的系统工程,农业节水措施也是建立在农业节水综合理论体系上的综合技术体系，包括水资源的合理开发利用、工程节水措施、农业节水措施和管理节水措施.3农业高效用水的水文学研究这方面的研究主要集中在农田蒸发、蒸散以及作物水分生产函数研究等方面.农田蒸发、蒸散可通过测定和计算方法来确定•测定方法主要有水量平衡法、蒸渗仪法、土壤水分通量法和涡度相关法等.水量平衡法适用范围广，在非均匀下垫面和任何天气条件下都可以应用，目前此法仍被广泛采用•过去由于受到测湿仪器的限制,一般只能测定1周以上的农田蒸散量.随着张力计、中子仪、Y射线仪和电阻式土壤湿度

7、仪的相继问世，使逐日测定土壤水分成为可能，水量平衡法估算短期农田蒸散的精度大大提高•对于其他各分量，多数研究也不再是进行简单的近似，而是在田间试验小区附近修建径流场、渗漏池及地下水利用量等测定装置，从而使测定数据具有较好的代表性.自从1937年美国俄亥俄州的肖克顿安装蒸渗仪以后,该方法发展很快•联合国粮农组织曾就Lysime-ter的类型、安装、使用及维护等进行过专门介绍•蒸渗仪可实现农田蒸发、蒸散的精确测量