李如丹，蘇火生，張躍彬，蘇云松

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠(yuǎn)661600；2.云南省煙草公司玉溪市公司，玉溪653100）

節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)促進(jìn)云南甘蔗增產(chǎn)的啟示

李如丹1，蘇火生1，張躍彬1，蘇云松2

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠(yuǎn)661600；2.云南省煙草公司玉溪市公司，玉溪653100）

介紹了智能化灌溉技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)、微灌技術(shù)、肥水耦合灌溉技術(shù)及其在甘蔗上的應(yīng)用效應(yīng)，展望了應(yīng)用這些灌溉技術(shù)對(duì)促進(jìn)云南省甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的意義。

甘蔗；節(jié)水灌溉；智能化灌溉；肥水耦合

水資源日趨匱乏已成了全球性的問(wèn)題，美國(guó)、歐盟國(guó)家、澳大利亞、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家和一些缺水國(guó)家十分注重水資源的合理利用。目前國(guó)內(nèi)外節(jié)水灌溉已發(fā)展到通過(guò)信息化、智能化對(duì)農(nóng)作物的精準(zhǔn)灌溉，提高了水資源的利用率。我國(guó)水資源匱乏，近年來(lái)我國(guó)引進(jìn)和借鑒了發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的灌溉技術(shù)，已在糧食作物及蔬菜、花卉、水果等一些經(jīng)濟(jì)作物上應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，未來(lái)節(jié)水灌溉將會(huì)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)。

我國(guó)是甘蔗種植和產(chǎn)糖大國(guó)，產(chǎn)量居世界第三，其中旱地甘蔗面積占80%以上。由于栽培管理技術(shù)和灌溉技術(shù)落后，我國(guó)甘蔗平均單產(chǎn)僅為63t/hm2，低于目前世界平均水平的70.5t/hm2，與巴西、澳大利亞等國(guó)家相比差距較大。2009年9月至2010年4月，由于受厄爾尼諾現(xiàn)象的影響，我國(guó)西南廣西、貴州、云南等蔗區(qū)遭遇百年一遇的特大旱災(zāi)，由于缺少或沒(méi)有灌溉設(shè)施及條件，我國(guó)主要產(chǎn)糖區(qū)甘蔗和食糖產(chǎn)量大幅減少。2009～2010年榨季據(jù)廣西糖協(xié)統(tǒng)計(jì)，由于受干旱的影響，廣西甘蔗產(chǎn)量同比減少582萬(wàn)t，產(chǎn)糖減少53.6萬(wàn)t；中國(guó)糖協(xié)透露，云南本榨季損失甘蔗350萬(wàn)t以上，糖產(chǎn)量減少52萬(wàn)t，廣東糖產(chǎn)量減產(chǎn)20萬(wàn)t，其中云南省減產(chǎn)幅度最大。面對(duì)持續(xù)嚴(yán)重干旱的情況，依據(jù)甘蔗需水規(guī)律、改變灌溉理念、結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的灌溉技術(shù)是應(yīng)對(duì)干旱，提高甘蔗產(chǎn)量、保證食糖供給安全的有效途徑。

1 甘蔗的需水規(guī)律

研究甘蔗各生長(zhǎng)階段的需水規(guī)律、土壤的供水能力、該地區(qū)的降雨量及降雨規(guī)律，進(jìn)行合理的排灌，可節(jié)約大量的水資源，大幅度的提高甘蔗產(chǎn)量。

甘蔗是需水量較大的作物，水分是決定甘蔗產(chǎn)量的重要因素。其中，甘蔗萌芽期的需水量占整個(gè)生育期總量的8.4%～18.1%，田間土壤表層25cm內(nèi)水分應(yīng)保持田間最大持水量的55%～70%；分蘗期需水量占整個(gè)生育期總量的15.4%～21.7%，田間土壤表層30cm內(nèi)水分應(yīng)保持在田間最大持水量的60%～80%；生長(zhǎng)期需水量占整個(gè)生育期總量的54.3%～57.8%，田間土壤表層30cm內(nèi)水分達(dá)田間最大持水量的60%～80%；成熟期田間土壤表層40cm內(nèi)水分達(dá)田間最大持水量的60%即可。

2 改變灌溉的理念，從澆地到澆作物

傳統(tǒng)的灌溉方法，水在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中損失較大。灌溉水的消耗量較大導(dǎo)致水資源的極大浪費(fèi)，灌溉方法停留在澆地的水平上。因此掌握作物在不同生長(zhǎng)期的需水規(guī)律，減少水在運(yùn)輸途中的損失，定量讓水澆到植物根系容易吸收的區(qū)域，提高水資源的利用率，能夠節(jié)約大量的水資源，實(shí)現(xiàn)灌溉由澆地到澆作物觀念的轉(zhuǎn)變。

3 注重蓄水集雨，調(diào)節(jié)雨水的時(shí)空分布

在我國(guó)山西、山東、河北、陜西、甘肅等北方缺水地區(qū)對(duì)旱坡地雨水收集與利用已經(jīng)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。云南省年均降雨量在800～1800mm，雨季較為集中，但時(shí)空分布不均，5～10月為雨季，雨季降雨量占全年降雨量的80%以上，坡地面積較大，山區(qū)冬春干旱，雨季水土流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重。我省降雨總量較大，但對(duì)水的合理利用研究較為落后。目前云南烤煙產(chǎn)區(qū)很多地方通過(guò)修建水庫(kù)和水窖來(lái)集雨灌溉，有些地方還采用了滴灌技術(shù)，取得了較好的效果。云南省旱地甘蔗面積達(dá)80%以上，甘蔗屬于周年性生長(zhǎng)的作物，在蔗區(qū)通過(guò)修建水庫(kù)、水窖等措施，合理調(diào)整蔗區(qū)水資源時(shí)空分布，調(diào)節(jié)水資源的供給平衡，保證蔗區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)。

4 減少灌溉水在運(yùn)輸過(guò)程中的損失

采用合理的輸水技術(shù)，是減少灌溉水用量的有效方法。利用渠道防滲技術(shù)、管道輸水技術(shù)等減少水的跑漏損失和田間灌水過(guò)程的深層滲漏損失，減少灌溉水在運(yùn)輸途中的損失。渠道防滲技術(shù)：采用混凝土護(hù)面、漿砌石襯砌、塑料薄膜等多種方法進(jìn)行防滲處理，與土渠相比，渠道防滲可減少滲漏損失60%～90%，并加快了輸水速度。管道輸水技術(shù)：用塑料或混凝土等管道輸水代替土渠輸水，可大大減少輸水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失，輸配水的利用率可達(dá)到95%。另外還能有效提高輸水速度，減少渠道占地。低壓管道輸水技術(shù)在我國(guó)北方井灌區(qū)已經(jīng)普及，但大型自流灌區(qū)尚處于試點(diǎn)階段。

5 智能化技術(shù)在灌溉中的應(yīng)用

智能化灌溉是根據(jù)土壤的吸水能力、作物種類、作物生長(zhǎng)階段和氣候條件等因子適時(shí)、定量、定位給農(nóng)作物供水，提高了作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。智能化灌溉系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤環(huán)境的準(zhǔn)確測(cè)量，確定土壤是否缺水、是否進(jìn)行灌溉；土壤缺水需灌溉時(shí)，智能系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，實(shí)施灌溉。隨著世界水資源的日益緊缺，世界各國(guó)都在不斷探索節(jié)水灌溉的方法。國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家，如美國(guó)、以色列和加拿大等運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等進(jìn)行智能化灌溉，控制精度和智能化程度越來(lái)越高，可靠性越來(lái)越好，操作也越來(lái)越簡(jiǎn)便[1]。例如美國(guó)德克薩斯州研制智能化節(jié)水灌溉技術(shù)，該系統(tǒng)能隨時(shí)對(duì)土壤濕度進(jìn)行測(cè)量，并且自動(dòng)給農(nóng)田澆水[2]。

6 節(jié)水灌溉及微灌技術(shù)的應(yīng)用

6.1 地面灌溉技術(shù)的改進(jìn)

在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，地面灌溉仍將是我國(guó)主要灌溉方式。地面灌溉并非“大水漫灌”，只要在土地平整的基礎(chǔ)上，采用合理的灌溉技術(shù)并加強(qiáng)管理，其田間水利用率可以達(dá)到70%以上。多年來(lái)，我國(guó)普遍推廣的溝、畦灌水技術(shù)，在土地平整基礎(chǔ)上，大畦改小畦，長(zhǎng)溝改短溝，使溝畦規(guī)格合理化，可減少灌水定額1/5～l/4。

6.2 卷盤式噴灌技術(shù)

卷盤式噴灌機(jī)主要由三部分組成：卷盤動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、卷盤機(jī)架及皮管、噴灌小車。利用卷盤式灌溉機(jī)是一種較為節(jié)水的灌溉方法，適用于大面積的灌溉，靈活機(jī)動(dòng)，可用于大田作物玉米、小麥、大豆、蔬菜的灌溉等，使用壽命較長(zhǎng)可達(dá)15年以上，與溝灌相比可節(jié)約水50%，增產(chǎn)效果也較為明顯，小麥、玉米、大豆的增幅一般在一倍以上，灌溉設(shè)備價(jià)格相對(duì)便宜。目前云南省農(nóng)科院甘蔗研究所也引進(jìn)了卷盤式灌溉機(jī)對(duì)甘蔗進(jìn)行灌溉試驗(yàn)。

6.3 滴灌技術(shù)的發(fā)展

滴灌是應(yīng)用最普遍的一種節(jié)水灌溉方法，滴灌設(shè)備維護(hù)得當(dāng)可連續(xù)使用10～20年。滴灌技術(shù)可以使水分在土壤中均勻擴(kuò)散，減少蒸發(fā)和滲漏，提高水肥利用率，滴灌用水效率可達(dá)85%[3]。滴灌技術(shù)在水資源貧乏的以色列興起，現(xiàn)在滴灌技術(shù)在美國(guó)、墨西哥、澳大利亞、日本等國(guó)家應(yīng)用得十分廣泛，目前滴灌已應(yīng)用到糧食作物、花卉、蔬菜、水果等植物上。我國(guó)1974年首次從墨西哥引進(jìn)滴灌設(shè)備[4]。目前我國(guó)滴灌技術(shù)在棉花、園藝作物上得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯。2003年，在廣西金光農(nóng)場(chǎng)首先建立了6.7hm2的甘蔗滴灌示范區(qū)，2004年，湛江農(nóng)墾引進(jìn)以色列地埋式滴灌技術(shù)，推廣面積達(dá)到1100hm2，采用滴灌的蔗田單產(chǎn)達(dá)120t/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平70.5t/hm2，滴灌技術(shù)在我國(guó)旱地蔗區(qū)推廣應(yīng)用前景廣闊。

6.4 地下灌溉及膜下滴灌技術(shù)

地下灌溉技術(shù)是較為生態(tài)環(huán)保、節(jié)約水資源和開發(fā)前景較好的灌溉技術(shù)，這種技術(shù)主要用在草地、果園、棉田、小麥、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、俄羅斯及我國(guó)等研究較多，發(fā)展較快，面積在穩(wěn)定增加。

膜下灌溉采用地膜的保水、保溫作用與滴灌的節(jié)水功能相結(jié)合。灌溉量較小，灌水均勻，基本無(wú)旱澇不均的現(xiàn)象，土壤中水、氣比較協(xié)調(diào)，土壤疏松、不板結(jié)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)保持較好，有利于根系生長(zhǎng)發(fā)育[5]。膜下滴灌技術(shù)在棉花、葡萄、西瓜、番茄、哈密瓜等作物上得到了廣泛的應(yīng)用[6]，節(jié)約了水資源、減少中耕、除草和節(jié)約成本，還起到增產(chǎn)的作用。地下滴灌與水溶肥耦合，根據(jù)不同作物在不同生育期對(duì)水肥的需求，水肥同時(shí)施用，減少了勞動(dòng)力的投入，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

7 肥水耦合灌溉技術(shù)

在灌溉的同時(shí)結(jié)合肥水耦合能提高肥料和水的利用率，加快植物對(duì)肥料的轉(zhuǎn)化的吸收[7]，根據(jù)不同作物在不同時(shí)期對(duì)N、P、K等肥料需求的特點(diǎn)，研究不同作物肥水耦合模型對(duì)干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前肥水耦合在柑橘、辣椒、玉米等作物上研究取得了一定的進(jìn)展。

7.1 有機(jī)肥與水的耦合

合理施用有機(jī)肥，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增大土壤水庫(kù)的容量，有機(jī)肥與水耦合提高根系的吸水能力，同時(shí)為植物的生長(zhǎng)提供必需的養(yǎng)分。干旱半干旱耕地施用有機(jī)肥可提高作物抗旱能力［8］。唐小明試驗(yàn)表明，黃土高原地施用機(jī)肥能夠起到很好的保水培肥作用，平均每公頃施用有機(jī)肥11250kg，0～60cm土壤含水量比對(duì)照增加55mm，水分利用率提高22%，小麥產(chǎn)量提高15.8%［9］。

7.2 滴灌模式的肥水耦合

根據(jù)作物水肥的需求規(guī)律，滴灌條件下通過(guò)肥水耦合，可同時(shí)提高肥水的利用效率，目前已經(jīng)有學(xué)者對(duì)滴灌條件下玉米肥水耦合進(jìn)行了研究、建立了肥水耦合的數(shù)學(xué)模型[10]；有研究表明，通過(guò)肥水耦合，能顯著改善柑橘樹體營(yíng)養(yǎng)水平[11]，并能顯著節(jié)約肥料施用量；實(shí)施番茄肥水耦合與漫灌相比，N、P、K肥料利用率分別提高15.84、16.93、14.13個(gè)百分點(diǎn)，水分生產(chǎn)效益提高4.79kg/m3，番茄增產(chǎn)27.12%，Vc含量也有所提高，減少了灌溉水用量和肥料投入，實(shí)現(xiàn)了棚菜生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗，提高了棚菜種植效益[12]；但肥水耦合在甘蔗上的研究還未見(jiàn)報(bào)告，開展甘蔗肥水耦合研究，為解決甘蔗生產(chǎn)缺水的問(wèn)題提供技術(shù)參考。

7.3 酒精廢醪液的利用

巴西酒精廢醪液的利用已有30多年的歷史，大多數(shù)小型酒精廠的酒精廢液處理是采用“肥灌法”，即直接將廢液進(jìn)行溝渠灌溉，或用槽車將廢液運(yùn)至田頭地尾傾倒?jié)补嗤恋?，以及“氧化塘排放法”，均起到明顯的增產(chǎn)增糖作用[13]。利用酒精廢醪液灌溉，具有水肥兩用的功能。在我國(guó)廣西蔗區(qū)廣西上思縣、南寧金光農(nóng)場(chǎng)、武宣黔江農(nóng)場(chǎng)、柳州露糖監(jiān)獄、扶綏縣蔗區(qū)、龍州縣蔗區(qū)、北海星星農(nóng)場(chǎng)、百色右江區(qū)蔗區(qū)、隆安縣蔗區(qū)、河池蔗區(qū)等，通過(guò)定量灌溉酒精廢醪液，起到了較好的節(jié)水節(jié)肥作用[14]。在云南臨滄、鎮(zhèn)康縣也采取了每公頃新植甘蔗澆75t的酒精廢液措施，減少了化肥的使用量，促進(jìn)了甘蔗的早生快發(fā)，效益明顯。

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S566.1

B

1007-2624（2010）04-0075-03

2010-05-14

李如丹（1982-），男，云南省宣威縣人，碩士。Email:lirudan@126.com

張躍彬，男，云南省建水縣人，研究員,農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家。Email：ynzyb@sohu.com。