郜吉祥
一、国内外水资源开发利用动向
世界灌溉农业已有五千年历史，它开创于干旱、半干旱地区。人类利用黄河、尼罗河、印度河、幼发拉底河和底格里斯河，广泛进行灌溉，才创造了光辉灿烂的四大古代文明。像尼罗河流域几乎是无雨的土地，全靠河水灌溉，可见旱农发展中，灌溉居重要地位。直到如今世界旱农发展的关键之一仍是水源问题。
十九世纪中叶以后，世界灌溉面积增长迅速，灌溉面积从4.5亿亩增加到21亿亩，到1995年达40亿亩，灌溉面积扩大趋势向半湿润区和湿润区延伸。
目前世界许多地区已出现严重缺水局面，据统计2000年因人口增加，工业用水将造成世界水源消耗增加50%以上。
世界上为了解决缺水问题，已开始跨流域引水，修建地表和地下水库，开辟其他水源和合理用水等。同时，在旱农上又存在水源严重浪费，估计水的利用率只有25%。若将农业灌溉方法的效率从目前47%提高到62%，可节约水量1.4亿立方米以上。干旱、半干旱区，既要开辟水源，包括人工降雨、咸水淡化和咸水直接利用等，又要节约用水，包括合理用水、定额配水，并控制水源污染，抑制水源蒸发和防止渗漏水源，改进灌溉方式（喷灌、滴灌、渗灌、浸润法灌溉）等。
我国2300多年前，李冰修建了都江堰，使四川成都平原成为富庶之地。秦汉时代，黄河中下游井灌、河水灌溉已普遍，银川平原汉渠、秦渠、唐徕渠，引黄灌溉使年降水200毫米的银川平原变成“塞上江南”。解放后修建固海扬黄工程盘盐环定扬黄工程，给当地人民带来幸福生活。我国又建成大中小型水库、机电排灌、地下水库、试验推广喷灌、滴灌、渗透灌、浸润法灌溉，江河治理，山区丘陵沟壑区综合治理，成绩尤为显著。
二、开辟水源
开辟水源要三水齐抓，把天上水蓄存起来，把地下水提出来，把地面上水蓄存起来。蓄存天上水，做到湿年的雨水旱年用，伏秋雨水春季用。方法是治沟修坡工程，丘陵山区大搞拦蓄水工程，修水库、水池、水塘、旱井、截干沟等，并采取生物措施与工程措施相结合，种树种草，挖鱼鳞坑、水平沟、修梯田，建沟头谷坊，修连环涝池，治理水土流失。宁夏彭阳县、隆德县等提出“生态立县”，全面规划，因地制宜，以丘陵沟壑流域为单元，山、水、田、林、草、路综合治理，通过修梯田、水平沟、鱼鳞坑、打井打窖、打坝治沟，结合种树种草，蓄存天降水；通过挖潜配套水库、水涝池、修建引水扬水站及人蓄饮水工程，充分利用地表水；通过打机井、大口井、土圆井、水窖蓄集流，发展旱农灌溉，合理利用水源；通过田间小畦灌溉，低压管道渗灌，地膜上灌溉及滴灌、渗灌、浸润法灌溉等发展节水灌溉农业。隆德县将葫芦河二级支流的朱庄河流域的风岭、神林两乡、十三个行政村，有大小支沟二十六条，形貌复杂，占水土流失总面积92%，造成农户行路种地难，吃水难，影响该区经济发展。该乡、村领导班子统一规划、因地制宜，干部群众一条心，从上游向下游，将山、水、田、林、草、路综合治理，其环境变了，生产发展了，人均粮食由1990年289公斤增加到476公斤，人均纯收入由364元增长到1520元。
（一）打井、集流窖蓄水灌溉
1.打井，井水灌溉是利用地下水的重要方式，也是国内外灌溉农业发展趋势。我国秦汉时期，黄河中下游挖井利用地下水灌田极为普遍。《齐民要求·种葵》中说：“若竟冬无雪，腊月汲井水普浇，悉之彻泽。”并记载田间井辟布置方案。
打井，用井水浇地，群众创造许多经验，河南辉县，采用一井多池办法，闲时（秋雨）贮藏水，旱时用水，一眼井浇700亩地。河北衡水县，改大沟大畦为小沟小畦灌溉，放水时用草把抹光（过水渠底和两旁垄沟）使井灌效益提高1倍。地处太行山顶的山西壶关县塔店村和河南林县北平村，无法用地下水，就利用天上水，1亩地一眼旱井（水窖）集流于水窖，蓄存天上降水，既人蓄饮水，又灌溉农作物。
2.打窖集流蓄存天上降水，打窖集流蓄存水，是宁夏山区人民祖祖辈辈抗旱救灾的重大创造。海原县兴隆乡冯川村，年降水不足300毫米，利用荒山坡集流，依山脚打窖蓄集流水，利用地势差自流灌溉，在缓坡、沟台地、壕坝地上实施高效节水种植业。1994年打窖60眼，基本实现打一个窖，蓄存水60立方米，灌溉23亩地的目标。当地家户田成海挖两窖灌一棚（0.3亩），种植蔬菜，当年仅黄瓜一项收入1054元，而打一窖花费30个工日。
水利专家指出：在年降水300毫米左右的地区，一口水窖需要3～5亩面积的荒坡径流蓄存水，而利用人工径流和道路径流面积2～3亩就可以一窖蓄存满水。群众说：“这种办法不用油、不用电，家家户户都能干，花钱少、效益好，山坡平地都能搞。”
打井、集流打窖蓄存水，要科学规划，合理布点，把利用地势高差，借地势自流灌溉与电力、人力提灌相结合。房前屋后以蓄存人畜饮水，发展庭院经济为主；田地头水窖发展种植业为主，就近充分利用水源。按照种植业需水规律，以调节自然降水丰欠为主的灌溉目的，把自然降水与适期灌溉结合起来，采取窖与涝池结合的办法，最大限度蓄存降水，保证人、畜饮水和抗旱灌溉。
（二）苦水灌溉
全世界总水量中，海洋盐水和大陆上矿化水（即苦水、盐水）占总水量97.5%，淡水资源仅占2.5%，而且淡水在时间地区上分布很不均匀。为了解决淡水在资源供需之间矛盾，许多国家重视盐水淡化和高矿化水灌溉的研究，这两项大课题研究成功，可充分满足旱区和滨海区供水，也为开发广阔荒漠、半荒漠化创造条件。
国际上盐水分级标准如下：含盐量不于1克/升为淡水，大于1克/升的为矿化水或盐水；矿化度1～3克/升的轻度盐水；3～10克/升为中度盐水；10～35克/升为盐水；含盐量≥35克/升称盐浓。
直接用矿化水灌溉农业历史很早，中亚细亚利用含盐量3～4%克/升河水灌溉已达千年久。北非和阿拉伯沙漠地区利用盐水灌溉已有几百年历史。
从20世纪30年代始，俄、美、意、德、印等国家，开展盐水灌溉项目研究，他们用食盐量9～23克/升的海水灌溉，都有成功实例。近年来，国外研究盐水灌溉对生物学和医学影响，从中发现用高矿化水灌溉可以提高植物生活力，改善产品品质，也发现一些植物病害和放射性元素生物积累的危害。据意大利、西班牙研究用盐水灌溉，许多农作物增产，各种粮食、饲料和经济作物产品品质比淡水灌溉好，如改善西红柿食味、颜色和光浓度，增加矿物盐分和糖分。
宁南山区地面水、地下水的全部可用量中，25%是含盐量大于3克/升的苦水。按国外规定，含盐量大于3克/升就不能灌溉。宁夏南部地区，一般含盐量3～6克/升，有的高达16克/升。宁夏水利科学研究所，在海原高崖乡，用含量5.8克/升苦水灌溉，已有11年历史，1974年全乡水地大变7千亩，平均亩产200公斤；6000亩春小麦平均亩产150多公斤；草场二队53亩大麦，平均亩产392公斤。同心县王团庄用5.3克/升的苦水灌溉，4000亩大麦平均亩产150公斤。两乡实践，创出苦水灌溉新路。固原市原州区沿河用苦水灌溉枸杞、葵花获得好的效益，也证实苦水灌溉新路可通。前例说明灌溉水质评定，不能单纯靠含盐量，还有作物耐盐性、土质、地下水位、气候、排灌条件和灌溉技术等因素。
（三）苦水灌溉需备措施
1.查土选地和平地。苦水灌溉时，选轻壤土田，1.5米深土层内不宜超过10厘米的粘土层。选好地精细平地、作小畦，每畦0.5～0.7亩为适宜。
2.灌溉方法。国外非常重视苦水灌溉方法研究。美国喷灌盐水，发现植物叶子吸收氯、钠、硼和其他有毒元素而产生不得影响。为了减轻不利影响，选喷灌时间在蒸发量小和植物气孔关闭的夜间喷灌，并保持一个小倾角喷灌；用连续喷灌代替间歇喷灌，力求水滴雾化；在灌溉苦水中加钾。意大利采用盐水、淡水交替浇灌法，即灌1～2年盐水再灌2～3年淡水，或种植耐盐水（氯化钠会含量30克/升）以对大麦产量无大影响。宁南苦水灌溉，头水迟（立夏）隔7天紧跟2水，3水4水看天看地看作物而定。一般4～5水。
3.增施有机肥、磷肥。亩施350～400公斤农家肥，有利压盐碱。
4.种耐盐作物品种。墒足、土壤含盐率0.5%时大麦生育良好；小麦在含盐率0.4%的土壤中生育好；盐量6克/升苦水灌溉生育好亩产100公斤。此外，胡萝卜、苜蓿、枸杞、葵花等耐盐耐旱耐碱。六棱大麦和农家老品种春小麦耐盐碱。
5.种子耐盐处理。用钴60照射种子或用1%硫酸锰溶液，4%盐水，含盐6克/升的苦水浸种种子2小时，用淡水洗净，晾干播种，保苗率比对照高0.9倍，增产4.2～34.8%，在盐分高的土壤（0.322%）增产更高。
6.合理密植，能减少地面蒸发节水防旱。
7.洗盐脱碱。当地表层积盐时，伏翻地泡盐，引洪水漫地，引黄河水泡田。也轮歇停灌几年，靠春风、洪水、伏雨自然脱盐。如北非和印度，灌溉地少闲地多，灌几年盐水就休闲，可防止地下水不升反盐。同心县王团乡罗家湾村，苦水灌溉4年的大麦地，土壤盐分由0.36%下降到0.23%脱盐率为35.2%。
8.田间管理。早春耙地，苗期耙地，雨后宜耕期耙地是防盐重要措施。适期耙地，中耕防止“盐随水来，水失盐存地表”。
（四）洪水漫地
洪水漫地又叫粪灌、淤灌、澄灌。即雷暴雨时间，从荒坡、道路、山沟、河道流下来的洪水漫灌低势农田，叫引洪漫地。国内外引洪漫地历史很早，直到今天仍为现代农业服务。如以色列，在尼格夫荒漠上，收集一定范围的有限洪水，通过修筑的渠道引洪水淤灌山间梯田。即恢复并发展了古代简易有效的“径流农业”。中国在秦始皇元年，修筑了三百多里长的拦洪渠道来引洪水淤灌，把关中平原二百多万亩盐碱地改良在平均亩产200多公斤的良田，从此“关中为沃野，无凶年”。洪水漫地是保持水土减少洪灾，变水害为水利，抗旱增产的有效措施。近代如青海浅山地区，甘肃中部，宁夏南部地区，发展引洪漫地。宁夏海原县蒿川乡固套村，将水土流失严重的一条沟，节节打坝，修筑洪漫地2580亩，人均2.7亩洪漫地，即是大旱年间粮食自给有余。宁夏南部地区发展引洪漫地，既逢天时，又得地利。气候条件，年降雨量70～75%，集中在7、8、9三个月，降雨强度大，最大一次降雨量占年总降雨量13.6～28.2%，这种降雨特点为引洪漫地提供丰富水源。地势条件，山岭重叠，盆地多，还有很多河谷川道，这为接纳洪水准备了很好“溶器”。
1.洪漫地好处
第一，蓄地墒抗旱增产。“头年漫好地，二年粮成堆”，“宁种一个坝，不种十个洼”，由于洪漫地是有效地抗旱增产措施。群众爱称洪漫地是“金地”、“银地”。旱农高产纪录，多半出现在洪漫地上。
第二，改良土壤，培肥地力。洪水中冲淤带畜粪、杂草、落叶、肥土，则洪漫地，代替施一次优质肥料，提高土壤肥力，改良土壤结构。青海农科院对引洪澄地土壤分析：含速效氮万分之0.77、磷0.3、钾5.4、有机质0.824%。若淤澄肥土以3寸计算，其中含养分相当硫铵58～80斤，过磷酸钙34～44斤，硫酸钾16斤之多，也等于亩施有机农家肥1700～2000斤，故澄地1次增产15.3%，澄地3次增产44.2%。
第三，防止水土流失。引洪漫地可分散经流，削弱洪峰，落淤泥沙，减少洪水危害，保护川道农田和村镇，秦始皇元年修防洪渠，既保古城，又变沃野。
第四，灌鼠来草。洪漫地水封入鼠洞而灭鼠灭草。
第五，扩大耕地，如深沟节节打坝，拦坝低势淤澄成农田。
2.洪漫地类别
按洪水来源，漫地可分四类：（1）引沟洪。在山塬、山川、山涧交界地，引沟洪漫地数量较多。一般采取修堤坝和导流工程，把洪水从沟口引出，漫灌沿山台地、河谷、川道两岸农田。（2）引坡洪。修筑截流土埂和环山渠道，截流坡面洪水来漫梯田和川道平塬。（3）引路洪。村庄道路，从畜活动频繁的路，根据农田地形修筑土门坎路等，引洪漫灌农田。（4）引河洪。下暴雨后，河道洪水引入农田。
（五）人工降雨
人工降雨，指对冷云（云体温度低于0℃），常用干冰催化（固体CO2温度在-78.5℃）用飞机，每公里撒1克到10公斤干冰，撒后10-15分钟，即可降雨。中国近百次试验，云顶温度-7～-15℃，撒干冰后，几乎100%使云下雨、雪；如果云顶温度高于-7℃，撒干冰后降雨雪可能性小。在暖云中撒干冰，几乎无效。试验用碘化银、碘化铝、硫化铜等烟雾剂来催化，这些催化剂并不冷，形成同天然冰晶非常相似，如1克碘化银可以变成10亿颗人造冰晶。它们适用在冷云（-4℃以下）催化，又污染空气。
目前试验，用四聚乙醛（成本是碘化银1%）但催化效率是碘化银1000倍，这个突破，有助人工大面积降雨，我国试验结果，人工催化冷云，可增加降水10～20%。
对暖云催化，试验用食盐粉、尿素、氯化钙等催化暖云降雨，使降雨量增加3～30%不等。
（六）废水灌溉
据分析，每2公斤城市生活废水中，含氮量相当硫酸铵0.45～0.76斤。亩浇8万斤废水，相当施硫酸铵18～30斤。增加产量，成本低，提高土壤肥力。引废水灌田—流经衬砌渠道沉淀、天然曝气、离子交换、土壤吸附、微生物和植物光合作用，使废水净化。
废水对作物有危害的元素有酚、氰、汞、铬、砷五种，它们灌溉指标分别为5毫克/升、0.1毫克/升、0.005毫克/升，0.1毫克/升、0.2毫克/升，故废水净化处理。
另外，要合理灌溉，适量灌水，灌排结合，清废结合灌溉农田。
其次，灌溉方法：大苗多，小苗少，花期不浇；高秆作物多，瓜果、菜少，块根作物不浇；弱苗多，壮苗少，成熟期不浇；低温期多，高温期少，刮风下雨期不浇；新灌区多，老灌区少，清、废水结合灌溉办法。
利用灌溉回归水和肥水（含有一定氮素和其他可溶性盐类的浅层地下水）灌溉，抗旱增产效果显著。
各地利用各种水源灌溉经验有：
（1）群井汇流。如北京房山县城关区，用一条防渗渠，把10眼机井串联起来，各井向干渠同时输水，提高浇地效率。
（2）一井多池。井旁建池，提蓄水结合，或者说山泉小股流下游建池，引蓄水结合。各地经验：井、坑、池、渠、电机全配套，达到“要灌则灌，不灌则蓄，有电用电，无电用机，一井多用，促作物合理布局，提高灌溉效率”。
（3）秋冬蓄水灌溉。利用秋冬闲水灌溉，扩大灌溉面积。
（4）多种水源合理利用。如库水、河水均备农田，先灌河水，后用库水；渠、井水兼备地区，先用渠水后用井水。
（5）蓄水养冰。生产季节缺水，农闲余水地区，可在水源近地蓄水畜冰（高达3米）扩大灌溉面积。
（6）错开用水高峰。
三、改进灌溉方式
现代灌水技术是必须以最小用水量，最低成本，获较高收获产品，协调缺水干旱，提高灌溉效益。
（一）喷灌
1.国内外喷灌概况：
通过专设喷灌设备，将水以压力喷射一定高度，洒落作物群体和地面，即称喷灌。喷灌是未来主要灌溉方法。
喷灌产生19世纪末，1939年，许多国家农业应用喷灌技术，世界喷灌面积只有150万亩。1960年，世界喷灌面积3750万亩，以后年均10%增长，到1978年已超过1亿亩。世界各国喷灌面积占总灌溉面积20～50%，中国在20世纪70年代已建成923个喷灌试点县，喷灌面积达290万亩。喷灌经济作物和粮食作物。
2.喷灌优点：
（1）节水，均匀。无渗漏，少径流，节水30～50%，灌水均匀度达80～90%。
（2）省劳力。喷灌机械化，采用小型电子自动控制装备，生产率高。
（3）土地利用率高。喷灌减少沟、渠、畦、埂占地，省7～13%耕地种植作物。同时丘陵地、砂性地也为新灌区。
（4）防止径流冲刷、盐渍化。喷灌强度，水滴大小，因土质、作物而变。对土壤结构无破坏。喷灌不易引底墒提盐分上升。
（5）增产。喷灌时用小定额水浅浇勤浇来协调土壤水分动态，土壤中水、肥、气、热等肥力因素协调，供作物生育所需，而且使作物群体气温降低0.8～1℃，地表湿度增加1～10%，又能冲刷茎叶上泥土，故呼吸消耗少，光合效率高而增产。粮食作物增产10～30%；蔬菜增产17～31%，宁夏盐池县喷灌蔬菜增产57%，糜子增产17～31%。例：青铜峡广武乡所属的金沙湾，即黄河绕湾流，湾道内是金沙滩—黄河淤澄成的万亩稻谷田，而湾道的西北丘陵岗，在岗上的盆地修造了能蓄存万余立方米水的水库，经过三级提引黄河水，蓄存于水库（自然净化）。采用喷灌、滴灌、渗灌等方式种植各类瓜果、果树、蔬菜，给没有灌溉就没有种植业的金沙湾带来了十分显著的经济和社会效益。
3.喷灌缺点：
（1）风力影响均匀度。喷灌若有3～4级以上风力，影响喷灌均匀度和射程。因此喷灌溉在无风清晨、晚上、黄昏时间好。
（2）喷灌时，在空气湿度小地区，蒸发损失水10%。
（3）必备喷灌设备和电源。故耗资本耗电能。北京丰台、陕西延安用固定式“喷灌系统，用玻璃、塑料、陶瓷等作管道，亩投资168～400元，由于节水、增产，1～2年回收投资。”
4.喷灌条件（适宜喷灌类型地区）：
（1）干旱缺水区；（2）高扬程灌区；（3）灌水次数多，每次用水量不大径流作物区；（4）地形很复杂，渠道工程很大丘陵山区；（5）土质松散易水蚀的渗漏砂土地区；（6）土层浅薄妨碍土地平整和不适宜地面灌溉地区。
喷灌用水源，河川径流水、地下水、高山冰雪融化水、塘库蓄水、厂矿净化废水等。
评价水源能否灌溉有两点：
一是水溶性有害盐类及少，二是泥沙含量。良好喷灌水含盐量不超过0.5克/升，矿质化达1.5克/升，还可使用。达3克/升或更高会使植物受害或死亡。含泥沙大既毁机械又使泥尘附在植物茎叶，不利光合作用。城市生活废水，不可直接喷灌蔬菜、瓜果；工矿废水中含砷、钾、一类微量元素，既污染土壤、植物，又使人畜健康受害。
（二）滴灌
滴灌是发展起来的一项先进灌溉技术，靠管道输水，通过滴头、滴水孔，以点滴方式，缓慢而不间断地水或营养液，滴到作物根系最发达的土层（30～40厘米），以满足作物生育的需要。
滴灌最大优点是省水，一般省水30～50%，一亩地滴灌需水12立方米，从水源算起，相当地面灌溉用水量的1/6～1/8和喷灌用量的1/3，甚至是喷灌用水量的12.5%，而且，用含盐量高的水灌溉无害。
▲增产。滴灌比地面灌溉能增产20～40%，蔬菜增产30～90%，粮食增产30%。
▲根层湿润、地面干燥无草害。
▲少中耕、节省除草剂。
▲适用稀植、产品值高、用于输水管道少的作物。
缺点：投资多，喷头、喷孔易堵塞。
（三）浸润灌溉
浸润灌溉又叫渗灌。把塑料的管道埋入耕作层以下，将水源引入塑料管道内，通过管壁沙孔浸润土壤，借作物根系吸收利用。
2千年前《汜胜之书》中“以三斗瓦瓮埋地下，让瓮上口与地平，瓮中装满水，在瓮四周各种一穴爪，瓮口用瓦盖严，经常让水满瓮。”看来“浸润灌溉”是“埋瓮浸润法”的发展。
浸润灌溉好处：
▲省水。渗润灌溉1亩棉花、小麦，比喷灌省水50%。
▲保水保肥保土。浸润灌溉法，使作物根系土壤润湿，地表干燥无板结，少杂草，土壤是“三保土”。
▲取材方便，成本低。
（四）细流灌溉
细流灌溉即小水、流量小，仅0.1～0.2公升/秒，在沟底以每小时10～30米的速度慢慢流动浸润作物根系土壤。它既适合中耕作物，又适合小麦、亚麻等密植（沟中种喜水作物，垄土种耐旱作物）作物。
优点：节水，保墒抗旱，保土保肥性能强。适用坡度大、土层薄，土质结构差的地区农田。灌水沟垂直等高线布置，沟距60～70厘米，长80～100厘米，灌水沟流量0.1～0.3升/秒。每条输水渠可供40～50条灌水沟用水。
（五）渗灌加秸秆覆盖
目前渗灌补充水分加秸秆覆盖技术，是针对作物生育前期干旱缺水源试验推广。
渗灌补充水分措施：田间设施由两大部分组成：一是渗水部分，有渗水池、渗水管、阀门；二是保水部分，即土壤表层覆盖秸秆、表衣，玉米秆或地膜覆盖，防止土壤水分蒸发失水源。
渗水池：若需灌溉5～10亩面积果园，需建半径1.5米高2米，容纳水量13吨左右的圆柱水池为宜。
流渗水管：一般长100米，直径2厘米，每隔40厘米在渗水管左右及上方扎3个针头小孔，埋在作物行距中部作物根系集中的深度处。若行距为3厘米，每行中间只埋一根渗水管。若行距大于4厘米，可埋两根渗水管。干旱、半干旱农业区，水源奇缺，可以通过近距离运水、管道输水、挖小泉、集流窖蓄水等将水源集满渗水池，保证渗灌补水实施，调节作物需水临界期的缺水矛盾。
实践证明：渗灌一亩地一次需水量1.5立方米，每个渗水池每天可渗灌两亩地，全年渗灌次数可根据旱情决定，一般3～5次为宜。渗灌水量1.5立方米相当土壤吸收20毫米的降水量。渗灌能力由渗水管向四周递减，中间形成蓄存水层，渗透方向依次为左、右、上、下。由于土壤毛细管作用，向上渗接近表土，使表土成为天然覆盖层，与秸秆覆盖物一道达到增地温保土壤水分，减少蒸发耗水量；水平渗透可达155厘米远，使两渗水管渗水相接通，保证水分渗透到作物根部，保证作物需水规律。
（作者系九三学社社员）