国内外果园节水灌溉技术研究进展

国内外果园节水灌溉技术研究进展

化延斌，赵 军，李六林

（山西农业大学园艺学院，山西太谷 030801）

摘要：果园干旱严重制约着果树的生长发育和水果产业的健康发展，面对日益严峻的水资源供需矛盾，科学的节水灌溉技术显得尤为重要。本文通过分析目前国内外果园节水灌溉技术概况，提出我国果园节水灌溉的发展方向和改进措施，以促进果园水分利用效率的提高和果树产业的可持续发展。关键词：果园；干旱；节水灌溉

随着世界水资源供需矛盾的日益增长，节水成为全世界发展的共识。当前，农业用水已成为水资源的主要消耗方式[1]，灌溉用水占到农业用水的95%[2]。我国北方许多区域光照充足、昼夜温度差大等自然条件适合优质水果的生产，但大多果园水资源匮乏，而且灌溉条件落后，严重制约了果树产业的可持续发展。因此提高农业用水效率，大力开展节水技术的应用对农业可持续发展具有重要意义。本文通过分析国内外果园节水灌溉技术概况，提出我国果园节水灌溉的发展方向和改进措施，以促进果园水分利用效率和果实品质的提高。1　国外节水灌溉技术现状

部分发达国家在20世纪50年代到70年代，农业用水量由于其灌溉面积的增加而逐步增长。70年代后，随着集约高效农业的发展以及节水灌溉技术的应用，农田用水效率显著提高。如今，一些发达国家农业节水采用计算机联网进行一体化管理，已实现精确灌水，达到时、空、量、质上有效满足果树在不同生长期的需水，进行高效节水灌溉。

1.1　以色列——先进的滴灌设备和完善的基础设施体系

以色列是世界上气候干旱、淡水资源十分缺乏的国家之一，总淡水资源量约20亿m3，人均淡水资源占有量不足370 m3，仅为世界平均水平的5%[3]。在缺少耕地和水资源的艰难环境条件下，以色列却发展出世界上先进的节水灌溉技术，尤其是不断创新的滴灌技术设备及其产业化，如世界著名的耐特费姆（Netafim）滴灌系统公司[4]

，采用电脑智能控制模式，根据作物的需水、需肥信息，按时按量将水、肥料直接送入作物最易吸收的根部。其次，以色列通过采用互联网系统监测风速、风向、湿度、气温、地温、土壤含水量、蒸发量、太阳辐射等参数来计算得出作物需水量，通过远程控制系统实现对家庭农场精确灌溉，满足施肥和灌溉可控需要。在果园管理中，以色列基于其完善

基金项目：山西省科技重点研发项目（编号：2015-TN-4）作者简介：化延斌，男，在读硕士研究生，研究方向为果树栽

培生理，电子信箱：tsiaoybhua@163.com。

通讯作者：李六林，男，博士，教授，研究方向为果树栽培生

理，电子信箱：tgliulin@163.com。

的基础设施体系和良好的管理体系，充分利用自然降雨基础上，注重开发城市污水资源、咸水资源以及海水淡化等其他水资源，通过养殖和种植业循环使用有限水，提高水分利用效率，再加上农业种植结构的合理调整以及各种经济型水果的大量种植，使以色列成为了世界著名的水果生产国。此外，以色列重视抗耐旱植物种质的引进与研究，培育新的节水抗旱新品种，结合先进技术实现更高效的节水灌溉[5]，如抗旱柑橘的培育，克服了土壤质量、干旱气候和缺水造成的种种限制，减少了对水分的需求，提高了产量。这一系列的现代农业节水灌溉技术使以色列有限的淡水资源得到了高效地利用，荒漠变成了绿洲和良田。1.2　荷兰——精细的管理控制系统

首先，荷兰大田农业工程化，通过管道和渠道输水来提高灌水效率，采用新型轮作休闲技术和覆盖化学试剂保墒技术等实现高效的增墒保水，在解决农田排水、低洼盐碱地治理、农田土地资源管理规划和农田排灌工程有关的大型机械及工程装备开发研制方面较为突出，其主要粮食作物的单产具有很高水平。目前大田农业工程技术研究已转向机电一体化和人机工程等高新技术应用研究领域。利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS）等信息高新技术于大田作物生产，使之形成精细管理的现代“精细农作”技术体系[4]。其次，精确的控制系统可针对不同树种，研究适合其生长的管理模型，不但可以根据树体不同生长时期调整灌水量，而且可以在一天当中，根据太阳辐射情况及时调整供水量，以保证在满足树体生长需求的同时，避免过度浇灌造成浪费，同时采用雨水收集系统以及雨水注入系统，高效地避免了地下水的过度开采。再次，荷兰在其农业中采用无土栽培技术和封闭的灌溉系统，减少水分损耗，提高水分利用效率。1.3　澳大利亚——健全的节水体系

澳大利亚全国具有灌溉条件的耕地面积仅占总耕地面积的15%，其余均为旱作农业区。为了充分利用土壤水分以及提高土壤对降水的利用，促进农业生产效率的提高，

澳大利亚探索出了农机固定道作业技术体系[6]。如昆士兰大学发明了一套固定道机械作业模式，该项技术主要依据农田中机械作业幅宽及所种植作物的行距等，建立定宽度的机组作业固定道，实现田间作业的机组动力驱动轮和机

·16·研 究 报 告中国农业文摘·农业工程 2016年第6期

具承载轮都在固定道上行走，这样提高了机械作业效率，增加了田间土壤的蓄水能力，减少地表径流，同时增加了单位面积产量，这项技术在澳洲果园管理生产中得到有效利用。目前，昆士兰大学与中国农业大学、山西省寿阳县在此方面进行了技术合作，并在山西省寿阳县建立了示范区，取得了预期效果。此外，澳大利亚还重视秸秆还田覆盖技术体系，提高土壤蓄水能力，防止径流和蒸发损失，使有限的天然降水能够充分有效地用于植物生长。2　国内推广的节水灌溉技术

在我国，随着社会经济的发展，水资源供需矛盾日益突出，全国年缺水量约400×108m3，其中灌区缺水约300×108

m3[7]

。尤其在北方地区果园出现了持续干旱缺水，北方地区的水资源远不能可持续地满足水果生产的需要，水源不足已成为影响我国果园生产发展的主要瓶颈问题。因此，节水灌溉技术在我国果园管理中势在必行。

目前在我国果园中应用的节水灌溉技术主要包括：工程节水技术、农艺节水技术和节水管理技术三个方面。2.1　工程节水技术

工程节水技术的措施主要有滴灌、渠道防渗、管道输水和地下痕量灌溉等灌溉技术，可有效减少蒸发、渗漏和径流损失[8]。滴灌在很大程度上减少了水分蒸发，从而降低树体耗水和提高土壤温度，提高水分利用效率，改善果树生长环境，便于喷药、修剪或采果等果园管理工作。李巧珍等[9]

以滴灌方式对苹果园土壤水分动态、耗水量和产量影响的研究表明，滴灌技术能够更好地控制苹果树枝条的生长，减少剪枝工作量，使果实产量和水分利用效率都达到最高水平。渠道防渗和管道输水这两项工程技术是提高输水效率的有效措施，采用渠道衬砌可减少渗漏损失，管道输水有地下埋设固定管道及地面活动软管两种，其中地面活动软管已经在华北平原旱区得到大面积推广，可减少用水量30%左右，是简易可行的节水有效措施。痕量灌 溉[10]

是近年来我国自主研发的专利技术，利用土壤毛细管和作物—土壤—灌水器水分平均原理，实现作物的主动式灌溉，以极其微小的速度，均匀持续地将水分直接运输到植物根系附近的土壤中，从而提高水分利用率和保持土壤水分稳定。张红军等[11]

研究表明痕量灌溉系统可使土壤水分含量维持在60%～80%，并维持稳定的土壤水分环境，可充分满足越橘生长结果对土壤水分的需求，能最大限度减少杂草滋生，从而降低水肥浪费和管理成本。2.2　农艺节水技术

农艺节水技术的有效措施主要有田间覆盖保水技术、农田水肥耦合技术以及抗旱增产新品种选育与应用。首先，重视农田覆盖，如秸秆覆盖、地膜覆盖和生草覆盖等田间覆盖保水技术得到广泛应用，通过人工调控土壤与作物间水分条件，降低农田水分无效蒸发，同时保护土壤结构，从而提高用水效率，韩翔等[12]

采用覆盖麦秸和透明地膜措施对盆栽梨树土壤理化性质的影响进行了研究，结果

表明覆盖麦秸和透明地膜均能有效提高土壤保水性能，麦秸覆盖保水效果最好，透明地膜覆盖增温效果最明显。郝淑英等[13]在黄土高原区苹果园内采用生草覆盖方式研究对土壤理化性状影响，结果表明生草覆盖后，土壤水分蒸发减缓，容水能力增加，并且有良好的保墒作用，使下层土壤水分向上层移动从而供给果树根系集中分布层的水分需求，促进果树根系发育，提高果园保水保墒及抗旱性能。其次，充分发挥水肥协同作用，如水肥耦合技术在果树栽培上得到有效应用，通过合理灌溉和施肥，提高果树水肥利用效率和果实品质，安华明[14]采用水肥耦合技术对柑橘产量的影响进行了研究，结果表明水肥耦合较肥料干施显著提高了柑橘产量，说明肥水协调作用可显著增加柑橘树体对肥料的吸收利用效率。王进鑫[15]等研究结果表明，在渭北旱塬南缘，采取合理的水肥组合与管理措施，可以显著改善矮化红富士幼树的营养状况，促进新梢生长和提早开花结实。再次，合理调整种植结构，利用生物技术及基因工程技术培育果树高产品种，尤其是培育抗旱增产新品种是提高农业用水效率的重要措施，如利用特异性苹果属资源和现有的矮化砧木进行杂交，选育适合我国不同立地条件的抗旱、抗病和无融合生殖特性的优良矮化砧木品种[16]。2.3　节水管理技术

改进灌溉制度，确保果树生长关键期灌水。如在果树盛果期，应做好灌溉工作，合理灌水。在需水非关键期进行储水灌溉，控制树体过旺生长，实现矮化密植，缓解春季用水高峰期供需矛盾，既改善了果实品质，又提高了水肥利用效率。同时灌区要完善基础设施体系以及加强维修管理制度，防止渠道决口。改进耕作措施，改良土壤条件，保证土壤中水分和空气的协调存在，如平整土地、中耕、松土及耙磨保墒等，提高蓄水和保水能力。此外，现代节水管理体系在硬件设备和软件设备的集成方面得到有效应用，实现了灌溉水资源的合理配置和灌溉系统的优化调度，农田水分得到高效利用。如通过对农田信息的实时监控，根据作物需水规律、缺水诊断指标及灌溉控制指标进行水分调控，确保灌溉的适时适量，尤其是红外遥感技术的应用，使得在土壤水分动态、气象动态、作物水分状况等方面的数据监测和采集得到长足发展，从而实现农业用水最佳效益[17]。3　展望

科学的节水灌溉技术对于缓解水资源供需矛盾、改善果园生态环境以及促进果树生长发育至关重要。互联网智能控制等先进技术在国外果园节水灌溉中得到有效应用，再加上精细的管理系统和健全的节水体系，实现了精确和高效节水灌溉，有效满足果树在不同生长期的需水。我国果园节水灌溉采用传统节水灌溉技术和现代新型节水灌溉技术相结合的方式调控果树自身节水，从而达到提高水分、养分有效利用率的目的，实现果树优质高产。我国

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虽在工程节水技术、农艺节水技术和节水管理技术方面取得了一定效果，但是总体缺水形势仍未得到缓解，很多地区水资源严重短缺，而农业用水占总用水量比重加大，水分利用效率依然很低。借鉴国外发达国家先进节水灌溉经验，我国节水灌溉应针对不同地域以及种植不同类型水果的果园，提出合理系统的节水灌溉方案；加强法律监督监管力度和市场调控机制，促使农田节水工作产业化；促进科学节水技术研究创新，提升国际间的科技交流与合作，积极借鉴国外经验，有效推进我国果园节水灌溉技术的可持续发展。参考文献

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Advances in Water-saving Irrigation Techniques of Orchard at Home and Abroad

Hua Yanbin, Zhao Jun, Li Liulin

（College of Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu，Shanxi，030801）

Abstract：Orchard drought has severely restricted the growth of fruit trees，and the healthy development of fruit industry.Hence，scientific water-saving irrigation techniques are particularly important towards the increasingly severe supply and demand of water resource.Overviews on water-saving irrigation techniques of orchard at home and abroad were systematically introduced and analyzed to propose the development direction and improvement measures on water-saving irrigation of orchard in China，which can promote the improvement of water use efficiency of orchard and sustainable development of fruit industry.Key words：Orchard；Drought；Water-saving Irrigation