中国北方缺水地区典型农田小定额灌溉调控：机理、实践与展望.docxVIP

中国北方缺水地区典型农田小定额灌溉调控：机理、实践与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

中国北方地区作为国家重要的粮食生产基地，承担着保障粮食安全的关键使命。然而，该地区长期面临着严峻的水资源短缺问题，其水资源总量仅占全国的20%左右，人均水资源量远低于全国平均水平，是世界上缺水最为严重的地区之一。北方地区的降水量不仅在总量上相对较少，而且时空分布极不均衡，大部分降水集中在夏季的几个月，导致春、秋、冬季节干旱频发，加剧了水资源供需矛盾。与此同时，北方地区的经济发展迅速，人口持续增长，工业用水和生活用水需求不断攀升，进一步挤占了原本就紧张的农业用水份额，使得农业灌溉用水面临前所未有的压力。

农业作为北方地区的基础产业，灌溉用水是农作物生长发育和实现高产稳产的重要保障。传统的大水漫灌等粗放型灌溉方式在北方农田中曾广泛应用，这种方式虽然在一定程度上满足了农作物的水分需求，但却存在着水资源浪费严重、灌溉效率低下等诸多弊端。大量的水资源在输送和灌溉过程中因渗漏、蒸发等原因白白损失，导致水资源的有效利用率极低，加剧了北方地区的水资源短缺状况。随着水资源供需矛盾的日益尖锐，传统灌溉方式已难以满足农业可持续发展的需求，迫切需要寻求一种更加高效、节水的灌溉模式。

小定额灌溉调控技术作为一种新兴的节水灌溉方式，近年来在北方缺水地区逐渐受到关注和应用。它通过对水源进行精确计量、智能控制和科学调节，确保作物生长所需的最小灌水量，在满足作物基本水分需求的前提下，最大限度地减少灌溉用水，从而显著提高灌溉水的利用效率。小定额灌溉调控技术能够根据作物不同生长阶段的需水规律，实时调整灌溉水量和时间，实现精准灌溉，避免了水资源的过度使用和浪费。这种技术还可以与先进的灌溉设备和信息技术相结合，如滴灌、喷灌系统以及土壤水分传感器、智能控制系统等，进一步提升灌溉的精准度和自动化水平，为农业生产提供更加科学、高效的水资源管理方案。

研究中国北方缺水地区典型农田小定额灌溉调控机理具有重要的现实意义和深远的战略价值。从农业可持续发展的角度来看，小定额灌溉有助于缓解北方地区水资源短缺对农业生产的制约，保障农田灌溉用水的稳定供应，促进农作物的健康生长，提高粮食产量和质量，从而为国家粮食安全提供坚实的支撑。通过推广小定额灌溉技术，可以引导农民转变传统的灌溉观念和用水习惯，增强节水意识，推动农业生产方式向绿色、低碳、可持续方向转变，促进农业产业结构的优化升级，实现农业与水资源的协调发展。从水资源高效利用的角度出发，深入研究小定额灌溉调控机理，能够揭示灌溉水量与作物生长、土壤水分运移、生态环境变化之间的内在联系和相互作用规律，为制定科学合理的灌溉制度和水资源管理策略提供理论依据和技术支持。这不仅有助于提高北方地区水资源的利用效率和效益，实现水资源的优化配置和可持续利用，还能够减少农业面源污染，保护生态环境，促进区域生态平衡和可持续发展。

1.2国内外研究现状

在国外，许多发达国家较早地认识到水资源短缺对农业发展的制约，因此在小定额灌溉调控技术方面开展了大量的研究和实践。美国在西部干旱地区，针对不同作物的需水特性，运用先进的传感器技术和自动化控制系统，实现了精准的小定额灌溉。通过对土壤水分、气象条件等多参数的实时监测，自动调整灌溉水量和时间，显著提高了水资源利用效率，保障了农作物的高产稳产。以色列作为世界上节水灌溉技术最为先进的国家之一，其研发的滴灌系统在小定额灌溉中发挥了巨大优势。滴灌技术能够将水和肥料精确地输送到作物根部，减少了水分的蒸发和渗漏损失，使灌溉水的利用效率达到90%以上。同时，以色列还注重灌溉管理的智能化和信息化，通过远程监控和数据分析，实现了对灌溉系统的精细化调控。

在国内，随着水资源短缺问题的日益突出，小定额灌溉调控技术也逐渐成为研究热点。众多科研机构和高校针对不同地区的气候、土壤和作物类型，开展了广泛而深入的研究。在华北平原，研究人员通过长期的田间试验，分析了小麦、玉米等主要作物在不同灌溉定额下的生长发育、产量形成和水分利用效率等指标，建立了适用于该地区的小定额灌溉制度。在西北地区，结合当地干旱少雨的气候特点，研究了膜下滴灌、喷灌等节水灌溉技术在小定额灌溉中的应用效果，探索出了一系列适合干旱地区的小定额灌溉模式和调控方法。此外，国内还在小定额灌溉的设备研发、系统优化和管理模式创新等方面取得了显著进展，为技术的推广应用提供了有力支撑。

国内外小定额灌溉研究在技术应用和理论探索上既有共性，也存在差异。共性方面，都聚焦于提升水资源利用效率，借助先进技术实现精准灌溉，关注作物生长与灌溉水量关系。差异在于，国外发达国家起步早，技术和设备先进，在自动化、智能化灌溉系统研发与应用上领先，注重灌溉管理信息化与精细化；而国内研究更侧重结合国情与区域特点，针对不同气候