绪论
一、节水灌溉的涵义及技术体系
节水灌溉是指根据作物需水规律和当地供水条件，高效利用降水和灌溉水，以取得农业最佳经济效益、社会效益和生态环境效益的综合措施的总称。其涵义是，在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉用水，最大限度地满足作物需水，以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益，用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产量的一种灌溉模式。不同的水资源条件、气候、土壤、地形条件和社会经济条件下，节水的标准和要求不同。节水灌溉的根本目的是提高灌溉水的有效利用率和水分生产率，实现农业节水、高产、优质、高效。其核心是在有限的水资源条件下，通过采用先进的水利工程技术，适宜的农作物技术和用水管理等综合技术措施，充分提高灌溉水的利用率和水分生产率。
灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术体系，包括工程节水技术、农艺及生物节水技术和水资源优化调配及节水管理技术等。
1.工程节水技术
工程节水即通过各种工程手段，达到高效节水的目的。常用的工程节水技术有：渠道防渗、低压管道输水灌溉、喷灌、微灌、地面节水灌溉技术等。
（1）渠道防渗技术。为了减少输水渠道渠床的透水或建立不易透水的防护层面而采取的各种技术措施。根据所使用的防渗材料，可分为土料压实防渗、三合土料护面防渗、石料衬砌防渗、混凝土衬砌防渗、塑料薄膜防渗、沥青护面防渗等。渠道是我国农田灌溉主要输水方式。传统的土渠输水渗漏损失大，约占引水量的50%～60%，一些土质较差的渠道渗漏损失高达70%以上，是灌溉水损失的重要方面。据有关资料分析，全国渠系每年渗漏损失水量约为1700多亿m3，水量损失非常严重。所以，在我国大力发展渠道防渗技术，减少渠道输水损失是缓解我国水资源紧缺的重要途径，是发展节水农业不可缺少的技术措施。渠道防渗不仅可以显著地提高渠系水利用系数，减少渠水渗漏，节约大量灌溉用水，而且可以提高渠道输水安全保证率，提高渠道抗冲能力，增加输水能力，并加快了输水速度。
（2）低压管道输水灌溉技术。利用塑料或混凝土等低压管道代替土渠将水直接送到田间沟畦灌溉作物，以减少水在输送过程中的渗漏和蒸发损失的技术措施。低压管道输水灌溉具有省水、节能、少占耕地、管理方便、省工省时等优点。输配水的利用率可达到95%，另外还能有效提高输水速度，减少渠道占地。由于低压管道输水灌溉技术的一次性投资较低，要求设备简单，管理也很方便，农民易于掌握，故特别适合我国农村当前的经济状况和土地经营管理模式，深受广大农民的欢迎。截至2016年年底，全国节水灌溉工程面积3284.7万hm2，其中低压管灌面积945.1万hm2。实践证明，低压管道输水灌溉是我国北方地区发展节水灌溉的重要途径之一，是一项很有发展前途的节水灌溉新技术。
（3）喷灌技术。喷灌是利用自然水头落差或机械加压把灌溉水通过管道系统输送到田间，利用喷洒器（喷头）将水喷射到空中，并使水分散成细小水滴后均匀地洒落在田间进行灌溉的一种灌水方法。同传统的地面灌溉方法相比，它具有节水、节省劳力、节地、增产、适应性强等特点，被世界各国广泛采用。喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等，对地形、土壤等适应性强。与地面灌溉相比，大田作物喷灌一般可节水30%～50%，增产10%～30%，但耗能多、投资大，不适宜在多风条件下使用。世界上许多国家都非常重视这项节水技术的应用。
（4）微灌技术。微灌是根据作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将作物生长所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方法，包括滴灌、微喷灌和涌泉灌等。这是一种现代化、精细高效的节水灌溉技术，具有省水、节能、适应性强等特点，灌水同时可兼施肥，灌溉效率能够达到90%以上。与地面灌和喷灌相比，它属于局部灌溉，具有省水节能、灌水均匀、适应性强、操作方便等优点，主要缺点是易于堵塞、投资较高。
（5）地面节水灌溉技术。主要有：小畦灌、长畦分段灌、宽浅式畦沟结合灌、水平畦灌、波涌灌溉等优化畦灌技术；封闭式直形沟、方形沟、锁链沟、八字沟、细流沟、沟垄灌水、沟畦灌、波涌沟灌等节水型沟灌技术；膜上灌、膜孔沟（畦）灌等地膜覆盖灌水技术；激光控制平地技术、田间闸管灌溉技术等改进地面灌溉技术。
2.农艺及生物节水技术
农艺及生物节水包括农田保蓄水技术、节水耕作和栽培技术、适水种植技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术、各种节水灌溉制度等。不同的农作物需水规律不同，各自的灌溉制度及管理措施也不同。灌溉制度包括作物播种前（或插秧前）以及全生育期内的灌水次数、每次灌水的日期、灌水定额与灌溉定额几方面。节水灌溉制度是根据作物的需水规律把有限的灌溉水量在灌区内及作物生育期内进行最优分配，达到高产高效的目的，主要包括不充分灌溉技术、抗旱灌溉和低定额灌溉技术、调亏灌溉技术、水稻“薄、浅、湿、晒”灌溉技术等。此外，还可利用各种化学制剂调控土壤表面及作物叶面蒸发达到节水的目的，如地面增温保湿剂、抗旱剂、保水剂、种子包衣剂等；利用植物基因工程手段培养高效节水品种等。如采用保水剂拌种包衣，能使土壤在降水或灌溉后吸收相当自身重量数百倍至上千倍的水分，在土壤水分缺乏时将所含的水分慢慢释放出来，供作物吸收利用，遇降水或灌水时还可再吸水膨胀，重复发挥作用；喷施黄腐酸（抗旱剂1号），可以抑制作物叶片气孔开张度，使作物蒸腾减弱等。秸秆覆盖一般可节水15%～20%，增产10%～20%。覆盖塑料薄膜可节水20%～30%，增产30%～40%。
3.水资源优化调配及节水管理技术
（1）水资源优化调配技术，主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。
（2）节水管理技术，是指根据作物的需水规律控制、调配水源，最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的农田水分调控管理技术。包括用水管理信息化系统、输配水自动量测及监控技术、土壤墒情自动监测技术、田间管理技术等。其中，输配水自动量测及监控技术采用高标准的量测设备，及时准确地掌握灌区水情，如水库、河流、渠道的水位、流量以及抽水水泵运行情况等技术参数，通过数据采集、传输和计算机处理，实现科学配水，减少弃水。土壤墒情自动监测技术采用张力计、中子仪、TDR等先进的土壤墒情监测仪器监测土壤墒情，以科学制定灌溉计划、实施适时适量的精细灌溉。田间管理方面可通过平整土地、秸秆覆盖、地膜覆盖、少耕免耕技术以及合理调蓄、综合利用、定量调配灌溉水源等方法以达到节水的目的。随着信息技术的发展，遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）及计算机网络技术等被用来获取、处理、传送各类农业节水信息，为现代农业的发展提供技术支持。