第1章 概论
1.1 背景与意义
我国水资源总量为2.8万亿m3，占世界水资源总量的5.6%，人均占有量为2200m3，不足世界人均占有量的1/4，是世界上贫水国家之一。水是人类社会生存与发展的命脉，是干旱区更为稀缺的资源，而节水则是维系干旱区社会经济发展的重要措施。处于内陆干旱地区的新疆是我国缺水最严重的地区之一，“荒漠绿洲、灌溉农业”是其显著特点，没有灌溉就没有新疆农业的发展。新疆河川径流总量为882亿m3，单位面积的产水量仅为4.8万m3/km2，为全国倒数第三位，干旱缺水是新疆经济发展的主要制约因素之一。从宏观上看，一方面水资源十分匮乏，另一方面由于田间灌溉水平低，灌溉不合理，农业水资源浪费现象严重。
葡萄是人们普遍喜爱的果品，不仅色香味俱佳，营养丰富，保健价值高，用途广泛，可用于酿酒、制干和制汁，而且葡萄树具有适应性强、容易栽培、结果早等优点，使其成为世界五大类果树之一，其栽培面积和产量仅次于柑橘，居世界第二位。新疆是我国第一大葡萄产区，不论是栽培面积，还是产量一直都在国内处于领先地位，而且生产的葡萄品质优良，含糖量高，风味佳，在国内外享有较高的声誉。目前新疆的葡萄栽培面积已经达到10.99万hm2，年产量165.46万t，占到全国葡萄栽培面积的21.83%，产量占到全国葡萄总产量的26.47%。葡萄产业现已成为新疆的优势产业和部分主产区农民收入的重要来源，如吐鲁番地区2009年葡萄产值占农业总产值的50%以上，农民人均收入的60%来自于葡萄产业。
新疆吐哈地区（吐鲁番与哈密地区）属极端干旱区，也是我国资源性严重缺水的地区之一。吐哈地区年平均降水量仅16.5mm，而年平均蒸发能力高达3300mm，蒸降比高达200。目前吐哈地区水资源开发利用程度已达本区占有水资源量的130%，年超采地下水约4亿m3，全地区70%的绿洲都处于超采区。自20世纪70年代以来，随着当地经济社会发展对水资源的需求不断加大，地下水位持续下降，平均年降落幅度0.5～1m，一些地区累计降落深度已达20m。许多浅层机井报废，更新的机井抽水扬程接近100m，农业生产成本也大幅增加。同时，灌区周边生态环境日益退化，艾丁湖基本干涸，沙漠化和风沙危害日趋严重。水资源短缺已成为制约该地区农业及社会经济可持续发展的瓶颈。
吐哈地区农业是用水大户，农业用水占总引用水量的95%以上。由于当地气候干旱，日照时间长且葡萄的种类多、品质高，因此是我国著名的葡萄生产基地。葡萄种植为吐哈地区重要的特色支柱产业，占农作物种植总面积的80.3%，其中成龄葡萄园占葡萄种植总面积的68.6%。但由于灌溉方式落后，大部分地区采用传统的地面灌灌水方法，部分区域灌溉定额高达2.7万m3/hm2，葡萄耗水量占农作物总耗水量的90%，发展葡萄高效节水灌溉技术成为该地区缓解水资源供需矛盾的主要途径之一。
吐哈地区早在1980年就开始葡萄滴灌方面的试验研究，20世纪90年代后陆续引进了以色列滴灌技术和美国渗灌技术，特别是1997年后开始了较大规模的葡萄滴灌技术的示范工程建设，整个吐鲁番地区陆续建设的葡萄滴灌面积累计达到1000hm2以上。但采用滴灌技术后，由于对吐鲁番地区极端干旱的区域自然环境条件认识不足、对成龄葡萄耗水特征及需水规律认识不足，盲目照搬其他地区滴灌技术应用于当地，加之缺乏有效的技术成果支撑，无科学的田间水分管理技术进行指导等，导致成龄葡萄落花落果，产量大幅度降低，极大地挫伤了农民的积极性，也使人们得出了这样的结论：在极端干旱的吐哈地区发展微灌技术是不适宜的，特别是对于耗水量大的成龄葡萄，应用滴灌技术供水不足。截止到2006年年底，吐鲁番地区建成的葡萄滴灌示范区相继被废弃，造成了大量滴灌器材的损失与浪费。
因此，针对吐哈地区成龄葡萄微灌技术应用中存在的问题，探讨成龄葡萄需水规律及耗水特征，研究适应极端干旱区域及成龄葡萄需水要求的田间供水方式、制定科学的田间水分管理模式，对于该区域高效节水技术的推广应用，提高区域水资源的利用效率，实现社会经济的可持续发展具有重要的现实意义。