高效節(jié)水灌溉方式及其優(yōu)缺點探究

摘 要：水利灌溉在促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用，一直以來，我國農(nóng)田灌溉大都采用畦灌、漫灌等方式，雖然能夠滿足農(nóng)作物的需水量，但是灌溉過程中水分蒸發(fā)、滲漏現(xiàn)象嚴重，造成了大量的水資源浪費。同時，我國人均水資源占有量不到世界平均水平的四分之一，屬于重度缺水國家，因此采取高效節(jié)水灌溉技術，成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障手段。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)灌溉；節(jié)水技術；灌溉方式；優(yōu)缺點

在新技術、新理念、新設備的支持下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)逐漸發(fā)展并得到廣泛普及。其中采用高效節(jié)水灌溉方式，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標志之一。近年來，噴灌、滴灌等新型灌溉技術得到了廣大農(nóng)業(yè)種植戶的青睞，不僅提高了農(nóng)田灌溉效率和灌溉質(zhì)量，而且節(jié)水率達到了50%以上。但是這些新型灌溉方式對于設備、技術的以來程度較高，前期投入較大，一定程度上增加了農(nóng)民負擔。因此，必須科學分析和理性對待節(jié)水灌溉方式的優(yōu)缺點。

1 高效節(jié)水灌溉的發(fā)展狀況

1.1 國外節(jié)水灌溉技術的發(fā)展歷程

高效節(jié)水灌溉技術的發(fā)展，在很大程度上需要依賴現(xiàn)代科學技術的創(chuàng)新與應用。因此，以美國、日本、新加坡為代表的發(fā)達國家，在節(jié)水灌溉技術方面的研究一直處于世界領先地位。以美國為例，早在20世紀60年代，美國相關部門就開始著手微灌方面的研究，有數(shù)據(jù)顯示，截至1995年底，美國農(nóng)田微灌面積達到2300萬hm2，占到本國灌溉總面積的5.8%。而諸如以色列、伊朗等中東國家，由于國家所處地理位置和氣候環(huán)境的影響，也投入巨額資金用于修建節(jié)水灌溉工程，形成了系統(tǒng)化、高效化的節(jié)水灌溉體系。

1.2 國內(nèi)開展節(jié)水灌溉的重要意義

我國開始著手節(jié)水灌溉技術工作研究起步較晚，并且由于受地理條件、政策支持以及傳統(tǒng)觀念的影響，節(jié)水灌溉技術并沒有得到大范圍的推廣。近年來，我國水資源短缺現(xiàn)象日益嚴重，尤其是西北的寧夏、新疆等地，已經(jīng)被列入嚴重缺水地區(qū)。在這種嚴峻形勢下，開展高效節(jié)水灌溉方式的推廣應用，既是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障國家糧食安全的必然要求，也是現(xiàn)今自然條件下的無奈之舉。

近年來，國家財政部門加強了對節(jié)水灌溉研究的財政支持，為推動新型灌溉技術的發(fā)展與革新起到了巨大推動作用。同時，積極借鑒國外發(fā)達國家先進的滴灌、微噴灌等節(jié)水灌溉方式，并結(jié)合我國農(nóng)業(yè)特點，研發(fā)出適合我國農(nóng)業(yè)灌溉的特色節(jié)水方式。堅持“先試點，后推廣”的原則，在全國范圍內(nèi)開展了節(jié)水灌溉技術的推廣、應用活動。

2 主流的高效節(jié)水灌溉方式

2.1 噴灌

傳統(tǒng)的灌溉方式，灌溉過程中不可避免會存在各種形式的水分蒸發(fā)、滲漏問題，水資源的利用率僅為50%-60%左右。噴灌采用了管道輸水的方式，用管道連接水源地和需水地，采用高壓噴水方式，將水輸送到農(nóng)田。同時，管道出水口連接噴頭，水流被分散成若干小水滴，均勻的噴灑到田間。噴灌根據(jù)應用設備的不同，又可分為固定管道式噴灌、中心支軸氏噴灌以及絞盤式噴灌等。

2.2 微噴灌

微噴灌是噴灌的一種分支形式，但是由于采用了技術改良，使得其灌溉效率更高、節(jié)水性能更好。微噴灌技術區(qū)別于噴灌技術的根本在于采用了現(xiàn)代化信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對農(nóng)田種植區(qū)域的自動化灌溉控制：首先，農(nóng)田土壤中裝設有若干濕度傳感器，當傳感器檢測到土壤濕度不足，會向終端控制器發(fā)出供水信號。當計算機接受到該信號后，自動計算需水量，并將供水指令發(fā)送到噴灌系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化、精準化灌溉。

2.3 滴灌

滴灌是一種局部灌溉方式，其灌溉原理是在農(nóng)田土壤中埋設一定密度的塑料管道，然后將水分直接作用于農(nóng)作物的根部，實現(xiàn)灌溉目的。滴灌是目前節(jié)水灌溉方式中最為有效的一種，與如今較為流行的其他節(jié)水灌溉方式相比，其水分利用率高達90%以上。同時，將農(nóng)作物所需肥料溶于水中，配制成一定比例的營養(yǎng)液，還能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉和施肥的同步進行，最大限度保證肥效。目前，滴灌主要應用于大型的果樹、蔬菜及其他經(jīng)濟類農(nóng)作物基地的灌溉。

2.4 其他類型的節(jié)水灌溉方式

除了上述幾種常用的灌溉方式外，目前在我國應用的節(jié)水灌溉技術還有管道輸水、膜上灌溉、膜下滴灌以及做水種等，但是這些類型的節(jié)水灌溉方式具有較為明顯的地域特色，推廣和應用范圍都相對有限。

3 高效節(jié)水灌溉方式的優(yōu)缺點分析

3.1 噴灌技術的優(yōu)缺點分析

噴灌的優(yōu)勢主要有：首先，適用范圍較廣，在丘陵地區(qū)或是種植低矮作物的平原地區(qū)都可以采用噴灌方式。我國主要的地形主要有五類（山地、高原、盆地、丘陵和平原），其中丘陵和平原地形大約占全國總面積的20%，因此噴灌技術具有較高的推廣和發(fā)展?jié)摿?。其次，射程大、范圍廣。噴灌采用的是壓力輸水技術，因此噴頭處的水壓較大，其射程一般在2-10米左右。同時，噴頭采用了旋轉(zhuǎn)式設計，能夠保證噴射半徑范圍內(nèi)的所有農(nóng)田作物得到灌溉。最后，前期投資相對較低，灌溉設備簡單。噴灌技術與其他節(jié)水灌溉技術相比，無論是在設備投資還是后期養(yǎng)護上，其資金花費都相對較少，對于生產(chǎn)獲利相對困難的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)來說，低成本和低維護，無疑使得噴灌技術更具適用性。

噴灌技術的缺點有：首先，灌溉不夠均勻。在水分噴射過程中，距離噴頭越近的區(qū)域，其灌溉量越大，而噴射末端的灌溉量則相對較少。其次，噴射過程中水流會受風力影響，導致水分出現(xiàn)一定的飄灑損失。最后，噴頭處承受較大壓力，后期設備容易出現(xiàn)故障問題，加大了養(yǎng)護維修成本。

3.2 微噴灌技術的優(yōu)缺點

微噴灌技術的優(yōu)點有：微噴灌的應用范圍較廣，是一種主要的節(jié)水灌溉方式。適用于保護平地（如大棚低矮作物）、丘陵果樹、苗木區(qū)以及露天平地區(qū)域，對于保護平地（如大棚低矮作物），一般采用倒掛式微噴頭。微噴灌的優(yōu)點在于每小時出水流量小，射程近，噴灑均勻性好，可為作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境。

微噴灌技術的缺點有：田間管網(wǎng)布置密度高，影響作物的種植，畝均投入較高。霧化噴頭其射程比正常微噴頭的射程還要小，致使其管網(wǎng)密度更高。

3.3 滴灌技術的優(yōu)缺點

滴灌技術的優(yōu)點有：滴灌也是一種使用較多的灌溉方式，主要適用于保護平地（如大棚藤架作物）、丘陵果樹等作物。對于保護平地（如大棚藤架作物）主要采用內(nèi)鑲式滴灌管，而丘陵果樹等作物主要采用壓力補償式滴灌管。由于技術的不斷創(chuàng)新，壓力補償式滴灌管道的造價有所降低，其正逐步替代內(nèi)鑲式滴灌管在將來成為主要的滴灌管材。

滴灌技術的缺點有：對于內(nèi)鑲式滴灌管，其所需壓力小于微噴頭的工作壓力，對取水首部的水泵揚程要求較小，但由于其鋪設于作物根部，未埋入土中，會影響作物的種植。而對于壓力補償式滴灌管，雖然其相對于內(nèi)鑲式滴灌管增加了壓力調(diào)節(jié)能力，但其投資相對增加，所以，壓力補償式滴灌管應用于丘陵地區(qū)。由于技術的不斷創(chuàng)新，壓力補償式滴灌管道的造價有所降低，其正逐步替代內(nèi)鑲式滴灌管在將來成為主要的滴灌管材。

4 結(jié)束語

綜合考慮我國水資源現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，不斷研發(fā)新型高效節(jié)水灌溉技術并進行大范圍的推廣應用，已經(jīng)成為科研機構(gòu)和農(nóng)業(yè)部門的重要工作內(nèi)容。值得注意的是，各種高效節(jié)水灌溉技術都有其各自的適用范圍和優(yōu)缺點，為了保證其節(jié)水效果的發(fā)揮，必須做好前期試點工作，隨后再逐步擴大應用范圍。

參考文獻

[1]譚誠，蘭才有，蔡振華.國內(nèi)外節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢探討[J].農(nóng)業(yè)機械，2011（27）：144-145.

[2]周和平，趙登明，禹鋒.我國節(jié)水灌溉灌水器研究現(xiàn)狀與展望[J].中國農(nóng)村水利水電，2013（25）：168-170.

[3]宋萬倉，高強.淮北地區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉的必要性及效益分析[J].安徽農(nóng)學通報，2014（9）：131-133.