甘蔗節(jié)水灌溉發(fā)展及其研究

林美季

（廣西上思縣水庫(kù)管理所 廣西上思 535500）

甘蔗節(jié)水灌溉發(fā)展及其研究

林美季

（廣西上思縣水庫(kù)管理所 廣西上思 535500）

本文主要分析了甘蔗節(jié)水灌溉的幾種技術(shù)，如：智能化灌溉、節(jié)水灌溉、微灌、肥水耦合灌溉，并分析其在甘蔗上的應(yīng)用效果，對(duì)這些技術(shù)在廣西省甘蔗生產(chǎn)中的促進(jìn)作用進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

甘蔗；節(jié)水灌溉技術(shù)；肥水耦合；智能化灌溉

我國(guó)屬于甘蔗的種植及產(chǎn)糖大國(guó)，年產(chǎn)量居世界第三位，目前旱地甘蔗的面積超過(guò)總種植面積的80%以上。但是我國(guó)的甘蔗栽培管理和灌溉技術(shù)過(guò)于落后，目前每年平均單產(chǎn)僅有63t/hm2，大大低于世界水平。面對(duì)近年來(lái)持續(xù)干旱，做好甘蔗種植的首要工作便是應(yīng)對(duì)干旱，以提高甘蔗的產(chǎn)量，確保食糖的供給安全。

1 甘蔗需水的規(guī)律

對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的各階段需水的規(guī)律、土壤供水的能力以及該地區(qū)降雨量和規(guī)律，進(jìn)行了合理的分析，做好排灌工作，能夠節(jié)約大量的水資源，以大幅度提高甘蔗的產(chǎn)量。甘蔗屬于需水量較大的農(nóng)作物，水分對(duì)甘蔗的產(chǎn)量有著重要影響。在甘蔗的萌芽期，需水量在其整個(gè)生育期中占8.4～18.1%，因此田間的土壤表層25cm以內(nèi)的水分需要保持為田間最大持水量的55～70%；在甘蔗的分蘗期，其需水量在整個(gè)生育期中占15.4～21.7%，因此田間的土壤表層30cm以內(nèi)的水分需保證在田間最大持水量的54.3～57.8%；在甘蔗的盛水器，田間土壤表層的40cm內(nèi)水分需達(dá)田間土壤最大持水量的60%。

2 轉(zhuǎn)變灌溉理念

我國(guó)傳統(tǒng)灌溉的方法，在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)造成較大的水分浪費(fèi)。灌溉用水的消耗量大造成水資源的大量浪費(fèi)，灌溉的方法僅停留于澆地水平。所以，需掌握甘蔗不同生長(zhǎng)時(shí)期的需水規(guī)律，以避免水分在運(yùn)輸過(guò)程中不必要的損失，保證能夠?qū)χ参锔档热菀孜盏奈恢眠M(jìn)行定量的澆灌，以提高水資源的利用效率，從而節(jié)約水資源，將甘蔗灌溉從澆地轉(zhuǎn)變?yōu)闈沧魑?，以加?qiáng)農(nóng)田的有效灌溉面積，確保甘蔗的生產(chǎn)能力提高，達(dá)到保證作物安全，增加農(nóng)民收入的效果。為了保證水資源的可持續(xù)發(fā)展，需改善灌溉的條件，增大冬季作物的規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)旱地、荒地的有效開(kāi)發(fā)，進(jìn)行大面積的冬種，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的提高，從而推動(dòng)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。

3 加強(qiáng)蓄水集雨，做好雨水時(shí)空分布

我國(guó)存在較多地區(qū)是缺水地區(qū)，例如山東、山西、陜西、河北以及甘肅等北方地區(qū)，因此要做好旱坡地的雨水收集和利用工作。一般來(lái)說(shuō)，部分地區(qū)年均降雨量達(dá)到800～1800mm，雨季降雨相對(duì)集中，但是時(shí)空分布較為不均，5～10月屬于雨季，降雨量達(dá)到了全年降雨量的80%，坡地的面積較大，山區(qū)冬春出現(xiàn)干旱現(xiàn)象，雨季的水土流失現(xiàn)象十分嚴(yán)重。盡管部分地區(qū)的降雨量較大，但是對(duì)于水的合理利用方面相對(duì)落后。部分地區(qū)可通過(guò)修建水庫(kù)或水窖以實(shí)現(xiàn)集雨灌溉，部分地區(qū)則采用滴灌技術(shù)，在甘蔗種植方面取得了較大的成績(jī)。本地區(qū)的旱地甘蔗面積超過(guò)80%，而甘蔗是周年性生長(zhǎng)作物，通過(guò)在甘蔗種植區(qū)域修建水庫(kù)、高效節(jié)水灌溉設(shè)施或水窖等工程，合理的調(diào)整甘蔗種植區(qū)的水資源時(shí)空分布，以實(shí)現(xiàn)水資源的平衡供給，確保甘蔗的穩(wěn)定豐產(chǎn)。

4 減少運(yùn)輸過(guò)程中的水分流失

為了有效的減少灌溉水的用量，需要采用合理的輸水技術(shù)。借助渠道防滲、管道輸水等技術(shù)，以減少水資源的跑漏水損以及田間灌水中深層的滲漏損失。渠道的防滲技術(shù)主要指的是借助混凝土護(hù)面、塑料薄膜以及漿砌石襯砌等多種的方法實(shí)施渠道的防滲處理，和土質(zhì)渠道相比，渠道防滲技術(shù)能夠減少60～90%的水分損失，加快輸水的速度。管道輸水的技術(shù)主要指的是采用塑料、混凝土等材料管道輸水方式替代土渠輸水，能夠大量的減少水資源在輸水中產(chǎn)生的滲漏及蒸發(fā)，輸配水利用率能夠達(dá)到95%。此外，還可以有效的提高輸水的速度，減少渠道占地面積。節(jié)水灌溉主要是按照農(nóng)作物的需水量，實(shí)施適量、均勻的灌溉，從而減少水的垂直入滲，促進(jìn)農(nóng)作物發(fā)育整齊。

5 甘蔗灌溉中智能化技術(shù)的應(yīng)用

所謂智能化技術(shù)，主要指的是按照土壤吸水的能力、農(nóng)作物的種類、農(nóng)作物生長(zhǎng)的階段以及氣候條件進(jìn)行適時(shí)、適量、定位的農(nóng)作物供水，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益。智能化灌溉的系統(tǒng)能夠借助監(jiān)測(cè)、信息以及數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)，對(duì)土壤的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，明確土壤含水量，當(dāng)土壤缺水需要灌溉時(shí)，智能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)控進(jìn)行灌溉。隨著全球的水資源日益緊缺，世界各地均在不斷的探索節(jié)水灌溉的有效方法。部分先進(jìn)國(guó)家均采用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)智能化灌溉，灌溉控制的精度和智能化程度不斷的提高，可靠性不斷增強(qiáng)，操作也日益簡(jiǎn)便。例如，美國(guó)德克薩斯州研究出的智能化節(jié)水灌溉技術(shù)，其能夠隨時(shí)測(cè)量土壤的濕度，自動(dòng)進(jìn)行農(nóng)田澆水。

6 節(jié)水灌溉和微灌技術(shù)的主要應(yīng)用

6.1 改進(jìn)地面灌溉技術(shù)

地面灌溉近年來(lái)成為我國(guó)灌溉中最主要的方式。地面灌溉并不是所謂的“大水漫灌”，其指的是在土地平整的前提下，選擇合理的灌溉技術(shù)并做好管理工作，從而保證田間水的利用率超過(guò)70%。我國(guó)多年來(lái)主要推廣畦、溝灌輸?shù)募夹g(shù)，在確保土地平整的前提下，將大畦改成小畦，長(zhǎng)溝改成短溝，以實(shí)現(xiàn)畦、溝規(guī)格的合理化，從而減少1/5～l/4的灌水量。

6.2 卷盤式噴灌的技術(shù)

一般情況下，卷盤式的噴灌機(jī)一般由三個(gè)部分組成，即卷盤動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、噴灌小車以及卷盤機(jī)架和皮管。借助卷盤式的灌溉機(jī)屬于較為節(jié)水的一種灌溉方法，其主要適合大面積灌溉，靈活方便，能夠用于大田作物，如玉米、大豆、小麥以及蔬菜等的灌溉，使用壽命可達(dá)15年一項(xiàng)，和溝灌相比能夠節(jié)約大于50%的數(shù)量，增產(chǎn)的效果也十分明顯，一般能夠增加1倍以上的產(chǎn)量，其灌溉設(shè)備的價(jià)格相對(duì)便宜。

6.3 滴灌技術(shù)

在節(jié)水灌溉中，滴灌技術(shù)相對(duì)普遍，若滴灌設(shè)備維護(hù)恰當(dāng)則能連續(xù)使用10～20年左右。采用滴灌技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水分在土壤內(nèi)均勻的擴(kuò)散，以減少水分的蒸發(fā)及滲漏，提高水肥的利用率，用水效率能夠超過(guò)85%。滴灌技術(shù)適用于水資源相對(duì)貧乏的地區(qū)，近年來(lái)被廣泛的應(yīng)用于糧食作物、蔬菜、水果及花卉等的種植上。我國(guó)的滴管技術(shù)在園藝作物以及棉花種植方面得到了廣泛的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣闊。

6.4 地下灌溉和膜下滴灌的技術(shù)

地下灌溉技術(shù)屬于一種較為環(huán)保的灌溉技術(shù)，其能夠有效的節(jié)約水資源，具有良好的開(kāi)發(fā)前景，此種技術(shù)一般用于草地、果園、小麥、棉田、玉米以及蔬菜、花卉等方面的種植上，發(fā)展較快，應(yīng)用面積也不斷的增加。

膜下灌溉主要是采用地膜保水、保溫的作用，同滴灌節(jié)水技術(shù)相結(jié)合，其灌溉量較小，灌水相對(duì)均勻，一般不會(huì)出現(xiàn)旱澇不均的問(wèn)題，土壤中水、氣相對(duì)和諧，土壤疏松不會(huì)發(fā)生板結(jié)，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)保持較高，能夠促進(jìn)根系的生長(zhǎng)發(fā)育。膜下滴灌積水在葡萄、番茄、西瓜、哈密瓜以及棉花等作物的種植上應(yīng)用廣泛，能夠節(jié)約大量的水資源，同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)的目的。地下滴灌和水溶肥互相結(jié)合，按照不同作物在不同時(shí)期的水肥要求，水肥同時(shí)灌溉，減少勞動(dòng)力投入，以節(jié)約生產(chǎn)的成本。

7 肥水耦合灌溉的技術(shù)

在灌溉的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)肥水耦合，能夠提高肥料與水利用率，從而促進(jìn)植物對(duì)肥料的轉(zhuǎn)化吸收，按照不同作物在不同時(shí)期對(duì)于N、P、K的要求，研究出不同作物的肥水耦合模型，可推動(dòng)干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。目前，肥水耦合在我國(guó)的玉米、辣椒以及柑橘等作物的種植上有了一定的進(jìn)展。

7.1 有機(jī)肥和水的耦合

合理的使用有機(jī)肥，可以改善土壤的結(jié)構(gòu)，大大增加土壤中的水含量。有機(jī)肥和水的耦合能夠提高根系吸水的能力，而且能夠給植物生長(zhǎng)提供所需的養(yǎng)分。干旱、半干旱耕地使用有機(jī)肥能夠提高作物抗旱的能力。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，黃土高原地區(qū)采用肥水耦合灌溉技術(shù)能夠起到良好的保水施肥效果，平均每公頃所使用的有機(jī)肥為11250kg，田間土壤表層0～60cm的土壤含水量比照增加了55mm，水分的利用率增加了22%，從而提高了該地區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)量。

7.2 滴灌模式的肥水耦合

根據(jù)作物水肥的需求規(guī)律，滴灌條件下通過(guò)肥水耦合，可同時(shí)提高肥水的利用效率，目前已經(jīng)有學(xué)者對(duì)滴灌條件下玉米肥水耦合進(jìn)行了研究、建立了肥水耦合的數(shù)學(xué)模型；有研究表明，通過(guò)肥水耦合，能顯著改善柑橘樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)水平，并能顯著節(jié)約肥料施用量；實(shí)施番茄肥水耦合與漫灌相比，N、P、K 肥料利用率分別提高 15.84、16.93、14.13 個(gè)百分點(diǎn)，水分生產(chǎn)效益提高4.79kg/m3，番茄增產(chǎn)27.12%，Vc含量也有所提高，減少了灌溉水用量和肥料投入，實(shí)現(xiàn)了棚菜生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗，提高了棚菜種植效益。但是，肥水耦合在甘蔗上的研究還未見(jiàn)報(bào)告，開(kāi)展甘蔗肥水耦合研究，為解決甘蔗生產(chǎn)缺水的問(wèn)題提供技術(shù)參考。

7.3 酒精廢醪液的利用

巴西酒精廢液的利用已有30多年的歷史，大多數(shù)小型酒精廠的酒精廢液處理是采用“肥灌法”，即直接將廢液進(jìn)行溝渠灌溉，或用槽車將廢液運(yùn)至田頭地尾傾倒?jié)补嗤恋?，以及“氧化塘排放法”，均起到明顯的增產(chǎn)增糖作用。利用酒精廢醪液灌溉，具有水肥兩用的功能。在我國(guó)廣西蔗區(qū)上思縣、南寧金光農(nóng)場(chǎng)、武宣黔江農(nóng)場(chǎng)、柳州露糖監(jiān)獄、扶綏縣蔗區(qū)、龍州縣蔗區(qū)、北海星星農(nóng)場(chǎng)、百色右江區(qū)蔗區(qū)、隆安縣蔗區(qū)、河池蔗區(qū)等，通過(guò)定量灌溉酒精廢醪液，起到了較好的節(jié)水節(jié)肥作用。

[1]曾召環(huán).廣西甘蔗灌區(qū)節(jié)水灌溉綜合效率分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（10）：95～98.

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S274.1

A

1004-7344（2016）01-0109-02

2015-12-2

林美季（1968-），男，工程師，大專，主要從事水利水電工程建設(shè)管理工作。