農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)及發(fā)展方向

徐佳麗

（甘州區(qū)新墩鎮(zhèn)人民政府，甘肅張掖734000）

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)灌溉用水占全國(guó)總用水量的70%以上，但灌溉用水的有效利用率只有40%，不到發(fā)達(dá)國(guó)家的一半，我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉每年缺水300 億m3。原因在于灌溉技巧落后，多數(shù)地方仍以漫灌為主，不僅造成水資源的極大浪費(fèi)，而且影響作物產(chǎn)量。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人口的不斷增加，水資源的需求量不斷增長(zhǎng)，我國(guó)處于水資源嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，科學(xué)的農(nóng)田灌溉工程及配套技術(shù)迫在眉睫。節(jié)水灌溉就是根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)規(guī)律，在作物需水的情況進(jìn)行灌溉水的高效利用，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)效益的增加[1,2]。它是以降低灌溉用水的無(wú)效損耗為核心，最大限度地提高灌溉水的有效利用率，以及提高農(nóng)作物的水分利用率，進(jìn)而提高生產(chǎn)效益[3]。在全球水資源緊缺的情況下，對(duì)水資源的有效利用是非常重要的，由于農(nóng)業(yè)用水在我國(guó)水資源利用中占有一定的比例，因此采用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠有效提高水資源的利用率，同時(shí)還能滿足作物對(duì)水的需求?？梢?jiàn)，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)在作物灌溉中發(fā)揮著重要作用。

1 節(jié)水灌水技術(shù)

灌水技術(shù)是指將已送到田頭的灌溉水均勻分布到作物根系的活動(dòng)層中的一項(xiàng)技術(shù)。根據(jù)灌溉水進(jìn)入作物根系的途徑不同，灌水可分為噴灌、地面灌溉、微灌、滴灌等，其中噴灌和地面灌溉是應(yīng)用比較多的兩種[4]。

1.1 噴灌

噴灌主要是以空中配水的方式，為作物提供水源。噴灌不僅能夠保障灌水的均勻性，同時(shí)還能節(jié)省人力和耕地占有面積，對(duì)地形的適應(yīng)能力也很強(qiáng)；但也存在一定缺點(diǎn)，例如設(shè)備投資高、受風(fēng)力影響大等。該方式具有一定的壓力要求，壓力管道輸水是現(xiàn)階段主要采用的方式[5]。目前的灌溉系統(tǒng)包括以下幾種形式：一是固定管道式噴灌，該系統(tǒng)是將干支管埋入地下，形成固定模式，其具有可靠性高、節(jié)省人力、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)是設(shè)備投資高；二是半移動(dòng)管道噴灌，即固定干管，支管可以移動(dòng)，與固定式相比，其在一定程度上減少了支管的使用量，降低了投資成本，但需要人力進(jìn)行支管的移動(dòng)，管道的移動(dòng)磨損可能會(huì)導(dǎo)致管道的使用壽命減短；三是滾移式噴灌支管，即用法蘭將噴灌支管（多為金屬管）連成一個(gè)整體，間隔均勻的距離安裝一個(gè)大輪子，該安裝是以支管為軸，通過(guò)小動(dòng)力機(jī)的推動(dòng)，使支管滾向下一個(gè)灌溉點(diǎn)，完成下一點(diǎn)的作物灌溉。

1.2 地面灌溉

地面灌溉是一種傳統(tǒng)的灌水技術(shù)，水浪費(fèi)嚴(yán)重，因此對(duì)灌溉的要素、工具等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可以完善地面灌溉技術(shù)，使其具有一定的節(jié)水性能。具體來(lái)說(shuō)，首先是灌溉技術(shù)要素的優(yōu)化，其主要是對(duì)溝畦規(guī)格、入畦（溝）流量、改水成數(shù)等方面進(jìn)行合理組合，使其達(dá)到節(jié)水的效果，例如采用較小畦溝尺寸進(jìn)行溝灌、畦灌，可以提高灌水的效率和保障灌溉的均勻度；其次是溝畦灌水工具的更新，傳統(tǒng)的灌溉是人工渠首開(kāi)口放水入溝畦，現(xiàn)在可采用閘門(mén)孔管或虹吸管進(jìn)行放水，從而提高田間灌水的利用率。

1.3 滴灌

滴灌技術(shù)是將水加壓、過(guò)濾，通過(guò)低壓管道送達(dá)滴頭，然后以點(diǎn)滴的方式向植物根部進(jìn)行灌溉。為了達(dá)到滴灌的目的，則需要根據(jù)種植蔬菜品種的不同調(diào)整輸水管線的間距，從而滿足蔬菜對(duì)水的需求。該技術(shù)具有省水、省工、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，其中省水最為突出，即滴灌用水量?jī)H為噴灌用水量的1/2，為地面灌溉的1/3。在棚室蔬菜生產(chǎn)中，采用滴灌的方式，不僅能夠節(jié)約水源，改善棚內(nèi)蔬菜生產(chǎn)環(huán)境，而且能夠降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 膜下微灌

膜下微灌由三部分組成，即微型首部、輸水管道、灌溉器，該技術(shù)是通過(guò)微噴頭將水噴灑到土壤表面，或者噴灑到地膜下流至土壤表面。與大水漫灌方式相比，可節(jié)約一半以上的水量，并且可有效控制灌水量，從而保障蔬菜的需水量。目前，在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)上，膜下微灌技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，不僅可以控制水量，而且能夠?qū)⒖扇苄曰孰S灌溉水噴灑到蔬菜的葉面或者根系周?chē)耐寥辣砻?，達(dá)到節(jié)水省肥的目的。蔬菜常用的微灌模式有小單元微灌系統(tǒng)、自流式微灌系統(tǒng)、變頻恒壓微灌系統(tǒng)，無(wú)論是哪種模式，都在一定程度上降低了灌溉水的用量，同時(shí)也滿足了蔬菜的水量需求。

1.5 膜下暗灌

膜下暗灌技術(shù)是在蔬菜定植后，將塑料薄膜（一般為一層）覆蓋在兩小行間的溝上，從而形成灌水溝，之后在膜下溝中進(jìn)行灌溉。需要注意的是，兩個(gè)相近大行之間不覆蓋地膜。該技術(shù)具有投資少、省水的優(yōu)點(diǎn)，主要適用于露地等各種形式的瓜菜栽培。就節(jié)水方面來(lái)說(shuō)，相關(guān)研究表明，該技術(shù)比傳統(tǒng)的畦灌節(jié)約50%～60%的水量，比不覆膜溝灌節(jié)約40%的水量，因此該技術(shù)是蔬菜類灌溉的一項(xiàng)重要節(jié)水技術(shù)。

1.6 滲灌

滲灌是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)，是繼噴灌、滴灌之后的又一節(jié)水灌溉技術(shù)[5]。滲灌主要適用于地下水較深、地下水及土壤含鹽量較低、灌溉水質(zhì)較好、濕潤(rùn)土層透水性適中的地區(qū)。統(tǒng)計(jì)資料表明，滲灌水的田間利用率可達(dá)95%，滲灌比漫灌節(jié)水75%、比噴灌節(jié)水25%。但缺點(diǎn)是毛管較細(xì)易堵塞，且易受植物根系影響，有些植物根系會(huì)鉆進(jìn)滲灌管的毛細(xì)孔內(nèi)破壞毛管。在地下害蟲(chóng)猖獗的地區(qū)，害蟲(chóng)會(huì)咬破毛管，導(dǎo)致大面積漏水，最后使系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。

2 節(jié)水輸水技術(shù)

傳統(tǒng)的輸水方式是通過(guò)土渠灌溉水來(lái)完成水源到田頭的輸送，但在此過(guò)程中，會(huì)有大量水出現(xiàn)滲漏、蒸發(fā)，從而造成水資源的浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)輸水過(guò)程中的節(jié)約用水，則需要采用一定的節(jié)水技術(shù)，目前常用的方法是管道輸水和渠道防滲。其中，管道輸水是指通過(guò)鋪設(shè)管道來(lái)完成水源的輸送，可以有效降低或者避免渠床上雜草蒸騰、水面蒸發(fā)等造成的輸水損失。渠道防滲則是通過(guò)運(yùn)用一些防滲材料將渠道過(guò)水?dāng)嗝孢M(jìn)行防護(hù)，減少輸水過(guò)程中水資源的滲漏，常用的防滲材料包括漿砌塊石、干砌塊石、現(xiàn)澆混凝土面、塑料薄膜等。對(duì)于一些較小渠道，如果采用混凝土護(hù)面，可將其設(shè)置為“U”型，這樣不僅可以減小過(guò)水?dāng)嗝?，同時(shí)還可以保障輸水流量的增加[6]。

3 節(jié)水灌溉的發(fā)展方向

農(nóng)田節(jié)水灌溉研究涉及到各個(gè)方面，本文僅從技術(shù)研究的角度分析其發(fā)展趨勢(shì)，可以預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)會(huì)向著以下幾個(gè)方面發(fā)展。

3.1 技術(shù)水平提高

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)水平的提高，節(jié)水灌溉技術(shù)將不斷提升。后續(xù)節(jié)水灌溉技術(shù)將向著高科技技術(shù)系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)時(shí)、空、量、質(zhì)等各個(gè)維度的密切配合，提高灌溉的精準(zhǔn)性[7]。

3.2 水分利用率提升

地下灌溉的發(fā)展前景十分廣闊。目前地下灌溉的普及程度較低，推廣速度較慢，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，后續(xù)地下灌溉技術(shù)的普及度會(huì)增大，水分利用率的提升將是節(jié)水灌溉發(fā)展的重要方向[8]。

3.3 噴灌仍是主流灌溉模式

在大田農(nóng)作物機(jī)械化生產(chǎn)中，噴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)無(wú)可取代，未來(lái)針對(duì)該技術(shù)的研究將會(huì)集中在綜合利用方面，包括智能化節(jié)水灌溉裝備的研究，應(yīng)用3S 技術(shù)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化灌溉，此外，還會(huì)進(jìn)一步與生物技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展作物調(diào)控灌溉技術(shù)等[9,10]。

當(dāng)然，除了技術(shù)措施外，在農(nóng)村地區(qū)大力宣傳節(jié)水灌溉、節(jié)約用水的重要意義仍是重中之重，只有在全社會(huì)形成一個(gè)良好的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展氛圍，弱化低效益膨脹型的用水需求，并徹底杜絕無(wú)效浪費(fèi)型用水需求，才能提高農(nóng)業(yè)水資源的利應(yīng)率，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[11,12]。