高效節(jié)水灌溉技術(shù)探究

冉淑琴

（甘肅利原水利工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 甘肅定西 743000）

水是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要資源，水資源的匱乏短缺會(huì)給社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)災(zāi)難性影響。近年來(lái)，全球各地水資源枯竭加劇，我國(guó)水資源短缺問(wèn)題也更加嚴(yán)重。南北水資源供需不平衡，人均水資源占有量減少，北方旱災(zāi)頻發(fā)，這一系列的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題都迫使我們不得不探索與發(fā)展更為高效節(jié)約的灌溉技術(shù)，最大限度地提高水資源利用率，減少水資源損耗與浪費(fèi)。在以往，我國(guó)多采用大水漫灌技術(shù)，不僅需要大量水資源投入，而且作物對(duì)水的吸收率并不高，容易造成水資源的無(wú)端浪費(fèi)。鑒于此，噴灌、滴灌等更先進(jìn)的節(jié)水灌溉方式先后被提出來(lái)，并在農(nóng)業(yè)灌溉中有了應(yīng)用。下面結(jié)合實(shí)際，就新時(shí)期高效節(jié)水灌溉技術(shù)做具體分析。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)

1.1 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)是利用各種專(zhuān)用的設(shè)備，通過(guò)一定的壓力，將水輸送、分配到田間，再利用噴頭噴射到空中，形成細(xì)小的雨滴，像天然降雨一樣降落到地面，最終均勻地撒在灌溉面積上，借助毛細(xì)管力和重力作用滲入土壤灌溉作物，讓作物生長(zhǎng)需求得到滿足[1]。噴灌技術(shù)的主要構(gòu)成有噴頭、水泵、動(dòng)力裝置、管道、水源以及田間工程系統(tǒng)等。相較于傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，噴灌技術(shù)也能達(dá)到一定的節(jié)約水源、提高水資源利用率的目的。噴灌技術(shù)比較靈活高效，應(yīng)用噴灌技術(shù)時(shí)，可根據(jù)具體的灌溉需求以及土壤特質(zhì)靈活調(diào)節(jié)灌溉量，從而獲得比較理想的灌溉效果。與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，噴灌技術(shù)具有節(jié)水、灌溉均勻、不會(huì)產(chǎn)生田間徑流與深層滲漏等優(yōu)勢(shì)，能起到很好地滋潤(rùn)作物以及保土保肥的作用。且相較于地面灌溉技術(shù)，噴灌技術(shù)的節(jié)水效果更好，可節(jié)約30%～50%的水資源。當(dāng)前噴灌技術(shù)正在被廣泛地應(yīng)用中，苗圃灌溉、果樹(shù)灌溉、蔬菜以及經(jīng)濟(jì)作物的灌溉中都常用到噴灌技術(shù)。噴灌技術(shù)除了能大大提高水資源利用率，讓水資源得到有效節(jié)約外，也能對(duì)鹽堿地土壤起到一定的改良作用，合理運(yùn)用噴灌技術(shù)能讓鹽堿地治理周期縮短，讓土壤盡快恢復(fù)正常健康狀態(tài)，合理運(yùn)用噴灌技術(shù)也能有效提升土壤通透性，讓土壤微生物豐度得到提高。

1.2 微灌技術(shù)

現(xiàn)階段，微灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。應(yīng)用微灌技術(shù)對(duì)植物進(jìn)行灌溉時(shí)，可以根據(jù)不同的灌溉需求適度調(diào)節(jié)灌水量，同時(shí)也能讓灌水與施肥一體化進(jìn)行，微灌技術(shù)為水肥耦合的實(shí)現(xiàn)提供了保障。研究與實(shí)踐證明，合理運(yùn)用微灌技術(shù)能獲得十分好的節(jié)水節(jié)肥效果。如有相關(guān)研究指出，微灌可節(jié)水40%～60%，節(jié)肥30%～50%[2]。微灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的操作方法比較多樣，膜下滴灌就是微灌技術(shù)體系中的一種灌溉方法，膜下滴灌技術(shù)是將以色列局部浸潤(rùn)滴灌技術(shù)與國(guó)內(nèi)作物覆膜栽培技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，在兩項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，膜下滴灌技術(shù)不僅能大大減少地表水的深層滲漏、提高水資源利用率，而且還能增溫保墑，減少土壤間的無(wú)效蒸發(fā)。同時(shí)，經(jīng)研究與實(shí)踐證明，在農(nóng)業(yè)灌溉中合理運(yùn)用膜下滴灌技術(shù)，可促進(jìn)農(nóng)田小氣候改善，讓農(nóng)田小氣候更適合作物成活生長(zhǎng)，科學(xué)運(yùn)用膜下滴灌技術(shù)能讓土壤內(nèi)的熱、氣、肥、水等有序協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而充分滿足作物生長(zhǎng)需求?？茖W(xué)使用膜下滴灌技術(shù)，能讓作物根區(qū)土壤鹽分濃度得到降低，讓土壤次生鹽堿化現(xiàn)象得到有效改善。

1.3 低壓管灌技術(shù)

低壓管灌技術(shù)是以管道代替明渠，利用壓力推動(dòng)水流滲透到作物根部，讓作物得到浸潤(rùn)。低壓管灌技術(shù)屬于井灌模式的一種，其具有出水口出水量大、出水口所需壓力低、操作難度低、節(jié)水效率好等優(yōu)點(diǎn)，目前在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。有研究指出，若能合理運(yùn)用低壓管灌技術(shù)，灌溉水的利用系數(shù)將會(huì)被提高到0.95左右。與噴灌系統(tǒng)相比，低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要更為簡(jiǎn)單，該系統(tǒng)對(duì)管材以及水質(zhì)的要求較低，且不需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的過(guò)濾器與高壓機(jī)泵裝置等，因此，系統(tǒng)運(yùn)行成本相對(duì)較低，但灌溉效率高。

1.4 微潤(rùn)灌技術(shù)

微潤(rùn)灌技術(shù)屬于一種新型的地下精準(zhǔn)灌溉方式，多運(yùn)用于局部灌溉。在應(yīng)用微潤(rùn)灌技術(shù)時(shí)，是先在地下埋設(shè)高分子半透膜微潤(rùn)管，利用該管道向作物根部區(qū)域連續(xù)供給微量的水肥，為作物的成活與生長(zhǎng)提供保障。研究與實(shí)踐證明，微潤(rùn)灌技術(shù)也具有很好的節(jié)水節(jié)肥效果，與溝灌相比，經(jīng)微潤(rùn)灌處理的黃瓜在全生育期可節(jié)水54.9%，水分利用率能提高1.3倍。在微潤(rùn)灌技術(shù)條件下，水分蒸發(fā)量會(huì)大大減少，水資源利用率高，且整個(gè)灌溉過(guò)程比較便捷，容易操作，同時(shí)，該種灌溉技術(shù)不會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于提升土壤肥力，維護(hù)農(nóng)作物良好生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[3]。微潤(rùn)灌技術(shù)雖然有良好的節(jié)水節(jié)肥效果，但是受技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、環(huán)境等條件限制，該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。

2 高效節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展不足分析

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)水平不斷提高，微灌、滴灌等先進(jìn)灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域起到了重要作用，但與此同時(shí)，各項(xiàng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)在發(fā)展與應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。具體分析如下。

2.1 噴灌技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

噴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域中的應(yīng)用需要有一定的資金、設(shè)備、技術(shù)等的支持，由于當(dāng)前我國(guó)一些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還相對(duì)落后，資金、設(shè)備與技術(shù)不足，從而使噴灌技術(shù)未能得到很大的發(fā)展。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，噴灌技術(shù)雖然被運(yùn)用到農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，但是噴灌形式并不豐富，灌溉精度并不高，節(jié)水作用并沒(méi)有得到充分體現(xiàn)。并且，當(dāng)前一些噴灌設(shè)備性能較差，耐久性不足，老化速度較快，在使用時(shí)間達(dá)到兩年甚至一年后就會(huì)出現(xiàn)較多問(wèn)題，給正常的灌溉活動(dòng)帶來(lái)很大影響。此外，噴灌技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中還存在信息化水平、自動(dòng)化水平不高的問(wèn)題，噴灌技術(shù)與當(dāng)代的計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)未能深度結(jié)合起來(lái)，噴灌過(guò)程仍依賴(lài)于人工控制，智能化與自動(dòng)化噴灌操作還未能實(shí)現(xiàn)。鑒于此，在當(dāng)前背景下，就應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)噴灌技術(shù)與GIS、GPS、人工智能、計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)一步提高噴灌技術(shù)的精準(zhǔn)化水平，讓噴灌技術(shù)發(fā)揮出更大的作用。

2.2 膜下滴灌技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌技術(shù)雖然在當(dāng)前的農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域中有了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，但是人們對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究并不多，尤其是對(duì)膜下滴灌條件下水肥耦合效應(yīng)的研究更是有所欠缺。這些問(wèn)題導(dǎo)致在農(nóng)業(yè)灌溉中膜下滴灌技術(shù)只起到了節(jié)約水資源的作用，而并沒(méi)有起到淡化鹽分、預(yù)防土壤次生鹽堿化等作用。另外，從環(huán)保角度來(lái)講，膜下滴灌技術(shù)也還有許多需要改進(jìn)的地方。如應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)容易導(dǎo)致大量地膜殘留到土壤中，使土壤受到污染，讓農(nóng)作物的生長(zhǎng)受到影響。有研究表明，殘膜會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大影響，殘膜長(zhǎng)時(shí)間、大量堆積在土壤中會(huì)使土壤結(jié)構(gòu)受到破壞，讓土壤微生物的生長(zhǎng)繁衍受到抑制，讓土壤酶的活性降低，從而造成土壤肥力大大降低，導(dǎo)致作物大量減產(chǎn)，更重要的是，在處理不及時(shí)的情況下會(huì)引發(fā)次生環(huán)境問(wèn)題[4]。

2.3 低壓管道輸水灌溉技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

低壓管道輸水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題是技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用規(guī)范不夠統(tǒng)一，一些地區(qū)在使用低壓管道輸水灌溉技術(shù)時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格的技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，進(jìn)一步導(dǎo)致了地埋管道、井、泵等田間灌溉系統(tǒng)不配套，造成正常的灌溉工作無(wú)法進(jìn)行。此外，在管道埋設(shè)以及田間灌溉系統(tǒng)建設(shè)等工作中，有關(guān)地區(qū)與人員不注重對(duì)質(zhì)量的管控，在系統(tǒng)試用期間不會(huì)定期進(jìn)行檢查與維護(hù)，使灌溉工程的可用年限大大縮短，一些灌溉工程還沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)年限就已經(jīng)無(wú)法使用。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)化發(fā)展建議

3.1 推進(jìn)信息化技術(shù)在噴灌技術(shù)中的應(yīng)用

前文簡(jiǎn)單提及，若能將噴灌技術(shù)與GIS、自動(dòng)化控制技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，那么噴灌精度將會(huì)更高，效率也會(huì)更快，噴灌技術(shù)的節(jié)水效果會(huì)更為理想。因此，在當(dāng)前背景下，應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)信息化技術(shù)與噴灌技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，采用合理手段在噴灌技術(shù)體系中引進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，并運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等對(duì)整個(gè)噴灌體系進(jìn)行優(yōu)化，讓噴灌技術(shù)體系可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤養(yǎng)分，自動(dòng)采集土壤環(huán)境信息，同時(shí)對(duì)土壤溫度、濕度、氣壓等做出判斷，并結(jié)合分析判斷結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉水量與灌溉次數(shù)等，讓農(nóng)業(yè)灌溉更加智能高效。

3.2 研究與構(gòu)建“滴灌技術(shù)+生態(tài)農(nóng)藝技術(shù)”耦合模式

膜下滴灌技術(shù)具有很好的節(jié)水效果，并且如果能將膜下滴灌技術(shù)與作物種植、田間管理等技術(shù)有機(jī)協(xié)調(diào)配合，就能讓作物生長(zhǎng)環(huán)境得到有效改善，從而使高產(chǎn)高收的目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。因此，在當(dāng)前應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)膜下滴灌技術(shù)的研究與優(yōu)化，進(jìn)一步研究膜下滴灌技術(shù)條件下水、熱、肥以及鹽之間的相互影響關(guān)系與運(yùn)移規(guī)律，讓膜下滴灌技術(shù)發(fā)揮出更大的作用。

3.3 推進(jìn)污水灌溉建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、使用規(guī)范發(fā)展與統(tǒng)一

前文已經(jīng)提及，在將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域時(shí)，由于沒(méi)有統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與使用規(guī)范，而導(dǎo)致灌溉工程耐久性不足、實(shí)用性不高，使各項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)無(wú)法充分發(fā)揮出作用?；诖耍蛻?yīng)結(jié)合節(jié)水灌溉技術(shù)的特征特點(diǎn)以及使用要求，對(duì)灌溉工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)以及運(yùn)行與管理規(guī)范等進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化，有關(guān)部門(mén)可結(jié)合國(guó)家要求與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，制定節(jié)水灌溉工程建設(shè)與使用細(xì)則，從而讓各項(xiàng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)得到更規(guī)范、更科學(xué)地應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的探索與發(fā)展后，我國(guó)高效節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)較為豐富。噴灌、滴灌、低壓管灌以及微潤(rùn)灌等各項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，這些先進(jìn)技術(shù)大大提高了水資源利用率，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。但與此同時(shí)，高效節(jié)水灌溉技術(shù)在發(fā)展與應(yīng)用方面也還存在一些問(wèn)題，為此要進(jìn)一步加大對(duì)各高效節(jié)水灌溉技術(shù)以及相關(guān)配套設(shè)施的研究與優(yōu)化，讓節(jié)水灌溉技術(shù)充分發(fā)揮出作用。