節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

蘇建軍

（建平縣水務(wù)局水資源辦公室 遼寧 建平 122400）

1 發(fā)展節(jié)水灌溉的必要性

我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中對(duì)水資源需求量較大，且存在著利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，在保障灌溉質(zhì)量的同時(shí)，可控制水資源損耗，增加農(nóng)村收入，同時(shí)，節(jié)水灌溉對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)也有顯著作用，有助于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的不斷改善。

節(jié)水灌溉技術(shù)是節(jié)約用水和高效用水的統(tǒng)稱(chēng)，該技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)灌溉模式加以?xún)?yōu)化和調(diào)整，對(duì)使用的技術(shù)方式實(shí)行科學(xué)衡量和評(píng)價(jià)，在推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也改善了技術(shù)水平?，F(xiàn)階段我國(guó)加大了節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，以構(gòu)建節(jié)水型農(nóng)業(yè)，維護(hù)糧食生產(chǎn)安全。

2 節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 畦灌

2.1.1 畦灌的優(yōu)劣勢(shì)分析。畦灌是目前我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉中較常使用的一種灌溉方式，尤其在北方地區(qū)使用頻率最高。畦灌適用于小麥、花生等密集型作物，畦灌的優(yōu)勢(shì)為灌溉效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作便利、成本低廉。劣勢(shì)在于用水量較大，對(duì)于干旱或半干旱地區(qū)不適用。另外，畦灌要求水流自然流淌，所以對(duì)土地的平整度要求較高，如果有坑洼，容易出現(xiàn)水源過(guò)多集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致部分區(qū)域農(nóng)作物根部吸收過(guò)量水分，出現(xiàn)深層滲透或超量棵間蒸發(fā)現(xiàn)象，不僅阻礙農(nóng)作物生長(zhǎng)，還會(huì)帶來(lái)較大的資源損耗。

2.1.2 畦灌的影響因素。畦灌影響因素有畦田尺寸、田地坡度、平整度、改水成數(shù)等。為加強(qiáng)畦灌效果，需要做好調(diào)查計(jì)算，注重各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。例如，小畦灌溉，塊田尺寸面積應(yīng)小于334 m2，最大則要維持在667 m2左右。小畦灌溉縮短了水流入滲時(shí)間，降低了灌水定額。由于畦田面積小，灌水速度快，提高了整塊田地的入滲均勻度，避免了長(zhǎng)時(shí)間灌溉而引發(fā)的滲漏問(wèn)題，極大地減輕了灌溉水對(duì)土壤的沖刷，有利于保持土壤養(yǎng)分。

2.1.3 對(duì)畦灌技術(shù)的研究現(xiàn)狀。為了加強(qiáng)畦灌效果，很多專(zhuān)業(yè)學(xué)者對(duì)該項(xiàng)作業(yè)展開(kāi)了深入研究工作，如針對(duì)畦塊類(lèi)型和入流方式對(duì)畦灌的影響研究，利用隨機(jī)生成和實(shí)測(cè)的畦面相對(duì)高程描述微地形，以二維模型模擬的方式展現(xiàn)灌溉過(guò)程和灌溉性能，通過(guò)結(jié)果對(duì)比分析獲取較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料。再比如利用均勻試驗(yàn)、多元回歸分析方式，以遺傳算法構(gòu)建的優(yōu)化模型，準(zhǔn)確計(jì)算出不同計(jì)劃灌水審圖下，對(duì)畦灌技術(shù)的要求，并總結(jié)增強(qiáng)灌溉效果的要素，保證畦灌的質(zhì)量，達(dá)到節(jié)水灌溉目標(biāo)。

2.2 溝灌

2.2.1 溝灌的應(yīng)用方式。溝灌屬于傳統(tǒng)地面灌溉的一種，也是當(dāng)前較常使用的灌溉方式。溝灌多被應(yīng)用在寬行作物上，如棉花、玉米、甘蔗等。應(yīng)用過(guò)程中，要求農(nóng)戶(hù)先在田間開(kāi)溝，以行間距來(lái)確定溝的寬度，一般不會(huì)超過(guò)1 m。水流會(huì)從溝內(nèi)向下及兩側(cè)流動(dòng)，達(dá)到對(duì)兩側(cè)作物灌溉的目的。在開(kāi)溝過(guò)程中，如果行間距小于50 cm，為保證滲透效果，可采用兩行一溝的方式滿(mǎn)足灌溉要求，達(dá)到節(jié)約用水的目標(biāo)。溝灌在長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用中，也隨著技術(shù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)灌溉需求發(fā)生了較大的變化，衍生出交替隔溝灌溉方式，以期做好水資源的科學(xué)劃分，增強(qiáng)灌溉效果。

2.2.2 交替隔溝灌溉技術(shù)的理論依據(jù)。植物氣孔開(kāi)度在由充分灌溉轉(zhuǎn)變到虧缺狀態(tài)后，植物蒸騰作用會(huì)呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)，而光合作用不會(huì)受到較大影響；對(duì)于局部較為干燥的區(qū)域，作物根系會(huì)產(chǎn)生脫落酸，可及時(shí)調(diào)節(jié)作物氣孔的開(kāi)度，控制水分的過(guò)度消耗；交替控制下根系會(huì)因受到水分脅迫而發(fā)生變化，這種變化可對(duì)土壤能力及根系的傳導(dǎo)和吸收性能做出科學(xué)調(diào)整，營(yíng)造更好的生長(zhǎng)環(huán)境。以玉米為例，研究表明，交替隔溝灌溉相比較常規(guī)溝灌灌后蒸發(fā)量明顯減小，在滿(mǎn)足作物蒸騰耗水的基礎(chǔ)上，交替隔溝灌減小了灌溉濕潤(rùn)面積，從而降低了無(wú)效蒸發(fā)水的消耗。此種方式適用于受經(jīng)濟(jì)條件和社會(huì)條件限制的干旱和半干旱地區(qū)，由于投資少、易掌握，該方法已廣泛運(yùn)用于大田大面積灌溉作業(yè)。

2.3 滴灌

2.3.1 滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用。滴灌是利用管網(wǎng)和滴頭設(shè)備進(jìn)行定時(shí)定量灌溉的節(jié)水灌溉方式，其能夠?qū)⑺譁?zhǔn)確的輸送到作物根部位置，以減少水資源浪費(fèi)。滴灌在我國(guó)干旱地區(qū)的應(yīng)用較為廣泛，并取得了顯著效果。滴灌最開(kāi)始出現(xiàn)在以色列，之后引入我國(guó)，該技術(shù)使用中可節(jié)約95%左右的水資源。目前國(guó)內(nèi)滴灌技術(shù)多用于瓜果、花卉、棉花、溫室蔬菜等經(jīng)濟(jì)效益較高的作物。

2.3.2 滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。①以水滴方式濕潤(rùn)作物根部附近土壤，避免灌溉中水分的快速蒸發(fā)，增大水資源利用率。②滴灌位置可通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)備實(shí)行精準(zhǔn)把控，改進(jìn)灌溉效率，增強(qiáng)節(jié)水效果。③滴灌技術(shù)可將農(nóng)藥、覆膜栽培技術(shù)等融合起來(lái)，運(yùn)用滴灌系統(tǒng)可將農(nóng)藥化肥運(yùn)送到指定位置，不對(duì)周邊環(huán)境造成污染；滴灌技術(shù)和覆膜栽培技術(shù)的融合則衍生出膜下滴灌技術(shù)，改進(jìn)了節(jié)水效率。

2.3.3 滴灌技術(shù)的缺點(diǎn)。滴頭流道較小，易于堵塞，對(duì)水質(zhì)要求較高。設(shè)備投入成本較高，且維護(hù)難度較大。

2.4 滲灌

2.4.1 滲灌的應(yīng)用方式。滲灌是在噴灌和滴灌基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的新型高效節(jié)水灌溉技術(shù)，也是世界先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一。滲灌技術(shù)使用中會(huì)在地下安裝微孔滲水管，利用滲水管將水分滲透到土層內(nèi)，再通過(guò)土層自身作用或重力作用，不斷實(shí)行擴(kuò)散，以達(dá)到澆灌的目的。另外，滲灌技術(shù)在使用中，除了能維持水資源的供應(yīng)外，也能加快肥料的輸送，規(guī)避施肥中存在的污染問(wèn)題，為農(nóng)作物根系生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境和養(yǎng)分。

2.4.2 滲灌的優(yōu)劣勢(shì)分析。與噴灌和滴灌技術(shù)相比，滲灌不會(huì)存在水分蒸發(fā)問(wèn)題，水源會(huì)直接順著地下管線(xiàn)到達(dá)指定地點(diǎn)，優(yōu)化土壤性能。滲灌近幾年在我國(guó)一些地區(qū)得到良好應(yīng)用，但由于我國(guó)引入時(shí)間較晚，技術(shù)不完善，還存在一些問(wèn)題。滲灌技術(shù)在我國(guó)大面積推廣需要克服的問(wèn)題較多，如投資較大，施工復(fù)雜，對(duì)水質(zhì)要求較高，容易出現(xiàn)管道堵塞和灌水不均勻等問(wèn)題，且維修管理困難。經(jīng)過(guò)多年研究和發(fā)展，滲灌技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于溫室蔬菜、花卉、果樹(shù)等作物。

2.5 微噴灌

2.5.1 微噴灌的應(yīng)用原理。微噴灌技術(shù)是基于噴灌和滴灌形成的一種新型灌溉技術(shù)，該技術(shù)可在特定壓力條件下，以管道輸送水流，將小量水流以高速?lài)姵?，濕?rùn)作物土表和植物葉片。與噴灌相比，微噴灌的噴水壓力較低，且對(duì)管材質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求。而相較于滴灌，微噴灌的工作壓力則相對(duì)較大，微噴頭的流量和流速均大于滴灌，由于其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，噴頭不易受細(xì)小顆粒的影響而發(fā)生堵塞問(wèn)題。

2.5.2 微噴灌的優(yōu)勢(shì)分析。微噴灌有利于水肥一體化，為農(nóng)作物提供更加適宜的溫度和濕度。微噴灌的灌水定額不大，可最大限度地規(guī)避深層滲漏和土壤鹽堿化等問(wèn)題?，F(xiàn)階段，微噴灌多應(yīng)用在溫室蔬菜、育苗和花卉栽培等對(duì)溫度和濕度有較高要求的區(qū)域。研究顯示，噴灌及微噴灌的節(jié)水優(yōu)勢(shì)尤為顯著，是我國(guó)節(jié)水灌溉工程建設(shè)和發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 精準(zhǔn)灌溉。精準(zhǔn)灌溉中融入了信息技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，以信息技術(shù)對(duì)灌溉水量、水流速度等實(shí)行科學(xué)管控，達(dá)到精準(zhǔn)要求。精準(zhǔn)灌溉作業(yè)伴隨著精準(zhǔn)施肥，構(gòu)建完善的智能集成水肥一體化管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)水肥的用量、運(yùn)送速度等做到科學(xué)管控，為農(nóng)作物生長(zhǎng)營(yíng)造良好土壤環(huán)境。再者，該系統(tǒng)也可降低管理成本，增大經(jīng)濟(jì)效益。精準(zhǔn)灌溉的實(shí)施為節(jié)約型農(nóng)業(yè)發(fā)展指明了方向，為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步提供了強(qiáng)大助力。

3.2 信息化管理。農(nóng)業(yè)信息化管理包括基礎(chǔ)設(shè)施信息化管理和基礎(chǔ)操作的信息化管理，是將信息化技術(shù)、多媒體、智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)融入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系內(nèi)，對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)行自動(dòng)化、智能化、實(shí)時(shí)化的監(jiān)督和控制，以提高灌溉系統(tǒng)的功能性和實(shí)用性，做好灌溉的科學(xué)管控，減少水資源的浪費(fèi)，在提高農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)水環(huán)境的良好發(fā)展。

3.3 節(jié)水灌溉技術(shù)的綜合利用。農(nóng)作物種植所處環(huán)境不同，對(duì)灌溉水資源的需求量也不同，再加上作物種類(lèi)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等的差異，在開(kāi)展節(jié)水灌溉時(shí)，應(yīng)做好不同類(lèi)型節(jié)水灌溉技術(shù)的綜合應(yīng)用，以保障灌溉質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在節(jié)水灌溉技術(shù)選用上，要做好綜合分析與考量，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)灌溉要求，促進(jìn)作物的健康生長(zhǎng)。