農(nóng)業(yè)灌溉模式與節(jié)水技術(shù)應(yīng)用研究

覃文文

（寧夏回族自治區(qū)農(nóng)田建設(shè)與開發(fā)整治中心，寧夏 銀川 750001）

1 將節(jié)水技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的現(xiàn)實(shí)意義

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國承擔(dān)著保障世界20%的人口飲水與糧食安全的重大國際社會(huì)責(zé)任。綜合分析而言，我國不論是人均水資源量還是人均耕地面積環(huán)比世界其他國家的人均量而言，都處于較低的水平。尤其是在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的當(dāng)代社會(huì)，對農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水的需求也在不斷增大，其速度甚至遠(yuǎn)超社會(huì)整體發(fā)展速度與人口增長速度。因此，將節(jié)水技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉具有突出的現(xiàn)實(shí)意義，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

1）只有科學(xué)有效地將節(jié)水技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉，才能夠達(dá)到農(nóng)業(yè)干旱、缺水問題治標(biāo)又治本的根本目的。當(dāng)前，干旱缺水已經(jīng)成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)突出因素，尤其是對于水資源本就短缺的農(nóng)村地區(qū)來說，地方經(jīng)濟(jì)是否能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)快速的發(fā)展主要看水資源的供給是否充足。結(jié)合我國的實(shí)際國情與自然資源現(xiàn)狀來看，對節(jié)水灌溉技術(shù)加以推廣和應(yīng)用，是現(xiàn)階段成本最小、可操作性最強(qiáng)的一項(xiàng)有效措施。

2）因地制宜地使用節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠有效拓展農(nóng)村市場[1]?？梢赃@樣說，如果我國的國民經(jīng)濟(jì)無法獲得農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的支持與保障，那么國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定性必將會(huì)發(fā)生動(dòng)搖。不論時(shí)代如何發(fā)展，社會(huì)如何進(jìn)步，農(nóng)業(yè)所發(fā)揮出的重要作用永遠(yuǎn)不可能被替代，故而有利于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)健康良性發(fā)展的節(jié)水技術(shù)理應(yīng)被積極應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉。當(dāng)節(jié)水灌溉技術(shù)被有效使用之后，首先獲利的便是當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)健康增長的加持下，整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)也將始終處于良性增長的循環(huán)之中，這對于整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性而言有著非凡的意義。

3）節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基本保障之一。當(dāng)前，不論是社會(huì)發(fā)展形勢還是經(jīng)濟(jì)增長態(tài)勢都與過去有了明顯的不同，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)要想跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，始終服務(wù)于我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性增長，就必須完成農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)型。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的過程中，水利是至關(guān)重要的支撐點(diǎn)之一，很多地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展都受制于水利。從某種程度上講，節(jié)水灌溉技術(shù)的現(xiàn)代化以及應(yīng)用程度就代表了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展成效。與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際情況相契合的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)，不僅能夠?qū)?dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，更能夠推動(dòng)整個(gè)社會(huì)向前發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，全國用水總量5 812.9億m3。其中，生活用水863.1億m3，占用水總量的14.9%；工業(yè)用水1 030.4億m3，占用水總量的17.7%；農(nóng)業(yè)用水3 612.4億m3，占用水總量的62.1%；人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水307.0億m3，占用水總量的5.3%。地表水源供水量4 792.3億m3，占供水總量的82.4%；地下水源供水量892.5億m3，占供水總量的15.4%；其他水源供水量128.1億m3，占供水總量的2.2%。大中型水庫和湖泊蓄水總體穩(wěn)定，全國用水總量比2019年有所減少，用水效率進(jìn)一步提升，用水結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化?？梢姡r(nóng)業(yè)水利資源的合理應(yīng)用至關(guān)重要，應(yīng)切實(shí)推進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉和節(jié)水技術(shù)的健康發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)灌溉模式

2.1 農(nóng)業(yè)水利灌溉

為了有效地保證作物正常健康發(fā)育生長，使作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必須及時(shí)地提供充足的植物營養(yǎng)素和水分。在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中，要真正地將農(nóng)業(yè)水利灌溉模式與節(jié)水技術(shù)措施落實(shí)在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要加大對農(nóng)業(yè)水利灌溉渠道的維護(hù)。渠道的清潔度和暢通性對水資源能否得到充分有效利用有直接性影響，同時(shí)也關(guān)系到節(jié)水成效。因此，要切實(shí)達(dá)成節(jié)水目標(biāo)，需要采取有效措施防止渠道發(fā)生堵塞。加快灌區(qū)續(xù)建配套和現(xiàn)代化改造，分區(qū)域規(guī)?；七M(jìn)高效節(jié)水灌溉。結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，加大田間節(jié)水設(shè)施建設(shè)力度。開展農(nóng)業(yè)用水精細(xì)化管理，科學(xué)合理確定灌溉定額，推進(jìn)灌溉試驗(yàn)及成果轉(zhuǎn)化。推廣噴灌、微灌、滴灌、低壓管道輸水灌溉、集雨補(bǔ)灌、水肥一體化、覆蓋保墑等技術(shù)。

2.2 農(nóng)業(yè)灌溉的方法

2.2.1 人工漫灌

最初是由人工進(jìn)行操作，大多用牲畜、拖拉機(jī)，后來有激光測距的先進(jìn)灌溉機(jī)械。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然地理環(huán)境條件的差異，一些地方出現(xiàn)水流量不均、供水量不足的現(xiàn)象，可以采取相關(guān)措施改善這種不均的水流現(xiàn)象。如果能夠采用自動(dòng)化的閥門，就可以大大增加農(nóng)業(yè)水利灌溉的工作效率。但由于農(nóng)業(yè)漫灌比較容易浪費(fèi)地下水資源，需要較多的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，并且容易積水，從而造成地下河排水位置的抬高。并且，漫灌會(huì)使土壤發(fā)生鹽堿度變化，所以漫灌在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)逐漸被淘汰。但由于漫灌只需要投入少量的資金去引進(jìn)國外灌溉技術(shù)，在多數(shù)發(fā)展中國家中仍然被廣泛使用。

2.2.2 固定/移動(dòng)高壓噴灌

該灌溉方式是由一個(gè)排水管道將大量灌溉水輸送到一個(gè)主要的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，通過田地排水管道連接的大型排水噴頭將大量灌溉水移動(dòng)噴出。噴灌有固定高壓噴灌和移動(dòng)高壓噴灌，即可將灌溉排水分為固定式和移動(dòng)式[2]。相比于其他農(nóng)業(yè)灌溉方式，雖然噴灌簡單便利，但由于在噴灌過程中會(huì)損失過多的灌溉水，尤其是在陽光強(qiáng)烈、空氣干燥的天氣時(shí)，更易造成灌溉水的流失。同時(shí)，如果灌溉水直接存留在整個(gè)植物的葉面上，容易造成植物枝葉上細(xì)菌和其他霉菌的大量滋生繁殖，從而造成植物的腐爛。

2.2.3 滴灌灌溉法

滴灌是將灌溉水一滴一滴、均勻而又緩慢地滴在各種植物的根系及根系附近的土壤表層，是一種自然的灌溉。滴水時(shí)的流量小，水滴緩慢地直接流入土壤中，可以有效地減少土壤水分大量蒸發(fā)的水分損失，如果滴灌同時(shí)加上表層土壤地膜覆蓋，可以進(jìn)一步有效地減少土壤水分的蒸發(fā)。滴灌灌溉泵氣壓低，節(jié)水，可以廣泛地應(yīng)用于同樣時(shí)期生長不同形態(tài)種類花卉植物的各個(gè)土壤地區(qū)，各種植物分別進(jìn)行節(jié)水灌溉。但在大型的山坡地植物灌溉地區(qū)，需要對有限的灌溉壓力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，所以滴灌所用的水泵連接計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制器，可以直接通過自動(dòng)閥門調(diào)節(jié)不同種類灌溉土壤地段的植物排水量和閥門輸出壓力參數(shù)來對其進(jìn)行過程控制，關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是正確利用控制閥門壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)排水閥的輸出壓力并從水中快速排出去灌溉土壤中的顆粒物，以防因雨水溢流堵塞滴灌泵的出水孔。水的管道輸送一般可以采用一層黑色塑料管，或者可以是薄膜覆蓋在一層黑色地膜下面，防止一些危害植物生長環(huán)境的藻類生長，也可以防止一些運(yùn)輸水的管道由于長期受到太陽紫外線的直接照射而發(fā)生材質(zhì)老化。滴灌也通常認(rèn)為可以直接用一個(gè)預(yù)埋在地下的多孔大型雙層陶瓷濕地排水管道來完成，但費(fèi)用較高。

2.2.4 潮汐式綜合灌溉法

這是一種先進(jìn)的綜合灌溉管理方式，可有效地促進(jìn)植物健康生長，增加作物產(chǎn)量；又可降低農(nóng)業(yè)用水量、耗電量和農(nóng)業(yè)用工消耗量，大幅度地降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。因此，采用潮汐式綜合灌溉法既可省時(shí)省工又利于增產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。植物潮汐式混合灌溉系統(tǒng)原理是基于潮水升起漲落運(yùn)動(dòng)原理而進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種高效率節(jié)水混合灌溉系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)整植物營養(yǎng)液濃度、pH平均值和各種植物養(yǎng)分混合濃度，適用于各類大型盆栽水養(yǎng)植物的節(jié)水種植和飼養(yǎng)管理，可大幅提高水資源和植物營養(yǎng)液的綜合利用效率。潮汐式坡地排水洪澇灌溉系統(tǒng)廣泛適用于各類大型坡地盆栽熱帶觀葉藤本植物的洪澇灌溉排水種植和洪澇排水工程管理。作物灌溉可以同時(shí)同步地均勻進(jìn)行灌溉，便于精確灌溉控制，提高各種作物灌溉品質(zhì)；這種灌溉機(jī)具可以輕松實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，提高作物灌溉工作效率，降低灌溉人工成本；如果有了這種潮汐式灌溉苗木機(jī)床，工作人員可以在合適的高度條件下進(jìn)行工作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；灌溉通道始終保持干燥，能有效減少濕滑的土壤藻類而使植物繼續(xù)生長；其他用途的灌溉水也可被收集并循環(huán)使用，能把灌溉水的浪費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)降到最低，同時(shí)可降低昂貴的工業(yè)肥料設(shè)備使用量和成本。

3 節(jié)水技術(shù)措施的應(yīng)用

3.1 工程節(jié)水方面

在農(nóng)業(yè)灌溉的工程節(jié)水方面，可以從以下幾方面去落實(shí)節(jié)水工作。

1）對農(nóng)業(yè)灌溉渠道的防滲透功能進(jìn)行修復(fù)與加強(qiáng)，主動(dòng)對渠道的防滲性能進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)際操作的過程中可以在農(nóng)業(yè)灌溉渠道的內(nèi)部鋪設(shè)具備防滲性能的材料，如塑料薄膜、混凝土以及瀝青等。當(dāng)灌溉渠道的內(nèi)部已經(jīng)增設(shè)了防滲材料后，還需要將與節(jié)水相配套的灌溉設(shè)備及時(shí)安裝妥當(dāng)，如水壓表、水閥與水閘等。

2）應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用地的實(shí)際情況與水利條件針對性地對灌溉技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化完善，其中可選擇的灌溉技術(shù)有滴灌、滲灌、噴灌、低壓管灌等。在這些灌溉模式中，滴灌模式能夠最大程度地實(shí)現(xiàn)對水資源的節(jié)約，具備推廣價(jià)值，尤其是對于西北干旱地區(qū)以及新疆等地的農(nóng)業(yè)區(qū)而言，能夠有效緩解自然種植環(huán)境對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長造成的制約。

3）需要對蓄水工程的落實(shí)加以重視，在蓄水工程開展的全過程要擴(kuò)大宣傳效果，強(qiáng)化對工程建設(shè)的指導(dǎo)力度，突出蓄水工程的建設(shè)成果。針對地下水資源不夠充沛的農(nóng)業(yè)地區(qū)，可以將水池、小型水庫等作為蓄水的補(bǔ)充形式，以備農(nóng)業(yè)灌溉用水的不時(shí)之需。

3.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水方面

1）在對農(nóng)業(yè)耕地進(jìn)行規(guī)劃前，要綜合考量多方面的因素，做到少耕甚至是免耕，最大程度地保持土地的平整性，同時(shí)還需要科學(xué)施肥，注意土地的深耕與松土，確保耕地土壤結(jié)構(gòu)的平衡性與合理性[3]。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕種的過程中，需要結(jié)合土壤實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)作物，并通過不斷地總結(jié)耕種經(jīng)驗(yàn)將種植技術(shù)進(jìn)行有效提升。鼓勵(lì)農(nóng)民使用塑料薄膜種植技術(shù)以及多種植具備抗旱性的農(nóng)產(chǎn)品也是一項(xiàng)有效的節(jié)水措施。譬如，可鼓勵(lì)農(nóng)民種植棉花，棉花不僅抗旱耐干，并且棉花本身的蓄水能力突出，當(dāng)棉花與其他農(nóng)作物進(jìn)行混搭種植時(shí)，可以有效保障農(nóng)田含水量，減輕農(nóng)田澆灌壓力。如此一來，既可以確保農(nóng)田單位產(chǎn)量的提高，又可以降低農(nóng)業(yè)澆灌的頻率，達(dá)到節(jié)水效果。

2）合理借助相關(guān)節(jié)水防滲技術(shù)，也能夠起到節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水的效果。①渠道防滲技術(shù)。目前，全國灌區(qū)渠道總長度為300多萬千米，其中土渠占80%。土渠輸水的利用系數(shù)一般只有0.4~0.5，差的甚至僅有0.3左右。采用渠道防滲技術(shù)后，可使渠系水的利用系數(shù)提高到0.75~0.85。此外，渠道防滲還具有加大過水能力、減小過水?dāng)嗝?、有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搶季節(jié)、節(jié)省土地等優(yōu)點(diǎn)。渠道防滲是我國當(dāng)前節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的重點(diǎn)。根據(jù)渠道防滲所使用的材料進(jìn)行劃分，我國目前主要采用混凝土襯砌、漿砌石襯砌、預(yù)制混凝土與土工布復(fù)合防滲等形式。②耕作保滴技術(shù)。該方法是將塑料薄膜、秸稈等材料平整地鋪設(shè)在耕作農(nóng)田的表面，借此降低土壤水分的蒸發(fā)量以及地表的徑流量[4]。只有當(dāng)農(nóng)田土壤具備了涵養(yǎng)水分的能力，地表的溫度、土壤的物理結(jié)構(gòu)等才能往良性方向發(fā)展，此時(shí)農(nóng)作物的吸水率才能達(dá)到最大值，最終才能確保農(nóng)田產(chǎn)量增收與灌溉水量降低的雙重目標(biāo)。

3）對于節(jié)水灌溉的管理，要通過提高灌溉管理水平，采用科學(xué)的灌溉方式達(dá)到節(jié)水的目的，要做好以下幾方面的工作：一是根據(jù)作物需水量和對土壤墑情的監(jiān)測，進(jìn)行適時(shí)適量的科學(xué)灌溉；二是對灌溉用水進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度；三是通過調(diào)整過低的水價(jià)，改革用水管理體制；四是讓農(nóng)民參與管理，提高農(nóng)民節(jié)水意識[5]。

4 結(jié)束語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國人民的生活水平也得到了很大的提升，但與此同時(shí)，由于淡水資源分布不均，東南地區(qū)多、西北地區(qū)少，我國成為淡水資源匱乏的國家之一。為了提高水資源利用率，我國近年來大力發(fā)展農(nóng)業(yè)水利灌溉事業(yè)，很大程度上解決了淡水資源分布不均的問題，擺脫了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“靠天吃飯”的情況。多年發(fā)展中，農(nóng)業(yè)水利灌溉模式也在朝多元化方向發(fā)展，在眾多灌溉模式選擇中，如何更好地應(yīng)用節(jié)水技術(shù)措施是需要重點(diǎn)考慮的問題，本研究結(jié)果可提供一定的參考。