高效節(jié)水灌溉技術(shù)在玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

薛凌榮

（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅酒泉 735000）

甘肅省地處西北內(nèi)陸地區(qū)，以大陸性氣候為主，干燥、少雨、風(fēng)力強勁且多熱風(fēng)。甘肅省年均降水量偏低，在部分干旱荒漠地區(qū)降水量極為稀少；當(dāng)?shù)厝照諘r間長，晝夜溫差較大，年平均降水量39.9 mm，蒸發(fā)量2 486 mm，全年日照時間3 246.7 h，夏季酷暑炎熱，冬季寒冷，地表水分蒸發(fā)較為嚴(yán)重[1]。同時，隨著工業(yè)化、城市化的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)用水和工業(yè)用水量急速增加，對農(nóng)業(yè)用水造成一定影響，擠壓農(nóng)業(yè)用水量。做好節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用與普及，采用更加高效便捷的節(jié)水灌溉方式，能有效降低水資源蒸發(fā)和浪費率，以解決甘肅省農(nóng)業(yè)水資源短缺問題。

1 玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)

1.1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)的類型

1.1.1 管道輸水技術(shù)

采用管道輸水技術(shù)主要是借助管道壓力輸送來降低水資源輸送過程中的損失，降低水資源輸送過程中的蒸發(fā)量，同時借助管道輸水能有效控制水流速度，符合甘肅省干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展特點[2]。目前，管道輸水是玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程中運輸?shù)闹饕绞?，能有效解決灌溉過程中明渠運輸長時間光照而使大量水分被蒸發(fā)的現(xiàn)實問題[3]。做好管道運輸環(huán)節(jié)的壓力控制，能有效降低運輸過程中水資源的虧損率，也能通過管道運輸提高供水效益。通過精準(zhǔn)分析農(nóng)作物不同階段的水分需求，科學(xué)把握，有效提升灌溉效率。

1.1.2 滴灌、噴灌技術(shù)

滴灌、噴灌技術(shù)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)中應(yīng)用較為普遍的技術(shù)形式，也是將水資源直接高效輸送到農(nóng)作物根系的有效方法。例如，甘肅省玉門市昌馬灌區(qū)農(nóng)場內(nèi)支渠、斗渠、農(nóng)渠成網(wǎng)，灌溉面積近6 666.67 hm2，農(nóng)田澇可排、旱可澆，但由于田間渠道襯砌率低，跑冒滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重。而經(jīng)過節(jié)水改造，在使用了節(jié)水灌溉技術(shù)后，昌馬灌區(qū)節(jié)水效率達40%，每667 m2均增加經(jīng)濟效益30%以上。同時，精細(xì)化的灌溉控制，能有效降低流量偏差，改善葉片孔隙狀態(tài)，優(yōu)化田間小氣候。滴灌技術(shù)可通過滴灌形式將水肥注入作物根系，能以較小的打擊強度對作物進行水肥補充，極大地降低了灌溉時對作物的機械損傷，保護作物結(jié)構(gòu)，同時，滴灌技術(shù)不產(chǎn)生地面徑流，有利于水土保持[4]。

1.1.3 分根交替灌溉技術(shù)

滴灌、噴灌技術(shù)雖提高了水資源利用率，但也存在使用壽命較短、需重復(fù)投資的問題，而玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程在發(fā)展中存在資金缺少問題。戈壁荒漠一直是農(nóng)業(yè)發(fā)展的真空地帶，而在戈壁地區(qū)發(fā)展農(nóng)田水利工程，需在基礎(chǔ)設(shè)施上投入大量的資金、設(shè)備。例如，戈壁地區(qū)光照充足，在投資日光溫室時成本高；配備水、電、路、林等基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)物質(zhì)基礎(chǔ)技術(shù)裝備需投入較大的成本；采用管道輸送技術(shù)投資較大，且在操作上比傳統(tǒng)渠道灌溉復(fù)雜。

近年來，生物節(jié)水技術(shù)是節(jié)水灌溉技術(shù)的重要領(lǐng)域，其典型的方法是控制分根交替灌溉。當(dāng)作物出現(xiàn)水分脅迫時，根系可自發(fā)地進行激素調(diào)節(jié)，并將激素輸送到葉片，使其在生長中控制氣孔開閉程度，減少不必要的蒸騰作用。而開展高效節(jié)水灌溉工程，需對根系兩部分進行輪流灌溉，使根系處于充足的水分保持狀態(tài)和使根系處于脅迫狀態(tài)，以提高作物生長中的水資源利用率。項目實施后，農(nóng)業(yè)灌溉全年可節(jié)水114.9 萬m3，完成節(jié)水效益7.469 萬元，且農(nóng)業(yè)節(jié)水在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整中起主導(dǎo)作用。

1.1.4 地膜覆蓋技術(shù)

減少蒸騰作用是干旱地區(qū)農(nóng)作物生長的首要問題，而地膜覆蓋技術(shù)能有效發(fā)揮蓄水保墑、減少蒸騰的作用。全生物可降解地膜是一種新型地面覆蓋薄膜，借助地膜覆蓋技術(shù)搭建溫室能有效減少水分蒸發(fā)量，為解決土壤板結(jié)問題提供思路。在甘肅省玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程建設(shè)中，地膜覆蓋技術(shù)的有效應(yīng)用與普及，為當(dāng)?shù)氐男钏劇⒕?xì)作奠定了基礎(chǔ)。玉門市全生物可降解地膜應(yīng)用示范區(qū)位于花海鎮(zhèn)大暢河現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)，建設(shè)面積66.67 hm2，園區(qū)總面積150 km2，耕地面積4 200.00 hm2，222 個井灌區(qū)，將在枸杞、籽用葫蘆、食葵、西甜瓜等經(jīng)濟作物上應(yīng)用，覆膜面積占到總耕地面積的1/3 以上。

1.2 高效節(jié)水灌溉技術(shù)的使用效果

玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)業(yè)有著極為顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，戈壁地區(qū)長期處于農(nóng)業(yè)真空地帶，在玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田水利工程建設(shè)中應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)能在不增加新用水量與新耕地的基礎(chǔ)上，開發(fā)應(yīng)用非耕地農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，同時借助無土栽培、水肥一體化設(shè)備提升玉門灌區(qū)種植效果。雖然戈壁農(nóng)業(yè)在建設(shè)初期需大量的基礎(chǔ)投資，但其后續(xù)的種植收益遠高于大田作物，且戈壁農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用是可持續(xù)性使用投入，例如，戈壁農(nóng)田中日光溫室的使用壽命遠高于其成長回籠周期，且在玉門灌區(qū)戈壁農(nóng)田建設(shè)中應(yīng)用節(jié)水技術(shù)能有效促進當(dāng)?shù)毓?jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，保護當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境[5]。

2 高效節(jié)水灌溉技術(shù)使用的制約因素

在使用高效節(jié)水灌溉技術(shù)時，技術(shù)設(shè)計工程配置直接關(guān)系到節(jié)水灌溉效果、灌溉方式；當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶在采用節(jié)水灌溉技術(shù)時，是否嚴(yán)格按照操作要求、操作流程落實也是影響灌溉效果的重要因素；農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)和作物品種的選擇也會影響節(jié)水灌溉技術(shù)的使用效果；部分農(nóng)民在戈壁農(nóng)田經(jīng)營中缺乏科學(xué)的種植觀念、灌溉規(guī)劃不合理、未充分把握節(jié)水灌溉的優(yōu)勢等都會影響高效節(jié)水灌溉技術(shù)的使用效果。

2.1 硬環(huán)境因素

硬環(huán)境要包括自然因素、人為因素及勞動力因素。1）自然因素主要為農(nóng)業(yè)所在地的氣候條件，氣候過于干旱會導(dǎo)致水資源存在較大短缺問題，影響高效節(jié)水灌溉技術(shù)的實施效果。2）人為因素主要為農(nóng)民在灌溉種植過程中的積極性、主動性與能動性。3）勞動力水平、勞動力素質(zhì)會影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展效果與質(zhì)量。在玉門灌區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用過程中，不斷強化基礎(chǔ)設(shè)施，不斷推廣落實灌區(qū)節(jié)水技術(shù)，逐漸解決制約玉門灌區(qū)發(fā)揮農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益的阻礙問題，為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)性戰(zhàn)略性調(diào)整提供發(fā)展思路，極大地帶動了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)增收，緩解了群眾用水糾紛問題。在戈壁灌區(qū)實施高效節(jié)水灌溉技術(shù)后，玉門灌區(qū)糧經(jīng)比由56∶44 轉(zhuǎn)變?yōu)?8∶52。

2.2 軟環(huán)境因素

軟環(huán)境因素主要包括水利工程中基礎(chǔ)設(shè)施與配套設(shè)施是否健全、水利工程建設(shè)中的資金技術(shù)是否完善、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中科技水平是否先進。在農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)完成后，還需根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，采用與之相匹配的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，加強對水利設(shè)施的維護、維修，使其能在灌溉時發(fā)揮作用，以提升水資源利用率。

3 提高應(yīng)用效果的措施

3.1 做好高效節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳與推廣

1）做好高效節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳與推廣，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的節(jié)水灌溉意識，使其在日常作物經(jīng)營和種植中樹立節(jié)水觀念，掌握科學(xué)的灌溉方法，提升種植能力。據(jù)統(tǒng)計分析，玉門灌區(qū)通過節(jié)水改造，改變了灌水方式，部分村組由項目實施前的“按畝收費”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍捶绞召M”，提高了農(nóng)戶的節(jié)水意識，使灌區(qū)渠灌工程配套灌溉面積每667 m2平均灌溉水量減少38 m3，每667 m2平均增加產(chǎn)值63 元。提高了農(nóng)業(yè)效益、縮短了輪期、增強了保灌能力。2）做好節(jié)水灌溉技術(shù)的培訓(xùn)與教育，當(dāng)節(jié)水灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，使農(nóng)民能及時排除故障，保障灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

3.2 優(yōu)化與創(chuàng)新高效節(jié)水灌溉技術(shù)

不同農(nóng)作物在不同生長階段所需的水量存在差異，需農(nóng)民在日常種植中根據(jù)農(nóng)作物的需水情況，制訂詳細(xì)的灌溉措施，以滿足作物的生長需要。在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、灌區(qū)改造和高效節(jié)水項目中，玉門灌區(qū)雖已建成部分項目，但目前發(fā)展極不平衡，仍存在技術(shù)設(shè)計不合理、施工監(jiān)管不到位、采用設(shè)備質(zhì)量參差不齊、后續(xù)運維成本不足等問題。需有關(guān)人員持續(xù)關(guān)注、重視新型灌溉技術(shù)的研究工作，積極引進高新技術(shù)。例如，從技術(shù)和設(shè)備上規(guī)范灌溉行業(yè)的自動化和智能化。同時，為實現(xiàn)良好的灌概效果，工作人員需以農(nóng)田實際情況為基礎(chǔ)開展灌溉技術(shù)選取工作，以滿足農(nóng)田灌溉的實際需求。

滴灌技術(shù)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域較為常見的一種灌溉形式，主要通過塑料管道實現(xiàn)水資源的有效傳輸，借助有孔洞的塑料管道使其準(zhǔn)確滴入植物根部，保證植物生長所需的水分?？山Y(jié)合微灌技術(shù)，根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)，選擇適合的微灌技術(shù)。例如，種植大棚蔬菜類作物時可采用微噴或滴灌技術(shù)，種植人員可將農(nóng)作物所需的肥料溶于滴灌液體內(nèi)，在灌溉的同時對作物進行施肥，提升種植效率，減輕種植人員的工作壓力。2）在大中型農(nóng)田中應(yīng)用噴灌技術(shù)時，可結(jié)合戈壁地區(qū)的氣溫條件在噴灌機械上輔助相應(yīng)的設(shè)備，提高農(nóng)田的自動化、科學(xué)化水平，提升灌溉質(zhì)量和灌溉效果。3）在利用節(jié)水灌溉設(shè)備時需完善資源分配，重點考慮節(jié)水灌溉水利工程與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境之間的關(guān)系，突出示范工程的引領(lǐng)效果，結(jié)合種植植物的特性做好分區(qū)。在使用節(jié)水設(shè)備時，需完善設(shè)備維護流程，切實提高設(shè)備的使用壽命，實現(xiàn)節(jié)水灌溉目標(biāo)。

3.3 完善相關(guān)保障措施

1）健全與完善激勵與考核制度，推動經(jīng)營主體市場化改革。例如，結(jié)合農(nóng)作物灌溉實施的方式和水資源利用途徑制定水利管理制度，對積極采用新型節(jié)水灌溉方式的農(nóng)戶或組織及時給予鼓勵，落實相關(guān)管理制度、人才隊伍制度、激勵與考核制度等。玉門灌區(qū)的戈壁農(nóng)田水利工程建設(shè)處于較為惡劣的干旱地區(qū)，在水利設(shè)施上更易受外界自然因素影響。因此，需將責(zé)任落實到位，培養(yǎng)一批懂技術(shù)、懂管理、懂農(nóng)業(yè)的專業(yè)人才，以提高農(nóng)業(yè)水利工程的維修和管理水平，提高工程建設(shè)質(zhì)量。在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用和管理隊伍建設(shè)上，需明確技術(shù)人員的責(zé)任和報酬，根據(jù)相應(yīng)的績效靈活發(fā)放薪資，以鼓勵當(dāng)?shù)貎?yōu)秀的技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)、積極承擔(dān)技術(shù)責(zé)任。2）健全資金保障機制。玉門灌區(qū)充分整合發(fā)展和改革委員會、國土資源、財政、農(nóng)業(yè)農(nóng)村等部門的涉農(nóng)資金，集中建設(shè)一批管灌、微灌等高效節(jié)水灌溉工程，并鼓勵社會資本參與農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。當(dāng)前，玉門灌區(qū)共引入社會資本實施高效節(jié)水灌溉項目12 個，社會資本累計投入760萬元。3）建立水利工程長效服務(wù)和運行管理機制，健全日常監(jiān)督和檢查維護機制，嚴(yán)格按照制度管事管人，使戈壁農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)真正落實到位，真正將人工勞動力解放出來。

4 結(jié)語

良好的灌溉方式能提高作物生長效率、實現(xiàn)保土保肥、節(jié)約用水、降低污染、穩(wěn)定和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、提升農(nóng)業(yè)收益率。結(jié)合甘肅省玉門灌區(qū)農(nóng)田水利工程現(xiàn)狀，在高效節(jié)水灌溉技術(shù)上不斷進行創(chuàng)新優(yōu)化、提升灌溉效率，做好普及宣傳工作，強化保障支持措施，使高效節(jié)水灌溉技術(shù)得到有效落實與應(yīng)用。