高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用概述

徐棟

（武威市涼州區(qū)西營河水利管理處，甘肅武威 733000）

0 引言

水是人類賴以生存的重要資源，而我國當前農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及制造業(yè)等各個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開這一重要資源。尤其是農(nóng)業(yè)作為我國的支柱性產(chǎn)業(yè)，對于水資源更是有著極大的需求。而在當前中國人口數(shù)量、耕地面積和水資源分布狀況與社會經(jīng)濟發(fā)展嚴重不相符的問題日漸突出的背景下，水資源短缺也成為了限制農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展的一大桎梏，可見，我國的水資源保護形勢十分嚴峻。為了解決用水問題與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之間存在的突出矛盾，高效節(jié)水灌溉技術(shù)一經(jīng)推出便廣受矚目。目前在我國現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用到的高效節(jié)水灌溉技術(shù)包括渠道防滲、微灌技術(shù)、低壓管灌等等，這些技術(shù)的應(yīng)用既保證了水資源的有效利用、又提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)水效果也以肉眼可見的速度提高，證實了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用的實際意義[1]。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的必要性

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之所以有良好的發(fā)展勢頭，其重要性標志之一就是應(yīng)用了高效節(jié)水灌溉技術(shù)，并對該技術(shù)的依賴性不斷提升，更多新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)用于農(nóng)田水利工程，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了切實保障。

對現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)的必要性進行分析，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，雖然我國幅員遼闊，但卻不免存在著水資源缺乏的嚴重問題，而且就從水資源的分布上來看也表現(xiàn)出顯著不均性，相對于南方而言，北方、特別是西北內(nèi)陸地區(qū)的年平均降水量比較少，而該地的農(nóng)業(yè)發(fā)展還強烈仰仗著水資源。就從這一方面來說，大力在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中推廣并應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，基于水資源利用效率的提高，可以在很大程度上改善水資源不足的現(xiàn)狀，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

第二，不同類型的農(nóng)作物在其生長發(fā)育過程中，處于各個時期下對于水分的要求也都不盡相同。而以往一貫采用的大水漫灌的灌溉技術(shù)并沒有考慮到這一點，無論處于很么階段只是大水漫灌的灌溉無疑造成了水資源的大量浪費，既無法實現(xiàn)節(jié)水、又有礙于精細化農(nóng)業(yè)管理的實現(xiàn)[2]。而高效節(jié)水灌溉技術(shù)則是針對農(nóng)作物在不同生長周期對于水分需求的準確計算，結(jié)合其實際水分需求加以供應(yīng)，通過合理調(diào)節(jié)水分的供給，既能實現(xiàn)對水資源的合理、科學分配、利用，又能滿足農(nóng)作物的生長發(fā)育需求，不至于澇死或旱死。

第三，完成農(nóng)田流轉(zhuǎn)、全部歸大戶種植之后，在很大程度上解決了土地、勞動力、成本、技術(shù)等各生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置與組合，通過統(tǒng)一、規(guī)范的管理，積極促進高效節(jié)水灌溉技術(shù)與智能管控模式的組合應(yīng)用，借助于信息化技術(shù)實現(xiàn)精準灌溉，又進一步深化了節(jié)水價值。

2 現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中幾種常用的高效節(jié)水灌溉技術(shù)

2.1 渠道防滲技術(shù)

該技術(shù)是通過以下幾個方面來實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉的：第一點便是減少/防止?jié)B漏，通過減少水量的流失，提高對渠道輸水的利用率；第二點則是通過改善渠道的粗糙程度，保證水流流經(jīng)于此的較高速率，提高輸水能力，減小給渠道造成的沖刷；第三點就是有益于對地下水位的調(diào)控，通過避免鹽堿化來保證用水質(zhì)量；第四點在于改善并進一步提高渠道的抗沖擊能力，從而減少坍塌等問題的發(fā)生，減少維護投入[3]。

渠道水源占我國農(nóng)業(yè)灌溉總用水量的80%左右，而對于傳統(tǒng)的土渠來說，因為輸水過程中滲漏問題的發(fā)生而造成的失水量就占其中的50%～60%。相應(yīng)地，使用渠道防滲技術(shù)，有利于提高渠道用水安全系數(shù)，節(jié)省大量不必要的水資源浪費。

目前，渠道防滲技術(shù)已經(jīng)成為很多現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中采用的主要輸水手段了，在應(yīng)用該技術(shù)時，可以備選的原材料有很多種，具體還是要結(jié)合應(yīng)用當?shù)氐那闆r來定，一般在防滲處理上所選用的材料有漿砌石、塑料薄膜和混凝土等等，這些設(shè)備材料均有較長的使用壽命、應(yīng)用效能也比較穩(wěn)定，可以起到很好的節(jié)水效果。

2.2 低壓管道輸水技術(shù)

該技術(shù)具體是指使用地埋管道代替了原來的明渠，使用管道分水口直接對溝、畦田進行灌溉，該技術(shù)為地面灌溉的模式，多見用于我國的北方地區(qū)，尤其是多見應(yīng)用在井灌區(qū)，也被叫做“小白龍”灌溉[4]。

相比較于前文中提到的渠道防滲技術(shù)，低壓管道輸水技術(shù)在應(yīng)用上體現(xiàn)出有以下優(yōu)勢：

第一是其應(yīng)用的本質(zhì)，也就是節(jié)水，可以避免在長期輸送過程中水的蒸發(fā)量和滲漏量，提高對水的利用效率。第二是輸水速度快，比較成功地縮短了輪灌周期。第三是節(jié)約了用電量，這是隨著對水的利用效率而體現(xiàn)出來的優(yōu)勢，抽水量的減少也相應(yīng)減少了用電量。第四是節(jié)省了占地面積，將輸水管道埋到地下而不是在地面，有利于減少對耕地面積的占地，使耕地面積得到保證。第五是該技術(shù)屬于一次性投資，且投入成本不高，設(shè)備操作起來簡單、易掌握。

在美國，該技術(shù)早已被認為是節(jié)水最有效、成本投入最少的灌溉水技術(shù)，且大部分的大型灌區(qū)都在采取管道化灌溉技術(shù)。而近年來，我國北方地區(qū)也基本上實現(xiàn)了低壓管道灌溉技術(shù)的應(yīng)用，通過實踐經(jīng)驗來看，該技術(shù)以低壓送水的方式將水資源輸送到農(nóng)田，避免了微灌、噴灌設(shè)備易堵塞的問題。將管道替代渠道來使用，相較而言更為安全、可靠，綜而體現(xiàn)出其占地面積小、操作容易、輸水速度快等應(yīng)用優(yōu)點。

2.3 噴灌技術(shù)

該技術(shù)在實際應(yīng)用上，指的是主要使用動力設(shè)備如動力機、水泵等，把水通過加壓的形式，或者是利用水自身的自然落差形式，借此產(chǎn)生的壓力，將其經(jīng)由壓力管道完成向田間的輸送，再以噴頭的方式把水噴射到空中，這樣一來水資源便會形成像霧一樣的細小水滴狀，在農(nóng)田間進行均勻噴施，完成對農(nóng)田的灌溉。這種灌溉方式被認為是節(jié)水、增產(chǎn)的有效方式，同時也是現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用最廣泛的一種關(guān)鍵技術(shù)。

與傳統(tǒng)的灌溉方式比較，噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用凸顯出有如下特點：

第一，噴灌技術(shù)有甚好的節(jié)水效果，一般可節(jié)約用水量在30%～50%左右[5]。

第二，噴灌技術(shù)的應(yīng)用并無受限之處，無論是何種的地形還是何類的作物種植區(qū)域都能采用，且其占地面積小，有利于在有限的范圍內(nèi)提高土地更高的利用率，助于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。

第三，在恰當?shù)臅r間進行適量的灌溉，可以防止因為大量甚至是過量的灌溉而導致土壤發(fā)生次生鹽堿化的問題。

第四，灌水具有較高的均勻性，較少幾率會造成土壤板結(jié)問題、水土流失問題，有利于從整體上改善田間小氣候與農(nóng)業(yè)大環(huán)境。

第五，減少了勞動力的多余投入，從田間渠系建設(shè)、維護以及土地平整工作上減少了勞動力的投入。

第六，參與了農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展進程，進一步推動了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化與現(xiàn)代化。

噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用對于農(nóng)作物種植的地形要求并不高，決定了其有較強的地形適應(yīng)力。但是除了以上優(yōu)勢之外，噴灌技術(shù)也有一定的缺點，具體表現(xiàn)在：容易受到有風天氣的影響，受到風力影響后會使噴灌的均勻性大打折扣，水資源發(fā)生飄散，使水資源流失和蒸發(fā)，降低水資源的利用效率[6]；需要一次性較大的投資，噴灌設(shè)備不僅投資比較大，而且設(shè)備不易于移動；技術(shù)含量比較高以及管理難度比較大等等。所以在具體的應(yīng)用上還應(yīng)堅持因地制宜的原則。

2.4 微灌技術(shù)

該技術(shù)結(jié)合種植農(nóng)作物的實際需求，借助管道系統(tǒng)和安裝在末級管道上的灌水器，把水與農(nóng)作物在生長發(fā)育過程中所需求的養(yǎng)分以一種較小、勻速的流量，精準的直接輸出到所栽培農(nóng)作物根部附近的土壤里，該技術(shù)作為一種局部性的灌溉技術(shù)，又被進一步劃分成三種：微噴灌、滴灌與滲灌，其中以滴灌技術(shù)應(yīng)用的最為廣泛。

微灌技術(shù)的技術(shù)特點有：①節(jié)約水資源，體現(xiàn)在是按照不同種類的農(nóng)作物實際需水量進行恰當、適量的灌水，并針對的是作物根部區(qū)域土壤，這樣精準的針對性能夠在很大程度上減小灌溉用水的損失率，節(jié)約灌溉用水量。②實現(xiàn)均勻的灌水，有效控制了灌水器的出水量，提高灌水的均勻度，最高可使均勻度超過85%。③節(jié)省了人工投入，微灌技術(shù)是針對農(nóng)作物根部實現(xiàn)灌水作業(yè)，這也就使得大部分地表還是維持干燥的狀態(tài)，杜絕了雜草的生長，因為作物四周雜草的減少，可以減少除草勞動力的投入，同時，農(nóng)作物所需肥料與藥劑均可以通過系統(tǒng)與灌溉水一起施用于農(nóng)作物根系附近，又能節(jié)約肥料施用與藥物施用時的人工投入；最重要的是，微灌系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動化控制，減少了人工操作的人力資源成本投入。④有很強的地形適應(yīng)性，可以滿足任何地形條件展開灌溉工作。

除了以上技術(shù)特點，微灌技術(shù)的缺點體現(xiàn)在：微灌系統(tǒng)需要較高的成本投入，而且灌水器容易因為礦物質(zhì)、有機物質(zhì)的積累發(fā)生堵塞[7]。

2.5 膜下滴灌技術(shù)

該技術(shù)作為一種新型的農(nóng)業(yè)灌溉水技術(shù)，集合了多方工藝，如水利、農(nóng)機和農(nóng)藝，具體來說該技術(shù)是由農(nóng)業(yè)機械牽引的，可以完成包括鋪管、鋪膜、播種在內(nèi)的一次性復合作業(yè)，把毛管也就是滴灌帶鋪到地膜的下面用于農(nóng)業(yè)水資源灌溉。作為一種新型的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)，其中既包括對覆膜栽培技術(shù)的應(yīng)用、也包括了滴灌技術(shù)的應(yīng)用，其技術(shù)特點有以下幾點：①首當其沖的自然是節(jié)約水資源，該技術(shù)僅是對農(nóng)作物根系發(fā)育區(qū)加以濕潤，再加上覆膜栽培技術(shù)的應(yīng)用，更進一步減少了農(nóng)作物棵間的水量蒸發(fā)，且可以實現(xiàn)對降雨水資源的充分利用，由此實現(xiàn)高效節(jié)水。②其次便是使肥料施用效率得到提升，通過滴灌可以把能溶性的肥料以水為途徑滴到農(nóng)作物根系部位，使肥料直接針對農(nóng)作物的根部發(fā)揮作用，提高肥料的利用效率。③有著顯著的增產(chǎn)效果，可適時、適量地向農(nóng)作物根系區(qū)域進行水、肥的供應(yīng)，并且可有效調(diào)節(jié)農(nóng)作物棵間的溫度、濕度，對農(nóng)作物的適宜生長提供有效環(huán)境條件，并將此效果直接體現(xiàn)到最后的收獲上，獲得確切的增產(chǎn)效果。④節(jié)省了人力資源的投入。但有優(yōu)點就有缺點，該技術(shù)的缺點是：農(nóng)膜回收率較低、農(nóng)膜殘留造成的土壤污染及環(huán)境污染等問題[8]。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的發(fā)展

想要實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的充分利用、充分挖掘其應(yīng)用價值，提出以下幾個發(fā)展對策：

第一，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用不能一概而論，應(yīng)堅持因地制宜的應(yīng)用與發(fā)展原則。即根據(jù)地域、地區(qū)、農(nóng)作物實際種植情況等方面的不同，應(yīng)用、發(fā)展與其情況相適合的灌溉技術(shù)，保證技術(shù)應(yīng)用效能的最大化。例如，干旱與山丘地區(qū)適宜應(yīng)用微灌技術(shù)、滴灌技術(shù)；而河灌區(qū)適宜應(yīng)用渠道防滲技術(shù)等。

第二，進一步完善節(jié)水技術(shù)體系，具體而言是結(jié)合當?shù)貧庀髼l件、農(nóng)作物的需水規(guī)律，進一步完善節(jié)水灌溉制度，并促進其落地執(zhí)行，實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)作物關(guān)鍵期的有效利用，充分節(jié)水、發(fā)揮水資源的價值。政府通過制定切實可行的節(jié)水技術(shù)體系，針對不同層次、不同規(guī)模建立農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉模式，讓農(nóng)民自愿選擇適合自身情況的灌溉模式，實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣。

4 結(jié)語

基于水資源短缺這一直接又嚴峻的現(xiàn)狀，在我國現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中積極采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)勢在必行，上文列舉的幾種灌溉技術(shù)已經(jīng)被推廣并應(yīng)用到農(nóng)田灌溉中去，亦被證實有提高水資源利用效率、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等應(yīng)用優(yōu)點，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。