干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用研究

隨著全球氣候變化的加劇和水資源的日益緊張，干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)田水利管理面臨前所未有的挑戰(zhàn)。由于降水量稀少和蒸發(fā)量較高，水資源成為干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。這些地區(qū)的農(nóng)作物生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)、需水量大，且對(duì)水分的需求集中在生長(zhǎng)的關(guān)鍵階段。在干旱半干旱地區(qū)，水資源的合理利用是確保糧食生產(chǎn)穩(wěn)定供應(yīng)的前提。通過(guò)高效的水利灌溉體系，可以有效應(yīng)對(duì)干旱帶來(lái)的挑戰(zhàn)，保障農(nóng)田的生產(chǎn)能力，滿足當(dāng)前與未來(lái)的糧食需求。水利設(shè)施的改善和節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，可以提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況。

一、干旱半干旱地區(qū)水資源基本情況

干旱是一個(gè)世界性的問(wèn)題。世界上大陸干旱和半干旱區(qū)的總面積約為4800萬(wàn)km2。我國(guó)是世界上主要的干旱國(guó)家之一，干旱區(qū)的面積約為280萬(wàn)km2，半干旱和半濕潤(rùn)易旱區(qū)的面積約為213萬(wàn)km2，包括16個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的965個(gè)縣，總面積約占全國(guó)面積的一半以上；有耕地約0.51億hm2，占全國(guó)總耕地面積的51％。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)用水占干旱地區(qū)總用水量的70%以上，而在一些極端干旱地區(qū)，這一比例甚至更高。傳統(tǒng)的灌溉方式存在用水效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題，無(wú)法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。運(yùn)用節(jié)水灌溉技術(shù)，如滴灌、噴灌和微灌等先進(jìn)技術(shù)，不僅能夠提高水的利用效率，還能夠有效降低對(duì)水資源的依賴程度，從而為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用的主要措施

（一）節(jié)水灌溉技術(shù)

節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用發(fā)展迅速，尤其是在輸水環(huán)節(jié)的節(jié)水至關(guān)重要。干旱半干旱地區(qū)的大中型灌區(qū)大多采用明渠輸水，但由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低、資金緊張和后期維護(hù)不足，部分渠道存在嚴(yán)重的水損問(wèn)題。明渠灌溉因蒸發(fā)損失造成的水資源浪費(fèi)占引水量的40%～50%。為了提高水資源利用效率，管道輸水技術(shù)相較傳統(tǒng)明渠具有顯著優(yōu)勢(shì)。管道輸水能夠有效減少水損和淤塞，水資源浪費(fèi)總量減少約85%，其內(nèi)部流速較高，輸水效率大幅提高，輸水利用系數(shù)可達(dá)0.9甚至更高。此外，管道輸水適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)地形條件靈活應(yīng)用，不論是山區(qū)丘陵、平原地區(qū)，還是大田作物與經(jīng)濟(jì)作物的不同需求，都能進(jìn)行合理規(guī)劃，極大地?cái)U(kuò)大了節(jié)水灌溉的應(yīng)用范圍，尤其是在干旱半干旱地區(qū)北部復(fù)雜地區(qū)的推廣，能夠緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水緊張問(wèn)題。管道輸水系統(tǒng)通常采用埋地敷設(shè)，較明渠減少工程占地2%～5%，進(jìn)一步提高了土地利用效率。因此，管道輸水不僅節(jié)水效果顯著，還在土地利用和適應(yīng)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

（二）地面灌溉防滲技術(shù)

地面灌溉技術(shù)是目前田間施水的主要方式，占全國(guó)灌溉面積的90%以上。傳統(tǒng)的地面灌溉方法主要包括畦灌、溝灌、格田淹灌和漫灌，但由于田間配套設(shè)施不完善、土地平整不足及管理粗放，導(dǎo)致灌溉水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。為了提高地面灌溉的水利用效率，需要進(jìn)行土地平整，并合理設(shè)計(jì)溝、畦的尺寸。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合灌溉制度對(duì)田間灌溉進(jìn)行改造，可以有效提高灌溉質(zhì)量。例如，對(duì)涇惠渠的研究表明，當(dāng)入畦單寬流量控制在3.5～4.5 L·s-1時(shí)，作物灌水定額受畦長(zhǎng)影響較大，畦長(zhǎng)從100 m縮短到30 m時(shí)，灌水定額可減少122～176 m3·hm-2。因此，根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果合理設(shè)置灌溉制度和灌溉技術(shù)參數(shù)，可以顯著降低田間灌溉水量。此外，為了進(jìn)一步節(jié)水，還可以根據(jù)農(nóng)作物特性改進(jìn)灌溉方式，如采用間歇性放水、局部濕潤(rùn)灌溉等技術(shù)，甚至探索污水（或咸水）灌溉的可行性，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)源節(jié)流。加強(qiáng)田間的規(guī)劃建設(shè)，并實(shí)施與農(nóng)田灌溉實(shí)際相匹配的灌溉技術(shù)，能有效提升灌溉水利用效率，推動(dòng)農(nóng)業(yè)水資源的可持續(xù)管理。

（三）田間高效節(jié)水灌溉技術(shù)

田間高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用，尤其是在干旱半干旱地區(qū)。隨著氣候變化和水資源日益緊張，傳統(tǒng)的灌溉方式逐漸暴露出水資源浪費(fèi)、土壤侵蝕等問(wèn)題，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用成為解決這些問(wèn)題的有效途徑。特別是噴灌、微噴、滴灌、微灌和膜下滴灌等技術(shù)的廣泛推廣，為農(nóng)田灌溉提供了更為精確、節(jié)水、環(huán)保的解決方案。

噴灌是一種模仿自然降水的灌溉方式，適用于大部分農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求。通過(guò)管道將水輸送到噴頭，噴頭將水霧化成細(xì)小水滴均勻地灑在田間。通過(guò)這種方式不僅能有效提高水的利用效率，還能均勻地覆蓋整個(gè)農(nóng)田，減少了水分的不均勻分布?，F(xiàn)代噴灌系統(tǒng)結(jié)合了氣象監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)天氣預(yù)報(bào)自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉量，進(jìn)一步減少了水資源的浪費(fèi)。

微噴灌溉和滴灌技術(shù)是節(jié)水效果顯著的灌溉方式之一。微噴系統(tǒng)通過(guò)小型噴頭將水噴灑成小顆粒，適用于灌溉果園、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物，而滴灌技術(shù)則直接將水輸送到植物根部，確保每棵植物都能夠精確地獲取所需水分。這兩種方式能夠大幅減少水蒸發(fā)損失和水分浪費(fèi)，提高水分的利用效率，尤其是在水資源緊張的地區(qū)，具有顯著的節(jié)水效果。

微灌技術(shù)將水分通過(guò)一系列細(xì)管道和滴頭輸送到土壤表面，水量較小但分布均勻，適用于高效種植和設(shè)施農(nóng)業(yè)。膜下滴灌是在土壤表面覆蓋一層塑料薄膜，水通過(guò)薄膜下方的滴頭輸送到根部，這種方式可以減少水分蒸發(fā)，增加土壤溫度，從而改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境，特別是適合高溫干旱的地區(qū)。

自壓噴灌系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，是近年田間節(jié)水灌溉領(lǐng)域的重要進(jìn)展。與傳統(tǒng)噴灌系統(tǒng)不同，自壓噴灌通過(guò)利用地勢(shì)的重力和水源的自流效應(yīng)，減少了對(duì)外部能源的依賴，從而大幅降低了噴灌系統(tǒng)的動(dòng)力運(yùn)行費(fèi)用。通過(guò)這種技術(shù)不僅減少了對(duì)電力的需求，還降低了灌溉工程的整體成本，這對(duì)于水資源相對(duì)豐富但缺乏充足電力支持的地區(qū)尤為適用。

三、干旱半干旱地區(qū)發(fā)展農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)運(yùn)用的必要性

（一）水資源利用效率的提升

干旱半干旱地區(qū)的水資源往往嚴(yán)重不足，降水量普遍偏低且分布不均勻，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉用水緊張。傳統(tǒng)的灌溉方式如漫灌和溝灌，因其水分蒸發(fā)和滲漏嚴(yán)重，造成了巨大的水資源浪費(fèi)。相較之下，節(jié)水灌溉，如滴灌和噴灌，能夠顯著提高水資源的利用效率。這些先進(jìn)的灌溉技術(shù)可以將水直接輸送至植物根部，降低水分蒸發(fā)和滲漏的損失，確保作物在生長(zhǎng)關(guān)鍵期獲得足夠的水分。此外，節(jié)水灌溉還可以通過(guò)智能化管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度和氣象條件，精確控制灌溉水量，避免不必要的用水，從而實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。通過(guò)提高水資源利用效率，干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠獲得保障，促進(jìn)農(nóng)民增收。

（二）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性的增強(qiáng)

干旱半干旱地區(qū)的氣候條件多變，降水量的不確定性直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。面對(duì)頻繁的干旱事件，農(nóng)民往往難以保障作物的正常生長(zhǎng)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定。節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，可以有效緩解這一問(wèn)題。通過(guò)實(shí)施節(jié)水灌溉技術(shù)，農(nóng)民可以在干旱或降水不足的年份，及時(shí)補(bǔ)充作物所需水分，從而減少干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。例如，滴灌技術(shù)能夠精準(zhǔn)供水，確保農(nóng)作物在干旱期間依然能夠獲取必要的水分，進(jìn)而提高作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。此外，節(jié)水灌溉工程還可以根據(jù)不同農(nóng)作物的需水特點(diǎn)和生長(zhǎng)周期，靈活調(diào)整灌溉方案，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，從而確保農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。

（三）生態(tài)環(huán)境保護(hù)的迫切需求

干旱半干旱地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用往往伴隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，如地下水位下降、土壤鹽堿化等問(wèn)題。傳統(tǒng)的高消耗灌溉方式不僅導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)，還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害。運(yùn)用農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)，有助于改善這一現(xiàn)狀。節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用可以有效減輕對(duì)地下水和地表水的開(kāi)采壓力，緩解水資源短缺帶來(lái)的生態(tài)危機(jī)。例如，采用滴灌和噴灌系統(tǒng)，可以減少水的蒸發(fā)損失，從而降低水分的總體需求，保護(hù)寶貴的水資源。同時(shí)，合理的灌溉管理能夠防止土壤鹽堿化，改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與保護(hù)。通過(guò)節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用，可以為干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供有力支持，維護(hù)生態(tài)平衡。

四、干旱半干旱地區(qū)發(fā)展農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)運(yùn)用中存在的問(wèn)題

（一）部分地區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)適用性不高

干旱半干旱地區(qū)的自然條件差異性較大，包括土壤類型、地形地貌、氣候條件等多方面因素。這些差異導(dǎo)致某些節(jié)水灌溉技術(shù)在特定區(qū)域的適用性受到很大限制。例如，某些地區(qū)的土壤透水性較差，而另一部分地區(qū)的土壤可能過(guò)于沙化，這使得常見(jiàn)的滴灌技術(shù)或噴灌系統(tǒng)在不同地方的表現(xiàn)差異較大。為了提高節(jié)水灌溉技術(shù)的適用性，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的自然條件進(jìn)行技術(shù)的調(diào)整與改良。因此，因地制宜地選擇合適的灌溉方式和設(shè)備，針對(duì)特定環(huán)境開(kāi)發(fā)定制化的技術(shù)解決方案成為實(shí)現(xiàn)有效節(jié)水的關(guān)鍵。

（二）節(jié)水灌溉技術(shù)的初期推廣難度較高

新技術(shù)的引入不僅需要時(shí)間，還需要大量的資金投入與配套支持。農(nóng)民作為技術(shù)應(yīng)用的主體，其對(duì)新技術(shù)的接受度和適應(yīng)性往往存在較大差異。由于部分農(nóng)民對(duì)于新技術(shù)的認(rèn)知有限，或者對(duì)技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益存有疑慮，導(dǎo)致節(jié)水技術(shù)的推廣速度較慢。此外，節(jié)水灌溉技術(shù)的普及還需要完善的技術(shù)培訓(xùn)和示范推廣機(jī)制，只有通過(guò)示范區(qū)的建設(shè)、技術(shù)培訓(xùn)的普及和對(duì)農(nóng)民的持續(xù)支持，才能提升農(nóng)民的技術(shù)應(yīng)用能力，進(jìn)而推動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。然而，這一過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期和較大的資金支持，尤其是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，農(nóng)民的投資能力和對(duì)新技術(shù)的接受度往往較低，技術(shù)推廣的難度進(jìn)一步加大。

（三）基礎(chǔ)設(shè)施管理不夠完善，影響節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用

節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用依賴完善的基礎(chǔ)設(shè)施，包括管道系統(tǒng)、儲(chǔ)水設(shè)施、滴灌設(shè)備等。然而，干旱半干旱地區(qū)普遍面臨資金短缺和建設(shè)成本高的問(wèn)題。由于這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較弱，農(nóng)民和地方政府在投入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)往往缺乏足夠的資金支持，導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)的建設(shè)滯后，或者在建設(shè)過(guò)程中未能達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，管道系統(tǒng)鋪設(shè)不夠完善，儲(chǔ)水設(shè)施容量不足，或滴灌設(shè)備的安裝不夠規(guī)范，都會(huì)大幅降低節(jié)水灌溉技術(shù)的效能。這不僅使節(jié)水灌溉技術(shù)難以普及，還可能造成資源浪費(fèi)，進(jìn)一步加劇當(dāng)?shù)厮Y源緊張的狀況。另外，基礎(chǔ)設(shè)施的日常維護(hù)和管理同樣面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

（四）節(jié)水設(shè)備管理不夠完善

由于缺乏穩(wěn)定的資金支持和專業(yè)的技術(shù)隊(duì)伍，許多地區(qū)的節(jié)水灌溉設(shè)施在投入使用后往往存在設(shè)備老化、損壞和管理不到位的問(wèn)題。例如，滴灌系統(tǒng)的管道可能因長(zhǎng)期使用而發(fā)生堵塞或破損，儲(chǔ)水設(shè)施可能出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。同時(shí)，地方管理人員的技術(shù)水平和管理能力相對(duì)薄弱，也使節(jié)水灌溉系統(tǒng)的維護(hù)存在隱患。部分地區(qū)缺乏有效的維護(hù)和管理機(jī)制，沒(méi)有定期的檢查和修復(fù)工作，這導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，從而影響其長(zhǎng)期使用效果。

五、改善干旱半干旱地區(qū)發(fā)展農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)運(yùn)用的建議

（一）加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的適應(yīng)性研判

針對(duì)技術(shù)適用性的問(wèn)題，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)針對(duì)性技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，進(jìn)行區(qū)域化的技術(shù)調(diào)整。由于干旱半干旱地區(qū)的自然條件差異較大，不同區(qū)域的土壤類型、氣候條件及水資源狀況存在顯著差異，因此，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況選擇適宜的節(jié)水灌溉技術(shù)。例如，針對(duì)土壤透水性差的地區(qū)，可以考慮采用地下滴灌或滲灌技術(shù)，以減少水分蒸發(fā)和徑流損失；針對(duì)沙化嚴(yán)重的地區(qū)，可以采用噴灌或微噴灌系統(tǒng)，結(jié)合土壤改良措施，提高水分利用率。在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)與科研機(jī)構(gòu)、高校和地方政府的合作，開(kāi)展區(qū)域性技術(shù)示范與試驗(yàn)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并調(diào)整技術(shù)方案。

（二）采取具有針對(duì)性的節(jié)水灌溉技術(shù)推廣策略

面對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的難度，相關(guān)部門應(yīng)采取分步驟、有針對(duì)性地推廣策略，通過(guò)建立示范區(qū)、技術(shù)培訓(xùn)和農(nóng)民教育，提高農(nóng)民的技術(shù)接受度和認(rèn)知水平。示范區(qū)可以為農(nóng)民提供可操作的成功案例，增強(qiáng)其對(duì)節(jié)水技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的信心。技術(shù)培訓(xùn)應(yīng)定期舉辦，尤其是對(duì)于農(nóng)民的技術(shù)應(yīng)用能力進(jìn)行持續(xù)跟進(jìn)，幫助他們掌握必要的操作技能和維護(hù)知識(shí)。此外，政府可以與社會(huì)組織、農(nóng)業(yè)合作社合作，建立完善的技術(shù)推廣服務(wù)體系，形成全方位的支持網(wǎng)絡(luò)。

（三）加大政府對(duì)節(jié)水設(shè)施建設(shè)的支持力度

政府可以設(shè)立專項(xiàng)資金或貸款補(bǔ)貼政策，支持農(nóng)民和地方政府進(jìn)行灌溉設(shè)施建設(shè)，特別是在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)初期提供一定的財(cái)政補(bǔ)貼或低息貸款，減輕農(nóng)民的資金壓力。同時(shí)，政府應(yīng)積極推動(dòng)公私合營(yíng)（PPP）模式，通過(guò)吸引社會(huì)資本投入灌溉基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，形成政府、企業(yè)和農(nóng)民三方合作的共贏局面。此外，可以鼓勵(lì)農(nóng)民通過(guò)合作社等集體組織形式，共同投資建設(shè)節(jié)水灌溉設(shè)施，這不僅能降低單個(gè)農(nóng)戶的投資成本，還能通過(guò)一體化管理提高設(shè)施的使用效率。

（四）加強(qiáng)對(duì)節(jié)水設(shè)備的維護(hù)

在節(jié)水設(shè)施的日常維護(hù)和管理方面，建立長(zhǎng)效的維護(hù)機(jī)制至關(guān)重要。為了確保灌溉設(shè)施的正常運(yùn)行，地方政府可以通過(guò)提供技術(shù)支持和資金支持，組織專業(yè)的技術(shù)隊(duì)伍進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，尤其是對(duì)滴灌系統(tǒng)、儲(chǔ)水設(shè)施等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查與修復(fù)，防止設(shè)備老化、堵塞或滲漏問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，可以通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)提升管理人員的專業(yè)技能，使其能夠獨(dú)立進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和管理工作。此外，地方政府還應(yīng)通過(guò)建立信息化管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后能夠及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，避免資源浪費(fèi)和設(shè)備損壞。

六、結(jié)語(yǔ)

在干旱半干旱地區(qū)，農(nóng)田水利節(jié)水灌溉運(yùn)用對(duì)于提高水資源利用效率、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性、保護(hù)生態(tài)環(huán)境及應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，當(dāng)前干旱半干旱地區(qū)的運(yùn)用中仍面臨資金投入不足、技術(shù)水平有限，以及管理與維護(hù)機(jī)制不健全等諸多問(wèn)題。為此，必須采取有效措施加強(qiáng)資金支持，推動(dòng)技術(shù)推廣與培訓(xùn)，并建立健全管理與維護(hù)機(jī)制，以確保節(jié)水灌溉技術(shù)的深入運(yùn)用。通過(guò)這些舉措，不僅有助于提高水資源的使用效率、確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，還能在更大范圍內(nèi)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善和氣候變化的適應(yīng)能力。因此，針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)的研究與實(shí)踐，需要引起社會(huì)各界的高度重視，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)平衡的雙贏。

作者簡(jiǎn)介：盧寧（1991—），男，新疆維吾爾自治區(qū)塔城人，本科，工程師，主要從事農(nóng)田水利研究。