不同灌溉方式對作物生長及土壤環(huán)境的影響研究

灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，對作物的生長周期、產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤環(huán)境維護(hù)起著決定性作用。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，灌溉方式也在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，科學(xué)合理的灌溉方式不僅能提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還能有效改善土壤環(huán)境，提升水資源利用效率。隨著全球水資源日益緊張及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，灌溉方式經(jīng)歷了從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的深刻變革。從最初的大水漫灌，到如今的滴灌、噴灌、微灌等精細(xì)化灌溉方式，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)不斷朝著節(jié)水、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。相關(guān)部門旨在深入探討不同灌溉方式對作物生長及土壤環(huán)境的影響，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)、實用的指導(dǎo)。

一、傳統(tǒng)灌溉方式的影響

（一）大水漫灌

大水漫灌是一種比較傳統(tǒng)、常見的灌溉方式，通過將大量水分直接傾注農(nóng)田，使農(nóng)田地面被水完全覆蓋。這種方式操作簡便，適用于水資源相對充裕、地形較為平坦的地區(qū)。然而，大水漫灌存在顯著的水資源浪費問題。在漫灌過程中，將近2/3的水被浪費。這不僅加劇了水資源短缺的問題，還可能對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。

大水漫灌對土壤環(huán)境的影響也不容忽視。長期采用大水漫灌的方式會逐漸破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤的透氣性，從而影響農(nóng)作物的生長。同時，大量的水資源的浪費可能導(dǎo)致地下水位上升，進(jìn)而引發(fā)土壤次生鹽漬化。土壤鹽漬化會破壞土壤的結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，透氣性和透水性變差，從而極大地影響作物的正常生長。此外，土壤結(jié)構(gòu)的破壞還會影響土壤中微生物的生存環(huán)境，進(jìn)而影響土壤的肥力和生態(tài)功能。

（二）溝灌

溝灌通過在農(nóng)田中開挖溝渠，將水引入后讓其在溝渠中流動，通過土壤的滲透作用，水分逐漸深入作物根部。相較于大水漫灌，溝灌更節(jié)水，但仍存在一定程度的水資源浪費。溝灌適用于地形具有一定坡度、土壤透水性良好的地區(qū)。在我國西北部的某些農(nóng)田，這種灌溉方式得到了廣泛應(yīng)用。

溝灌能夠減少水資源的浪費，并且不會破壞作物根部附近的土壤結(jié)構(gòu)，從而保證作物根系的正常生長和發(fā)育。同時，溝灌也不會導(dǎo)致土壤板結(jié)，使土壤始終保持良好的透氣性和透水性，有利于作物對養(yǎng)分的吸收。然而，溝灌也存在一些局限性。第一，開挖灌水溝需要投入人力和時間，增加了勞動力成本。尤其對于大面積農(nóng)田來說，勞動力成本可能較高。第二，開挖灌水溝會占用一定的土地面積，減少了可用于種植作物的土地資源。第三，若灌溉管理不當(dāng)，溝灌可能引發(fā)土壤侵蝕和水土流失的問題。第四，長期采用溝灌方式還可能導(dǎo)致溝渠兩側(cè)土壤肥力分布不均。

二、現(xiàn)代灌溉方式的影響

（一）噴灌

噴灌是一種借助專門的設(shè)備將有壓水噴射到空中，進(jìn)而形成細(xì)小水滴，并均勻地灑落在田間的先進(jìn)灌溉方式。噴灌技術(shù)能依據(jù)農(nóng)作物的實際需水情況進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，不僅節(jié)約了水資源，還能顯著提升灌溉效率和均勻程度。噴灌的適用范圍廣泛，無論何種地形和土壤條件均適用，尤其是適宜在地形復(fù)雜、地塊形狀不規(guī)則的地區(qū)使用。在我國一些山區(qū)果園和蔬菜種植基地，噴灌技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。

1.噴灌具有顯著的節(jié)水效果。在實際應(yīng)用中，與傳統(tǒng)的地面灌溉方式相比，噴灌能夠使水的利用率在80% 以上。噴灌可以極大地減少水資源的浪費，能夠節(jié)省 30%～50% 的水資源。同時，噴灌能夠完美地實現(xiàn)均勻灌溉。噴灌設(shè)備可以將水滴均勻噴灑到田間的各個角落，能夠確保水分在田間均勻分布。這有利于作物對水分的充分吸收和利用，促進(jìn)作物的生長發(fā)育。此外，噴灌還能改善田間小氣候，增加空氣濕度，為農(nóng)作物的生長創(chuàng)造有利條件。

2.噴灌也存在一定的局限性。第一，噴灌受風(fēng)力的影響較大。在風(fēng)力較大的情況下，噴灌水滴容易被吹散，導(dǎo)致灌溉不均勻。部分區(qū)域可能無法獲得充足的水分，而另一些區(qū)域可能會出現(xiàn)水分過多的情況。尤其是在氣候干燥的情況下，噴灌的蒸發(fā)損失也會相應(yīng)增加。第二，噴灌系統(tǒng)建設(shè)需要投入大量資金。這包括管道的鋪設(shè)、水泵的購置、噴頭的安裝及控制系統(tǒng)的建設(shè)等多個方面。因此，噴灌的投資成本高于一般灌水方式。第三，噴灌需要依靠水泵等機械設(shè)備將水加壓后噴灑到田間，這一過程需要消耗大量的電能或燃油，導(dǎo)致耗能較高。

（二）滴灌

滴灌是通過管道將水以滴狀形式精準(zhǔn)輸送到作物根部附近土壤的一種灌溉方式，大幅減少了灌溉過程中的蒸發(fā)和滲漏損失。水的利用率最高可達(dá) 95% ，這是其他灌溉方式難以比擬的。滴灌適用于水資源相對匱乏、土壤保水性較差的地區(qū)，同時也適用于需要高精度灌溉的經(jīng)濟作物種植區(qū)。在以色列的沙漠農(nóng)業(yè)中，滴灌技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

滴灌不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效用水，還能根據(jù)作物的需要，精確地控制灌溉水量和施肥量，實現(xiàn)了灌溉的定量化和科學(xué)化管理。在作物不同生長階段，根據(jù)其需水量的變化調(diào)整滴灌水量，可以確保作物始終處于最佳的水分供應(yīng)狀態(tài)。這種精確的灌溉方式有利于提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，滴灌還能有效預(yù)防土壤板結(jié)和次生鹽漬化，從而有助于維護(hù)土壤的健康結(jié)構(gòu)和肥力。

然而，滴灌系統(tǒng)的安裝與維護(hù)需要一定的技術(shù)水平和經(jīng)濟投入。管道的鋪設(shè)、水泵的購置、滴頭的安裝及控制系統(tǒng)建設(shè)等都需要專業(yè)的技術(shù)人員操作。此外，滴灌系統(tǒng)在使用過程中可能會出現(xiàn)堵塞等問題，需要定期進(jìn)行維護(hù)和清理。這增加了滴灌系統(tǒng)的運行成本和管理難度。

（三）微灌

微灌技術(shù)綜合了滴灌、微噴灌、涌泉灌等多種灌溉方式，形成了獨特的技術(shù)優(yōu)勢。它能夠根據(jù)不同農(nóng)作物的具體需求，進(jìn)行精確的水量控制和時間安排，從而達(dá)到高效節(jié)水的灌溉目的。微灌技術(shù)適用于各種農(nóng)作物種植區(qū)，尤其是那些對灌溉條件要求較高的經(jīng)濟作物，如花卉、果樹和蔬菜等，微灌技術(shù)表現(xiàn)出色。

微灌技術(shù)通過高效節(jié)水，顯著減少了灌溉過程中的水資源浪費，同時提高了灌溉效率。此外，該技術(shù)還能有效減少對土壤和環(huán)境的潛在不良影響。然而，微灌系統(tǒng)對技術(shù)要求嚴(yán)格，且安裝與維護(hù)成本相對較高。因此，需要專業(yè)的技術(shù)人員來執(zhí)行安裝、維護(hù)和管理工作。這在一定程度上限制了微灌技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

三、灌溉方式對作物生長的影響

（一）對作物生長周期的影響

不同灌溉方式會直接影響作物的生長速度和成熟周期。大水漫灌因其水分分布不均勻，可能導(dǎo)致作物根系發(fā)展受限，營養(yǎng)吸收效率降低，從而延長作物的生長周期。相比之下，滴灌、噴灌和微灌能夠確保水分均勻且適量地供給作物根部，促進(jìn)根系健康發(fā)育，加速養(yǎng)分吸收，使作物生長更為迅速，縮短了生長周期。例如，在小麥種植中，采用滴灌技術(shù)的小麥田相比傳統(tǒng)灌溉方式，其生長周期縮短了5～7天，且成熟期小麥的籽粒飽滿度更高，產(chǎn)量顯著增加。這是因為滴灌能夠精準(zhǔn)控制水分供給，避免水分過多導(dǎo)致的根系缺氧和養(yǎng)分流失，同時促進(jìn)根系向下深扎，提高作物的抗逆性。

（二）對作物生理生化特性的影響

灌溉方式深刻影響著作物的生理生化特性，如光合作用效率、蒸騰作用強度、水分利用效率等。大水漫灌因水分過多，往往導(dǎo)致作物葉片氣孔關(guān)閉，減少二氧化碳的吸收，從而降低光合作用效率。滴灌、噴灌和微灌則能保持作物葉片適度的濕潤狀態(tài)，有利于氣孔開放，提高光合作用效率。此外，滴灌和微灌技術(shù)通過減少地表水分蒸發(fā)，降低了作物的蒸騰作用強度，有助于作物在干旱條件下保持水分平衡，提高水分利用效率。這種生理機制的優(yōu)化，使作物在應(yīng)對極端氣候條件時更具韌性，如干旱、高溫等。

（三）對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

作物的產(chǎn)量和品質(zhì)是衡量灌溉效果最直接的標(biāo)準(zhǔn)。大水漫灌因水分管理不善，常導(dǎo)致作物生長不均勻，果實大小不一，品質(zhì)參差不齊。滴灌、噴灌和微灌技術(shù)通過精確控制灌溉量和灌溉頻率，能夠優(yōu)化作物的營養(yǎng)分配，促進(jìn)果實均勻生長，提高作物的整體品質(zhì)。以番茄為例，采用滴灌技術(shù)的番茄園，其果實大小均勻，色澤鮮艷，口感更佳，且產(chǎn)量相比傳統(tǒng)灌溉方式增長了約 20% 。這是因為滴灌技術(shù)能夠確保水分和養(yǎng)分直接送達(dá)作物根部，減少養(yǎng)分流失，同時促進(jìn)根系對礦質(zhì)元素的吸收，提高果實的營養(yǎng)成分含量。

（四）對作物抗逆性的影響

不同灌溉方式還顯著影響作物的抗逆性，包括抗旱性、抗病性等。滴灌、噴灌和微灌技術(shù)通過維持土壤適度的濕潤狀態(tài)，促進(jìn)作物根系深扎，增強其對土壤深層水分的吸收能力，從而提高作物的抗旱性。同時，通過這些灌溉方式，能夠減少地表水分積聚，降低病害的發(fā)生率，提高作物的抗病性。

四、灌溉方式對土壤環(huán)境的影響

（一）對土壤水分動態(tài)的影響

不同灌溉方式均會影響土壤水分的分布和動態(tài)變化。大水漫灌會導(dǎo)致土壤表層水分過多，形成積水層，阻礙土壤氣體交換，影響根系呼吸作用。同時，深層土壤可能因水分滲透不足而保持干燥，造成土壤水分垂直分布不均。相比之下，滴灌、噴灌和微灌技術(shù)能夠精準(zhǔn)調(diào)控水分輸入，確保水分均勻滲透根系分布層，既滿足了作物生長需求，又避免了水分浪費和土壤水分失衡。滴灌系統(tǒng)通過滴頭直接將水分送至作物根部附近，減少了地表徑流和深層滲漏，維持了土壤水分在根際區(qū)的穩(wěn)定供應(yīng)。噴灌和微灌通過噴灑或微細(xì)水流覆蓋整個田面，雖然地表水分蒸發(fā)相對較多，但能有效濕潤土壤表層至一定深度，促進(jìn)土壤水分均勻分布。

（二）對土壤結(jié)構(gòu)的影響

灌溉方式對土壤結(jié)構(gòu)的保持和改善具有重要影響。大水漫灌因水分過多，容易導(dǎo)致土壤顆粒分散，土壤結(jié)構(gòu)破壞，形成板結(jié)層，降低土壤通氣性和透水性。長期采用此灌溉方式，可能會加劇土壤侵蝕和鹽漬化問題。滴灌、噴灌和微灌技術(shù)因其節(jié)水高效的特點，減少了土壤水分的過度飽和，有利于保持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。特別是滴灌，由于水分直接作用于根系附近，減少了土壤表面的沖刷和壓實，有利于土壤團(tuán)聚體的形成和維護(hù)，改善了土壤的物理性質(zhì)。

（三）對土壤養(yǎng)分動態(tài)的影響

灌溉方式還影響土壤養(yǎng)分的溶解、遷移和植物吸收效率。大水漫灌易造成養(yǎng)分隨水流失，特別是氮、磷等易溶性養(yǎng)分，導(dǎo)致土壤肥力下降。此外，水分過多會抑制土壤微生物活性，減少養(yǎng)分的生物轉(zhuǎn)化和循環(huán)。滴灌、噴灌和微灌技術(shù)通過精確控制水分輸入，降低了養(yǎng)分的淋失風(fēng)險。同時，這些灌溉方式常與施肥系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)水肥一體化管理，提高了養(yǎng)分的利用率和作物吸收效率。滴灌系統(tǒng)還能將養(yǎng)分溶液直接輸送至根系附近，促進(jìn)養(yǎng)分的快速吸收，減少養(yǎng)分在土壤中的無效殘留。

（四）對土壤微生物群落的影響

土壤微生物群落是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對土壤健康和作物生長具有重要影響。不同灌溉方式通過改變土壤水分、溫度和通氣性等條件，間接影響土壤微生物的多樣性和活性。大水漫灌易造成土壤水分過多和通氣不良，抑制了好氧微生物的生長，促進(jìn)了厭氧微生物的繁殖，可能導(dǎo)致土壤生態(tài)平衡失衡。滴灌、噴灌和微灌技術(shù)因其節(jié)水高效，有利于維持土壤適宜的通氣和水分條件，促進(jìn)了土壤微生物的多樣性和活性。通過這些灌溉方式，能夠減少化肥和農(nóng)藥的施用量，減少對土壤微生物群落的負(fù)面影響，有利于土壤健康和可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

五、優(yōu)化灌溉方式的建議

（一）推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，增強農(nóng)民節(jié)水意識

應(yīng)大力推廣噴灌、滴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，降低水資源浪費，提高灌溉效率，促進(jìn)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量提高。通過宣傳和教育活動，增強農(nóng)民的節(jié)水意識。讓農(nóng)民了解節(jié)水灌溉技術(shù)的重要性和必要性，引導(dǎo)他們積極采用節(jié)水灌溉技術(shù)，減少水資源浪費。同時，還應(yīng)加強對農(nóng)民的技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)，幫助他們解決灌溉過程中遇到的問題。

（二）加強灌溉管理

為了充分發(fā)揮灌溉方式的優(yōu)勢，需要加強灌溉管理。第一，通過合理的灌溉制度和灌溉計劃，精確控制灌溉水量和灌溉時間，避免過度灌溉或灌溉不足導(dǎo)致的作物生長受阻和土壤環(huán)境惡化。第二，加強灌溉設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運行和延長使用壽命。第三，加強對灌溉水質(zhì)的監(jiān)測和管理，防止水污染對作物和土壤環(huán)境造成為害。

（三）加大技術(shù)研發(fā)力度，推動智能化灌溉

隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化灌溉技術(shù)逐漸成為農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域的新趨勢。智能化灌溉技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、作物生長狀況等信息，并根據(jù)這些信息自動調(diào)整灌溉策略，實現(xiàn)灌溉的精準(zhǔn)化和智能化。因此，應(yīng)加大智能化灌溉技術(shù)的推廣力度，提高農(nóng)業(yè)灌溉的效率，增強其節(jié)水效果。同時，應(yīng)加大對節(jié)水灌溉技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新的投入力度，通過不斷研發(fā)和創(chuàng)新，開發(fā)出更加高效、節(jié)能、環(huán)保的灌溉技術(shù)和設(shè)備，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加有力的支持。

（四）因地制宜地選擇灌溉方式

應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的實際情況和作物需求，因地制宜地選擇灌溉方式。例如，在干旱缺水地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用滴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)；在濕潤多雨地區(qū)，可適當(dāng)采用溝灌等灌溉方式；在地形復(fù)雜的地區(qū)，可以采用噴灌等技術(shù)來適應(yīng)不同的地形條件。同時，還需要考慮作物的生長習(xí)性和水分需求，選擇最適合的灌溉方式。

六、展望

除了優(yōu)化灌溉方式外，還需要注重農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體建設(shè)。灌溉作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，其效能提升必須與土壤改良、廢棄物資源化利用等措施協(xié)同推進(jìn)，才能構(gòu)建完整的農(nóng)業(yè)生態(tài)體系。在土壤改良方面，可以通過施肥、輪作、深松等措施，改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力，提高土壤的保水能力和透氣性。在肥料使用方面，應(yīng)推廣使用有機肥，減少化肥施用量，降低對土壤和環(huán)境的污染。在病蟲害防治方面，應(yīng)采取生物防治、物理防治和化學(xué)防治相結(jié)合的方法，減少農(nóng)藥的施用量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性。此外，還需要加強農(nóng)業(yè)廢棄物的處理和利用。農(nóng)業(yè)廢棄物包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等，這些廢棄物如果處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成污染。因此，需要采取科學(xué)的處理方法，將這些廢棄物轉(zhuǎn)化為有機肥料或生物質(zhì)能源等資源，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，不同灌溉方式對作物生長及土壤環(huán)境的影響具有顯著差異。為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要因地制宜地選擇灌溉方式，并加強對灌溉過程的管理和控制。同時，還需要注重農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體建設(shè)，從多個方面入手，形成完整的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高效、節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

作者簡介：張剛（1987—），男，甘肅秦安人，本科，工程師，主要從事水旱災(zāi)害防御工作。