周 秦，屈軍宏

（陜西省水利水電工程咨詢(xún)中心，陜西 西安 710004）

0 前言

陜西省位于中國(guó)內(nèi)陸西北地區(qū)，省內(nèi)大部分區(qū)域?qū)儆诎敫珊档貐^(qū)，降雨量不足且時(shí)空分配不均勻，水資源短缺嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。做為北方傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省，2018 年陜西省農(nóng)業(yè)灌溉用水量約為47.21 億m3，占總用水量的50.37%，農(nóng)業(yè)為第一用水大戶(hù)[1]。農(nóng)業(yè)灌溉是保證農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素，面對(duì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下第二、第三產(chǎn)業(yè)對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大，而省內(nèi)水資源匱乏的情況，抓住機(jī)遇發(fā)展高效節(jié)水灌溉，有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有非常重要的研究應(yīng)用意義。

1 節(jié)水灌溉發(fā)展現(xiàn)狀

自1998 年國(guó)家提倡節(jié)水灌溉以來(lái)，陜西節(jié)水灌溉歷經(jīng)計(jì)劃用水和小畦灌溉、開(kāi)展園田化并配套田間工程、試驗(yàn)和推廣噴灌、滴灌和滲灌新灌水技術(shù)及施行管道輸水和U 型渠道輸水等具有時(shí)代特征的不同階段，通過(guò)灌區(qū)節(jié)水改造、農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)、農(nóng)田整理和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，提高了節(jié)水灌溉農(nóng)田面積。目前，陜西節(jié)水灌溉農(nóng)田面積約為68%，而高效節(jié)水灌溉農(nóng)田約占30%左右[2]。陜西現(xiàn)有耕地面積約為398 萬(wàn)hm2，其中大部分農(nóng)田為傳統(tǒng)的地面灌溉方式下進(jìn)行生產(chǎn)，灌水效率低下。以高效節(jié)水而聞名的以色列、法國(guó)和德國(guó)等國(guó)家灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.7～0.8，而陜西省灌溉水利用系數(shù)僅為0.545[3]，因此陜西農(nóng)田灌溉用水節(jié)水潛力巨大，有較大的上升空間。

2 農(nóng)田節(jié)水措施

2.1 灌區(qū)渠道防滲技術(shù)

大型灌區(qū)多以渠道進(jìn)行輸配水，渠道按材料類(lèi)型可分為混凝土渠道、砌石渠道及土渠等。由于渠道建設(shè)水平、配套設(shè)施、養(yǎng)護(hù)資金等諸多因素，渠道存在著滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重者滲漏量達(dá)50%以上。為防止水資源被浪費(fèi)并提高渠系水利用系數(shù)，因此需要對(duì)渠道進(jìn)行防滲處理。圖1 為U 型渠道防滲圖，優(yōu)化渠道斷面并利用防滲材料在渠床表面進(jìn)行襯砌為常見(jiàn)的防滲手段。采用的防滲材料有混凝土防滲、瀝青防滲及土工復(fù)合膜防滲等。

圖1 U 型渠道防滲示意圖

2.2 低壓管道輸水技術(shù)

低壓管道輸水是利用混凝土管、塑料管和金屬管等代替渠道是灌溉水從取水口輸送到田間的輸配水設(shè)施。圖1 為某灌區(qū)的低壓管道布置圖，低壓管道可依據(jù)地形特點(diǎn)，按照管道短而直、水頭損失小和方便管理運(yùn)行的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)管道布置。在低壓管道輸水過(guò)程中可以有效的減少了水量損失，使得渠系水利用系數(shù)達(dá)到0.9 以上。

圖2 某灌區(qū)低壓管道輸水管網(wǎng)布置圖

2.3 高效的田間灌水技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，田間灌水技術(shù)不斷發(fā)展和完善。除傳統(tǒng)的地面灌外，常見(jiàn)節(jié)水灌溉灌水技術(shù)有噴灌、滴灌、微噴灌、滲灌及涌泉根灌等。

2.3.1 噴灌灌水技術(shù)

噴灌是利用水泵或自然落差形成有壓水，并將有壓水送到田間，再利用專(zhuān)門(mén)的灌水器將水噴到空中，形成小水滴并像雨滴一樣均勻地落下來(lái)的灌水技術(shù)。噴灌適用于各種土壤，常用于蔬菜、果樹(shù)等經(jīng)濟(jì)作物。與地面灌相比，噴灌可減少灌溉用水30%～50%，因此起到節(jié)約水資源的作用。另外，噴灌還具有灌水均勻度高、對(duì)地形適應(yīng)能力強(qiáng)、節(jié)省勞動(dòng)力及調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2 微灌灌水技術(shù)

滴灌是將有一定壓力的水利用田間管網(wǎng)將水輸送到農(nóng)田，通過(guò)滴頭將水滴緩慢而均勻地滴入作物根部附近的土壤的一種灌水技術(shù)。滴灌具有省水、省電、占地少、可實(shí)現(xiàn)水肥一體化、容易控制而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、對(duì)地形適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。滴灌灌水技術(shù)田間水利用系數(shù)較高，一般可到達(dá)90%以上。微噴灌是將有壓水送至農(nóng)田，并利用特殊的噴頭在較大的流量下將水噴出的灌水技術(shù)。微噴灌灌水特點(diǎn)類(lèi)似于噴灌和滴灌，屬于局部灌溉，便于實(shí)現(xiàn)水肥一體化和自動(dòng)化。

2.4 節(jié)水灌溉制度

在面對(duì)灌溉水資源不充足的時(shí)代背景下，產(chǎn)生了一種新的灌溉技術(shù)—非充分灌溉。非充分灌溉是不能滿(mǎn)足作物所有生育期生長(zhǎng)發(fā)育需水量的一種灌溉，而是依據(jù)作物在不同生育期對(duì)水分虧缺的反饋不同，在對(duì)作物產(chǎn)量影響較大、經(jīng)濟(jì)效益較高的水分臨界期進(jìn)行灌溉。對(duì)比充分灌溉，非充分灌溉存在一定限度的減產(chǎn)，不能使實(shí)現(xiàn)單位面積的最高產(chǎn)量。通過(guò)建立合理的水量和產(chǎn)量關(guān)系，非充分灌溉制度可用來(lái)擴(kuò)大種植面積，使得有限的水資源產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

調(diào)虧灌溉一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。調(diào)虧灌溉是依據(jù)作物的生理特性，在作物生長(zhǎng)期的某些階段人為的對(duì)作物實(shí)行非充分灌溉，利用當(dāng)作物發(fā)生水分虧缺后將光合作用產(chǎn)物分配給不同組織器官的原理，促使其生理活動(dòng)后的產(chǎn)物更偏向人們需要的方向，從而實(shí)現(xiàn)作物的節(jié)水增產(chǎn)作用。目前對(duì)非充分灌溉和調(diào)虧灌溉開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究，非充分灌溉和調(diào)虧灌溉不僅可廣泛適用于小麥[4]、水稻、玉米[5]等普通糧食作物，而且適用于西瓜、香梨和蘋(píng)果等經(jīng)濟(jì)作物。另外，目前施用有機(jī)肥、生物炭等條件下的調(diào)虧灌溉也成為研究的熱點(diǎn)[6]。

3 節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢(shì)

3.1 精準(zhǔn)灌溉

面對(duì)水資源短缺的現(xiàn)狀，在灌溉技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中尋求一種可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)田間信息、自動(dòng)控制灌溉水量的灌溉技術(shù)—精準(zhǔn)灌溉。精準(zhǔn)灌溉是通過(guò)信息、自動(dòng)化技術(shù)對(duì)田間水、肥、氣、溫度等信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)按需供水目標(biāo)、達(dá)到節(jié)水的效果。目前，隨著科技水平的不斷提高，越來(lái)越多的科技產(chǎn)品逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中被推廣，這為精準(zhǔn)灌溉的實(shí)現(xiàn)提供了有力支持。精準(zhǔn)灌溉可以依據(jù)作物的實(shí)際需水情況，實(shí)現(xiàn)作物的自動(dòng)精準(zhǔn)灌溉和施肥，因此精準(zhǔn)灌溉可提高作物的灌溉水平，而智能水肥一體化技術(shù)減少了管理成本。發(fā)展精準(zhǔn)灌溉是未來(lái)農(nóng)業(yè)的必然趨勢(shì)。

3.2 節(jié)水農(nóng)業(yè)政策

節(jié)水灌溉工程與土地集約化存在著密切的關(guān)系，土地集約利用可提高自然資源的利用率，方便節(jié)水灌溉工程整體規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)等。土地集約化是未來(lái)建設(shè)節(jié)水灌溉農(nóng)田的必要條件和方向。土地在集約化工程中面對(duì)著土地流轉(zhuǎn)、土地規(guī)劃、土地開(kāi)發(fā)利用和資金來(lái)源等一系列問(wèn)題，因此政府在土地集約化過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，而資金來(lái)源是土地集約化利用面對(duì)的重大問(wèn)題。目前，陜西省建設(shè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的主要資金來(lái)源有中央資金、地方配套資金和自籌資金。在我國(guó)在大力推動(dòng)吸引社會(huì)資金，來(lái)建設(shè)重大公共基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)代背景下，為拓寬建設(shè)資金來(lái)源渠道，在建設(shè)水利灌溉工程特別是節(jié)水灌溉工程中，由政府牽頭和保證，引入社會(huì)資金，并給予其一定的合理收益，從而提升陜西省建設(shè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)活力，可作為政府發(fā)展土地集約化節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)重要舉措。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)水資源匱乏的困境，發(fā)展節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)新的選擇，節(jié)水灌溉也將推動(dòng)陜西省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，對(duì)促進(jìn)全省農(nóng)業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。充分利用節(jié)水灌溉新技術(shù)、新工藝，結(jié)合省內(nèi)特點(diǎn)發(fā)展節(jié)水灌溉，為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的目標(biāo)而發(fā)揮作用。