趙英，郭旭新，霍海霞，閆小紅，杜璇

（楊凌職業(yè)技術學院水利工程分院，陜西 楊凌 712100）

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水新技術的應用

水是農(nóng)業(yè)的命脈，要保證在耕地面積上獲得足夠的糧食產(chǎn)量，首先就要保證農(nóng)業(yè)用水，要從開源和節(jié)流兩方面入手。

1.1 水源增量節(jié)水新技術

灌溉水源對水質有一定的要求，一般多采用地表水和地下水等淡水資源灌溉。目前中國已經(jīng)擁有了相關技術，可以收集利用雨水，開發(fā)利用微咸水、海水、中水等非常規(guī)水資源用于農(nóng)業(yè)灌溉，大大緩解了農(nóng)業(yè)與工業(yè)及生活用水之間的競爭。

1.1.1 雨水集蓄利用技術

雨水集蓄利用技術主要用來解決人畜飲用水困難、發(fā)展庭院經(jīng)濟和小片土地的節(jié)水灌溉，以及為畜牧業(yè)與生態(tài)環(huán)境保護等提供所需的水源。雨水農(nóng)業(yè)利用的形式主要有三種，分別是自然利用、疊加利用與聚集利用。

自然利用是對雨水的就地直接利用。例如對收割后的麥田、玉米田進行秸稈還田覆蓋，當遇到降雨時，秸稈可以吸收更多的水分，同時阻止地表徑流，減少水分蒸發(fā)，增加土壤儲水量和水分入滲效率，抗旱保墑效果顯著。目前，秸稈覆蓋保護性耕作技術在遼寧、吉林等地得到了大面積推廣應用，有效保護了黑土地這個“耕地中的大熊貓”。

疊加利用是在農(nóng)田就地聚集雨水。采用小區(qū)集水種植技術、魚鱗坑、隔坡（集流）梯田、平地起壟地膜覆蓋保墑等技術，將非耕地上的雨水引到耕地中，以實現(xiàn)“雨量疊加增值”。魚鱗坑在黃土高原丘陵坡地具有良好的蓄水保墑效果。

聚集利用是利用一系列工程措施，將天然降水聚集并儲存起來用于農(nóng)田灌溉，使自然降水變成時空均可調節(jié)的現(xiàn)實水資源。雨水集蓄利用系統(tǒng)通常包括集水工程、蓄水工程和灌溉工程。由于雨水集蓄難度大，集蓄水量相對有限，通常都采用最為節(jié)水的灌溉方式，目前主要采用滴灌、微噴灌等灌溉方式。

1.1.2 微咸水灌溉技術

用于灌溉的微咸水是指礦化度在2～5 g/L 的含鹽水。華北、西北及沿海地區(qū)具有豐富的微咸水資源，主要以淺層地下水形式存在，易于開采，具有巨大的開發(fā)利用潛力。使用微咸水代替淡水進行農(nóng)田灌溉可以有效緩解農(nóng)業(yè)用水緊張問題。不同作物、不同生育階段對于微咸水的耐受能力不同，用微咸水直接灌溉對作物及土壤的安全影響較大，目前多采用咸淡水混灌和咸淡水交替灌溉的方式，預計到2030年，農(nóng)業(yè)微咸水灌溉量將增長10億m3左右。

1.1.3 海水淡化利用灌溉技術

海水淡化是重要的增量水源，已在全球范圍內得到大規(guī)模利用?！笆奈濉币詠?，出臺政策大力推動海水淡化的規(guī)?；?，以緩解沿海地區(qū)和海島水源短缺問題。海水淡化后，若水質滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水要求即可采用滴灌、微噴灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉技術用于灌溉。

1.1.4 中水利用灌溉技術

采用中水進行灌溉即為中水回用農(nóng)業(yè)。在以色列、美國、日本等國，農(nóng)田灌溉中大量使用中水，尤其是以色列有46%的中水直接回用于灌溉。許多城市也將中水用于公園、綠地等領域，在農(nóng)業(yè)灌溉領域的應用將逐漸加大。

1.2 輸水過程節(jié)水新技術

隨著技術的不斷發(fā)展，在渠道輸水、管道輸水過程中出現(xiàn)了許多新技術、新材料和新工藝，使得輸水損失更少，灌溉水利用系數(shù)提高，達到了節(jié)水增效目的。

1.2.1 渠道輸水節(jié)水新技術

渠道輸水節(jié)水技術主要是對渠道進行防滲襯砌，防滲渠道結構設計、防滲材料的選擇和襯砌施工質量對防滲效果都有影響。近年來，各灌區(qū)在續(xù)建配套節(jié)水改造項目中，不斷總結經(jīng)驗，涌現(xiàn)出了很多的防滲新材料、施工新工藝、管理新方法。

防滲材料體現(xiàn)了渠道防滲由單一材料向復合材料轉化的趨勢，主要有土壤固化劑、固化土、復合土壤膠結料、新型復合防滲膜料、復合土工合成材料GCL 等。聚苯乙烯泡沫板被作為新型渠道保溫防滲材料使用。在西北寒旱區(qū)，還創(chuàng)新使用了自保溫混凝土預制板（混凝土+保溫板組成）、防凍防滲復合層（用土工布將整個保溫板六面環(huán)包）、精準加熱型防凍防滲復合層（在自保溫型防滲防凍復合層中鋪設電熱絲）等襯砌材料，且在加熱保溫區(qū)采用“混凝土預制板+砂漿墊層+加熱型防凍防滲復合層+水泥細沙墊層”、在非加熱保溫區(qū)采用“混凝土預制板+砂漿墊層+防凍防滲復合層+水泥細沙墊層”的襯砌結構。聚氨酯密封膠、聚氨酯砂漿作為伸縮縫填縫材料被廣泛應用。

在灌溉渠道升級改造過程中，舊防滲體與新防滲體連接常采用熱熔焊接，在新疆高寒區(qū)渠道新舊防滲體連接材料適宜使用KS熱熔膠粘劑。

在陜西寶雞峽灌區(qū)全面推廣實行了滑膜襯砌澆筑渠道混凝土先進工藝，工效提高了50%以上；伸縮縫處理時，先將雙組分聚氨酯密封膠放入灌縫機內加熱融化并攪拌均勻，之后加壓使填縫材料順管路注入縫內，人工壓實整平后，外留2 cm待初凝后用水泥砂漿磨平。甘肅省景電二期工程針對干渠沿線土質主要為強凍脹性土，極易發(fā)生嚴重的襯砌結構凍脹破壞以及邊坡土體消融滑塌現(xiàn)象，2017 年以來采用了渠道凍脹自動化監(jiān)測系統(tǒng)，通過土壤溫度等監(jiān)測傳感器、遠程監(jiān)測系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、前端監(jiān)測電源系統(tǒng)和監(jiān)測設備機箱等設備，實時準確地掌握渠道的基土與襯砌體溫度、水分、凍脹量等凍脹參量的變化情況，分析規(guī)律，做出準確評價，應用效果良好。

1.2.2 管道輸水節(jié)水新技術

管道輸水具有水頭損失小的節(jié)水優(yōu)勢，目前常用的輸水管材有鋼管、玻璃鋼管、預應力鋼筒混凝土管（PCCP）、球墨鑄鐵管、PVC-U管和HDPE管等，需根據(jù)管道沿線地形、地質條件、最大使用壓力及工程造價等綜合選擇。在接口滲漏處理中，也涌現(xiàn)出了一些新興材料，如聚硫密封膠和SK 手刮聚脲等材料廣泛用于PCCP管道的接口滲漏處理。

1.3 田間灌溉節(jié)水新技術

田間灌溉節(jié)水新技術主要為水平畦灌、波涌灌等節(jié)水型地面灌溉技術和噴灌、微灌、低壓管灌等高效節(jié)水灌溉技術。①水平畦灌。該項技術是利用激光控制平地技術或北斗等衛(wèi)星平地技術進行土地平整，使田塊縱向和橫向兩個方向的田面坡度均為零時，將灌溉水以大流量進入畦田，水層快速覆蓋整個田面，之后在重力的作用下逐漸滲入作物根系土壤中。該項技術灌水均勻度高，節(jié)水高效，在東北水稻生產(chǎn)區(qū)得到了廣泛應用。②波涌灌。該項技術采用管道輸水，并通過波涌閥、控制器等設備對田塊進行間歇灌溉，可以實現(xiàn)小定額灌溉和自動控制，且具有投資少、技術簡單的優(yōu)點，特別適合旱作物灌區(qū)農(nóng)田地面灌溉推廣應用。③噴灌。隨著國家土地集約化經(jīng)營的發(fā)展，中心支軸式、平移式噴灌機在大面積種植區(qū)的應用和卷盤式噴灌機、輕小型噴灌機在鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用都逐年增加。管道式噴灌系統(tǒng)在園林綠化、高附加值作物的生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大的作用。④微灌。即微量灌溉，包括滴灌、微噴灌、滲灌、霧灌、涌泉灌、痕量灌溉等類型，與智慧控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)相結合，可以實現(xiàn)精準灌溉、智能灌溉、智慧灌溉，各類水肥一體機也應運而生。⑤低壓管灌。是通過低壓管道將水輸送到田間地頭或附近，之后進行傳統(tǒng)的地面灌溉或節(jié)水型地面灌溉。該項技術一般為國家投資建設，種植戶直接使用即可，操作簡單，非常適合中國國情，應用最為廣泛。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水新技術的發(fā)展前景

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術將朝著更加高效、低耗、智慧的方向發(fā)展。不斷加大海水、微咸水、生活污水等各種劣質水的開發(fā)利用規(guī)模并廣泛用于農(nóng)業(yè)灌溉。輸水渠道和管道工程中不斷優(yōu)化結構、創(chuàng)新發(fā)展新的防滲材料和施工工藝、加強信息化管理。將現(xiàn)代高新信息技術，如中國北斗系統(tǒng)等應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，精確開展旋耕、插秧、播種、水肥管理等作業(yè)，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)。深入研究推廣秸稈覆蓋和噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術相結合的節(jié)水技術，實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)水效益共提升。