李曉月 魏登攀

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

烏魯木齊縣地處新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市南郊，是極度干旱區(qū)。2012 年，由于烏魯木齊市政府用水政策的調(diào)整，烏魯木齊縣出現(xiàn)了大面積的休耕農(nóng)田。2021 年，由于農(nóng)業(yè)政策調(diào)整，烏魯木齊縣對休耕地進(jìn)行復(fù)耕，但因為市區(qū)生活用水量的不斷增加，加之烏魯木齊縣上游自然降水的減少，以及烏魯木齊縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后帶來的水資源大量浪費等原因，導(dǎo)致烏魯木齊縣生活用水與農(nóng)業(yè)用水矛盾嚴(yán)重。嚴(yán)峻的供水形勢促使烏魯木齊縣進(jìn)行用水結(jié)構(gòu)調(diào)整，強(qiáng)化設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，把節(jié)約下來的水供給城市，確保水資源的高效利用及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。故烏魯木齊縣對休耕地復(fù)耕時選用了高效節(jié)水灌溉技術(shù)取代原有的大水漫灌技術(shù)，以達(dá)到節(jié)水的目的。

1 烏魯木齊縣農(nóng)業(yè)政策調(diào)整

1.1 2021 年之前烏魯木齊縣的農(nóng)業(yè)政策

2013 年12 月23—24 日在北京市舉行的中央農(nóng)村工作會議，提出要確保糧食安全，“堅守18 億畝耕地紅線”。但同時，由于水資源的短缺，烏魯木齊縣按照上級的要求開始大面積休耕，在中央及市兩項政策的疊加下，從2012 年開始烏魯木齊縣累計有 6 666.67 hm耕地基本處于休耕狀態(tài)，沒有再種植過任何農(nóng)作物。中間有承包商愿意承包土地進(jìn)行農(nóng)作物種植，在不違反國家政策的條件下，政府予以支持，但全縣仍有大量的土地處于休耕 狀態(tài)。

1.2 2021 年之后烏魯木齊縣的農(nóng)業(yè)政策

2021 年，烏魯木齊縣按照上級要求開始對全縣的休耕地進(jìn)行復(fù)耕，但擺在面前的一個難關(guān)就是農(nóng)業(yè)用水的短缺。從2021 年公布的數(shù)據(jù)來看，2021 年每667 m地只給水300 m。農(nóng)業(yè)政策的調(diào)整，水量的不足，促使種植戶在農(nóng)業(yè)灌溉、管理和經(jīng)營方式上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以達(dá)到減少水資源用量的目的。經(jīng)過探索，烏魯木齊縣政府決定發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)。為此，烏魯木齊縣政府通過財政補(bǔ)貼、企業(yè)捐款、項目支持等各種途徑，在即將復(fù)耕的耕地上修建了大量的高效節(jié)水灌溉設(shè)施，以便于承包耕地的種植戶使用，在完成耕地復(fù)耕任務(wù)的同時，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù) 發(fā)展。

2 烏魯木齊縣用水現(xiàn)狀

2.1 烏魯木齊縣可支配水資源減少

烏魯木齊縣屬新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市轄區(qū)，位于天山山脈腳下、準(zhǔn)噶爾盆地南部邊緣，屬中溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，境內(nèi)有烏魯木齊河、頭屯河兩大水系（均為內(nèi)陸河）。河道短而分散，發(fā)源于山區(qū)，以冰雪融水補(bǔ)給為主，水位季節(jié)變化大。近年來，由于市區(qū)生活用水、工業(yè)用水逐年增加，烏魯木齊市政府陸續(xù)在烏魯木齊縣境內(nèi)修建了大西溝水庫及照壁山水庫，抽走了大量的水資源，對烏魯木齊縣自身用水造成了極大的影響。加之近年來氣候變暖，烏魯木齊縣境內(nèi)的降雨量、降雪量均有不同程度的減少，造成烏魯木齊縣可支配的水量逐年 減少。

2.2 烏魯木齊縣用于道路綠化的水資源逐年增加

近年來，烏魯木齊縣將縣域內(nèi)的大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)移交給烏魯木齊市進(jìn)行管理，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展一落千丈，為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)，烏魯木齊縣提出了“旅游興縣”的口號。為此，烏魯木齊縣修建了從烏魯木齊市區(qū)直達(dá)板房溝鎮(zhèn)、水西溝鎮(zhèn)的公路，并在縣域內(nèi)大量進(jìn)行道路硬化和綠化建設(shè)。為了進(jìn)行道路綠化及公園修建，烏魯木齊縣移栽了大量的樹木和花卉，為了使樹木和花卉成活，每年要對移栽的樹木和花卉澆水，讓烏魯木齊縣本就拮據(jù)的水資源更是捉襟見肘。

2.3 烏魯木齊縣農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀

烏魯木齊縣有近13 333.33 hm的耕地，但從2012 年開始陸續(xù)有近6 666.67 hm的耕地休耕。在休耕之前，農(nóng)民采用的都是大水漫灌的方式種植馬鈴薯、苜蓿、大麥、青豆等農(nóng)作物，造成了大量的水資源浪費。休耕之后，農(nóng)業(yè)用水問題得到了極大程度的解決，但由于城市用水的不斷增加，烏魯木齊縣的農(nóng)業(yè)用水始終處于用水不足的狀態(tài)。2021 年，烏魯木齊縣實行休耕地復(fù)耕，但是由于可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水量較少，故只能發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)。但即使如此，農(nóng)業(yè)用水的問題卻始終沒有得到妥善解決，大量的農(nóng)作物因為水量供應(yīng)不及時或供給不足而出現(xiàn)了不同程度的減產(chǎn)，嚴(yán)重打擊了種植大戶的種植 積極性。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的必要性

3.1 引發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變革，提高種植戶收入

我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉方式為大水漫灌，從水井到地頭往往有很長的一段距離，在澆水作業(yè)中需要大量的人力巡視水渠、清理水渠、進(jìn)行開關(guān)等工作，且水在流動過程中存在著大量蒸發(fā)、下滲等情況，使到達(dá)地頭進(jìn)行灌溉的水量往往只有總水量的1/2 左右。目前，我國農(nóng)村種植業(yè)中灌水量的收費往往是按照水量或者電量進(jìn)行收費，由于在澆水作業(yè)中存在大量的水資源浪費，導(dǎo)致種植戶的生產(chǎn)成本進(jìn)一步提升，降低了生產(chǎn)利潤。高效節(jié)水灌溉技術(shù)使用管道進(jìn)行輸送，在農(nóng)作物生長位置進(jìn)行澆水作業(yè)，避免了水資源運(yùn)輸過程中的蒸發(fā)和下滲，降低了生產(chǎn)成本，提高了種植戶的收入。

3.2 改變傳統(tǒng)農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)方式，實現(xiàn)工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)

傳統(tǒng)的農(nóng)田水利設(shè)施往往建造簡單、功能單一。例如，最常見的水渠大多是由土建成的，而高效節(jié)水灌溉技術(shù)所要用到的管道、過濾器、閥門等設(shè)備往往都是由金屬或塑料制作而成，可以極大地消化目前國內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)品，間接地推動工業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)。

3.3 提高水資源利用率，緩解水資源供需矛盾

高效節(jié)水灌溉技術(shù)相較于傳統(tǒng)的大水漫灌生產(chǎn)方式可以極大地節(jié)約水資源，且由于可以做到區(qū)域化控制，對于所需要的水量可以提前計算，在播種前便可以根據(jù)需水量、種植作物種類等多種因素進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，做到對供水量的控制。采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)還可以做到定點定量服務(wù)，以便進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉作業(yè)，減少水資源浪費，提高水資源利用率，極大地緩解水資源的供需矛盾。

3.4 減少地面農(nóng)田設(shè)施，提高土地利用率

采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)時，可以將部分農(nóng)田水利設(shè)施由建造在地面改為建造于地下，避免由于水利設(shè)施的建造而大量占用耕地，增加了單位面積內(nèi)農(nóng)作物的種植數(shù)量，提高了土地利用率。由于水利設(shè)施建造于地下，也可在一定程度上避免農(nóng)田作業(yè)時各類農(nóng)業(yè)機(jī)械對水利設(shè)施的損壞，延長農(nóng)田水利設(shè)施的使用年限。

3.5 減少民事糾紛，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本

在傳統(tǒng)生產(chǎn)方式下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極其依賴人工，而有人的地方就少不了各種矛盾糾紛，加之以水資源為代表的各種生產(chǎn)資料的不足，很容易產(chǎn)生各類民事糾紛。例如，種植戶在進(jìn)行灌溉過程中，因為時間到了而農(nóng)田還沒有完成灌溉，便很容易與下一家種植戶產(chǎn)生矛盾，更甚者大打出手。而應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)后，可改變以戶為單位進(jìn)行的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以同時對整個村甚至幾個村的耕地進(jìn)行作業(yè)，不僅能降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還能避免種植戶之間出現(xiàn)矛盾 糾紛。

3.6 改變農(nóng)作方式，提高勞動生產(chǎn)率

高效節(jié)水灌溉技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)農(nóng)作以人工為主的農(nóng)作方式，轉(zhuǎn)而向智能化、機(jī)械化邁進(jìn)。通過改變農(nóng)作方式，將大幅度地減少對人工的需要，可以使用極少的人員完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項作業(yè)，極大地提高了單位人員的勞動生產(chǎn)率，提高了勞動效率。

3.7 改善生態(tài)環(huán)境，減緩?fù)恋鼗哪?/h3>

采用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，會讓水資源在土壤中大量深層滲漏進(jìn)而發(fā)生超量灌溉，導(dǎo)致地下水位上升、土壤鹽漬化和鹽堿化，進(jìn)而導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力下降或喪失，造成土地荒漠化。而采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)可以將水資源定點送至農(nóng)作物周圍，使農(nóng)作物吸收利用，避免了水資源在其他區(qū)域的浪費，減緩?fù)寥赖柠}漬化和鹽堿化，降低土地荒漠化的速度。

4 常見高效節(jié)水灌溉技術(shù)

4.1 噴灌

噴灌是借助水泵及其配套的管道系統(tǒng)或利用自然水源的落差，把水噴到空中，使其散成小水滴或形成水霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。噴灌的特點是在植物表面形成相對均勻的小水珠，類似于人工降雨。

4.1.1 噴灌系統(tǒng)的組成。一個完整的噴灌系統(tǒng)一般包括以下幾個組成部分。一是水源。不管農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用什么樣的灌溉方式，水源都是源頭。按照烏魯木齊縣目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，水源主要是水庫、湖泊。二是首部設(shè)施，即將水從水源取出的裝置。同時，相關(guān)工作人員可根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需要進(jìn)行水質(zhì)處理、增施農(nóng)藥化肥、施加壓力等。三是管道系統(tǒng)。烏魯木齊縣農(nóng)業(yè)用水來源于冰川融雪和河流，水源地往往距離需要灌溉的種植區(qū)域較遠(yuǎn)，要將水輸送到種植區(qū)域，還需要鋪設(shè)大量的管道。按照口徑的不同，管道分為毛管、支管、干管等，這些不同口徑的管道通過各個不同的管件、閥門等設(shè)備組成了完整的管網(wǎng)系統(tǒng)。此外，目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的管道早已由原先的鐵管換成了易于施工、水力學(xué)性能良好且不會銹蝕的塑料管道，如PE 管、PVC 管等。四是噴頭。噴頭是將通過管道輸送過來的水直接送達(dá)種植區(qū)域農(nóng)作物根系的最后一個設(shè)備。在自然壓力或者加壓器的作用下，管道內(nèi)的水在經(jīng)過噴頭時，會有一個輸出的作用力，可以直接噴出幾米乃至十幾米的距離，在噴出的瞬間經(jīng)過孔洞的時候，會將水柱變成均勻大小的水滴，在重力的作用下，均勻地降落到種植區(qū)域，形成如同降雨一般的 場景。

噴灌系統(tǒng)按照噴灌作業(yè)過程中可移動的程度分為固定式噴灌系統(tǒng)、半固定式噴灌系統(tǒng)和移動式噴灌系統(tǒng)；按水流獲得的壓力方式可分為機(jī)壓式、自壓式和提水蓄能式噴灌系統(tǒng)；按噴灌設(shè)備的形式可分為管道式和機(jī)組式噴灌系統(tǒng)；按噴灑方式可分為定噴式和行噴式噴灌系統(tǒng)。

4.1.2 噴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點。噴灌具有節(jié)約水資源、節(jié)省勞動力、提高土地利用率、提高勞動生產(chǎn)率、不損害土壤環(huán)境、提高農(nóng)作物單產(chǎn)、調(diào)節(jié)農(nóng)田生長小氣候且適合多種復(fù)雜地形等優(yōu)點。但是，任何一項技術(shù)在帶來便利的同時，也有一定的缺點和局限性。噴灌技術(shù)的缺點主要體現(xiàn)在設(shè)施投資成本高、受風(fēng)力和空氣濕度等環(huán)境條件影響大、耗能和運(yùn)行費用高及土壤表面較濕潤而深層濕潤度不足等 方面。

4.2 滴灌

滴灌是將管道輸送過來的水根據(jù)農(nóng)作物的生產(chǎn)需要，按照提前設(shè)置好的距離、水量，將水、農(nóng)藥、化肥和植物生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑等滴入農(nóng)作物根際的灌溉 方式。

4.2.1 滴灌系統(tǒng)的組成。滴灌系統(tǒng)是由首部設(shè)施、管道系統(tǒng)和滴頭組成。滴頭是終端設(shè)施，使管道輸送過來的水經(jīng)過微小的孔道，均勻而又緩慢地滴入農(nóng)作物的根際。滴灌系統(tǒng)因全程利用管道輸送，沒有地面徑流，減少了水資源的浪費，提高了水分利用率。管道系統(tǒng)連接終端滴頭和首部設(shè)施，將首部設(shè)施的水輸送到終端滴頭，由干管、支管、毛管及必要的調(diào)節(jié)設(shè)施組成。首部設(shè)施主要是進(jìn)行抽水、加藥、加肥、加壓及過濾處理，并產(chǎn)生一定的壓力將水壓進(jìn) 管道。

4.2.2 滴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點。滴灌系統(tǒng)的優(yōu)點主要有四個方面。一是能有效控制土壤水分，保證土壤透氣性良好，不會發(fā)生因灌水后土壤中空氣顯著減少的現(xiàn)象，并可隨水摻入肥料，既灌水又施肥，一步完成，節(jié)省肥料。二是相比其他灌溉方式省水、省力，便于機(jī)械化作業(yè)，同時對土地平整度要求不高，高地、坡地均能均勻灌水，避免了灌溉時大水流對土壤的沖刷，并阻止了雜草滋生。滴灌特別適合應(yīng)用于干旱缺水地區(qū)。三是灌水量小，一次澆水作業(yè)持續(xù)時間相對較長，澆水間隔時間較短，單次澆水作業(yè)所用水量較少，可以做到小水勤灌；作業(yè)時單次所需壓力較小，便于系統(tǒng)化控制，可降低水的蒸發(fā)量，減少水資源的浪費。四是滴灌系統(tǒng)還能實現(xiàn)自動化管理，減少人力、物力資源成本。

滴灌系統(tǒng)的缺點主要有3 個。一是易發(fā)生堵塞。因為滴頭流水通道較小，一旦水中存在泥沙或微生物及化學(xué)沉積物等便會堵塞孔道。二是可能引起鹽分積累。因為滴灌只濕潤農(nóng)作物根系附近，鹽分會積累在濕潤區(qū)的邊緣，若遇到雨水，這些積累的鹽分極有可能會被沖刷至根系附近，形成較大的滲透壓，產(chǎn)生鹽害，造成農(nóng)作物生長發(fā)育不良。三是限制農(nóng)作物根系向下生長。由于滴灌設(shè)施只濕潤根系的部分區(qū)域，而植物根系在生長過程中具有向水性和向肥性，易使根系只生長于滴頭的濕潤區(qū)域，不利于根系向下生長。

5 烏魯木齊縣高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用場景

烏魯木齊縣的水澆地、旱地沿天山山脈分布，所用的農(nóng)業(yè)用水為山中冰川融雪水。目前，烏魯木齊縣耕地已經(jīng)實現(xiàn)復(fù)耕，但長時間的休耕造成土壤肥力的大幅度下降，加之部分種植大戶管理不當(dāng)，為了提高產(chǎn)量大量使用農(nóng)藥、化肥，造成農(nóng)業(yè)面源污染極為嚴(yán)重。2021 年，烏魯木齊縣休耕土地復(fù)耕之后，因為政府的引導(dǎo)，加之用水的限制，種植大戶選擇高效節(jié)水灌溉方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前，烏魯木齊縣大面積鋪設(shè)了高效節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)設(shè)施，除少量耕地仍然使用大水漫灌的農(nóng)業(yè)設(shè)施外，大部分旱地和水澆地已經(jīng)開始應(yīng)用高效節(jié)水滴灌或噴灌設(shè)施。

5.1 噴灌在烏魯木齊縣的應(yīng)用

噴灌的應(yīng)用場景極其廣泛，幾乎對任何農(nóng)作物，不論土質(zhì)、地區(qū)、地形、種植方式都可使用。其常用于農(nóng)田、牧業(yè)草場、園林草皮、林業(yè)苗圃等的灌溉；還可用于環(huán)境控制，如防塵、防風(fēng)蝕、防干熱風(fēng)、防霜凍等；可用于養(yǎng)魚增氧，綜合噴施液肥、除草劑、化學(xué)藥劑等。

在農(nóng)業(yè)種植中科學(xué)合理選擇噴灌模式會直接影響經(jīng)濟(jì)效益。因此，根據(jù)烏魯木齊縣種植大戶種植農(nóng)作物種類的不同、種植方式的不同，噴灌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用有一定的變化。例如，在溫室大棚種植菌類作物如羊肚菌、香菇、杏鮑菇等，選擇的多是固定的微噴灌溉設(shè)施。其往往將噴頭均勻固定在大棚頂部，需要灌溉作業(yè)時便打開閥門，將水噴在作物表面。對于露地種植的蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物，往往會選擇移動式噴灌設(shè)施，使用時由機(jī)器操作進(jìn)行，基本不占用耕地，使用較為靈活，但后期維護(hù)管理花費 較大。

5.2 滴灌在烏魯木齊縣的應(yīng)用

滴灌技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣，基本上可用于所有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，包括但不限于農(nóng)田灌溉、溫室大棚灌溉、果園灌溉等。

在應(yīng)用滴灌技術(shù)前，需根據(jù)種植地周邊的水資源分布情況、主要適合種植的農(nóng)作物種類、耕地的地形條件、土壤性質(zhì)及生產(chǎn)力水平等確定滴灌模式。例如，在種植蔬菜作物或是多年生農(nóng)作物的農(nóng)田上，適宜選擇固定式噴灌。這種模式工作效能較好、可靠性較強(qiáng)，但其一次性投資金額頗大。在栽培大田作物的農(nóng)田上，多采用移動式的膜下滴灌模式。此模式設(shè)備主要是由一次性的毛管和支管組成，干管固定，在實際使用時可以根據(jù)種植農(nóng)作物的不同而自由調(diào)節(jié)間距，相對比較靈活，基本不占用農(nóng)田，初始投資較少，但其實際運(yùn)行過程中花費較多。

6 高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣帶來的影響

6.1 對當(dāng)?shù)氐挠绊?/h3>

高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣減少了對水資源的利用，提高了當(dāng)?shù)氐乃Y源利用率，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化、機(jī)械化發(fā)展，且由于減少了對冰川水資源的開采，也保護(hù)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。由于高效節(jié)水灌溉技術(shù)需要配套的設(shè)施較多，在建造、使用、維護(hù)中促進(jìn)了資金的流動，推動了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，增加了稅收。

6.2 對種植戶的影響

高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣減少了對水資源的利用，節(jié)約了水費；且由于耕地面積的擴(kuò)大，使種植戶可以大范圍實施機(jī)械化、智能化種植，在種植、灌溉、施肥、打藥等作業(yè)時可以集中進(jìn)行管理，進(jìn)而節(jié)約大量人力成本及耕種成本、土地成本。此外，集中式的管理使生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)較為一致，食品安全更為可控，更易形成品牌效應(yīng)，且有利于一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，有效避免農(nóng)產(chǎn)品滯銷，可實現(xiàn)在種植前便按訂單定生產(chǎn)種類、定產(chǎn)量。

先進(jìn)技術(shù)的推廣使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解放出來，大量的農(nóng)民可以離開家鄉(xiāng)到城市務(wù)工，提高家庭收入。加之土地“三權(quán)分置”，農(nóng)民可以在土地流轉(zhuǎn)中獲得承包費，或可以憑借土地進(jìn)行入股，得到分紅。在土地流轉(zhuǎn)種植過程中，農(nóng)民也可以憑借勞力獲得收入。總而言之，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣促使農(nóng)民的家庭收入來源從單一的農(nóng)業(yè)經(jīng)營性收入向多元化收入轉(zhuǎn)變，提高了家庭的抗風(fēng)險能力。

7 結(jié)語

烏魯木齊縣通過推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)完成了休耕地的復(fù)耕工作，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，提高了水資源的利用率。