徐棟

（武威市涼州區(qū)西營(yíng)河水利管理處，甘肅武威 733000）

0 引言

水是人類賴以生存的重要資源，而我國(guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及制造業(yè)等各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)這一重要資源。尤其是農(nóng)業(yè)作為我國(guó)的支柱性產(chǎn)業(yè)，對(duì)于水資源更是有著極大的需求。而在當(dāng)前中國(guó)人口數(shù)量、耕地面積和水資源分布狀況與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重不相符的問(wèn)題日漸突出的背景下，水資源短缺也成為了限制農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展的一大桎梏，可見(jiàn)，我國(guó)的水資源保護(hù)形勢(shì)十分嚴(yán)峻。為了解決用水問(wèn)題與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之間存在的突出矛盾，高效節(jié)水灌溉技術(shù)一經(jīng)推出便廣受矚目。目前在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用到的高效節(jié)水灌溉技術(shù)包括渠道防滲、微灌技術(shù)、低壓管灌等等，這些技術(shù)的應(yīng)用既保證了水資源的有效利用、又提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)水效果也以肉眼可見(jiàn)的速度提高，證實(shí)了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際意義[1]。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的必要性

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之所以有良好的發(fā)展勢(shì)頭，其重要性標(biāo)志之一就是應(yīng)用了高效節(jié)水灌溉技術(shù)，并對(duì)該技術(shù)的依賴性不斷提升，更多新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)用于農(nóng)田水利工程，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了切實(shí)保障。

對(duì)現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)的必要性進(jìn)行分析，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，雖然我國(guó)幅員遼闊，但卻不免存在著水資源缺乏的嚴(yán)重問(wèn)題，而且就從水資源的分布上來(lái)看也表現(xiàn)出顯著不均性，相對(duì)于南方而言，北方、特別是西北內(nèi)陸地區(qū)的年平均降水量比較少，而該地的農(nóng)業(yè)發(fā)展還強(qiáng)烈仰仗著水資源。就從這一方面來(lái)說(shuō)，大力在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中推廣并應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，基于水資源利用效率的提高，可以在很大程度上改善水資源不足的現(xiàn)狀，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

第二，不同類型的農(nóng)作物在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，處于各個(gè)時(shí)期下對(duì)于水分的要求也都不盡相同。而以往一貫采用的大水漫灌的灌溉技術(shù)并沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，無(wú)論處于很么階段只是大水漫灌的灌溉無(wú)疑造成了水資源的大量浪費(fèi)，既無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)水、又有礙于精細(xì)化農(nóng)業(yè)管理的實(shí)現(xiàn)[2]。而高效節(jié)水灌溉技術(shù)則是針對(duì)農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)周期對(duì)于水分需求的準(zhǔn)確計(jì)算，結(jié)合其實(shí)際水分需求加以供應(yīng)，通過(guò)合理調(diào)節(jié)水分的供給，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的合理、科學(xué)分配、利用，又能滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育需求，不至于澇死或旱死。

第三，完成農(nóng)田流轉(zhuǎn)、全部歸大戶種植之后，在很大程度上解決了土地、勞動(dòng)力、成本、技術(shù)等各生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置與組合，通過(guò)統(tǒng)一、規(guī)范的管理，積極促進(jìn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)與智能管控模式的組合應(yīng)用，借助于信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，又進(jìn)一步深化了節(jié)水價(jià)值。

2 現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中幾種常用的高效節(jié)水灌溉技術(shù)

2.1 渠道防滲技術(shù)

該技術(shù)是通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉的：第一點(diǎn)便是減少/防止?jié)B漏，通過(guò)減少水量的流失，提高對(duì)渠道輸水的利用率；第二點(diǎn)則是通過(guò)改善渠道的粗糙程度，保證水流流經(jīng)于此的較高速率，提高輸水能力，減小給渠道造成的沖刷；第三點(diǎn)就是有益于對(duì)地下水位的調(diào)控，通過(guò)避免鹽堿化來(lái)保證用水質(zhì)量；第四點(diǎn)在于改善并進(jìn)一步提高渠道的抗沖擊能力，從而減少坍塌等問(wèn)題的發(fā)生，減少維護(hù)投入[3]。

渠道水源占我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉總用水量的80%左右，而對(duì)于傳統(tǒng)的土渠來(lái)說(shuō)，因?yàn)檩斔^(guò)程中滲漏問(wèn)題的發(fā)生而造成的失水量就占其中的50%～60%。相應(yīng)地，使用渠道防滲技術(shù)，有利于提高渠道用水安全系數(shù)，節(jié)省大量不必要的水資源浪費(fèi)。

目前，渠道防滲技術(shù)已經(jīng)成為很多現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中采用的主要輸水手段了，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，可以備選的原材料有很多種，具體還是要結(jié)合應(yīng)用當(dāng)?shù)氐那闆r來(lái)定，一般在防滲處理上所選用的材料有漿砌石、塑料薄膜和混凝土等等，這些設(shè)備材料均有較長(zhǎng)的使用壽命、應(yīng)用效能也比較穩(wěn)定，可以起到很好的節(jié)水效果。

2.2 低壓管道輸水技術(shù)

該技術(shù)具體是指使用地埋管道代替了原來(lái)的明渠，使用管道分水口直接對(duì)溝、畦田進(jìn)行灌溉，該技術(shù)為地面灌溉的模式，多見(jiàn)用于我國(guó)的北方地區(qū)，尤其是多見(jiàn)應(yīng)用在井灌區(qū)，也被叫做“小白龍”灌溉[4]。

相比較于前文中提到的渠道防滲技術(shù)，低壓管道輸水技術(shù)在應(yīng)用上體現(xiàn)出有以下優(yōu)勢(shì)：

第一是其應(yīng)用的本質(zhì)，也就是節(jié)水，可以避免在長(zhǎng)期輸送過(guò)程中水的蒸發(fā)量和滲漏量，提高對(duì)水的利用效率。第二是輸水速度快，比較成功地縮短了輪灌周期。第三是節(jié)約了用電量，這是隨著對(duì)水的利用效率而體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)，抽水量的減少也相應(yīng)減少了用電量。第四是節(jié)省了占地面積，將輸水管道埋到地下而不是在地面，有利于減少對(duì)耕地面積的占地，使耕地面積得到保證。第五是該技術(shù)屬于一次性投資，且投入成本不高，設(shè)備操作起來(lái)簡(jiǎn)單、易掌握。

在美國(guó)，該技術(shù)早已被認(rèn)為是節(jié)水最有效、成本投入最少的灌溉水技術(shù)，且大部分的大型灌區(qū)都在采取管道化灌溉技術(shù)。而近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)也基本上實(shí)現(xiàn)了低壓管道灌溉技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，該技術(shù)以低壓送水的方式將水資源輸送到農(nóng)田，避免了微灌、噴灌設(shè)備易堵塞的問(wèn)題。將管道替代渠道來(lái)使用，相較而言更為安全、可靠，綜而體現(xiàn)出其占地面積小、操作容易、輸水速度快等應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。

2.3 噴灌技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上，指的是主要使用動(dòng)力設(shè)備如動(dòng)力機(jī)、水泵等，把水通過(guò)加壓的形式，或者是利用水自身的自然落差形式，借此產(chǎn)生的壓力，將其經(jīng)由壓力管道完成向田間的輸送，再以噴頭的方式把水噴射到空中，這樣一來(lái)水資源便會(huì)形成像霧一樣的細(xì)小水滴狀，在農(nóng)田間進(jìn)行均勻噴施，完成對(duì)農(nóng)田的灌溉。這種灌溉方式被認(rèn)為是節(jié)水、增產(chǎn)的有效方式，同時(shí)也是現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用最廣泛的一種關(guān)鍵技術(shù)。

與傳統(tǒng)的灌溉方式比較，噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用凸顯出有如下特點(diǎn)：

第一，噴灌技術(shù)有甚好的節(jié)水效果，一般可節(jié)約用水量在30%～50%左右[5]。

第二，噴灌技術(shù)的應(yīng)用并無(wú)受限之處，無(wú)論是何種的地形還是何類的作物種植區(qū)域都能采用，且其占地面積小，有利于在有限的范圍內(nèi)提高土地更高的利用率，助于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。

第三，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行適量的灌溉，可以防止因?yàn)榇罅可踔潦沁^(guò)量的灌溉而導(dǎo)致土壤發(fā)生次生鹽堿化的問(wèn)題。

第四，灌水具有較高的均勻性，較少幾率會(huì)造成土壤板結(jié)問(wèn)題、水土流失問(wèn)題，有利于從整體上改善田間小氣候與農(nóng)業(yè)大環(huán)境。

第五，減少了勞動(dòng)力的多余投入，從田間渠系建設(shè)、維護(hù)以及土地平整工作上減少了勞動(dòng)力的投入。

第六，參與了農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)一步推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化與現(xiàn)代化。

噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用對(duì)于農(nóng)作物種植的地形要求并不高，決定了其有較強(qiáng)的地形適應(yīng)力。但是除了以上優(yōu)勢(shì)之外，噴灌技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：容易受到有風(fēng)天氣的影響，受到風(fēng)力影響后會(huì)使噴灌的均勻性大打折扣，水資源發(fā)生飄散，使水資源流失和蒸發(fā)，降低水資源的利用效率[6]；需要一次性較大的投資，噴灌設(shè)備不僅投資比較大，而且設(shè)備不易于移動(dòng)；技術(shù)含量比較高以及管理難度比較大等等。所以在具體的應(yīng)用上還應(yīng)堅(jiān)持因地制宜的原則。

2.4 微灌技術(shù)

該技術(shù)結(jié)合種植農(nóng)作物的實(shí)際需求，借助管道系統(tǒng)和安裝在末級(jí)管道上的灌水器，把水與農(nóng)作物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所需求的養(yǎng)分以一種較小、勻速的流量，精準(zhǔn)的直接輸出到所栽培農(nóng)作物根部附近的土壤里，該技術(shù)作為一種局部性的灌溉技術(shù)，又被進(jìn)一步劃分成三種：微噴灌、滴灌與滲灌，其中以滴灌技術(shù)應(yīng)用的最為廣泛。

微灌技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)有：①節(jié)約水資源，體現(xiàn)在是按照不同種類的農(nóng)作物實(shí)際需水量進(jìn)行恰當(dāng)、適量的灌水，并針對(duì)的是作物根部區(qū)域土壤，這樣精準(zhǔn)的針對(duì)性能夠在很大程度上減小灌溉用水的損失率，節(jié)約灌溉用水量。②實(shí)現(xiàn)均勻的灌水，有效控制了灌水器的出水量，提高灌水的均勻度，最高可使均勻度超過(guò)85%。③節(jié)省了人工投入，微灌技術(shù)是針對(duì)農(nóng)作物根部實(shí)現(xiàn)灌水作業(yè)，這也就使得大部分地表還是維持干燥的狀態(tài)，杜絕了雜草的生長(zhǎng)，因?yàn)樽魑锼闹茈s草的減少，可以減少除草勞動(dòng)力的投入，同時(shí)，農(nóng)作物所需肥料與藥劑均可以通過(guò)系統(tǒng)與灌溉水一起施用于農(nóng)作物根系附近，又能節(jié)約肥料施用與藥物施用時(shí)的人工投入；最重要的是，微灌系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，減少了人工操作的人力資源成本投入。④有很強(qiáng)的地形適應(yīng)性，可以滿足任何地形條件展開(kāi)灌溉工作。

除了以上技術(shù)特點(diǎn)，微灌技術(shù)的缺點(diǎn)體現(xiàn)在：微灌系統(tǒng)需要較高的成本投入，而且灌水器容易因?yàn)榈V物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)的積累發(fā)生堵塞[7]。

2.5 膜下滴灌技術(shù)

該技術(shù)作為一種新型的農(nóng)業(yè)灌溉水技術(shù)，集合了多方工藝，如水利、農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝，具體來(lái)說(shuō)該技術(shù)是由農(nóng)業(yè)機(jī)械牽引的，可以完成包括鋪管、鋪膜、播種在內(nèi)的一次性復(fù)合作業(yè)，把毛管也就是滴灌帶鋪到地膜的下面用于農(nóng)業(yè)水資源灌溉。作為一種新型的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)，其中既包括對(duì)覆膜栽培技術(shù)的應(yīng)用、也包括了滴灌技術(shù)的應(yīng)用，其技術(shù)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①首當(dāng)其沖的自然是節(jié)約水資源，該技術(shù)僅是對(duì)農(nóng)作物根系發(fā)育區(qū)加以濕潤(rùn)，再加上覆膜栽培技術(shù)的應(yīng)用，更進(jìn)一步減少了農(nóng)作物棵間的水量蒸發(fā)，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨水資源的充分利用，由此實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水。②其次便是使肥料施用效率得到提升，通過(guò)滴灌可以把能溶性的肥料以水為途徑滴到農(nóng)作物根系部位，使肥料直接針對(duì)農(nóng)作物的根部發(fā)揮作用，提高肥料的利用效率。③有著顯著的增產(chǎn)效果，可適時(shí)、適量地向農(nóng)作物根系區(qū)域進(jìn)行水、肥的供應(yīng)，并且可有效調(diào)節(jié)農(nóng)作物棵間的溫度、濕度，對(duì)農(nóng)作物的適宜生長(zhǎng)提供有效環(huán)境條件，并將此效果直接體現(xiàn)到最后的收獲上，獲得確切的增產(chǎn)效果。④節(jié)省了人力資源的投入。但有優(yōu)點(diǎn)就有缺點(diǎn)，該技術(shù)的缺點(diǎn)是：農(nóng)膜回收率較低、農(nóng)膜殘留造成的土壤污染及環(huán)境污染等問(wèn)題[8]。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的發(fā)展

想要實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的充分利用、充分挖掘其應(yīng)用價(jià)值，提出以下幾個(gè)發(fā)展對(duì)策：

第一，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用不能一概而論，應(yīng)堅(jiān)持因地制宜的應(yīng)用與發(fā)展原則。即根據(jù)地域、地區(qū)、農(nóng)作物實(shí)際種植情況等方面的不同，應(yīng)用、發(fā)展與其情況相適合的灌溉技術(shù)，保證技術(shù)應(yīng)用效能的最大化。例如，干旱與山丘地區(qū)適宜應(yīng)用微灌技術(shù)、滴灌技術(shù)；而河灌區(qū)適宜應(yīng)用渠道防滲技術(shù)等。

第二，進(jìn)一步完善節(jié)水技術(shù)體系，具體而言是結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件、農(nóng)作物的需水規(guī)律，進(jìn)一步完善節(jié)水灌溉制度，并促進(jìn)其落地執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)作物關(guān)鍵期的有效利用，充分節(jié)水、發(fā)揮水資源的價(jià)值。政府通過(guò)制定切實(shí)可行的節(jié)水技術(shù)體系，針對(duì)不同層次、不同規(guī)模建立農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉模式，讓農(nóng)民自愿選擇適合自身情況的灌溉模式，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

基于水資源短缺這一直接又嚴(yán)峻的現(xiàn)狀，在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中積極采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)勢(shì)在必行，上文列舉的幾種灌溉技術(shù)已經(jīng)被推廣并應(yīng)用到農(nóng)田灌溉中去，亦被證實(shí)有提高水資源利用效率、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。