加強(qiáng)農(nóng)田水利工程建設(shè),能夠進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)的整體生產(chǎn)水平和生產(chǎn)質(zhì)量,提高農(nóng)業(yè)的整體抗災(zāi)能力,從而更好地改善農(nóng)業(yè)農(nóng)村的生產(chǎn)條件,增加農(nóng)民群眾經(jīng)濟(jì)收益,為保證國家糧食安全,維護(hù)社會穩(wěn)定奠定堅實基礎(chǔ)。青海省稱多縣是一個高海拔地區(qū),當(dāng)?shù)貧夂蜉^為惡劣,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中很容易受到惡劣氣候,環(huán)境的影響導(dǎo)致生長發(fā)育不良。所以,加強(qiáng)農(nóng)田水利灌溉工程的有效建設(shè)是滿足高海拔地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于稱多縣降雨量稀少,蒸發(fā)量相對較大,在農(nóng)田水利灌溉技術(shù)應(yīng)用過程中需要加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的深度應(yīng)用,完善相應(yīng)的節(jié)水管理措施,為推動農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和高效運行奠定堅實基礎(chǔ)。本文主要結(jié)合實際工作經(jīng)驗,首先探討了農(nóng)田水利灌溉中常見的節(jié)水技術(shù),然后明確了相應(yīng)的節(jié)水管理措施,希望通過研究對廣大同行有所借鑒和幫助。
水資源供給不足,水資源短缺以及過度地淡水資源浪費是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的常見問題,同時也是制約農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和水資源科學(xué)利用的重要因素。近年來,隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程逐漸加快,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對淡水資源的需求量出現(xiàn)增長,但傳統(tǒng)的灌溉方式導(dǎo)致了大量淡水資源得不到妥善有效地分配和科學(xué)應(yīng)用一方面降低了灌溉利用率,另一方面也會對農(nóng)田土壤環(huán)境造成嚴(yán)重威脅,最終影響到農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。新時期在農(nóng)田灌溉工作開展過程中,應(yīng)該以節(jié)水灌溉為出發(fā),積極推廣應(yīng)用現(xiàn)代化的節(jié)水灌溉技術(shù),并在農(nóng)田水利灌溉工作開展過程中完善相應(yīng)的節(jié)水管理措施,確保有效的淡水資源能夠得到科學(xué)分配,更好地滿足農(nóng)作物的生長發(fā)育所需,切實提高淡水資源的利用效率,避免不科學(xué)地灌溉,對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響,推動淡水資源利用工作的高效開展。
一、節(jié)水灌溉在農(nóng)田水利灌溉中應(yīng)用的重要性
節(jié)水灌溉在高海拔地區(qū)的應(yīng)用不僅僅是一個技術(shù)問題,更是一個關(guān)系到生態(tài)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。高海拔地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,水資源稀缺且分布不均,傳統(tǒng)的灌溉方法常常導(dǎo)致水資源浪費和土壤退化。因此,節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用尤為重要。
1、節(jié)水灌溉技術(shù)能夠顯著提高水資源利用效率
高海拔地區(qū)雨量有限,且大部分降水集中在短時間內(nèi),導(dǎo)致水資源的季節(jié)性分布極不均衡,通過精確控制灌溉水量和時間,應(yīng)用如滴灌、噴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)可以將水分直接輸送至作物根部,減少蒸發(fā)和滲漏損失,最大限度地利用有限的水資源。同時,節(jié)水灌溉還能減少田間排水量,降低土壤侵蝕風(fēng)險,保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)和肥力。
2、節(jié)水灌溉有助于改善作物生長環(huán)境,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力
高海拔地區(qū)氣候條件惡劣,溫度變化大,晝夜溫差顯著,作物生長受到很多不利因素的影響。節(jié)水灌溉技術(shù)可以根據(jù)作物的需水規(guī)律和生長階段,提供適時、適量的灌溉,避免傳統(tǒng)灌溉方式中普遍存在的過量灌溉或不足灌溉問題,改善作物根系的水分供應(yīng)狀況,促進(jìn)作物健康生長,減少病蟲害的發(fā)生,降低農(nóng)藥使用頻率,減少環(huán)境污染,提升農(nóng)產(chǎn)品的安全性,提高產(chǎn)量和品質(zhì)。
3、節(jié)水灌溉技術(shù)有助于緩解高海拔地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)壓力
水資源短缺是制約高海拔地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一,農(nóng)村地區(qū)通過推廣節(jié)水灌溉技術(shù)可以緩解農(nóng)田用水緊張局面,保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定,提高農(nóng)民收入水平,促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。另外在基層地區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用期間也需要一定的科技投入和技術(shù)培訓(xùn),該項工作的開展有助于推動高海拔地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程,提高農(nóng)民的科學(xué)種田水平,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和競爭力。
二、青海省稱多縣農(nóng)田水利灌溉現(xiàn)狀
稱多縣位于青海省東北部,屬高原半干旱氣候,年平均降水量僅為300~400mL,且降水時空分布不均,年平均氣溫在0℃左右,但晝夜溫差較大,可達(dá)15℃以上,全年平均風(fēng)速在4級左右,春季大風(fēng)較多,年平均日照時數(shù)在3000h以上,光照資源豐富。稱多縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要以畜牧業(yè)為主。其次是種植業(yè),畜牧業(yè)用水主要用于牲畜飲水和草場灌溉,種植業(yè)用水主要用于農(nóng)田灌溉,由于降水稀少,淡水資源匱乏,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對淡水資源的需求量很大。為了解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水問題,稱多縣近年來大力建設(shè)農(nóng)田水利工程。在農(nóng)田灌溉處理過程中稱多縣多采用渠道、機(jī)井灌溉方式,近年來噴灌灌溉方式在基層地區(qū)也得到了進(jìn)一步的推行,其中渠道灌溉是最主要的灌溉方式,約占總灌溉面積的80%以上。盡管農(nóng)田水利工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,但稱多縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水仍然存在一定缺口。為了進(jìn)一步解決用水問題,需要繼續(xù)加大農(nóng)田水利工程建設(shè)力度,同時推廣節(jié)水灌溉技術(shù),提高水資源利用效率。
三、常見節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用
1、蓄水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用
高海拔地區(qū)由于特殊的地理位置和氣候條件,水資源分布不均,利用起來具有較大的難度,在這樣的環(huán)境下,蓄水灌溉技術(shù)顯得尤為重要對于保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)平衡具有極高的應(yīng)用價值。高海拔地區(qū)通常云霧多、降水量較大,但分布不均。因此,收集和蓄存雨水成為關(guān)鍵,可以通過建設(shè)蓄水池、水窖、小型水庫等設(shè)施,收集雨水并適時釋放,也可以利用地形優(yōu)勢,采用攔水壩、水堰等工程措施,加大對天然降水的收集和利用率。在規(guī)劃設(shè)計過程中要確保蓄水點位于水源豐富、地形適宜、灌溉面積較大的農(nóng)田附近,考慮蓄水點的安全性和穩(wěn)定性,避免地質(zhì)災(zāi)害、洪水等風(fēng)險。蓄水量應(yīng)根據(jù)灌溉需求、降水、蒸發(fā)和滲漏等因素計算,計算公式時V=S×H×K,其中V:蓄水量(m3)、S:灌溉面積(hm2)、H:灌溉用水定額(m3)、K:安全系數(shù),一般取1.1~1.2。渠道在規(guī)劃設(shè)計過程中進(jìn)水渠坡為0.5‰~1‰,出水渠為1‰~1.5‰。根據(jù)設(shè)計標(biāo)高和斷面尺寸進(jìn)行土方開挖,整平夯實,坡度符合設(shè)計要求。蓄水塘、進(jìn)水渠和出水渠均需進(jìn)行砌筑,材料可為混凝土或石塊,砌筑應(yīng)平整美觀,接縫嚴(yán)密,防止?jié)B漏。降雨期蓄水至設(shè)計水位,保持充足的蓄水量,非降雨期應(yīng)及時補(bǔ)充水源,保證蓄水量滿足灌溉需要。根據(jù)作物需水情況和天氣狀況,及時放水灌溉,應(yīng)用期間還需要做到定期清理蓄水塘和渠道中的淤泥,保持水源清潔和渠道暢通。
2、噴灌技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用
噴灌技術(shù)是一種常見的農(nóng)田水利灌溉方式,通過利用水泵和管道系統(tǒng)或自然水源的落差,將具有一定壓力的水噴灑到空中,形成小水滴或彌霧,最終落到植物和地面上,該種節(jié)水灌溉方式在高海拔地區(qū)應(yīng)用較為常見。具體使用過程中需要根據(jù)農(nóng)田的面積和地形,選擇合適的噴灌機(jī),一般對于大面積的農(nóng)田,可以選擇指針式噴灌機(jī),小面積的地塊,可以選擇卷盤式噴灌機(jī)或噴槍式噴灌機(jī)。農(nóng)田中安裝適合噴灌的水管道系統(tǒng),確保水能夠從水源輸送到噴灌機(jī),并從噴灌機(jī)輸送到農(nóng)田中的噴頭,農(nóng)田中安裝噴頭,噴頭的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)農(nóng)田的形狀和大小進(jìn)行合理布局,以確保灌溉的均勻性。每次灌溉時需要農(nóng)田的需水量、作物類型和生長階段,制定合理的灌溉計劃,然后啟動噴灌機(jī),調(diào)節(jié)壓力和流量,確保水能夠均勻地噴灑到農(nóng)田中。在灌溉過程中需要重點檢查農(nóng)田的土壤濕度和作物生長情況,確保灌溉效果達(dá)到預(yù)期,當(dāng)農(nóng)田達(dá)到所需濕度或作物生長階段結(jié)束時,關(guān)閉噴灌機(jī),停止灌溉。結(jié)合上述的灌溉流程和灌溉要求噴灌機(jī)的噴灑范圍應(yīng)在0.67~2hm2之間,噴灌機(jī)間距在150~200m,噴灌水壓0.2~0.5MPa,每一次噴灌時間控制在1~2h,灌溉周期在7~15d之間,可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。
3、灌溉渠道防滲技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用
灌溉渠道的防滲處理顯著減少渠道輸水過程中的滲漏和蒸發(fā)損失,減少水資源浪費、渠道滲漏導(dǎo)致的土壤鹽堿化、渠道淤積等問題,從而大大降低渠道運行成本。在進(jìn)行渠道防滲處理過程中可應(yīng)用到的防滲方法多種多樣常見的包括了涂料防滲處理、襯砌防滲處理、防滲膜防滲處理、灌漿防滲處理和防滲帷幕處理方式。土料防滲又包括了壓實素土、粘砂混合土、三合土、四合土、灰土等幾種,第1種是將渠床表面鋪設(shè)一層壓實素土防滲層,第2種將渠床表面鋪設(shè)一層粘砂混合土防滲層,粘砂混合土的配比應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧咸匦院头罎B要求進(jìn)行調(diào)整,第三種采用三合土、四合土、灰土等混合土料鋪設(shè)防滲層,上述三種防滲處理模式下防曬層的厚度一般控制在10~20cm。襯砌防滲處理過程中常用的方法包括了混凝土襯砌、磚襯砌,混凝土襯砌采用現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板進(jìn)行渠道襯砌,混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15,襯砌板之間應(yīng)設(shè)置伸縮縫,縫寬2~5cm,縫內(nèi)填充彈性材料。磚襯砌采用實心磚或空心磚進(jìn)行渠道襯砌,磚塊強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU10。磚襯砌層之間應(yīng)設(shè)置砂漿層,砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5。防滲膜防滲包括了土工布防滲和復(fù)合土工膜防滲,第1種是在渠床表面鋪設(shè)一層土工布防滲層,土工布之間應(yīng)采用熱風(fēng)焊接或縫合,具有較高的抗拉強(qiáng)度、抗腐蝕性和抗穿刺性。第2種是在渠床表面鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜防滲層,復(fù)合土工膜由防滲膜和支撐土工布組成。灌漿防滲處理過程中需要根據(jù)渠道斷面尺寸和地質(zhì)條件,確定灌漿孔的布置間距和深度,通??组g距2~4m,深度1~2m,選用滲透系數(shù)較小的水泥漿、水泥砂漿、化學(xué)灌漿材料等灌漿材料,采用壓力灌漿法進(jìn)行灌漿,灌漿過程中應(yīng)監(jiān)測灌漿壓力、灌入量和渠道變形等參數(shù),確保灌漿效果。防滲帷幕教室在渠道底部設(shè)置防滲帷幕,采用灌漿、混凝土襯砌等方法形成。
4、微噴灌技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用
系統(tǒng)在設(shè)計過程中需要根據(jù)作物的需水量,土壤特征,氣候條件綜合確定灌溉量,灌溉長度,灌溉時間和灌溉壓力,其中噴灌灌溉壓力一般控制在150~300kPa。噴頭在選擇過程中,主要根據(jù)灌溉區(qū)域、作物類型和灌溉壓力科學(xué)選擇,噴頭流量為100~500L/h,噴頭高于作物冠層10~20cm,避免滴落和葉片灼傷。管道材料主要以耐腐蝕、抗紫外線的PE、PVC管為主,管道敷設(shè)方式包括了地上或地下,考慮施工難度和維護(hù)成本,在高海拔地區(qū)推薦采用地下埋敷設(shè)方式,主管道壓力為300~500kPa。在整個微噴灌系統(tǒng)當(dāng)中配置好定時器、傳感器、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),系統(tǒng)能夠通過大田的土壤環(huán)境,農(nóng)作物的生長發(fā)育,自動化地調(diào)控灌溉時間、灌溉頻率、灌溉量等。
四、農(nóng)田水利灌溉節(jié)水管理措施
隨著全球氣候變化和人口增長,水資源短缺問題日益嚴(yán)峻,農(nóng)田水利灌溉作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,節(jié)水管理措施變得尤為重要??茖W(xué)合理的灌溉管理能夠有效提高水資源利用效率,降低水資源浪費,同時保障農(nóng)作物的正常生長,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供堅實基礎(chǔ)。在今后農(nóng)田水利灌溉節(jié)水管理措施的實施需要從技術(shù)、制度、管理、生態(tài)保護(hù)和信息化等多個層面入手,唯有通過多方協(xié)同努力,才能在全球水資源緊缺的背景下,保障糧食安全,促進(jìn)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。
1、高度重視推廣先進(jìn)的灌溉技術(shù)
目前,滴灌、噴灌等現(xiàn)代灌溉技術(shù)在節(jié)水方面表現(xiàn)出色,滴灌技術(shù)通過在作物根部進(jìn)行局部灌溉,減少了水分蒸發(fā)和滲漏,提高了水資源利用效率。此外,噴灌技術(shù)則通過模擬自然降雨,以較小的水量覆蓋較大的灌溉面積,達(dá)到節(jié)水目的,這些技術(shù)不僅能夠顯著減少灌溉用水量,還能促進(jìn)作物均勻生長,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。
2、構(gòu)建合理的灌溉制度
農(nóng)田水利灌溉操作過程中灌溉制度的制定應(yīng)綜合考慮土壤類型、作物需水特性、氣候條件等因素,確保在滿足作物需水要求的前提下,最大限度地減少水資源浪費。例如,采用輪灌制度,通過分區(qū)輪流灌溉,避免了長時間大面積灌溉造成的水資源浪費。灌溉期間還需要根據(jù)作物的生長周期和需水規(guī)律,制定科學(xué)的灌溉計劃,合理安排灌溉時間和灌溉頻率,有效減少不必要的灌溉次數(shù)和用水量。
3、注重做好水資源的科學(xué)配置與針對性管理
農(nóng)田水利工程運行過程中應(yīng)該建立健全的水資源管理體系,通過科學(xué)調(diào)配水資源,確保農(nóng)業(yè)用水的合理分配和高效利用。水資源分配過程中優(yōu)先考慮高效節(jié)水灌溉項目,鼓勵農(nóng)戶采用先進(jìn)節(jié)水技術(shù),提高灌溉水利用率。地方政府部門也應(yīng)該加大對水利基礎(chǔ)設(shè)施的投入力度,完善灌溉渠道和設(shè)施,減少輸水過程中的滲漏和損失,確保水資源的高效利用。
4、注重加強(qiáng)水資源節(jié)水灌溉期間的生態(tài)環(huán)境保護(hù)
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)大水漫灌等方式,合理控制灌溉水量,避免過度灌溉引發(fā)的土壤鹽堿化和地下水位下降等環(huán)境問題。通過推廣保護(hù)性耕作和生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù),減少水土流失和土壤污染,實現(xiàn)水資源與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時要將關(guān)注重點放置在農(nóng)戶的節(jié)水意識和技能培訓(xùn)方面,加強(qiáng)農(nóng)戶的節(jié)水意識宣傳和技術(shù)培訓(xùn),使其掌握科學(xué)的灌溉方法和節(jié)水技術(shù),從而實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。
5、推進(jìn)節(jié)水灌溉與信息化技術(shù)的深度融合發(fā)展
現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,使得智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用成為可能,智能灌溉系統(tǒng)不僅能夠提高水資源利用效率,還能減少人工管理成本,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效益。在農(nóng)田水利工程當(dāng)中通過利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),實時監(jiān)測土壤墑情、作物生長狀況和氣象條件,精準(zhǔn)控制灌溉過程,避免了傳統(tǒng)灌溉方式中存在的盲目性和浪費現(xiàn)象。
綜上所述,農(nóng)田水利工程是農(nóng)業(yè)種植環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)保障,同時也是農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施。對于廣大農(nóng)民群眾來講,農(nóng)田水利工程的運行效率和運行質(zhì)量,對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全以及提高農(nóng)業(yè)農(nóng)村抗災(zāi)能力,改善農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)條件有著很大幫助,可以顯著增加農(nóng)民群眾的經(jīng)濟(jì)收益,維護(hù)一個地區(qū)的糧食安全維護(hù)農(nóng)村社會秩序穩(wěn)定。因此,在農(nóng)田水利灌溉工作開展過程中,應(yīng)該將關(guān)注重點保持在節(jié)水管理方面生產(chǎn)環(huán)節(jié),要積極推廣應(yīng)用現(xiàn)代化的節(jié)水技術(shù),轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)大水漫灌的灌溉模式,實現(xiàn)淡水資源的科學(xué)分配和高效利用,同時,在農(nóng)田水利工程運行管理過程中,也需要完善相應(yīng)的節(jié)水管理措施,明確相關(guān)職責(zé),落實相應(yīng)的管理制度,從而顯著提升農(nóng)田水利灌溉工程的運行效率和灌溉質(zhì)量。
(作者單位:815199 青海省玉樹州稱多縣水土保持站)