節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢

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摘要:我國當(dāng)前以節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)和節(jié)水灌溉農(nóng)田水利工程技術(shù)為主的節(jié)水灌溉體系正逐步形成。本文從這2個主要方面對我國節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并分析了未來節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢為精準(zhǔn)化、信息化以及不同節(jié)水灌溉技術(shù)的綜合利用，為未來節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞:節(jié)水灌溉技術(shù);農(nóng)藝技術(shù);農(nóng)田水利工程技術(shù);信息化;發(fā)展趨勢

我國是農(nóng)業(yè)發(fā)展大國，農(nóng)業(yè)用水在我國當(dāng)前總用水量中所占比重大。與此同時，我國是一個水資源短缺的國家，而農(nóng)業(yè)灌溉中，水資源利用效率普遍不高，許多土地未得到充分灌溉，農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到限制，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)成為當(dāng)下的必然選擇。研發(fā)推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)、節(jié)約用水有著極為重要的意義。當(dāng)前我國的節(jié)水灌溉系統(tǒng)已逐步形成以節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)和節(jié)水灌溉農(nóng)田水利工程技術(shù)為主的節(jié)水灌溉體系［1］，且仍在不斷的發(fā)展和完善中。近年來，我國越來越重視農(nóng)田水利工程的建設(shè)，出臺的一些文件中屢次提到大力發(fā)展節(jié)水灌溉。同時，不斷地有新技術(shù)和新設(shè)施研發(fā)出來，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的繁榮發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。因此，有必要對現(xiàn)有的節(jié)水灌溉體系進(jìn)行梳理，探索我國節(jié)水灌溉技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，為節(jié)水灌溉技術(shù)在實踐生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考借鑒。

1節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)

水灌溉農(nóng)藝技術(shù)能夠極大提高水資源利用效率。其主要包括優(yōu)質(zhì)品種培育技術(shù)、農(nóng)田覆蓋技術(shù)、合理施用有機(jī)肥、深耕技術(shù)以及調(diào)虧灌溉等措施，以此達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的目的。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)具有使用簡單、成本低、效果好等優(yōu)點，有被廣泛應(yīng)用的潛力。節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)多是從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中探索得來，是實踐經(jīng)驗的總結(jié)和廣大勞動人民智慧的結(jié)晶，具有科學(xué)性與實用性。1.1優(yōu)質(zhì)品種培育技術(shù)。不同的作物和品種對水資源的利用效率具有較大差別，根據(jù)區(qū)域的特征選擇適合的作物進(jìn)行種植，有利于提高種植區(qū)域的水資源利用效率。而且，隨著我國品種培育技術(shù)的不斷研發(fā)，生物技術(shù)、基因工程等先進(jìn)技術(shù)被用于培育節(jié)水優(yōu)質(zhì)品種［2］，以期達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的目標(biāo)。1.2農(nóng)田覆蓋技術(shù)。農(nóng)田覆蓋技術(shù)是一種人工改善土壤水分的技術(shù)，其原理是利用塑料薄膜、秸稈等材料覆蓋農(nóng)田，再利用溝灌、畦灌等途徑，減少土壤水分蒸發(fā)、提高保水蓄水能力，從而達(dá)到提高水資源利用效率的目的［3］。這種技術(shù)能顯著調(diào)節(jié)土壤中的水、肥、氣、熱等的比例。但農(nóng)田被覆蓋后可能會造成噴藥困難、病蟲害嚴(yán)重等問題，必須不斷研究和改善。1.3合理施用有機(jī)肥。有機(jī)肥也叫“農(nóng)家肥”，一切以有機(jī)物作為肥料的都可被稱為有機(jī)肥，包括動物糞便、人的糞便、植物殘體等。其特征是種類多、來源廣、肥效長。合理施用有機(jī)肥有助于調(diào)整土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤中的水、肥、氣、熱等組分，提高土壤肥力，提升土地生產(chǎn)能力。有機(jī)肥料可以增加土壤中的有機(jī)質(zhì)，還能為作物的生長提供各種營養(yǎng)。合理施用有機(jī)肥不僅能提供作物生長所需的各種營養(yǎng)元素［4］，改良土壤，還能提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時能促進(jìn)化肥的利用，減少成本。1.4深耕技術(shù)。深耕是指在播種時，必須先犁田，把田的深土翻起，蓋上淺土。深耕是土壤耕作中最基本的操作，不僅能改善土壤性質(zhì)，而且具有廣泛的影響，比其它措施持續(xù)的時間要長得多。其它的耕作措施如翻耕等也都是以此措施為基礎(chǔ)。深耕有翻土、松土等作用，能明顯促進(jìn)產(chǎn)量的提高。同時，深耕可以打破犁底的堅硬，使土層變厚;提高土壤貯水能力，增大根系生長面積，提升根系生長環(huán)境［5］。土壤深耕疏松之后，在降雨期間能夠儲存更多的水分，減少地面徑流量，降低對土壤表層的沖刷，減少水土流失，增強(qiáng)土壤抗旱能力，提高水資源利用效率。1.5調(diào)虧灌溉技術(shù)。調(diào)虧灌溉技術(shù)是在作物生長發(fā)育的某些重要階段，人為的對作物實行非充分灌溉，促使作物光合作用的產(chǎn)物更多地偏向人們需要的地方［6］，以增加其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。其是一種農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，取決于植物本身的調(diào)節(jié)作用。這項技術(shù)要求清楚地了解作物的生長和發(fā)展以及作物生長和發(fā)展期間對水的需求。科學(xué)的進(jìn)行調(diào)虧灌溉，節(jié)約水資源，提高用水效率。

2節(jié)水灌溉農(nóng)田水利工程技術(shù)

2.1渠道防滲技術(shù)。渠道防滲技術(shù)是指為了減少渠道輸水滲漏而采取的各項技術(shù)措施。這是緩解水資源短缺的重要途徑，也是發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)非常重要的技術(shù)措施。其不僅能節(jié)約灌溉用水，而且能降低地下水位，減少渠道滲漏，提高渠系水資源利用效率。在實際應(yīng)用中可通過改變渠道滲透性能和設(shè)置防滲層增加渠道的防滲能力［7］，達(dá)到防滲的目的，提高輸水能力。2.2低壓管道輸水灌溉技術(shù)。低壓管道輸水灌溉簡稱管道輸水灌溉，是通過低壓管道把灌溉水輸送到農(nóng)田后進(jìn)行灌溉的技術(shù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。其優(yōu)點是不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，還能減少滲漏和蒸發(fā)損失，提高水資源利用效率，而且輸水快、流量大，供水及時，減少土地占用，增產(chǎn)效益顯著，易于被農(nóng)民掌握，是一個非?？扇〉霓k法。2.3噴灌技術(shù)。噴灌是利用特殊設(shè)備通過噴嘴將加壓水噴射成小水滴并落在土壤表面進(jìn)行灌溉，是一種高效的節(jié)水技術(shù)［8］。噴灌的類型多樣化，在我國使用較多的有固定管道式噴灌、半移動式管道噴灌、中心支軸式噴灌機(jī)、滾移式噴灌機(jī)、大型平移噴灌機(jī)、紋盤式噴灌機(jī)、中小型噴灌機(jī)組等類型。噴灌技術(shù)具有灌水均勻，少占耕地，節(jié)省人力，對地形、土壤等條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。其缺點是受風(fēng)力影響比較大，設(shè)備投資成本較高。因此，在選用噴灌方式時要結(jié)合地方實際情況，因地制宜，合理利用噴灌技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的目的。2.4滴灌技術(shù)。滴灌是將一定壓力的水通過管網(wǎng)和排水管，或滴頭以水滴的形式，緩慢而均勻地過濾到植物根部附近的土壤中的一種灌溉方式［9］。其最顯著的特點是省水、省工、省地、增產(chǎn)，適應(yīng)地形能力強(qiáng)，自動化程度高。但因設(shè)備投資成本較高，且滴頭容易堵塞，其推廣和應(yīng)用仍受到一定的限制。根據(jù)實際情況合理利用滴灌技術(shù)，充分發(fā)揮其節(jié)約用水、節(jié)約化肥、節(jié)約勞動力、提高生產(chǎn)效率的作用。2.5滲灌技術(shù)。滲灌是把灌溉用水通過地下管道輸送到埋在田間地下的滲水管，利用土壤毛細(xì)管作用來濕潤土壤的灌水措施。主要包括地下水浸潤灌溉和地下滲水暗管灌溉2種類型。滲灌技術(shù)能提高水資源利用效率，為作物提供良好的土壤水分生長條件，降低地表蒸發(fā)，管道埋于地底下能減少土地占用。此外，滲灌還能減少雜草生長和病蟲害，便于田間交通和耕作。但是由于滲灌管較易堵塞，管道修理不易，埋藏深度受作物根深等條件限制而不易確定［10］。因此滲灌技術(shù)還未在實際生產(chǎn)中全面推廣應(yīng)用。2.6微噴灌技術(shù)。微噴灌是一種采用特殊的噴灌設(shè)備將壓力水送至地塊，并以較大的流量從微噴頭噴灑出來進(jìn)行灌溉的技術(shù)。其介于噴灌和滴灌之間，是一種局部灌溉措施。水源、管網(wǎng)和微噴頭組成微噴灌系統(tǒng)［11］，噴灌時，空氣阻力將壓力水粉碎成小水滴，灑在地面作物上。微噴灌能夠把化肥溶于灌溉水，再隨著灌溉水噴到作物上，能極大提高化肥的使用效率，減少用量。微噴灌主要用于蔬果、花卉的種植等。2.7痕量灌溉。痕量灌溉是在滿足植物水分需求的情況下，利用專業(yè)的水頭，使低壓水變成細(xì)小的水流，均勻、緩慢地把水輸送到植物根系附近的土壤。其是根據(jù)土壤的毛細(xì)管力和現(xiàn)代膜過濾技術(shù)進(jìn)行灌溉的新型節(jié)水灌溉技術(shù)［12］，是以毛細(xì)力為基礎(chǔ)按照作物需求以很小的速率直接將水或營養(yǎng)液輸送到植物根系附近。痕量灌溉根據(jù)作物需求供水，即作物需要多少水就供應(yīng)多少水。能極大地提高水資源的利用效率，節(jié)省灌溉用水。目前該技術(shù)正在西北、西南等地開展試驗與推廣應(yīng)用。

3節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1精準(zhǔn)灌溉。按需供水是未來節(jié)水灌溉的必然趨勢，發(fā)展精準(zhǔn)灌溉是大勢所趨。以信息技術(shù)為手段，控制灌溉水流的流量和速度，實施精確灌溉。目前，精準(zhǔn)灌溉通常與精準(zhǔn)施肥技術(shù)一起使用，集成水肥一體化技術(shù)。智能水肥一體化系統(tǒng)以作物實際需水為依據(jù)，實施科學(xué)的灌溉制度，利用此技術(shù)能夠明顯改善灌溉水平，改變?nèi)藶椴僮鞯碾S意性，減少管理成本，顯著提高效益［13］。水肥一體化精準(zhǔn)灌溉施肥技術(shù)是一項進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉施肥的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，也是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。這將會極大地推動節(jié)約型農(nóng)業(yè)發(fā)展，保護(hù)好農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，讓現(xiàn)代農(nóng)業(yè)煥發(fā)出全新面貌。3.2與信息技術(shù)相結(jié)合。當(dāng)前，先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)不斷的被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、消費領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)信息化主要包括基礎(chǔ)設(shè)施的信息化和技術(shù)操作的自動化。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中大力應(yīng)用計算機(jī)、多媒體、人工智能、大數(shù)據(jù)、3S等先進(jìn)技術(shù)［14］，實現(xiàn)智能化、信息化，逐步完善灌溉系統(tǒng)的自動化，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展是未來節(jié)水灌溉事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。3.3不同節(jié)水灌溉技術(shù)綜合利用。根據(jù)各個地區(qū)的現(xiàn)實狀況，應(yīng)用合適的節(jié)水灌溉方式，綜合利用不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，以期達(dá)到更好的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益。各種因素的差異都會影響選擇最適合的節(jié)水灌溉技術(shù)，如氣候、地區(qū)、作物品種和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，其適合的節(jié)水灌溉模式就不同。因此，未來節(jié)水灌溉應(yīng)該注重不同節(jié)水灌溉技術(shù)的相互結(jié)合，摸索能適應(yīng)當(dāng)?shù)靥卣?，并能顯著發(fā)揮不同節(jié)水灌溉方式優(yōu)勢的適用類型。3.4渠系改造維修。我國大部分灌區(qū)的渠系修建時間較早，很多已經(jīng)老化失修，不能滿足當(dāng)?shù)氐挠盟枨?。在大多?shù)地區(qū)，依靠不透水渠道運水是一項節(jié)約用水的措施，對于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和節(jié)水事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。因此加強(qiáng)老化渠系的維修改造是未來節(jié)水灌溉的發(fā)展趨勢之一。3.5完善節(jié)水管理制度，加快水價改革。完善節(jié)水管理制度，從制度層面為節(jié)水型社會的建立掃清障礙。推動水價改革，建立科學(xué)的水價形成機(jī)制，由政府定價逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌龆▋r。水價改革涉及到廣大用水戶的切身利益，在保障用水戶的根本利益的基礎(chǔ)上開展水價改革工作，提高居民節(jié)約用水的意識，建設(shè)節(jié)水型社會。

4結(jié)語

節(jié)水灌溉技術(shù)未來的發(fā)展趨勢是精準(zhǔn)化、信息化，不同節(jié)水灌溉技術(shù)的綜合利用、渠系維修改造，完善節(jié)水管理制度，加快水價改革。因此，要求跟隨未來發(fā)展趨勢與需求，不斷研發(fā)綜合技術(shù)與方法，推動節(jié)水灌溉技術(shù)的有效快速發(fā)展，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)良好可持續(xù)發(fā)展助力。

作者:歐陽佳慧 單位:三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院