摘 要:水利灌溉在促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用,一直以來,我國農(nóng)田灌溉大都采用畦灌、漫灌等方式,雖然能夠滿足農(nóng)作物的需水量,但是灌溉過程中水分蒸發(fā)、滲漏現(xiàn)象嚴重,造成了大量的水資源浪費。同時,我國人均水資源占有量不到世界平均水平的四分之一,屬于重度缺水國家,因此采取高效節(jié)水灌溉技術,成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障手段。
關鍵詞:農(nóng)業(yè)灌溉;節(jié)水技術;灌溉方式;優(yōu)缺點
在新技術、新理念、新設備的支持下,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)逐漸發(fā)展并得到廣泛普及。其中采用高效節(jié)水灌溉方式,成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標志之一。近年來,噴灌、滴灌等新型灌溉技術得到了廣大農(nóng)業(yè)種植戶的青睞,不僅提高了農(nóng)田灌溉效率和灌溉質(zhì)量,而且節(jié)水率達到了50%以上。但是這些新型灌溉方式對于設備、技術的以來程度較高,前期投入較大,一定程度上增加了農(nóng)民負擔。因此,必須科學分析和理性對待節(jié)水灌溉方式的優(yōu)缺點。
1 高效節(jié)水灌溉的發(fā)展狀況
1.1 國外節(jié)水灌溉技術的發(fā)展歷程
高效節(jié)水灌溉技術的發(fā)展,在很大程度上需要依賴現(xiàn)代科學技術的創(chuàng)新與應用。因此,以美國、日本、新加坡為代表的發(fā)達國家,在節(jié)水灌溉技術方面的研究一直處于世界領先地位。以美國為例,早在20世紀60年代,美國相關部門就開始著手微灌方面的研究,有數(shù)據(jù)顯示,截至1995年底,美國農(nóng)田微灌面積達到2300萬hm2,占到本國灌溉總面積的5.8%。而諸如以色列、伊朗等中東國家,由于國家所處地理位置和氣候環(huán)境的影響,也投入巨額資金用于修建節(jié)水灌溉工程,形成了系統(tǒng)化、高效化的節(jié)水灌溉體系。
1.2 國內(nèi)開展節(jié)水灌溉的重要意義
我國開始著手節(jié)水灌溉技術工作研究起步較晚,并且由于受地理條件、政策支持以及傳統(tǒng)觀念的影響,節(jié)水灌溉技術并沒有得到大范圍的推廣。近年來,我國水資源短缺現(xiàn)象日益嚴重,尤其是西北的寧夏、新疆等地,已經(jīng)被列入嚴重缺水地區(qū)。在這種嚴峻形勢下,開展高效節(jié)水灌溉方式的推廣應用,既是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障國家糧食安全的必然要求,也是現(xiàn)今自然條件下的無奈之舉。
近年來,國家財政部門加強了對節(jié)水灌溉研究的財政支持,為推動新型灌溉技術的發(fā)展與革新起到了巨大推動作用。同時,積極借鑒國外發(fā)達國家先進的滴灌、微噴灌等節(jié)水灌溉方式,并結(jié)合我國農(nóng)業(yè)特點,研發(fā)出適合我國農(nóng)業(yè)灌溉的特色節(jié)水方式。堅持“先試點,后推廣”的原則,在全國范圍內(nèi)開展了節(jié)水灌溉技術的推廣、應用活動。
2 主流的高效節(jié)水灌溉方式
2.1 噴灌
傳統(tǒng)的灌溉方式,灌溉過程中不可避免會存在各種形式的水分蒸發(fā)、滲漏問題,水資源的利用率僅為50%-60%左右。噴灌采用了管道輸水的方式,用管道連接水源地和需水地,采用高壓噴水方式,將水輸送到農(nóng)田。同時,管道出水口連接噴頭,水流被分散成若干小水滴,均勻的噴灑到田間。噴灌根據(jù)應用設備的不同,又可分為固定管道式噴灌、中心支軸氏噴灌以及絞盤式噴灌等。
2.2 微噴灌
微噴灌是噴灌的一種分支形式,但是由于采用了技術改良,使得其灌溉效率更高、節(jié)水性能更好。微噴灌技術區(qū)別于噴灌技術的根本在于采用了現(xiàn)代化信息系統(tǒng),實現(xiàn)了對農(nóng)田種植區(qū)域的自動化灌溉控制:首先,農(nóng)田土壤中裝設有若干濕度傳感器,當傳感器檢測到土壤濕度不足,會向終端控制器發(fā)出供水信號。當計算機接受到該信號后,自動計算需水量,并將供水指令發(fā)送到噴灌系統(tǒng),實現(xiàn)自動化、精準化灌溉。
2.3 滴灌
滴灌是一種局部灌溉方式,其灌溉原理是在農(nóng)田土壤中埋設一定密度的塑料管道,然后將水分直接作用于農(nóng)作物的根部,實現(xiàn)灌溉目的。滴灌是目前節(jié)水灌溉方式中最為有效的一種,與如今較為流行的其他節(jié)水灌溉方式相比,其水分利用率高達90%以上。同時,將農(nóng)作物所需肥料溶于水中,配制成一定比例的營養(yǎng)液,還能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉和施肥的同步進行,最大限度保證肥效。目前,滴灌主要應用于大型的果樹、蔬菜及其他經(jīng)濟類農(nóng)作物基地的灌溉。
2.4 其他類型的節(jié)水灌溉方式
除了上述幾種常用的灌溉方式外,目前在我國應用的節(jié)水灌溉技術還有管道輸水、膜上灌溉、膜下滴灌以及做水種等,但是這些類型的節(jié)水灌溉方式具有較為明顯的地域特色,推廣和應用范圍都相對有限。
3 高效節(jié)水灌溉方式的優(yōu)缺點分析
3.1 噴灌技術的優(yōu)缺點分析
噴灌的優(yōu)勢主要有:首先,適用范圍較廣,在丘陵地區(qū)或是種植低矮作物的平原地區(qū)都可以采用噴灌方式。我國主要的地形主要有五類(山地、高原、盆地、丘陵和平原),其中丘陵和平原地形大約占全國總面積的20%,因此噴灌技術具有較高的推廣和發(fā)展?jié)摿?。其次,射程大、范圍廣。噴灌采用的是壓力輸水技術,因此噴頭處的水壓較大,其射程一般在2-10米左右。同時,噴頭采用了旋轉(zhuǎn)式設計,能夠保證噴射半徑范圍內(nèi)的所有農(nóng)田作物得到灌溉。最后,前期投資相對較低,灌溉設備簡單。噴灌技術與其他節(jié)水灌溉技術相比,無論是在設備投資還是后期養(yǎng)護上,其資金花費都相對較少,對于生產(chǎn)獲利相對困難的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)來說,低成本和低維護,無疑使得噴灌技術更具適用性。
噴灌技術的缺點有:首先,灌溉不夠均勻。在水分噴射過程中,距離噴頭越近的區(qū)域,其灌溉量越大,而噴射末端的灌溉量則相對較少。其次,噴射過程中水流會受風力影響,導致水分出現(xiàn)一定的飄灑損失。最后,噴頭處承受較大壓力,后期設備容易出現(xiàn)故障問題,加大了養(yǎng)護維修成本。
3.2 微噴灌技術的優(yōu)缺點
微噴灌技術的優(yōu)點有:微噴灌的應用范圍較廣,是一種主要的節(jié)水灌溉方式。適用于保護平地(如大棚低矮作物)、丘陵果樹、苗木區(qū)以及露天平地區(qū)域,對于保護平地(如大棚低矮作物),一般采用倒掛式微噴頭。微噴灌的優(yōu)點在于每小時出水流量小,射程近,噴灑均勻性好,可為作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境。
微噴灌技術的缺點有:田間管網(wǎng)布置密度高,影響作物的種植,畝均投入較高。霧化噴頭其射程比正常微噴頭的射程還要小,致使其管網(wǎng)密度更高。
3.3 滴灌技術的優(yōu)缺點
滴灌技術的優(yōu)點有:滴灌也是一種使用較多的灌溉方式,主要適用于保護平地(如大棚藤架作物)、丘陵果樹等作物。對于保護平地(如大棚藤架作物)主要采用內(nèi)鑲式滴灌管,而丘陵果樹等作物主要采用壓力補償式滴灌管。由于技術的不斷創(chuàng)新,壓力補償式滴灌管道的造價有所降低,其正逐步替代內(nèi)鑲式滴灌管在將來成為主要的滴灌管材。
滴灌技術的缺點有:對于內(nèi)鑲式滴灌管,其所需壓力小于微噴頭的工作壓力,對取水首部的水泵揚程要求較小,但由于其鋪設于作物根部,未埋入土中,會影響作物的種植。而對于壓力補償式滴灌管,雖然其相對于內(nèi)鑲式滴灌管增加了壓力調(diào)節(jié)能力,但其投資相對增加,所以,壓力補償式滴灌管應用于丘陵地區(qū)。由于技術的不斷創(chuàng)新,壓力補償式滴灌管道的造價有所降低,其正逐步替代內(nèi)鑲式滴灌管在將來成為主要的滴灌管材。
4 結(jié)束語
綜合考慮我國水資源現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,不斷研發(fā)新型高效節(jié)水灌溉技術并進行大范圍的推廣應用,已經(jīng)成為科研機構(gòu)和農(nóng)業(yè)部門的重要工作內(nèi)容。值得注意的是,各種高效節(jié)水灌溉技術都有其各自的適用范圍和優(yōu)缺點,為了保證其節(jié)水效果的發(fā)揮,必須做好前期試點工作,隨后再逐步擴大應用范圍。
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