農(nóng)業(yè)水文學(xué)中的節(jié)水灌溉技術(shù)探析

王博文

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110003）

農(nóng)業(yè)水文學(xué)中的節(jié)水灌溉技術(shù)探析

王博文

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110003）

農(nóng)業(yè)水文學(xué)，主要研究作物需水量、農(nóng)業(yè)水資源、節(jié)水管理系統(tǒng)化、農(nóng)田灌溉節(jié)水保墑技術(shù)和節(jié)水灌概技術(shù)等問(wèn)題。本文主要簡(jiǎn)單介紹了節(jié)水灌溉技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了我國(guó)農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)取得的成果，展望了我國(guó)節(jié)水灌溉新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并指出了在發(fā)展中面臨的問(wèn)題和應(yīng)采取的對(duì)策。

農(nóng)業(yè)水文學(xué)；節(jié)水灌溉

通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中各項(xiàng)農(nóng)業(yè)措施、農(nóng)業(yè)工程方面各種水文現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系的研究，產(chǎn)生了農(nóng)業(yè)水文學(xué)。該學(xué)科同農(nóng)藝學(xué)、農(nóng)業(yè)氣象、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、農(nóng)業(yè)工程學(xué)、土坡學(xué)等有著極廣泛的聯(lián)系，主要探索地面水、大氣水、地下水、土壤水的聯(lián)合運(yùn)用，更有效地協(xié)調(diào)水、土、植、氣關(guān)系，主要包括作物需水量、農(nóng)業(yè)水資源、節(jié)水管理系統(tǒng)化、農(nóng)田灌溉節(jié)水保墑技術(shù)和節(jié)水灌概技術(shù)等問(wèn)題。下面主要簡(jiǎn)單介紹節(jié)水灌溉技術(shù)。

1 定義及主要內(nèi)容

目前國(guó)內(nèi)節(jié)水灌溉技術(shù)主要是為充分利用各種灌溉資源，通過(guò)提高水的使用率及使用效率，達(dá)到農(nóng)作物高產(chǎn)高效的目的，而采取的技術(shù)措施。是由水資源、農(nóng)業(yè)、管理、工程等環(huán)節(jié)的節(jié)水技術(shù)措施組成的一個(gè)綜合技術(shù)體系[1]。通過(guò)這一技術(shù)體系的運(yùn)作，可以增大灌溉水資源使用的整體利用率，進(jìn)而達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。主要包括節(jié)水工程技術(shù)措施（包括滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、低壓管道輸水技術(shù)、渠道防滲技術(shù)水稻淺濕灌溉技術(shù)、坐水種技術(shù)、膜上灌技術(shù)等）、灌溉水資源的合理開發(fā)利用技術(shù)（包括地上水及地下水的合理利用技術(shù)、多水源綜合利用、灌溉回歸水利用技術(shù)、機(jī)井測(cè)試改造技術(shù)、劣質(zhì)水利用技術(shù)等）、節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)、節(jié)水管理技術(shù)等[1～2]。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

盡管美國(guó)和羅馬尼亞耕地的有效灌溉面積不多，但微灌和噴灌面積卻分別占到耕地有效灌溉面積的80%和54.4%以上[6]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，全球微灌面積年平均增速高達(dá)33%，微灌總面積已達(dá)到377萬(wàn)hm2。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)印度微灌面積增加了近4倍，美國(guó)微灌面積達(dá)105萬(wàn)hm2，占世界微灌總面積的比例高達(dá)27.9%，而中國(guó)微灌面積僅占全球灌溉面積的0.5%左右[3]。

世界各發(fā)達(dá)國(guó)家均重視低壓管道輸水技術(shù)的推廣，如在美國(guó)的輸水管道化在大型灌區(qū)實(shí)現(xiàn)了近50%，而日本的地下滴溉技術(shù)可以利用污水進(jìn)行灌溉[3]。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)總耕地面積為1.3億hm2，從40年前開始發(fā)展噴灌技術(shù)，其中有效灌溉面積5 587萬(wàn)hm2，占耕地面積的43%，到1998年已經(jīng)發(fā)展微灌面積18.2萬(wàn)hm2，微灌面積僅占節(jié)水工程總面積的1.19%[3-4]。我國(guó)微灌技術(shù)雖有發(fā)展，但仍存在許多問(wèn)題，與美國(guó)、日本等國(guó)家相比還有很大差距。中國(guó)的科研人員為了改變這種狀況進(jìn)行了大量的研究，通過(guò)多年的努力，各種相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)已具備一定規(guī)模，我國(guó)發(fā)展節(jié)水灌溉面積的潛力巨大。

3 取得的成果及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 取得的成果

3.1.1 節(jié)水灌溉方法

農(nóng)田水利中的節(jié)水灌溉方法，又稱為農(nóng)田田間配水方法，用來(lái)解決如何將灌溉水源高效分布到作物的根系中去的問(wèn)題。依據(jù)灌溉水進(jìn)入根系的分配途徑進(jìn)行劃分，節(jié)水灌溉主要方法有：滴灌、噴灌、灌溉渠道防滲、低壓管道輸水、步行式灌溉。

3.1.2輸水過(guò)程的節(jié)水方法

我國(guó)農(nóng)村傳統(tǒng)的輸水方式都是挖土成渠，將水輸送到灌溉地頭，沒有防滲的渠道，使很多水沒有被作物利用而浪費(fèi)。我國(guó)灌溉渠道的利用率通常只有0.3～0.5的系數(shù)[9，10]。采用行之有效的措施進(jìn)行節(jié)水，將給我國(guó)節(jié)水灌溉帶來(lái)立竿見影的效果[10]。

1）管道輸水

管道輸水的優(yōu)點(diǎn)包括：可以減少滲漏和蒸發(fā)損失,提高水資源的利用率。各地低壓管道輸水灌溉可比水渠輸水節(jié)約1/3，是一項(xiàng)有效的節(jié)水灌溉工程措施。管道輸水灌溉比水渠輸水多消耗能力，但通過(guò)節(jié)水，可提高水的有效利用率。這將會(huì)節(jié)省一部分水資源。管道輸水灌溉是在一定壓力下進(jìn)行的，一般比土渠輸水流速大、輸水快，供水及時(shí)可有效節(jié)約灌溉勞動(dòng)力。管道輸水灌溉，在減少水量損失同時(shí)改善了田間灌水條件，縮短了引水灌溉周期，從而有效地滿足了作物生長(zhǎng)的需水、可有增產(chǎn)增收的巨大作用。

2）采取渠道防滲措施

渠道防滲的優(yōu)點(diǎn)類似于管道輸水，但工程措施的種類很多，目前常采用的主要有以下幾種：土料護(hù)面防滲、磚砌防滲、砌石防滲、膜料防滲、瀝青材料防滲、復(fù)合式襯砌防滲。

3.1.3 節(jié)水灌溉制度

1）不充分灌溉

不充分灌溉是針對(duì)水資源的緊缺性與用水效率低下的普遍性而提出的一種新的灌溉技術(shù)。不充分灌溉廣義上可以理解為：灌水量不能完全滿足作物的生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程需水量的灌溉。就是將有限的水科學(xué)合理（非足額）安排在對(duì)產(chǎn)量影響比較大，并能產(chǎn)生較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水分臨界期供水。在非水分臨界期少供水或不供水。不充分灌溉作為一種新的灌溉制度，不追求單位面積上最高產(chǎn)量，允許一定限度的減產(chǎn)。在水資源有限地區(qū)，建立合理的水量與產(chǎn)量關(guān)系模式，通過(guò)增加灌溉面積而獲得大面積總量的均衡增產(chǎn)，力求在水分利用效率(WUE)—產(chǎn)量—經(jīng)濟(jì)效益三方面達(dá)到有效統(tǒng)一。

2）水稻薄淺濕曬灌

水稻在采用淺濕曬灌溉時(shí)，各個(gè)生育時(shí)期的灌溉略有不同：插秧至返青期采用淺水灌溉，分蘗前期濕潤(rùn)灌溉，分蘗后期曬田，拔節(jié)孕穗期及時(shí)回水灌溉，抽穗開花期保持淺水灌溉，乳熟期濕潤(rùn)灌溉，黃熟期濕潤(rùn)落干。在實(shí)施淺濕曬灌溉技術(shù)的過(guò)程中，除上述的用水管理外，還用注意因地制宜的掌握好返青期、分蘗后期、抽穗開花期、黃熟期的灌溉管理，明確這些時(shí)期的技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)。

3.2 節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)節(jié)水工作應(yīng)重視發(fā)展低壓管道輸水，并用低壓節(jié)能型噴頭取代廣泛使用的中高壓噴頭；雖然渠道經(jīng)防滲處理后可減少或避免滲漏損失，但將逐步被管道化所取代[12]。近年來(lái)全球節(jié)能灌溉應(yīng)用面積增速較快，加快了中國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展。壓力補(bǔ)償式灌水器是滴灌和微灌的發(fā)展方向，發(fā)展的主要趨勢(shì)是提高設(shè)備的自動(dòng)化和機(jī)械化水平[6,12]。

4 存在的問(wèn)題與對(duì)策

我國(guó)水資源狀況主要存在的問(wèn)題[13-15]：1）節(jié)水措施研究不夠，手段單一；2）節(jié)水灌溉技術(shù)創(chuàng)新力差；3）資金投入少，節(jié)水灌溉設(shè)備不完善；4）盲目引進(jìn)。所以，我們必須遵照黨中央的指示，努力克服我國(guó)水資源短缺這個(gè)因素，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，科學(xué)節(jié)水，高效灌溉，走出一條適合中國(guó)國(guó)情的新道路。

雖然我國(guó)灌溉設(shè)備已取得了一定成績(jī)，但和美國(guó)、日本等國(guó)家相比仍有較大差距，應(yīng)根據(jù)我國(guó)情況，結(jié)合不同地區(qū)特色及作物灌概的需要，力爭(zhēng)到21世紀(jì)中葉達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的目前水平。我國(guó)為了解決水資源短缺的問(wèn)題，加大了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的投入。自1996年至今，我國(guó)累計(jì)投入國(guó)債資金超過(guò)15億，帶動(dòng)地方投入約20億，各類節(jié)水灌溉示范工程建設(shè)超過(guò)1 000處，新增節(jié)水灌溉面積約33.3萬(wàn)hm2[15]。國(guó)家相繼啟動(dòng)了“農(nóng)業(yè)高效用水科技產(chǎn)業(yè)示范工程”、“節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與示范”等重大科研項(xiàng)目，通過(guò)多年的研究，在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)上取得了一定成績(jī)。后來(lái)開展的利用世界銀行貸款發(fā)展節(jié)水灌溉項(xiàng)目取得很大進(jìn)展，且明確提出了節(jié)水灌溉項(xiàng)目的三大措施和三大目標(biāo)[15]。

5 結(jié) 語(yǔ)

節(jié)約水資源是當(dāng)今世界的主題，節(jié)約用水是全社會(huì)都應(yīng)該重視的問(wèn)題，而農(nóng)業(yè)節(jié)水是我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要標(biāo)志。由于農(nóng)業(yè)用水量大，農(nóng)業(yè)節(jié)水尤為重要，農(nóng)業(yè)節(jié)水是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是我國(guó)水資源的嚴(yán)峻形勢(shì)的外部需要。發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水，有助于實(shí)現(xiàn)我國(guó)的水資源安全，促進(jìn)糧食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)平衡，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)任重而道遠(yuǎn)。

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2016-06-16