甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用

毛 斌，李新文

（甘肅省臨洮縣水務(wù)局，甘肅 定西 730500，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用

毛 斌1，李新文2

（甘肅省臨洮縣水務(wù)局，甘肅 定西 730500，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省自然條件嚴(yán)酷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)較為薄弱，旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展落后，因此發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)顯得尤為重要。目前，甘肅省的旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得了明顯的成效，在此基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)文獻(xiàn)分析并總結(jié)甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水的技術(shù)應(yīng)用對(duì)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，節(jié)水技術(shù)，發(fā)展

甘肅是我國極度缺水的省份之一，水資源匱乏，人均和畝均水資源占有量居全國末位。旱地面積占總耕地面積的75%，干旱缺水是影響甘肅省農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，并且隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，缺水問題變的日益凸顯，甚至影響到人畜生命安全[1,2]，因此發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，可以作為實(shí)現(xiàn)水資源合理、可持續(xù)利用的一種有效手段，在實(shí)現(xiàn)有限水資源的高效配置，增加水資源的持續(xù)利用，保障人畜安全用水、植被生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展方面具有舉足輕重的作用。

從我國的糧食的安全方面看，馮浩研究發(fā)現(xiàn)到2020年我過需要糧食6億t，與我國2004年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平相差1.3萬t，在技術(shù)不斷而耕地面積不斷減少的現(xiàn)狀下，要增加1.3萬t糧食仍需要1200億m3的水資源。為了節(jié)省水資源，發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)[3]。

現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)是在確保生態(tài)健康和環(huán)境安全的前提下，以維持植物生命健康實(shí)施精量供水，提高農(nóng)業(yè)綜合用水效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[4]?，F(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)是在傳統(tǒng)的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)中融入了生物工程、計(jì)算機(jī)模擬、電子信息、高分子材料等一系列高新技術(shù),具有多學(xué)科相互交叉、各種單項(xiàng)技術(shù)相互滲透的明顯特征?，F(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)包括節(jié)水旱作農(nóng)業(yè)，它是指如何有效利用自然降水，提高水的利用率，體現(xiàn)在提高降水利用率的農(nóng)業(yè)技術(shù)方面[5]。

節(jié)約用水是增加水資源的有效途徑。現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的產(chǎn)生基于當(dāng)今高技術(shù)的發(fā)展，特別是生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，尤其是現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展。這不僅拓寬了節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的范疇和領(lǐng)域，而且為現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了先進(jìn)的手段，也使得發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)成為可能[6]?，F(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)在世界各地的發(fā)展中都經(jīng)歷了不同的發(fā)展歷程，同時(shí)也凸顯出了一定的問題。就甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)而言，它的發(fā)展還不是很成熟，對(duì)節(jié)約水資源做的還不夠到位，因此，總結(jié)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展的特點(diǎn)、趨勢(shì)以及發(fā)展中存在的問題至關(guān)重要，對(duì)于指導(dǎo)甘肅現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

1 甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的類型

1.1 噴灌技術(shù)

噴灌是噴灑灌溉的簡稱，又稱人工降雨。噴灌技術(shù)[7]是現(xiàn)在應(yīng)用較多的一種節(jié)水灌溉方式，在各種農(nóng)作物、果樹、蔬菜的種植中均有采用。噴灌技術(shù)主要由管道、動(dòng)力機(jī)、加壓泵、噴頭等設(shè)備組成，通過加壓泵，將水加壓送到田間，通過噴灑器將水噴射到空中，同時(shí)水流分散成細(xì)小水滴均勻的撒落到田間進(jìn)行灌溉的一種灌水的方法，具有占地少、節(jié)水、省時(shí)省工、能調(diào)節(jié)田間小氣候，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，適應(yīng)性強(qiáng)，且不易產(chǎn)生地表徑流和深層滲漏等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)械化、自動(dòng)化。

1.2 微灌技術(shù)

傳統(tǒng)的灌水方式多為漫灌，即用較大的水量把作物生長的土壤全部灌透，而農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)，主要充分利用田間的水量，根據(jù)作物的生長需要，科學(xué)合理的進(jìn)行配水，灌溉水分直達(dá)作物根系，確保需多少水就配多少水，避免沒必要的水資源浪費(fèi)[8]。

微灌技術(shù)是利用專門設(shè)備將有壓水變成細(xì)小的水流或水滴，控制水量,濕潤作物根部附近土壤的灌水方法，包括滴灌、脈沖灌溉和微噴霧等技術(shù)，也可以按設(shè)備性能分為重力微灌、常壓微灌，如果按水的灌入方式，可以區(qū)分為地下灌溉和地面灌溉，具有節(jié)水能力、噴灌均勻、可以水肥同施、增產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌水等優(yōu)點(diǎn)[9]。微灌工程對(duì)水源要求較高，投資較大，適宜在缺水和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高作物種植區(qū)大面積推廣，在甘肅省一些地區(qū)溫室蔬菜大棚應(yīng)用較多。

1.3 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是目前節(jié)水灌溉技術(shù)中最節(jié)水灌溉方式，但其造價(jià)很高，經(jīng)濟(jì)水平不發(fā)達(dá)的地區(qū)難以承受，在甘肅省只有試驗(yàn)田和溫室大棚應(yīng)用較多，并未大面積使用。滴灌系統(tǒng)[10]由水源工程、水泵、動(dòng)力機(jī)、過濾器、肥液注入裝置、測(cè)量控制儀表、各級(jí)輸配水管道和滿頭等部分組成，其原理是通過對(duì)管道中的水進(jìn)行加壓后，經(jīng)過濾管網(wǎng)和出水管或特制滴頭滴出，以水滴的形式慢慢均勻滴在植物的根部，這種技術(shù)與其他灌溉方法相比，具有獨(dú)特之處。首先是節(jié)水，能高效利用水資源，其次是由于水是滴入土壤中的，會(huì)增加土壤的通透性。再有可以在水中混合一些肥料，隨水滴一同滲入到作物根部，促進(jìn)吸收而且不浪費(fèi)。

1.4 農(nóng)藝節(jié)水灌溉技術(shù)

灌溉農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)如何減少灌溉用水損失，提高灌溉水利用率。主要實(shí)施包括綜合灌溉技術(shù)，蓄水保墑的耕作技術(shù)，秸稈、地膜覆蓋的增溫保墑技術(shù)，采用化學(xué)藥劑抗旱等。在干旱地區(qū)，降水較少，重點(diǎn)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，發(fā)展耐旱低耗水作物或產(chǎn)業(yè)，注重水土保持，做到發(fā)展生產(chǎn)要與現(xiàn)實(shí)的自然條件相適應(yīng)。完全從技術(shù)上強(qiáng)調(diào)水資源的充分利用，在一定程度上可以提高作物產(chǎn)量，但過度開發(fā)利用，會(huì)加大其他社會(huì)資源的消耗和對(duì)自然環(huán)境的破壞，技術(shù)的充分利用有時(shí)也要考慮社會(huì)生態(tài)與環(huán)境的整體發(fā)展。

1.4.1 地膜覆蓋灌水

地膜覆蓋灌水是在地膜覆蓋栽培的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合地面灌水溝、畦田灌溉所發(fā)展的新型灌水技術(shù)[11]。主要為以下兩方面，一方面為地膜覆蓋增溫保墑技術(shù)，該技術(shù)使得旱作物畝平均節(jié)水30m3，同時(shí)具有增溫、保土、壓雜草等多種作用；另一方面為地膜覆蓋增肥保墑技術(shù)，該技術(shù)通過增加地面覆蓋物，達(dá)到節(jié)水目的例如秸稈覆蓋、種植綠肥等，該方法既能保墑，又能增加土壤有機(jī)質(zhì)，培肥地力。

1.4.2 耙耱鎮(zhèn)壓保墑

耙耱鎮(zhèn)壓保墑技術(shù)屬于機(jī)械化旱作節(jié)水技術(shù)，在甘肅省干旱地區(qū)較適宜。機(jī)械耙耱鎮(zhèn)壓保墑技術(shù)[12]是干旱缺水地區(qū)春季最重要的防旱抗旱措施，結(jié)合春季翻耕，采用圓盤耙、釘齒耙耱等機(jī)具，通過耙、耱、壓等一整套有效措施，達(dá)到改善耕層結(jié)構(gòu)，更好地納蓄雨水，減少水分蒸發(fā)，為作物生長發(fā)育和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造一個(gè)水、肥、氣、熱相協(xié)調(diào)的土壤環(huán)境的目的。

1.4.3 水肥耦合高效利用技術(shù)

水肥耦合技術(shù)就是根據(jù)不同水分條件，提倡灌溉與施肥在時(shí)間、數(shù)量和方式上合理配合，促進(jìn)水作物根系深扎，擴(kuò)大根系在土壤中的吸水范圍，多利用土壤深層儲(chǔ)水，并提高作物的蒸騰和光和強(qiáng)度，減少土壤的無效蒸發(fā)，以提高自然雨水和灌溉水的利用率，達(dá)到以水促肥，以肥調(diào)水，增加作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)的目的。

1.4.4 降雨節(jié)水技術(shù)

在降雨的過程中，由于耕松的土壤，有利于起到蓄水的作用，能夠增加土壤中的氧氣含量，有利于消滅雜草，保護(hù)農(nóng)作物發(fā)展，及時(shí)儲(chǔ)存水分，對(duì)于系列作物的發(fā)展是很有必要的[13]。進(jìn)行耕層應(yīng)用的時(shí)候，要注意保持工程土壤的細(xì)碎平整，以確保上虛下實(shí)。在其過程中需要利用各種性質(zhì)的農(nóng)作物進(jìn)行鎮(zhèn)壓,能夠有效方式冬春積極的跑風(fēng)漏風(fēng)的情況，早春季節(jié)的氣候特點(diǎn)有利于種子吸收水分，利于種子與土壤的切合度。在苗期雨后時(shí)候，比較適合進(jìn)行中耕松土，這種情況能夠有效促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的改變，減少土壤的水分蒸發(fā)。

2 甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 土地資源得到節(jié)約

在我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉中，一般是通過水渠傳輸給作物的，這樣就會(huì)因?yàn)橐谔锏匦拗芏鄿锨加?0%～30%的土地，而采用現(xiàn)代的節(jié)水灌溉技術(shù)如噴灌、滴灌等，就不需要溝渠，可節(jié)約出大量土地用于作物種植。

2.2 呈現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益

在節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，有兩種方法增加經(jīng)濟(jì)效益，第一是采用節(jié)水灌溉能增加用于種植作物的土地，同時(shí)節(jié)約下來的水資源能供給更多農(nóng)業(yè)灌溉。第二，節(jié)水灌溉會(huì)根據(jù)不同農(nóng)作物的所需要的不同灌溉水來進(jìn)行供應(yīng)，在最合適的水資源條件下生長，能夠適應(yīng)植物自身生長特點(diǎn)，達(dá)到作物增產(chǎn)的目的。由于各個(gè)地區(qū)的情況不同，而節(jié)水灌溉技術(shù)也多種多樣，在實(shí)際的使用過程中要根據(jù)自身的情況選取適當(dāng)?shù)墓?jié)水技術(shù)，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)水和增產(chǎn)的目的。

2.3 可以節(jié)約水利工程建設(shè)工程量，推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展

在通常的農(nóng)業(yè)灌溉中，在水利建設(shè)上工程量很大，如灌溉水渠建設(shè)，土地的大面積平整。而實(shí)行現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的節(jié)水灌溉的噴灌等則不需要大量平整土地等工程，就大大的減少了農(nóng)田水利建設(shè)的工程量，同時(shí)也推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展朝著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化的方向上不斷進(jìn)步。

2.4 節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展間接保護(hù)環(huán)境

在傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉中實(shí)行的大水漫灌容易造成土壤次生鹽堿化，節(jié)約灌溉水資源可以減少對(duì)地下水的不合理開采，同時(shí)緩解水資源的過度使用對(duì)河流的污染，保護(hù)了環(huán)境。

3 甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)發(fā)展及存在問題

3.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的發(fā)展

甘肅省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本特征是自然條件嚴(yán)酷，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，抗災(zāi)能力低，生態(tài)環(huán)境脆弱，是以旱作農(nóng)業(yè)為主的省份。現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)涉及的既不是簡單的工程節(jié)水和水管理節(jié)水問題,也不是簡單的農(nóng)藝節(jié)水和生物節(jié)水問題。

旱作農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)如何有效利用自然降水，提高雨水利用率[14]。在旱地農(nóng)業(yè)區(qū)，天然降水是農(nóng)作物生長所需水分的主要來源，作物產(chǎn)量與降水量的大小有直接的關(guān)系，但天然降水的數(shù)量和季節(jié)與作物生長的需要常常不協(xié)調(diào)，而嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量。傳統(tǒng)的旱地農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)就是盡量保蓄和充分利用有限的降水資源，提高水分利用率。甘肅省旱地農(nóng)業(yè)中采用的主要措施就包括蓄水和保水技術(shù)，其中，蓄水技術(shù)主要有：深翻耕、深松耕，蓄水聚肥改土耕作法，坡地聚流入滲孔等[15]；保水技術(shù)主要有：覆蓋保墑，中耕保墑，耙耱鎮(zhèn)壓保墑等。

近年來，水肥耦合高效利用技術(shù)的研究已將提高水分養(yǎng)分耦合利用效率的灌水方式、根區(qū)濕潤方式和范圍等與水分養(yǎng)分的有效性、根系的吸收功能等有機(jī)地結(jié)合起來[16-19]。通過改變灌水方式和作物根區(qū)的濕潤方式達(dá)到有效調(diào)節(jié)根區(qū)水分養(yǎng)分的有效性和根系微生態(tài)系統(tǒng)的目的，從而最大限度的提高水分養(yǎng)分耦合的利用效率，提高農(nóng)業(yè)用水的利用率。

3.2 存在問題

現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)我省乃至全國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)有著重要的推動(dòng)作用，不僅僅是節(jié)約了水資源，調(diào)節(jié)水資源的供求不平衡問題，也鞏固了我省的糧食安全。但是在發(fā)展發(fā)展過程中也存在著很多不足之處，由于發(fā)展還不完善，節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展并沒有形成系統(tǒng)性的體系，在節(jié)水的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上也不夠明確，使得在實(shí)際的節(jié)水工程的作用和原計(jì)劃的效果有很大落差，甚至在有些地方節(jié)水作用不明顯，反而給環(huán)境造成了破壞，給農(nóng)民的生產(chǎn)生活帶來了很大的壓力和負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響了節(jié)水農(nóng)業(yè)的長久發(fā)展。所以，節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要一個(gè)健全的合理的執(zhí)行和保障體系，在明確的評(píng)價(jià)體系之下才能更好地促進(jìn)新技術(shù)的研究和新問題的解決，建立節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的科學(xué)模式，研究適合不同地區(qū)、不同環(huán)境的節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，以可持續(xù)的發(fā)展方式實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化。

4 結(jié)論

節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅可以減少農(nóng)業(yè)用水、減少能耗、提高上地利用率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還能有效改善生態(tài)環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收、工業(yè)增產(chǎn)，也能為居民提供生活用水。由于節(jié)水農(nóng)業(yè)是強(qiáng)調(diào)在充分利用降水的提下，節(jié)約灌溉用水量，并獲得高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)藝產(chǎn)品，同步提高灌溉水和降水利用率。

通過對(duì)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究，不僅建立了工程節(jié)水與農(nóng)藝節(jié)水結(jié)合的科學(xué)理念，而且構(gòu)建了將節(jié)水灌溉技術(shù)與旱作高效用水技術(shù)于一體的節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系。

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