節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

劉清杰

摘要：本文采用文獻(xiàn)分析法、比較法，分析了我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和選擇原因，分析了噴灌、滴灌、步行灌、薄淺顯曬灌在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，旨在為我國節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用研究提供有效參考。

Abstract： This paper analyzes the development status of agricultural water-saving irrigation technology in China by using literature analysis and comparison methods， analyzes the advantages and reasons of the application of water-saving irrigation technology in farmland water conservancy projects， and analyzes the application of sprinkler irrigation， drip irrigation， pedestrian irrigation， thin shallow drying irrigation in farmland water conservancy project， aiming to provide an effective reference for the application of water-saving irrigation technology in farmland water conservancy projects.

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉;農(nóng)田;水利工程

Key words： water-saving irrigation;farmland;water conservancy project

中圖分類號(hào)：TV212.5+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）36-0235-02

0? 引言

我國農(nóng)業(yè)大多數(shù)分布在北方，北方近幾年干旱少雨，水資源非常緊張，節(jié)水成為我國最迫在眉睫的工程之一。而我國農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程主要靠灌溉，如果能節(jié)約我國農(nóng)田水利工程灌溉用水，節(jié)水效果將非常顯著。在這種背景下本文以農(nóng)田水利為研究對(duì)象，對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)在其中的應(yīng)用展開詳細(xì)探討。

1? 我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國外研究節(jié)水灌溉技術(shù)主要針對(duì)其技術(shù)類型選擇因素以及選擇結(jié)果，比如著名學(xué)者Caswelletal的果農(nóng)灌溉技術(shù)選擇因素研究得出很多影響果農(nóng)選擇的因素，其中最主要的有政府征收果農(nóng)灌溉水資源使用稅，受政府高水價(jià)影響使果農(nóng)意識(shí)到節(jié)水程度越高純利潤越高，地下水深和農(nóng)田土地質(zhì)量也影響農(nóng)民灌溉技術(shù)的選擇等。以色列等國家研究除了以上因素外，發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶選擇灌溉技術(shù)還受農(nóng)田規(guī)模影響。我國對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的研究主要是考慮農(nóng)民，比如韓洪云學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)無論是否選擇節(jié)水灌溉技術(shù)農(nóng)民都會(huì)虧損，故農(nóng)田灌溉行為本身就是影響利潤最大化因素之一。李艷等學(xué)者認(rèn)為政府調(diào)整水價(jià)直接影響農(nóng)戶對(duì)灌溉技術(shù)的選擇，韓青等學(xué)者經(jīng)研究表明我國糧食作物大多選擇傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，經(jīng)濟(jì)作物如蔬菜、鮮花等多采用滴灌、微灌等現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)。改革開放后國家加大了農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)以及應(yīng)用研究力度，其具體表現(xiàn)是節(jié)水灌溉技術(shù)理論和設(shè)備兩方面。在理論方面研究者研究出農(nóng)田水分轉(zhuǎn)化、水分傳輸、遷移規(guī)律動(dòng)態(tài)模擬等，在設(shè)備方面研究出滴灌設(shè)備、微型噴灌設(shè)備以及防滲材料等。

2? 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和選擇原因

2.1 節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)節(jié)水灌溉技術(shù)的名稱可知其最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約用水，提高農(nóng)田水利工程資源利用率。傳統(tǒng)灌溉技術(shù)大多是挖溝成渠，這種灌溉技術(shù)不僅浪費(fèi)大量人力還降低水資源利用率，且容易發(fā)生滲漏故障而淹死附近農(nóng)田作物，浪費(fèi)大量水資源，使大量人力勞作付之東流。為提高水資源利用率，現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)被提出，其具有提高水資源利用率、降低農(nóng)業(yè)勞力、財(cái)力成本、灌溉效率高等多種優(yōu)點(diǎn)，可解決傳統(tǒng)灌溉技術(shù)存在的不足。比如：渠道防滲可以預(yù)防滲漏問題，水管管道輸水可以防止水資源蒸發(fā)進(jìn)而提高灌溉過程中水資源的利用率。

2.2 我國選擇節(jié)水灌溉技術(shù)的原因

我國農(nóng)田水利工程選擇節(jié)水灌溉的原因主要有三個(gè)，一是受經(jīng)濟(jì)變量影響，農(nóng)田水利工程中應(yīng)用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)的根本原因是科技高速發(fā)展下農(nóng)業(yè)的內(nèi)部選擇，農(nóng)戶在市場經(jīng)濟(jì)變量的誘導(dǎo)下偏愛既經(jīng)濟(jì)有省力的節(jié)水灌溉技術(shù)。二是受稀缺資源影響，任何技術(shù)的發(fā)展目的都是為了減少稀缺資源的使用量和利用效率，增加富裕資源的使用量，同樣農(nóng)業(yè)也是如此。因水資源是我國比較稀缺的資源，國家用水非常緊張，為緩和用水矛盾，國家在各行業(yè)大力倡導(dǎo)節(jié)約用水，農(nóng)田水利工程的灌溉技術(shù)也不例外。為誘導(dǎo)農(nóng)民選擇現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)，提高水資源利用率，國家會(huì)相應(yīng)抬高水價(jià)或者征收其水資源使用稅等。第三是受農(nóng)田規(guī)模、國家政策、農(nóng)田土地質(zhì)量等因素影響，不同的農(nóng)田規(guī)模適用不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，比如：山東多丘陵，農(nóng)田水利工程多選用水庫噴灌，對(duì)于小微型農(nóng)田大多選用傳統(tǒng)灌溉技術(shù)。河南和新疆多平原，農(nóng)田規(guī)模比較大，尤其是新疆農(nóng)田規(guī)模相對(duì)比較大，灌溉技術(shù)多選用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)，如管道漏灌、滴灌等。國家政策是指國家為掌控灌溉技術(shù)選擇，制定一系列政策誘導(dǎo)農(nóng)民。比如：抬高農(nóng)業(yè)灌溉用水單價(jià)和征收農(nóng)業(yè)用水使用稅等，農(nóng)戶為將利潤最大化會(huì)自主選擇節(jié)水灌溉技術(shù)。

3? 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

3.1 噴灌

3.1.1 噴灌流程以及現(xiàn)狀

噴灌技術(shù)是指利用潛水泵或者是自然水位高度落差形成壓力，壓力將水井、水庫等表面水資源通過塑料、纖維等管道輸送到農(nóng)田，再由噴頭噴出。十幾年前我國噴頭大多是塑料管，水泵將水?dāng)D壓進(jìn)管道后由農(nóng)民拉扯管頭進(jìn)行人工灌溉，這種灌溉方式的缺點(diǎn)是浪費(fèi)人力，容易發(fā)生泄漏，灌溉不均勻，需要水管數(shù)量比較多，水資源利用率不高。截止到2018年為止，這種灌溉方式幾乎被淘汰，現(xiàn)在噴灌的噴頭大多是高壓水槍，將水槍架設(shè)完后只需遠(yuǎn)程遙控即可。高壓水槍噴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約水管使用量、節(jié)省勞力、灌溉均勻、提高水資源利用率、避免泄露故障發(fā)生。尤其是近幾年國家在農(nóng)田水利工程附近加建小微型電源，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用更加方便。

3.1.2 噴灌類型

噴灌是我國最常見的節(jié)水灌溉技術(shù)，其發(fā)展最快，在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用最廣。隨著噴灌技術(shù)的高速發(fā)展，噴灌類型不再單一。目前我國常見的噴灌類型有六種，第一種是固定管道式噴灌，這種技術(shù)主要是將用于灌溉的干支管道鋪設(shè)在凍土層中，農(nóng)田需要灌溉時(shí)只需打開開關(guān)即可，不需要也只需關(guān)掉開關(guān)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省勞力且可靠性高，設(shè)備受凍土層保護(hù)使用壽命長。其缺點(diǎn)是投資成本高，據(jù)2018年相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)一套固定管式噴灌設(shè)備每公頃大概要投資15000元左右，高昂的甚至達(dá)到23000左右。第二種是半移動(dòng)式管道噴灌，它與第一種的不同是主干管固定，支管可移動(dòng)，如此可節(jié)省成本。第三種是中心支軸式噴灌機(jī)，該種在北方農(nóng)田水利工程中應(yīng)用比較常見，主要是將噴槍架設(shè)在2-3米高的支架上，將潛水泵下放進(jìn)水源處，利用行走的噴槍進(jìn)行澆灌。其優(yōu)點(diǎn)是灌溉質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高，缺點(diǎn)是容易漏灌。第四種是滾移式噴灌機(jī)，第五種是大型平移噴灌機(jī)，第六種是紋盤式噴灌機(jī)。

3.2 滴灌

滴灌最大的優(yōu)點(diǎn)是水資源利用率高，最節(jié)約農(nóng)田灌溉用水，但它的缺點(diǎn)是成本高昂，是目前我國節(jié)水灌溉技術(shù)中最高昂的節(jié)水灌溉技術(shù)，僅適用于具有高附加價(jià)值的農(nóng)田經(jīng)濟(jì)作物。為節(jié)約用水國家大力研究滴灌技術(shù)，試圖將其成本降低到可接受程度，到今年為止該技術(shù)研究得到明顯進(jìn)步，具體表現(xiàn)在成本不再過分高昂，我國農(nóng)田水利工程開始廣泛應(yīng)用。比如：常見的大棚蔬菜滴灌、果樹滴灌、鮮花滴灌等。滴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是減少不必要土壤表面水資源蒸發(fā)，提高水資源利用率。濕度低的北方農(nóng)田使用滴灌技術(shù)后可提高農(nóng)作物根系通透性，可將養(yǎng)分同時(shí)注入為農(nóng)作物提供充足的水分、養(yǎng)分。滴灌可根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際需要控制水分，減少農(nóng)作物病害和農(nóng)藥使用量，提高農(nóng)田作物產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高農(nóng)田作物經(jīng)濟(jì)效益。此外，滴灌還具有適用范圍廣、節(jié)約勞力、增產(chǎn)增收的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是造價(jià)成本高、故障率高，由于滴灌出水量比較小容易積累鹽分影響灌溉質(zhì)量。

3.3 行走式灌溉

行走式灌溉技術(shù)是指利用農(nóng)村現(xiàn)有的拖拉機(jī)、四輪車等運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行灌溉，它主要有三種灌溉方式，一種是農(nóng)田種子保墑灌溉，一種是抗干旱保苗灌溉，最后一種是根際注灌。這種灌溉的優(yōu)點(diǎn)是投資成本低，適用范圍廣且比較靈動(dòng)，可以根據(jù)需要到處流動(dòng)，也可集中水源進(jìn)行注灌。此外它屬于綠色環(huán)保灌溉，可保護(hù)水源。其缺點(diǎn)是灌溉流程比較復(fù)雜，只適合小型農(nóng)田水利工程，在需要大量水源灌溉的大型農(nóng)田這種灌溉過于杯水車薪。種子保墑灌溉的流程是開溝、施肥、播種、施水、覆溝、踩均等，該技術(shù)僅適用與干旱、半干旱地區(qū)，不適用與濕潤和半濕潤地區(qū)?？购当Ｃ绻喔仁侵咐棉r(nóng)機(jī)改裝成保苗灌水機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是可直接從水源處取水，不受距離限制?？芍苯舆M(jìn)農(nóng)田中進(jìn)行灌溉，不占用農(nóng)田土地資源。

3.4 薄、淺、濕、曬灌溉技術(shù)

3.4.1 應(yīng)用流程

薄、淺、濕、曬灌溉技術(shù)是指薄水時(shí)插秧，淺水時(shí)返青，農(nóng)作物分孽前期進(jìn)行濕潤管理，農(nóng)作物分孽后期進(jìn)行曬田管理，拔節(jié)孕穗、抽穗楊花、成熟期進(jìn)行灌注管理。這種灌溉技術(shù)主要適用于水稻，在我國南方比較常見，種植小麥、大豆、玉米、棉花的北方很少見。其優(yōu)點(diǎn)主要包括可以增加農(nóng)田農(nóng)作物收成，優(yōu)化農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量，提高水資源利用率節(jié)約水源，增強(qiáng)農(nóng)田農(nóng)作物生理活動(dòng)能力，比較具有針對(duì)性可促進(jìn)農(nóng)田農(nóng)作物的正常生長等。其缺點(diǎn)是工序復(fù)雜，對(duì)農(nóng)田水利工程管理人員的技術(shù)要求比較高，適用范圍比較窄。

3.4.2 注意事項(xiàng)

采用這種技術(shù)進(jìn)行灌溉時(shí)有三個(gè)注意事項(xiàng)，一是水稻返青時(shí)期灌溉淺水應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，一般在30-40毫升。二是水稻分孽后期曬田時(shí)間、程序應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，曬田時(shí)間最好在分孽末期到幼穗分化期間，粘性農(nóng)田、低洼冷浸農(nóng)田等要重曬，曬田時(shí)間一般控制在5-10天。高抗農(nóng)田、沙土質(zhì)農(nóng)田曬田時(shí)間相對(duì)減少2-3天，但是若遇到干旱時(shí)期應(yīng)取消曬田程序。三是夏天溫度過高容易曬死農(nóng)作物，冬天干寒露風(fēng)影響農(nóng)作物生長，為了解決這些難題一般與噴灌結(jié)合加深灌溉水層，保護(hù)農(nóng)田農(nóng)作物。

4? 結(jié)束語

進(jìn)入21世紀(jì)國家更加重視節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，受國家政策、農(nóng)田規(guī)模、農(nóng)業(yè)用水價(jià)格、地下水深、農(nóng)田土地資源等因素的影響，不同地區(qū)不同農(nóng)作物的農(nóng)田會(huì)選擇不同的節(jié)水灌溉技術(shù)。節(jié)水灌溉技術(shù)可提高水資源利用率，增產(chǎn)增值，在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用特別廣泛。我國應(yīng)用在農(nóng)田水利工程中常見的節(jié)水灌溉技術(shù)主要有噴灌，滴灌，行走式灌溉，薄、淺、濕、曬灌溉等，其中噴灌主要適用于北方農(nóng)田水利工程，滴灌適用于大棚農(nóng)作物等經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高的農(nóng)田，行走式灌溉主要是播種和保苗，薄、淺、濕、曬灌溉在南方比較常見，主要適用于稻田水利工程。

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