農業節水灌溉技術

李汶承+何俠

我國是一個干旱缺水嚴重的國家。淡水資源總量為28000億立方米，占世界水資源總量的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一，是比耕地資源（占世界總量的9%）更緊缺的資源。同時，我國水資源分布很不均勻，北方水資源貧乏，南方水資源相對豐富，南北相差懸殊。淮河以北的廣大北方地區擁有全國60%的土地，卻只有15%的水資源。

水資源短缺與節水將是我國不得不面對的永恒主題，它不僅關系到國家糧食安全、生態安全，而且關乎國家安全。確保我國農業用水量維持零增長或負增長才可以滿足國家戰略水安全，但要滿足我國糧食安全戰略需求必須增加農業用水量約1200億立方米。這兩個現實需求形成了難以調和的矛盾，水資源不足已成為嚴重制約我國國民經濟持續高效發展的瓶頸，在水資源極為有限的前提下，解決這一矛盾只能依靠科學技術，大力發展現代節水灌溉的高效農業，使農業由粗放經營管理走向集約經營管理，推進農業供給側結構性改革，實現農業水利現代化。

水資源是人類生存中必不可少的重要資源，但由于其自然存在的狀態與人類的需求并不完全符合，進行水資源集中整合的水利工程隨之而出現。水利工程不僅能避免洪澇災害的發生，而且還能夠使水資源得到最大化利用。尤其對于我國這樣的農耕文明古國，水利工程在保障農田灌溉方面發揮了重要作用，古代水利工程更是科技發展和國家興盛的重要標志。

現代節水灌溉

節水灌溉是指用盡可能少的灌溉水量來滿足作物需水，獲得農業生產的最好效益。節水灌溉的最終目標是提升灌溉水的最大利用率，促進農業高效發展。現代節水灌溉技術就是要采取最有效的技術措施，使有限的灌溉水量創造最佳的生產和經濟效益。其與傳統的灌溉技術相比有著更多的優勢，融合了現代科學技術成果與科研成就，可根據各個地區特點、經濟發展水平提供多種合適且可選擇的節水灌溉方式。

現代節水灌溉為解決我國農業水資源短缺問題提供了技術保障，在提高農業用水效率、農民增產增收及生態環境建設等方面發揮著重要作用，主要分為三種類型，分別為滴灌灌溉、噴灌灌溉及地面灌溉。

滴灌灌溉。由于該技術有著較高的價格，也被稱為“昂貴技術”。它是將作物生長所需的水分和各種養分適時適量地輸送到作物根部附近的土壤，即通過低壓管道系統和特別的小塑料管及滴頭將水和營養直接傳導至作物的根部。此種灌溉方式精密度良好，作物可直接、均勻吸收。相比其他灌溉方式，節水效果顯著，對于提升作物產品品質，增產增收作用明顯。同時其存在一些不足，主要為滴頭的流道較小，易導致堵塞，且滴灌灌水量較小，易造成鹽分積累等問題。滴灌技術適用于一切地形和土壤，特別是在干旱缺水地區近年來得到廣泛應用，內蒙古自治區將節水灌溉作為地區戰略工程，大力推進膜下滴灌技術，將其應用于普通玉米等作物中，取得了良好的節水增產效果。

噴灌灌溉。俗稱“人工降雨”。其主要是利用專用設備將有壓水送到灌溉地段，并噴射到空中散成細小的水滴，均勻地降落到田間進行灌溉的方法。與其他灌溉技術相比，由于水分輸送全部在管道內進行，高效節約水資源，一般可節約40%的水資源，同時人工可根據作物需水情況調節噴灌強度和時長等技術指標，從而保證灌溉質量，有利于改善土壤結構以，提高水肥利用率。該方式適用的設備較多，僅噴頭就包括多種類型，如垂直搖臂式噴頭、搖臂式噴頭、全射式噴頭等。噴灌技術又可細分為固定式、半固定式、移動式三種噴灑方式。其不足之處在于受風力和溫度影響較大，在風力較大、炎熱氣候條件下，水量損失較大。噴灌技術基本沒有地形障礙，山丘地區也可以灌溉，非常適合于干旱缺水地區和經濟作物灌溉，當前已在山東等經濟條件比較好的農業大省的大田作物、蔬菜種植及園林草地等方面得到廣泛應用。

地面灌溉。地面灌溉仍是當今世界占主導地位的灌溉技術，同時也是最古老和常見的灌溉方法，我國北方地區灌溉方式的主體。灌溉水依靠重力并利用溝、畦、格田引入農田，滲入土壤，由于田間工程設施簡單，不需要能源，易于實施，至今仍廣泛主導使用。該種方式水資源浪費較為嚴重，目前正在進行各方面技術改進，包括長溝改短溝、大畦改小畦的溝畦改進技術，渠道防滲灌溉技術，北方井灌區大力推進的管道輸水灌溉，均有效減少了水資源在輸送過程中的浪費。為了提升灌溉效果，需要進一步布置完整的田間輸水渠道網，確定合理的溝、畦和格田規格，著力改善灌水工具，提高土地平整精細度。該灌溉方式也存在一些缺點，如易導致表層土壤板結，水利用率較低，灌水均勻度較差。目前我國廣東、云南等南方地區正在大力推進渠道防滲技術、低壓管道技術提升農業節水灌溉效率，并結合水肥一體化技術，推動節水技術與農藝農技相融合，促進高效節水農業發展。

節水灌溉技術的應用和發展趨勢

灌溉渠系管道化。灌溉渠系管道化最初應用于日本，之后美國等發達國家也逐漸使用管道化輸水。近年來，我國北方干旱地區不斷大力發展井灌區管道輸水技術，今后將朝著大型渠灌區管道化的方向發展。

噴灌、滴灌技術普及發展。噴灌與滴灌技術在國內外節水灌溉中已得到良好應用，我國也在通過補貼等方式引導新型農業經營主體大力利用該技術發展高效節水農業。由于節水灌溉技術都具有自身適用的各種條件，如經濟條件、自然條件，為此噴灌、滴灌溉技術的使用應因地制宜。當前，我國的噴灌、微灌技術已有了很大提升，目前正朝著低壓、節能、多目標利用的方向發展。

地下節水灌溉技術開發。地下灌溉是一種新型有效的技術，已被公認是一種最有前景的高效節水灌溉技術。它將以往對土地的灌溉轉變為對植物根系直接進行灌溉，包括滲灌和地下滴灌兩個主要方式，目前正在提高設備壽命，降低成本。

現代化精細地面平整技術應用。當前世界上最先進的土地平整技術是激光控制平地技術，在發達國家已經得到大范圍應用。其具有自動化程度較高、作業率高效以及操作簡便等優點。其能夠有效改善農田平整狀況，使田間灌水效率得到大幅提升，未來將在節水灌溉技術的應用中發揮重要作用。

總之，現代節水技術的核心是使灌溉水在農業生產中得到最大化利用，提升灌溉水的利用效率，促進農業的高效生產。由于當前我國農業種植結構和水土資源分布具有一定的區域性，每個地區經濟發展也各有差異，因此，了解各個地區的經濟狀況，掌握每個地區的水資源狀況、氣候條件等，完善、細化節水灌溉規劃，加強水資源節約利用的基礎建設，全面實施區域規模化節水灌溉，促進現代化精細灌溉技術的應用，加強節水灌溉與水肥一體、旱作農業等融合發展，完善水資源保護制度，使農業高效用水技術得到良好發展。

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