農田灌溉用水高效利用管理研究

楊靜

摘要：針對減少農田水分消耗問題，綜合分析各種節水灌溉方式對農田水分的影響，指出減少農田水分的無效消耗是農業節水灌溉管理的重要內容，提出農田墑情精細管理措施，以期為農田灌溉用水高效利用管理提供技術支持。

關鍵詞：農田灌溉；水分消耗；利用；管理

中圖分類號：S274 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）02-0058-02

研究農田灌溉用水技術及其應用，提升水利用效率，對于解決水資源供給不平衡問題和加強農業高效用水管理具有重要作用。農田灌溉用水的消耗主要包括3個方面：土壤深層滲漏、灌溉棄水和農田作物騰發量（作物棵間土面蒸發、作物葉面蒸騰），它代表區域內真實的耗水量，是水分循環的重要組成部分，也是水資源管理和水利用模式評價的一個重要參數。在水資源緊缺區域，利用騰發量進行用水控制和水資源分配是進行水資源管理的有效手段之一。農業灌溉3個耗水途徑中，深層滲漏和灌溉棄水可通過不同方式再利用，只涉及到農田水分利用率高低問題，而田間作物騰發水量一般難以再利用，因此，減少并有效地控制農田作物水分散發與損失，是農田節水灌溉應用研究的重要方面。

1 灌溉方式分析

灌溉水輸送通常采用渠道和管道方式。渠道襯砌防滲是常用的節水灌溉方式之一，可防止渠道沿途水分向深層土壤滲漏，提高輸水利用率。管道輸送灌溉水可避免輸送過程中水面蒸發和沿途滲漏，提高輸水利用率。

農田灌溉有地面灌（畦灌和溝灌）、膜上灌、噴灌、滴灌、滲灌、低壓管道輸水灌等高效節水灌溉方法。1） 地面溝畦灌將灌溉區域分為畦或溝，通過畦或溝進行灌溉。相比大田漫灌，地面溝畦灌可以減少田間積水量、減少地面蒸發，是一種簡易低成本的節水灌溉方式。但灌溉上需控制每次灌水量，否則灌水量過大會產生地面徑流，造成農田土壤深層水滲漏。2） 噴灌可以使灌溉水形成細小雨滴均勻降落到田間作物葉面和地面，選擇合適的噴灌時間和時長可以減少地面積水，從而減少騰發量。但在多風及強光照期間噴灌，細小雨滴與作物葉面水珠更容易蒸發。3） 滴灌是節水效果最好的灌溉技術之一，以小流量出流實現局部灌溉。滴灌方式下水分與空氣接觸面積小、接觸時間少，可以有效減少農田騰發量。4） 滲灌是一種地下微灌形式，通過埋設在地表下作物根系主要活動層的灌水器（滲灌管），借土壤毛細管作用，根據作物生長需水量定時定量向作物根部土壤滲水，供給作物水分和液體肥料。滲灌方式對于控制騰發量具有明顯效果。

與地面灌相比，噴灌可節水30%～40%，滴灌可節水50%～70%，滲灌可使冬小麥的水分利用效率提高約41%，顯然滲灌節水效率優勢明顯。利用滴灌、滲灌技術分配田間灌溉用水，可以最大限度減少農田騰發量。以往作物生長期內灌溉次數較少，每次灌水量相對較大，地面積水時間較長，從而導致農田灌溉用水騰發量較大。應針對不同種類作物生長期需水量制定科學合理的節水灌溉制度（包括灌溉次數和每次灌水量等），使節水灌溉技術起到積極作用。

2 農田墑情水分管理

農業灌溉節水應將重點放在如何切實控制和減少無效的農田水分騰發方面，土壤墑情精細管理與農田水分有效利用具有重要關聯。

2.1 保持土壤墑情，適時適量灌溉

土壤墑情是在長期農業生產實踐中形成并反映土壤水分狀況的指標，作物生長與土壤水分緊密相關，土壤墑情的好壞直接關系到作物生長發育及產量狀態。以減少農田水分無效消耗為目標的精細灌溉節水措施，根據監測掌握土壤墑情，進行適時適量灌溉，維持農作物正常生長，可在一定程度上避免農田水分無效損失。

2.2 應用節灌技術，維持土壤墑情

滴灌和滲灌技術方式下灌溉水緩慢滴出，在重力和毛細管作用下進入土壤，可使作物主要根區土壤保持最優含水狀況。對農作物進行灌水時，利用滴灌技術可達到省水省工、增產增收效果。滴灌時，水不在空中運動，不打濕葉面，也無有效濕潤面積以外的土壤表面蒸發，直接損耗于蒸發的水量最少，在很大程度上減少了水分消耗，容易控制水量，不致產生地面徑流和土壤深層滲漏，比噴灌節省大量水。同時，作物壟間未供應充足的水分，雜草不易生長，減輕了雜草與作物爭奪水分養分的干擾。由于作物根區能夠保持最佳水肥狀態，因此可獲得增產增收效果。

2.3 制定節水灌溉制度，減少農田騰發量

選擇合適的灌水時間、灌水定額等節水灌溉制度指標，對于減少農田騰發量起著至關重要的作用。傳統灌溉模式中，在日照較強或有一定風速情況下灌水，除了水分滲漏外，還有相當一部分水分以蒸騰蒸發形式被快速損耗，這種條件下進行灌溉對水分有效利用不利。應選擇合適的灌水時間，如在農作物需水期通過自動化控制進行無風的夜間灌溉，避免太陽照射，使水分于早晨太陽出來前基本入滲到作物根部的淺層土壤中，從而降低蒸發量。在選擇合適灌水時間基礎上，減少每次灌水量，增加灌水次數，同樣可以達到不致產生田間地面徑流和土壤深層滲漏的目的，有效降低農田棵間土面蒸發與植物葉面蒸騰。

3 實施精細灌溉技術

3.1 土壤墑情監測

進行土壤墑情監測，可以及時反映土壤水分狀況，為適時適量灌溉提供準確信息。測定土壤水分含量的方法有烘干法、中子儀法、γ射線透射法、電磁波法、電阻法、電容法、光電法等，這些方法在土壤墑情監測中都有不同程度的運用。土壤墑情監測需要精確連續測定不同時刻土壤水分含量動態情況，以提供精確連續土壤墑情信息。目前廣泛應用較為先進的TDR（時域反射儀）測定土壤含水量，這種方法觀測土壤水分過程中不破壞土壤原狀結構，操作簡便，能長期連續工作，具有方便快速、精度較好、不擾動土壤等優點。

3.2 滴灌控制技術應用

提高農田水分利用率，實施精細灌溉節水措施，需要采取控制技術對滴灌系統的管道閥門啟閉及水量進行自動化控制。自動化控制系統主機設在泵房內，結合農田土壤水分監督的土壤水分信息，聯合水井與支管上的壓力傳感器對閥門及干、支管流量進行綜合控制，實現農業灌溉現代化管理。

4 結論

農田水分代表著灌溉區域內的真實耗水量，在農業灌溉用水中減少無效的水分消耗、提高水分生產率是今后重點努力方向。從土壤墑情監測、節水灌溉工程控制技術應用、土壤墑情精細灌溉技術管理等方面，著眼于農田灌溉水分的消減調控管理，在滿足作物對土壤墑情要求的前提下，采用保持墑情滴灌控制技術，制定合適的灌水時間、灌水次數、灌水量等節水灌溉制度指標，嚴格調控農業灌溉綜合耗水量，為水資源可持續利用提供技術支持。

參考文獻

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