農業節水灌溉技術及發展方向

徐佳麗

（甘州區新墩鎮人民政府，甘肅張掖734000）

我國是一個農業大國，農業灌溉用水占全國總用水量的70%以上，但灌溉用水的有效利用率只有40%，不到發達國家的一半，我國農業灌溉每年缺水300 億m3。原因在于灌溉技巧落后，多數地方仍以漫灌為主，不僅造成水資源的極大浪費，而且影響作物產量。隨著經濟的快速發展以及人口的不斷增加，水資源的需求量不斷增長，我國處于水資源嚴重短缺的現狀，科學的農田灌溉工程及配套技術迫在眉睫。節水灌溉就是根據農作物的生長規律，在作物需水的情況進行灌溉水的高效利用，從而實現農業效益的增加[1,2]。它是以降低灌溉用水的無效損耗為核心，最大限度地提高灌溉水的有效利用率，以及提高農作物的水分利用率，進而提高生產效益[3]。在全球水資源緊缺的情況下，對水資源的有效利用是非常重要的，由于農業用水在我國水資源利用中占有一定的比例，因此采用農業節水灌溉技術，能夠有效提高水資源的利用率，同時還能滿足作物對水的需求。可見，農業節水灌溉技術在作物灌溉中發揮著重要作用。

1 節水灌水技術

灌水技術是指將已送到田頭的灌溉水均勻分布到作物根系的活動層中的一項技術。根據灌溉水進入作物根系的途徑不同，灌水可分為噴灌、地面灌溉、微灌、滴灌等，其中噴灌和地面灌溉是應用比較多的兩種[4]。

1.1 噴灌

噴灌主要是以空中配水的方式，為作物提供水源。噴灌不僅能夠保障灌水的均勻性，同時還能節省人力和耕地占有面積，對地形的適應能力也很強；但也存在一定缺點，例如設備投資高、受風力影響大等。該方式具有一定的壓力要求，壓力管道輸水是現階段主要采用的方式[5]。目前的灌溉系統包括以下幾種形式：一是固定管道式噴灌，該系統是將干支管埋入地下，形成固定模式，其具有可靠性高、節省人力、使用壽命長的優勢，但缺點是設備投資高；二是半移動管道噴灌，即固定干管，支管可以移動，與固定式相比，其在一定程度上減少了支管的使用量，降低了投資成本，但需要人力進行支管的移動，管道的移動磨損可能會導致管道的使用壽命減短；三是滾移式噴灌支管，即用法蘭將噴灌支管（多為金屬管）連成一個整體，間隔均勻的距離安裝一個大輪子，該安裝是以支管為軸，通過小動力機的推動，使支管滾向下一個灌溉點，完成下一點的作物灌溉。

1.2 地面灌溉

地面灌溉是一種傳統的灌水技術，水浪費嚴重，因此對灌溉的要素、工具等方面進行優化改進，可以完善地面灌溉技術，使其具有一定的節水性能。具體來說，首先是灌溉技術要素的優化，其主要是對溝畦規格、入畦（溝）流量、改水成數等方面進行合理組合，使其達到節水的效果，例如采用較小畦溝尺寸進行溝灌、畦灌，可以提高灌水的效率和保障灌溉的均勻度；其次是溝畦灌水工具的更新，傳統的灌溉是人工渠首開口放水入溝畦，現在可采用閘門孔管或虹吸管進行放水，從而提高田間灌水的利用率。

1.3 滴灌

滴灌技術是將水加壓、過濾，通過低壓管道送達滴頭，然后以點滴的方式向植物根部進行灌溉。為了達到滴灌的目的，則需要根據種植蔬菜品種的不同調整輸水管線的間距，從而滿足蔬菜對水的需求。該技術具有省水、省工、節能等優點，其中省水最為突出，即滴灌用水量僅為噴灌用水量的1/2，為地面灌溉的1/3。在棚室蔬菜生產中，采用滴灌的方式，不僅能夠節約水源，改善棚內蔬菜生產環境，而且能夠降低生產成本，增加經濟效益。

1.4 膜下微灌

膜下微灌由三部分組成，即微型首部、輸水管道、灌溉器，該技術是通過微噴頭將水噴灑到土壤表面，或者噴灑到地膜下流至土壤表面。與大水漫灌方式相比，可節約一半以上的水量，并且可有效控制灌水量，從而保障蔬菜的需水量。目前，在設施蔬菜生產上，膜下微灌技術得到了廣泛的應用，不僅可以控制水量，而且能夠將可溶性化肥隨灌溉水噴灑到蔬菜的葉面或者根系周圍的土壤表面，達到節水省肥的目的。蔬菜常用的微灌模式有小單元微灌系統、自流式微灌系統、變頻恒壓微灌系統，無論是哪種模式，都在一定程度上降低了灌溉水的用量，同時也滿足了蔬菜的水量需求。

1.5 膜下暗灌

膜下暗灌技術是在蔬菜定植后，將塑料薄膜（一般為一層）覆蓋在兩小行間的溝上，從而形成灌水溝，之后在膜下溝中進行灌溉。需要注意的是，兩個相近大行之間不覆蓋地膜。該技術具有投資少、省水的優點，主要適用于露地等各種形式的瓜菜栽培。就節水方面來說，相關研究表明，該技術比傳統的畦灌節約50%～60%的水量，比不覆膜溝灌節約40%的水量，因此該技術是蔬菜類灌溉的一項重要節水技術。

1.6 滲灌

滲灌是一種新型的節水灌溉技術，是繼噴灌、滴灌之后的又一節水灌溉技術[5]。滲灌主要適用于地下水較深、地下水及土壤含鹽量較低、灌溉水質較好、濕潤土層透水性適中的地區。統計資料表明，滲灌水的田間利用率可達95%，滲灌比漫灌節水75%、比噴灌節水25%。但缺點是毛管較細易堵塞，且易受植物根系影響，有些植物根系會鉆進滲灌管的毛細孔內破壞毛管。在地下害蟲猖獗的地區，害蟲會咬破毛管，導致大面積漏水，最后使系統無法運行。

2 節水輸水技術

傳統的輸水方式是通過土渠灌溉水來完成水源到田頭的輸送，但在此過程中，會有大量水出現滲漏、蒸發，從而造成水資源的浪費。為了實現輸水過程中的節約用水，則需要采用一定的節水技術，目前常用的方法是管道輸水和渠道防滲。其中，管道輸水是指通過鋪設管道來完成水源的輸送，可以有效降低或者避免渠床上雜草蒸騰、水面蒸發等造成的輸水損失。渠道防滲則是通過運用一些防滲材料將渠道過水斷面進行防護，減少輸水過程中水資源的滲漏，常用的防滲材料包括漿砌塊石、干砌塊石、現澆混凝土面、塑料薄膜等。對于一些較小渠道，如果采用混凝土護面，可將其設置為“U”型，這樣不僅可以減小過水斷面，同時還可以保障輸水流量的增加[6]。

3 節水灌溉的發展方向

農田節水灌溉研究涉及到各個方面，本文僅從技術研究的角度分析其發展趨勢，可以預見的是，未來農田節水灌溉技術會向著以下幾個方面發展。

3.1 技術水平提高

隨著科技的進步和社會生產水平的提高，節水灌溉技術將不斷提升。后續節水灌溉技術將向著高科技技術系統集成的方向發展，以實現時、空、量、質等各個維度的密切配合，提高灌溉的精準性[7]。

3.2 水分利用率提升

地下灌溉的發展前景十分廣闊。目前地下灌溉的普及程度較低，推廣速度較慢，但隨著技術的不斷發展，后續地下灌溉技術的普及度會增大，水分利用率的提升將是節水灌溉發展的重要方向[8]。

3.3 噴灌仍是主流灌溉模式

在大田農作物機械化生產中，噴灌技術的優勢無可取代，未來針對該技術的研究將會集中在綜合利用方面，包括智能化節水灌溉裝備的研究，應用3S 技術實現精細化灌溉，此外，還會進一步與生物技術相結合，發展作物調控灌溉技術等[9,10]。

當然，除了技術措施外，在農村地區大力宣傳節水灌溉、節約用水的重要意義仍是重中之重，只有在全社會形成一個良好的節水灌溉技術發展氛圍，弱化低效益膨脹型的用水需求，并徹底杜絕無效浪費型用水需求，才能提高農業水資源的利應率，從而實現農業的可持續發展[11,12]。