節水灌溉技術發展現狀及趨勢

蘇建軍

（建平縣水務局水資源辦公室 遼寧 建平 122400）

1 發展節水灌溉的必要性

我國農業發展中對水資源需求量較大，且存在著利用率低、浪費嚴重等問題。節水灌溉技術的應用，在保障灌溉質量的同時，可控制水資源損耗，增加農村收入，同時，節水灌溉對生態環境保護也有顯著作用，有助于我國生態環境的不斷改善。

節水灌溉技術是節約用水和高效用水的統稱，該技術對傳統灌溉模式加以優化和調整，對使用的技術方式實行科學衡量和評價，在推動農業發展的同時，也改善了技術水平。現階段我國加大了節水灌溉技術的應用，以構建節水型農業，維護糧食生產安全。

2 節水灌溉技術現狀

2.1 畦灌

2.1.1 畦灌的優劣勢分析。畦灌是目前我國農業灌溉中較常使用的一種灌溉方式，尤其在北方地區使用頻率最高。畦灌適用于小麥、花生等密集型作物，畦灌的優勢為灌溉效率高、設備簡單、操作便利、成本低廉。劣勢在于用水量較大，對于干旱或半干旱地區不適用。另外，畦灌要求水流自然流淌，所以對土地的平整度要求較高，如果有坑洼，容易出現水源過多集中的現象，導致部分區域農作物根部吸收過量水分，出現深層滲透或超量棵間蒸發現象，不僅阻礙農作物生長，還會帶來較大的資源損耗。

2.1.2 畦灌的影響因素。畦灌影響因素有畦田尺寸、田地坡度、平整度、改水成數等。為加強畦灌效果，需要做好調查計算，注重各項參數的準確性。例如，小畦灌溉，塊田尺寸面積應小于334 m2，最大則要維持在667 m2左右。小畦灌溉縮短了水流入滲時間，降低了灌水定額。由于畦田面積小，灌水速度快，提高了整塊田地的入滲均勻度，避免了長時間灌溉而引發的滲漏問題，極大地減輕了灌溉水對土壤的沖刷，有利于保持土壤養分。

2.1.3 對畦灌技術的研究現狀。為了加強畦灌效果，很多專業學者對該項作業展開了深入研究工作，如針對畦塊類型和入流方式對畦灌的影響研究，利用隨機生成和實測的畦面相對高程描述微地形，以二維模型模擬的方式展現灌溉過程和灌溉性能，通過結果對比分析獲取較為精準的數據資料。再比如利用均勻試驗、多元回歸分析方式，以遺傳算法構建的優化模型，準確計算出不同計劃灌水審圖下，對畦灌技術的要求，并總結增強灌溉效果的要素，保證畦灌的質量，達到節水灌溉目標。

2.2 溝灌

2.2.1 溝灌的應用方式。溝灌屬于傳統地面灌溉的一種，也是當前較常使用的灌溉方式。溝灌多被應用在寬行作物上，如棉花、玉米、甘蔗等。應用過程中，要求農戶先在田間開溝，以行間距來確定溝的寬度，一般不會超過1 m。水流會從溝內向下及兩側流動，達到對兩側作物灌溉的目的。在開溝過程中，如果行間距小于50 cm，為保證滲透效果，可采用兩行一溝的方式滿足灌溉要求，達到節約用水的目標。溝灌在長時間應用中，也隨著技術發展和農業灌溉需求發生了較大的變化，衍生出交替隔溝灌溉方式，以期做好水資源的科學劃分，增強灌溉效果。

2.2.2 交替隔溝灌溉技術的理論依據。植物氣孔開度在由充分灌溉轉變到虧缺狀態后，植物蒸騰作用會呈現快速下降的趨勢，而光合作用不會受到較大影響；對于局部較為干燥的區域，作物根系會產生脫落酸，可及時調節作物氣孔的開度，控制水分的過度消耗；交替控制下根系會因受到水分脅迫而發生變化，這種變化可對土壤能力及根系的傳導和吸收性能做出科學調整，營造更好的生長環境。以玉米為例，研究表明，交替隔溝灌溉相比較常規溝灌灌后蒸發量明顯減小，在滿足作物蒸騰耗水的基礎上，交替隔溝灌減小了灌溉濕潤面積，從而降低了無效蒸發水的消耗。此種方式適用于受經濟條件和社會條件限制的干旱和半干旱地區，由于投資少、易掌握，該方法已廣泛運用于大田大面積灌溉作業。

2.3 滴灌

2.3.1 滴灌系統的應用。滴灌是利用管網和滴頭設備進行定時定量灌溉的節水灌溉方式，其能夠將水分準確的輸送到作物根部位置，以減少水資源浪費。滴灌在我國干旱地區的應用較為廣泛，并取得了顯著效果。滴灌最開始出現在以色列，之后引入我國，該技術使用中可節約95%左右的水資源。目前國內滴灌技術多用于瓜果、花卉、棉花、溫室蔬菜等經濟效益較高的作物。

2.3.2 滴灌技術的優勢。①以水滴方式濕潤作物根部附近土壤，避免灌溉中水分的快速蒸發，增大水資源利用率。②滴灌位置可通過專業設備實行精準把控，改進灌溉效率，增強節水效果。③滴灌技術可將農藥、覆膜栽培技術等融合起來，運用滴灌系統可將農藥化肥運送到指定位置，不對周邊環境造成污染；滴灌技術和覆膜栽培技術的融合則衍生出膜下滴灌技術，改進了節水效率。

2.3.3 滴灌技術的缺點。滴頭流道較小，易于堵塞，對水質要求較高。設備投入成本較高，且維護難度較大。

2.4 滲灌

2.4.1 滲灌的應用方式。滲灌是在噴灌和滴灌基礎上衍生而來的新型高效節水灌溉技術，也是世界先進的節水灌溉技術之一。滲灌技術使用中會在地下安裝微孔滲水管，利用滲水管將水分滲透到土層內，再通過土層自身作用或重力作用，不斷實行擴散，以達到澆灌的目的。另外，滲灌技術在使用中，除了能維持水資源的供應外，也能加快肥料的輸送，規避施肥中存在的污染問題，為農作物根系生長提供良好的環境和養分。

2.4.2 滲灌的優劣勢分析。與噴灌和滴灌技術相比，滲灌不會存在水分蒸發問題，水源會直接順著地下管線到達指定地點，優化土壤性能。滲灌近幾年在我國一些地區得到良好應用，但由于我國引入時間較晚，技術不完善，還存在一些問題。滲灌技術在我國大面積推廣需要克服的問題較多，如投資較大，施工復雜，對水質要求較高，容易出現管道堵塞和灌水不均勻等問題，且維修管理困難。經過多年研究和發展，滲灌技術已經成功應用于溫室蔬菜、花卉、果樹等作物。

2.5 微噴灌

2.5.1 微噴灌的應用原理。微噴灌技術是基于噴灌和滴灌形成的一種新型灌溉技術，該技術可在特定壓力條件下，以管道輸送水流，將小量水流以高速噴出，濕潤作物土表和植物葉片。與噴灌相比，微噴灌的噴水壓力較低，且對管材質量無嚴格要求。而相較于滴灌，微噴灌的工作壓力則相對較大，微噴頭的流量和流速均大于滴灌，由于其自身的特點和優勢，噴頭不易受細小顆粒的影響而發生堵塞問題。

2.5.2 微噴灌的優勢分析。微噴灌有利于水肥一體化，為農作物提供更加適宜的溫度和濕度。微噴灌的灌水定額不大，可最大限度地規避深層滲漏和土壤鹽堿化等問題。現階段，微噴灌多應用在溫室蔬菜、育苗和花卉栽培等對溫度和濕度有較高要求的區域。研究顯示，噴灌及微噴灌的節水優勢尤為顯著，是我國節水灌溉工程建設和發展的主要趨勢。

3 節水灌溉技術的發展趨勢

3.1 精準灌溉。精準灌溉中融入了信息技術的相關內容，以信息技術對灌溉水量、水流速度等實行科學管控，達到精準要求。精準灌溉作業伴隨著精準施肥，構建完善的智能集成水肥一體化管理系統，通過該系統對水肥的用量、運送速度等做到科學管控，為農作物生長營造良好土壤環境。再者，該系統也可降低管理成本，增大經濟效益。精準灌溉的實施為節約型農業發展指明了方向，為農業經濟的進步提供了強大助力。

3.2 信息化管理。農業信息化管理包括基礎設施信息化管理和基礎操作的信息化管理，是將信息化技術、多媒體、智能技術、大數據技術等先進技術融入到農業生產體系內，對農業實行自動化、智能化、實時化的監督和控制，以提高灌溉系統的功能性和實用性，做好灌溉的科學管控，減少水資源的浪費，在提高農業發展水平的同時，推動我國水環境的良好發展。

3.3 節水灌溉技術的綜合利用。農作物種植所處環境不同，對灌溉水資源的需求量也不同，再加上作物種類、地質結構等的差異，在開展節水灌溉時，應做好不同類型節水灌溉技術的綜合應用，以保障灌溉質量，提高農業經濟效益。在節水灌溉技術選用上，要做好綜合分析與考量，充分發揮技術優勢，以滿足農業灌溉要求，促進作物的健康生長。