高效節水灌溉技術在烏魯木齊縣土地復耕中的應用

李曉月 魏登攀

（新疆農業大學，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

烏魯木齊縣地處新疆維吾爾自治區烏魯木齊市南郊，是極度干旱區。2012 年，由于烏魯木齊市政府用水政策的調整，烏魯木齊縣出現了大面積的休耕農田。2021 年，由于農業政策調整，烏魯木齊縣對休耕地進行復耕，但因為市區生活用水量的不斷增加，加之烏魯木齊縣上游自然降水的減少，以及烏魯木齊縣農業生產方式落后帶來的水資源大量浪費等原因，導致烏魯木齊縣生活用水與農業用水矛盾嚴重。嚴峻的供水形勢促使烏魯木齊縣進行用水結構調整，強化設施農業生產，推廣高效節水灌溉技術，把節約下來的水供給城市，確保水資源的高效利用及農業的可持續發展。故烏魯木齊縣對休耕地復耕時選用了高效節水灌溉技術取代原有的大水漫灌技術，以達到節水的目的。

1 烏魯木齊縣農業政策調整

1.1 2021 年之前烏魯木齊縣的農業政策

2013 年12 月23—24 日在北京市舉行的中央農村工作會議，提出要確保糧食安全，“堅守18 億畝耕地紅線”。但同時，由于水資源的短缺，烏魯木齊縣按照上級的要求開始大面積休耕，在中央及市兩項政策的疊加下，從2012 年開始烏魯木齊縣累計有 6 666.67 hm耕地基本處于休耕狀態，沒有再種植過任何農作物。中間有承包商愿意承包土地進行農作物種植，在不違反國家政策的條件下，政府予以支持，但全縣仍有大量的土地處于休耕 狀態。

1.2 2021 年之后烏魯木齊縣的農業政策

2021 年，烏魯木齊縣按照上級要求開始對全縣的休耕地進行復耕，但擺在面前的一個難關就是農業用水的短缺。從2021 年公布的數據來看，2021 年每667 m地只給水300 m。農業政策的調整，水量的不足，促使種植戶在農業灌溉、管理和經營方式上進行轉變，以達到減少水資源用量的目的。經過探索，烏魯木齊縣政府決定發展高效節水灌溉農業。為此，烏魯木齊縣政府通過財政補貼、企業捐款、項目支持等各種途徑，在即將復耕的耕地上修建了大量的高效節水灌溉設施，以便于承包耕地的種植戶使用，在完成耕地復耕任務的同時，促進農業生產的轉型升級，實現農業可持續 發展。

2 烏魯木齊縣用水現狀

2.1 烏魯木齊縣可支配水資源減少

烏魯木齊縣屬新疆維吾爾自治區烏魯木齊市轄區，位于天山山脈腳下、準噶爾盆地南部邊緣，屬中溫帶大陸性干旱氣候區，境內有烏魯木齊河、頭屯河兩大水系（均為內陸河）。河道短而分散，發源于山區，以冰雪融水補給為主，水位季節變化大。近年來，由于市區生活用水、工業用水逐年增加，烏魯木齊市政府陸續在烏魯木齊縣境內修建了大西溝水庫及照壁山水庫，抽走了大量的水資源，對烏魯木齊縣自身用水造成了極大的影響。加之近年來氣候變暖，烏魯木齊縣境內的降雨量、降雪量均有不同程度的減少，造成烏魯木齊縣可支配的水量逐年 減少。

2.2 烏魯木齊縣用于道路綠化的水資源逐年增加

近年來，烏魯木齊縣將縣域內的大量鄉鎮移交給烏魯木齊市進行管理，導致經濟發展一落千丈，為了發展經濟，烏魯木齊縣提出了“旅游興縣”的口號。為此，烏魯木齊縣修建了從烏魯木齊市區直達板房溝鎮、水西溝鎮的公路，并在縣域內大量進行道路硬化和綠化建設。為了進行道路綠化及公園修建，烏魯木齊縣移栽了大量的樹木和花卉，為了使樹木和花卉成活，每年要對移栽的樹木和花卉澆水，讓烏魯木齊縣本就拮據的水資源更是捉襟見肘。

2.3 烏魯木齊縣農業用水現狀

烏魯木齊縣有近13 333.33 hm的耕地，但從2012 年開始陸續有近6 666.67 hm的耕地休耕。在休耕之前，農民采用的都是大水漫灌的方式種植馬鈴薯、苜蓿、大麥、青豆等農作物，造成了大量的水資源浪費。休耕之后，農業用水問題得到了極大程度的解決，但由于城市用水的不斷增加，烏魯木齊縣的農業用水始終處于用水不足的狀態。2021 年，烏魯木齊縣實行休耕地復耕，但是由于可用于農業生產的水量較少，故只能發展高效節水灌溉農業。但即使如此，農業用水的問題卻始終沒有得到妥善解決，大量的農作物因為水量供應不及時或供給不足而出現了不同程度的減產，嚴重打擊了種植大戶的種植 積極性。

3 高效節水灌溉技術推廣的必要性

3.1 引發農業生產方式的變革，提高種植戶收入

我國傳統的農業生產灌溉方式為大水漫灌，從水井到地頭往往有很長的一段距離，在澆水作業中需要大量的人力巡視水渠、清理水渠、進行開關等工作，且水在流動過程中存在著大量蒸發、下滲等情況，使到達地頭進行灌溉的水量往往只有總水量的1/2 左右。目前，我國農村種植業中灌水量的收費往往是按照水量或者電量進行收費，由于在澆水作業中存在大量的水資源浪費，導致種植戶的生產成本進一步提升，降低了生產利潤。高效節水灌溉技術使用管道進行輸送，在農作物生長位置進行澆水作業，避免了水資源運輸過程中的蒸發和下滲，降低了生產成本，提高了種植戶的收入。

3.2 改變傳統農田水利設施的建設方式，實現工業反哺農業

傳統的農田水利設施往往建造簡單、功能單一。例如，最常見的水渠大多是由土建成的，而高效節水灌溉技術所要用到的管道、過濾器、閥門等設備往往都是由金屬或塑料制作而成，可以極大地消化目前國內的工業產品，間接地推動工業發展，實現工業反哺農業。

3.3 提高水資源利用率，緩解水資源供需矛盾

高效節水灌溉技術相較于傳統的大水漫灌生產方式可以極大地節約水資源，且由于可以做到區域化控制，對于所需要的水量可以提前計算，在播種前便可以根據需水量、種植作物種類等多種因素進行協調處理，做到對供水量的控制。采用高效節水灌溉技術還可以做到定點定量服務，以便進行精準灌溉作業，減少水資源浪費，提高水資源利用率，極大地緩解水資源的供需矛盾。

3.4 減少地面農田設施，提高土地利用率

采用高效節水灌溉技術時，可以將部分農田水利設施由建造在地面改為建造于地下，避免由于水利設施的建造而大量占用耕地，增加了單位面積內農作物的種植數量，提高了土地利用率。由于水利設施建造于地下，也可在一定程度上避免農田作業時各類農業機械對水利設施的損壞，延長農田水利設施的使用年限。

3.5 減少民事糾紛，降低農業生產成本

在傳統生產方式下，農業生產極其依賴人工，而有人的地方就少不了各種矛盾糾紛，加之以水資源為代表的各種生產資料的不足，很容易產生各類民事糾紛。例如，種植戶在進行灌溉過程中，因為時間到了而農田還沒有完成灌溉，便很容易與下一家種植戶產生矛盾，更甚者大打出手。而應用高效節水灌溉技術后，可改變以戶為單位進行的傳統農業生產，可以同時對整個村甚至幾個村的耕地進行作業，不僅能降低農業生產成本，還能避免種植戶之間出現矛盾 糾紛。

3.6 改變農作方式，提高勞動生產率

高效節水灌溉技術摒棄了傳統農作以人工為主的農作方式，轉而向智能化、機械化邁進。通過改變農作方式，將大幅度地減少對人工的需要，可以使用極少的人員完成農業生產的各項作業，極大地提高了單位人員的勞動生產率，提高了勞動效率。

3.7 改善生態環境，減緩土地荒漠化

采用傳統的農業生產方式，會讓水資源在土壤中大量深層滲漏進而發生超量灌溉，導致地下水位上升、土壤鹽漬化和鹽堿化，進而導致土壤生產力下降或喪失，造成土地荒漠化。而采用高效節水灌溉技術可以將水資源定點送至農作物周圍，使農作物吸收利用，避免了水資源在其他區域的浪費，減緩土壤的鹽漬化和鹽堿化，降低土地荒漠化的速度。

4 常見高效節水灌溉技術

4.1 噴灌

噴灌是借助水泵及其配套的管道系統或利用自然水源的落差，把水噴到空中，使其散成小水滴或形成水霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。噴灌的特點是在植物表面形成相對均勻的小水珠，類似于人工降雨。

4.1.1 噴灌系統的組成。一個完整的噴灌系統一般包括以下幾個組成部分。一是水源。不管農業生產采用什么樣的灌溉方式，水源都是源頭。按照烏魯木齊縣目前的農業生產方式，水源主要是水庫、湖泊。二是首部設施，即將水從水源取出的裝置。同時，相關工作人員可根據農業生產的實際需要進行水質處理、增施農藥化肥、施加壓力等。三是管道系統。烏魯木齊縣農業用水來源于冰川融雪和河流，水源地往往距離需要灌溉的種植區域較遠，要將水輸送到種植區域，還需要鋪設大量的管道。按照口徑的不同，管道分為毛管、支管、干管等，這些不同口徑的管道通過各個不同的管件、閥門等設備組成了完整的管網系統。此外，目前農業生產上的管道早已由原先的鐵管換成了易于施工、水力學性能良好且不會銹蝕的塑料管道，如PE 管、PVC 管等。四是噴頭。噴頭是將通過管道輸送過來的水直接送達種植區域農作物根系的最后一個設備。在自然壓力或者加壓器的作用下，管道內的水在經過噴頭時，會有一個輸出的作用力，可以直接噴出幾米乃至十幾米的距離，在噴出的瞬間經過孔洞的時候，會將水柱變成均勻大小的水滴，在重力的作用下，均勻地降落到種植區域，形成如同降雨一般的 場景。

噴灌系統按照噴灌作業過程中可移動的程度分為固定式噴灌系統、半固定式噴灌系統和移動式噴灌系統；按水流獲得的壓力方式可分為機壓式、自壓式和提水蓄能式噴灌系統；按噴灌設備的形式可分為管道式和機組式噴灌系統；按噴灑方式可分為定噴式和行噴式噴灌系統。

4.1.2 噴灌系統的優缺點。噴灌具有節約水資源、節省勞動力、提高土地利用率、提高勞動生產率、不損害土壤環境、提高農作物單產、調節農田生長小氣候且適合多種復雜地形等優點。但是，任何一項技術在帶來便利的同時，也有一定的缺點和局限性。噴灌技術的缺點主要體現在設施投資成本高、受風力和空氣濕度等環境條件影響大、耗能和運行費用高及土壤表面較濕潤而深層濕潤度不足等 方面。

4.2 滴灌

滴灌是將管道輸送過來的水根據農作物的生產需要，按照提前設置好的距離、水量，將水、農藥、化肥和植物生產調節劑等滴入農作物根際的灌溉 方式。

4.2.1 滴灌系統的組成。滴灌系統是由首部設施、管道系統和滴頭組成。滴頭是終端設施，使管道輸送過來的水經過微小的孔道，均勻而又緩慢地滴入農作物的根際。滴灌系統因全程利用管道輸送，沒有地面徑流，減少了水資源的浪費，提高了水分利用率。管道系統連接終端滴頭和首部設施，將首部設施的水輸送到終端滴頭，由干管、支管、毛管及必要的調節設施組成。首部設施主要是進行抽水、加藥、加肥、加壓及過濾處理，并產生一定的壓力將水壓進 管道。

4.2.2 滴灌系統的優缺點。滴灌系統的優點主要有四個方面。一是能有效控制土壤水分，保證土壤透氣性良好，不會發生因灌水后土壤中空氣顯著減少的現象，并可隨水摻入肥料，既灌水又施肥，一步完成，節省肥料。二是相比其他灌溉方式省水、省力，便于機械化作業，同時對土地平整度要求不高，高地、坡地均能均勻灌水，避免了灌溉時大水流對土壤的沖刷，并阻止了雜草滋生。滴灌特別適合應用于干旱缺水地區。三是灌水量小，一次澆水作業持續時間相對較長，澆水間隔時間較短，單次澆水作業所用水量較少，可以做到小水勤灌；作業時單次所需壓力較小，便于系統化控制，可降低水的蒸發量，減少水資源的浪費。四是滴灌系統還能實現自動化管理，減少人力、物力資源成本。

滴灌系統的缺點主要有3 個。一是易發生堵塞。因為滴頭流水通道較小，一旦水中存在泥沙或微生物及化學沉積物等便會堵塞孔道。二是可能引起鹽分積累。因為滴灌只濕潤農作物根系附近，鹽分會積累在濕潤區的邊緣，若遇到雨水，這些積累的鹽分極有可能會被沖刷至根系附近，形成較大的滲透壓，產生鹽害，造成農作物生長發育不良。三是限制農作物根系向下生長。由于滴灌設施只濕潤根系的部分區域，而植物根系在生長過程中具有向水性和向肥性，易使根系只生長于滴頭的濕潤區域，不利于根系向下生長。

5 烏魯木齊縣高效節水灌溉技術的應用場景

烏魯木齊縣的水澆地、旱地沿天山山脈分布，所用的農業用水為山中冰川融雪水。目前，烏魯木齊縣耕地已經實現復耕，但長時間的休耕造成土壤肥力的大幅度下降，加之部分種植大戶管理不當，為了提高產量大量使用農藥、化肥，造成農業面源污染極為嚴重。2021 年，烏魯木齊縣休耕土地復耕之后，因為政府的引導，加之用水的限制，種植大戶選擇高效節水灌溉方式進行農業生產。目前，烏魯木齊縣大面積鋪設了高效節水灌溉的基礎設施，除少量耕地仍然使用大水漫灌的農業設施外，大部分旱地和水澆地已經開始應用高效節水滴灌或噴灌設施。

5.1 噴灌在烏魯木齊縣的應用

噴灌的應用場景極其廣泛，幾乎對任何農作物，不論土質、地區、地形、種植方式都可使用。其常用于農田、牧業草場、園林草皮、林業苗圃等的灌溉；還可用于環境控制，如防塵、防風蝕、防干熱風、防霜凍等；可用于養魚增氧，綜合噴施液肥、除草劑、化學藥劑等。

在農業種植中科學合理選擇噴灌模式會直接影響經濟效益。因此，根據烏魯木齊縣種植大戶種植農作物種類的不同、種植方式的不同，噴灌在農業生產中的應用有一定的變化。例如，在溫室大棚種植菌類作物如羊肚菌、香菇、杏鮑菇等，選擇的多是固定的微噴灌溉設施。其往往將噴頭均勻固定在大棚頂部，需要灌溉作業時便打開閥門，將水噴在作物表面。對于露地種植的蔬菜等經濟作物，往往會選擇移動式噴灌設施，使用時由機器操作進行，基本不占用耕地，使用較為靈活，但后期維護管理花費 較大。

5.2 滴灌在烏魯木齊縣的應用

滴灌技術的應用范圍非常廣，基本上可用于所有的農業生產，包括但不限于農田灌溉、溫室大棚灌溉、果園灌溉等。

在應用滴灌技術前，需根據種植地周邊的水資源分布情況、主要適合種植的農作物種類、耕地的地形條件、土壤性質及生產力水平等確定滴灌模式。例如，在種植蔬菜作物或是多年生農作物的農田上，適宜選擇固定式噴灌。這種模式工作效能較好、可靠性較強，但其一次性投資金額頗大。在栽培大田作物的農田上，多采用移動式的膜下滴灌模式。此模式設備主要是由一次性的毛管和支管組成，干管固定，在實際使用時可以根據種植農作物的不同而自由調節間距，相對比較靈活，基本不占用農田，初始投資較少，但其實際運行過程中花費較多。

6 高效節水灌溉技術推廣帶來的影響

6.1 對當地的影響

高效節水灌溉技術的推廣減少了對水資源的利用，提高了當地的水資源利用率，促使農業生產向現代化、機械化發展，且由于減少了對冰川水資源的開采，也保護了當地的生態環境。由于高效節水灌溉技術需要配套的設施較多，在建造、使用、維護中促進了資金的流動，推動了當地的經濟發展，增加了稅收。

6.2 對種植戶的影響

高效節水灌溉技術的推廣減少了對水資源的利用，節約了水費；且由于耕地面積的擴大，使種植戶可以大范圍實施機械化、智能化種植，在種植、灌溉、施肥、打藥等作業時可以集中進行管理，進而節約大量人力成本及耕種成本、土地成本。此外，集中式的管理使生產的農產品品質較為一致，食品安全更為可控，更易形成品牌效應，且有利于一二三產業融合發展，有效避免農產品滯銷，可實現在種植前便按訂單定生產種類、定產量。

先進技術的推廣使當地農民從農業生產中解放出來，大量的農民可以離開家鄉到城市務工，提高家庭收入。加之土地“三權分置”，農民可以在土地流轉中獲得承包費，或可以憑借土地進行入股，得到分紅。在土地流轉種植過程中，農民也可以憑借勞力獲得收入。總而言之，高效節水灌溉技術的推廣促使農民的家庭收入來源從單一的農業經營性收入向多元化收入轉變，提高了家庭的抗風險能力。

7 結語

烏魯木齊縣通過推廣高效節水灌溉技術完成了休耕地的復耕工作，促進了農業的現代化發展，提高了水資源的利用率。