農(nóng)業(yè)水利工程中高效節(jié)水灌溉的技術(shù)要點(diǎn)

趙燕妮

（臨洮縣水務(wù)局，甘肅 臨洮 730500）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷提升，農(nóng)業(yè)種植規(guī)模不斷擴(kuò)大。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中建設(shè)農(nóng)業(yè)水利工程，實(shí)施高效節(jié)水灌溉技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。此項(xiàng)技術(shù)的使用不僅能夠減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的投入，提高經(jīng)濟(jì)效益，還能夠起到節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境的作用，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展觀，有利于節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)，是時(shí)代發(fā)展的必然要求。

1 農(nóng)業(yè)水利工程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)分析

1.1 微灌技術(shù)

目前常用到微灌技術(shù)主要有3種形式：第一種，微型噴霧式；第二種，微型滴灌式；第三種，脈沖灌溉式。在進(jìn)行微灌技術(shù)選擇時(shí)要充分考慮到種植規(guī)模、種植環(huán)境、農(nóng)作物灌溉所需周期以及品種問題，在大棚種植中一般會(huì)采用微型噴霧式以及微型滴灌式技術(shù)進(jìn)行灌溉工作。其主要的運(yùn)作原理是：在種植區(qū)域的內(nèi)部，設(shè)置便于灌溉的管道，位置在作物根部附近有利于植物的吸收，在管道附近設(shè)立灌水器，將可溶于水的固體肥料或液體肥料根據(jù)種植作物品種需求進(jìn)行充分調(diào)配放置在管道的內(nèi)部，水會(huì)利用自身的重力將肥液充分地輸送到種植區(qū)域，最后完成農(nóng)作物的灌溉工作[1]。微灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，灌溉水的流量較小，針對(duì)指定區(qū)域能夠?qū)嵤└哳l率灌溉作業(yè)，并且灌溉效果較為均勻，對(duì)水的利用率也較高。由于主要灌溉區(qū)域在農(nóng)作物的根部，這樣就能夠解決傳統(tǒng)灌溉作業(yè)中出現(xiàn)的地表水分蒸發(fā)的問題，并且灌水的周期也較短，與傳統(tǒng)地面灌溉作業(yè)相比能夠節(jié)約50%左右的用水量。微灌技術(shù)的局限性在于容易造成鹽分的累積，這樣就會(huì)造成土壤的進(jìn)一步惡化，因此在較為干旱的地區(qū)使用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，要盡量采用淡水洗鹽的方式，以保證不會(huì)在濕潤(rùn)體外部形成鹽殼。

1.2 噴灌技術(shù)

目前噴灌式技術(shù)在我國農(nóng)產(chǎn)品澆灌方面使用的較為廣泛，并且噴灌可選擇的類型也較多，適用于大面積種植。其主要的運(yùn)作原理是：利用水泵或者種植區(qū)域所形成的自然落差，通過施壓將水輸送到種植區(qū)域，再通過噴頭大面積地噴射到種植范圍之中，形成較小的水滴，能夠均勻地鋪灑在農(nóng)作物種植區(qū)域內(nèi)。噴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，灌溉方式比較均勻，占用的農(nóng)耕面積也較小，對(duì)于地形的要求較低，噴灌系統(tǒng)可選擇的形式也較多，適用于果樹等作物的種植。相比傳統(tǒng)的地面式灌溉能夠節(jié)水30%～50%[2]。其局限性在于，容易受到風(fēng)力的影響，設(shè)備的投資費(fèi)用較高。隨著我國農(nóng)田灌溉技術(shù)的不斷發(fā)展，噴灌技術(shù)的類型已出現(xiàn)了數(shù)種可供選擇的方式，像固定管道式、半移動(dòng)式、中心支軸式、滾移式、大型平移式、紋盤式以及噴灌機(jī)組式等。對(duì)于固定管道式而言，需要將大部分的管道系統(tǒng)埋于地下，整個(gè)灌溉季節(jié)內(nèi)都不會(huì)再移動(dòng)，其管理上而言會(huì)減少勞動(dòng)力的浪費(fèi)并且穩(wěn)定性較高，由于使用的管道類型大多以PVC、PPR材質(zhì)為主，所以使用的壽命也較長(zhǎng)，并且對(duì)水的阻力也較小，但是設(shè)備投資資金較高，每公頃在12 000～18 000元。

1.3 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)水利灌溉工程中的利用率較高，其技術(shù)原理主要是減少渠道在輸水時(shí)造成的滲漏損失，從而降低地下水位，節(jié)約灌溉水資源，防止種植區(qū)域土壤鹽化。目前渠道防滲技術(shù)主要有兩種方式：一是，改變?cè)矟B透性能。二是，設(shè)置防滲層。對(duì)于改變?cè)矟B透性能方法，可以通過將土壤壓實(shí)、淤淀以及抹光的方式，達(dá)到縮減土壤空隙減少滲漏的目的。還可以使用一些化學(xué)材料填充渠床土壤，使土壤減少透水性。在防滲層的設(shè)置方面可選擇的材料較多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際種植情況的需要進(jìn)行選擇，目前防滲層可選擇的材料有混凝土、鋼筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌磚、瀝青、三合土、水泥土以及黏土等，其中塑料薄膜材質(zhì)的防滲層發(fā)展歷史較為悠久，其技術(shù)也較為成熟。早在20世紀(jì)40年代，國外已經(jīng)開始大面積地運(yùn)用此項(xiàng)材質(zhì)開展渠道防滲技術(shù)。而我國在上世紀(jì)60年代初才開始運(yùn)用，但通過科研人員的不斷研究和改良得到了較好的發(fā)展，其具備投入資金較少、防滲效果較好的優(yōu)勢(shì)，一般多用于流速較小的種植渠道。

1.4 滴灌灌溉技術(shù)

滴灌灌溉技術(shù)相比以上3種技術(shù)是最具節(jié)水效果的一種技術(shù)，滴灌灌溉技術(shù)所涵蓋的設(shè)備較多，因此投入造價(jià)成本也較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的格局以及可持續(xù)發(fā)展觀的角度來看，應(yīng)大力推廣此項(xiàng)技術(shù)，這樣能夠極大程度上縮減后期農(nóng)作物生產(chǎn)所投入的資金。滴灌灌溉技術(shù)的核心是動(dòng)力和加壓設(shè)備，配合水質(zhì)凈化設(shè)備能夠過濾掉水源中存在的雜質(zhì)，保證滴頭不出現(xiàn)堵塞情況，凈化設(shè)備中的篩網(wǎng)多由尼龍以及耐腐蝕的金屬絲制成，其篩網(wǎng)的規(guī)格應(yīng)根據(jù)實(shí)際的雜質(zhì)顆粒大小進(jìn)行選擇，像沙粒、懸浮藻類等。在灌溉的過程中，水通過毛管流進(jìn)灌水器（滴頭或者滴灌帶）當(dāng)中，通過壓力將其滴灌到土壤之中，完成灌溉作業(yè)。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，通過滴灌灌溉的形式，能夠有效地減少土壤中水分的蒸發(fā)程度，保證了農(nóng)作物根部所需要的營(yíng)養(yǎng)，這種具有針對(duì)性的灌溉方式，能夠極大程度地防止雜草生長(zhǎng)。農(nóng)作物通過肥料與水共同滴灌的方式，能夠提高對(duì)病蟲害的抵抗能力，進(jìn)而也就減少了農(nóng)藥的使用量。其局限性在于，由于受到設(shè)備性質(zhì)的限制，所以毛管和滴頭常會(huì)因?yàn)榈V物質(zhì)以及雜質(zhì)的沉淀而堵塞，不適宜大規(guī)模的種植。

1.5 井灌式節(jié)水灌溉

井灌式節(jié)水灌溉技術(shù)具有一定的科學(xué)性、合理性，其主要是通過對(duì)水資源的合理分化應(yīng)用，以達(dá)到高效節(jié)水灌溉的效果。在使用過程中首先要做好種植區(qū)域的資料收集工作，根據(jù)種植的品種以及當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥佬再|(zhì)確定種植區(qū)域急需用水時(shí)節(jié)，將井灌的高峰期設(shè)置在此時(shí)節(jié)當(dāng)中，其他時(shí)候就可以降低對(duì)于種植田地的灌水量，根據(jù)實(shí)際情況盡量減少灌水的周期，以便達(dá)到合理運(yùn)用水資源的效果。為了優(yōu)化此項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用效果，可以通過將井灌設(shè)置在種植區(qū)域的中心位置，結(jié)合干管以及直管形成合理的移動(dòng)式井灌系統(tǒng)，同時(shí)可以安裝兩套井灌系統(tǒng)，以保證此種灌溉技術(shù)達(dá)到最佳的節(jié)水灌溉目標(biāo)。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠有效合理地運(yùn)用水資源，并且能夠解決地下水位過低的問題，既可以保證地下水資源的合理開采，又能夠達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的效果。

1.6 間歇式灌溉技術(shù)

間歇式灌溉技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)水利工程中運(yùn)用較少，主要在美國等發(fā)達(dá)國家運(yùn)用較為普遍。其主要的運(yùn)作原理是：通過向種植區(qū)域內(nèi)的畦，間歇性輸送水分，使其能夠產(chǎn)生連續(xù)的供水效果，形成無需供水的周期，在此過程中這種間歇式的灌溉機(jī)理主要是通過間歇閥來完成，通常會(huì)使用兩組畦交替供水的方式開展。據(jù)研究表明，間歇式灌溉技術(shù)相比傳統(tǒng)的連續(xù)式灌溉技術(shù)能夠節(jié)約22%的水資源，并且這種灌溉技術(shù)具備水流量小、推速快的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的灌溉目標(biāo)，最大程度地節(jié)省人工勞動(dòng)力，縮短輪灌周期。與傳統(tǒng)的連續(xù)式灌溉技術(shù)相比，間歇式灌溉更加均勻，一是能夠減少畦首和畦尾的滲水量；二是防止了肥料的流失，提高了水資源的利用率，優(yōu)化了作物的生長(zhǎng)環(huán)境。間歇式灌溉技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)小定量的灌溉以及自動(dòng)化灌溉，小定量的灌溉模式能夠結(jié)合降雨等環(huán)境因素解決長(zhǎng)期灌溉難度較大的問題。在田間管理系統(tǒng)中安裝間歇閥和自動(dòng)控制裝置，能夠減少造價(jià)資金，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.7 步行式灌溉技術(shù)

步行式灌溉技術(shù)主要是利用現(xiàn)有的農(nóng)用機(jī)械配合電力作用，產(chǎn)生灌溉的動(dòng)力，使其能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)移動(dòng)灌溉的效果，并達(dá)到節(jié)約水資源的目的。這種灌溉方式是農(nóng)藝和農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其對(duì)于設(shè)備的要求并不高，主要是通過組裝和裝配的性質(zhì)形成集成性的灌溉系統(tǒng)。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，適應(yīng)性和靈動(dòng)性較強(qiáng)，由于具備組裝和裝配的特點(diǎn)，在投入資金造價(jià)方面相比前幾項(xiàng)技術(shù)要少一下。并且具備一定的針對(duì)性，能夠根據(jù)水源所在的位置配合灌溉機(jī)進(jìn)行作業(yè)，進(jìn)一步減少了勞動(dòng)力的投入，不需要大量的修渠工程，便可以保證灌溉作業(yè)的實(shí)效性。

2 優(yōu)化農(nóng)業(yè)水利工程提高節(jié)水灌溉技術(shù)的途徑

2.1 優(yōu)化調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)，提高高效節(jié)水灌溉技術(shù)的利用率，應(yīng)提前做好相關(guān)計(jì)劃，根據(jù)每個(gè)地區(qū)的地質(zhì)水文條件以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，通過結(jié)合調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的方式開展相關(guān)農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)工作[3]。在進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整時(shí)，可以采取分區(qū)發(fā)展生產(chǎn)的模式進(jìn)行，其主要的運(yùn)作模式就是依據(jù)種植品種或者農(nóng)業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行單項(xiàng)的農(nóng)業(yè)區(qū)劃，在這種區(qū)劃之下相關(guān)水利工程也能夠根據(jù)種植品種、種植地勢(shì)特點(diǎn)因地制宜地改良其建設(shè)方案。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃時(shí)要注意3方面問題：第一，農(nóng)作物自然以及經(jīng)濟(jì)條件的評(píng)價(jià)工作；第二，目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的狀況、農(nóng)作物的構(gòu)成、耕作管理制度以及增產(chǎn)潛力；第三，要根據(jù)地理位置的特點(diǎn)以及未來的發(fā)展方向進(jìn)行相關(guān)規(guī)劃。將資料收集好之后，根據(jù)區(qū)劃好的農(nóng)業(yè)種植品種選擇相應(yīng)的節(jié)水灌溉技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員也要做合理的科學(xué)決策以便達(dá)到最佳的節(jié)水灌溉效果。

2.2 積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)

高效節(jié)水技術(shù)存在著諸多優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)一步推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以相關(guān)地區(qū)應(yīng)充分做好農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)工作，通過政府牽頭的方式，加大地方農(nóng)業(yè)部門和農(nóng)民對(duì)于節(jié)水灌溉技術(shù)的認(rèn)知。政府部門可以通過與節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)合作的形式，加大政策補(bǔ)貼，實(shí)現(xiàn)大范圍運(yùn)用節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)；還可以采取印刷海報(bào)、發(fā)傳單和定期開展宣傳活動(dòng)的形式，以喜聞樂見的方式，提高種植人員對(duì)于節(jié)水灌溉技術(shù)的認(rèn)識(shí)，以此來提高宣傳力度。相關(guān)部門也要建立健全農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)制度，以保證相關(guān)工作的順利實(shí)施，促進(jìn)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。在建立制度體系時(shí)要對(duì)工作內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分化，認(rèn)真落實(shí)崗位責(zé)任制度，通過制度的完善，將實(shí)際施工工作與管理工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利工程以及高效節(jié)水灌溉技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2.3 積極引進(jìn)新型高效節(jié)水技術(shù)

為了進(jìn)一步提升我國高效節(jié)水灌溉技術(shù)，應(yīng)充分引進(jìn)國內(nèi)外較為先進(jìn)的技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，進(jìn)一步提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，優(yōu)化農(nóng)作物的質(zhì)量。引進(jìn)新型技術(shù)的途徑主要有以下幾種：第一，培養(yǎng)技術(shù)人才。無論是哪一項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新以及提升，都離不開技術(shù)人員的研發(fā)，因此要重視節(jié)水灌溉技術(shù)人才的培養(yǎng)，給予相關(guān)人員實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值以及發(fā)展的平臺(tái)。第二，結(jié)合全自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)化。全自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)是在高效節(jié)水系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的延伸，其主要是依靠各類傳感器的數(shù)據(jù)收集，根據(jù)目前植物的生長(zhǎng)狀況和環(huán)境因素進(jìn)行綜合分析，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)行智能化的灌溉作業(yè)。這種系統(tǒng)最大的好處在于，不用再通過人工調(diào)節(jié)作業(yè)實(shí)現(xiàn)灌溉工作，而是通過提前預(yù)設(shè)好的程序自行運(yùn)作，種植人員還可以通過農(nóng)業(yè)智能平臺(tái)對(duì)作業(yè)情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠極大程度減少人力資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能化、科技化、科學(xué)化的節(jié)水灌溉作業(yè)[4]。

2.4 充分考慮不同農(nóng)作物的特點(diǎn)

在建設(shè)農(nóng)業(yè)水利工程時(shí)，應(yīng)充分考慮到不同農(nóng)作物之間的特點(diǎn)，實(shí)施相應(yīng)的節(jié)水灌溉技術(shù)。首先是不同農(nóng)作物之間的需水量問題。例如，像水稻這種農(nóng)作物，在旱田和淹水的環(huán)境下都能夠良好地生長(zhǎng)，具備一定的兩棲性，如果在同一種植區(qū)域之中，它就可以根據(jù)其他農(nóng)作物的特點(diǎn)配合調(diào)節(jié)。而像花生這種農(nóng)作物由于需水量較少，要注意調(diào)節(jié)灌溉的水量以及灌溉周期。在進(jìn)行相關(guān)灌溉作業(yè)時(shí)也要根據(jù)環(huán)境，選擇適合的管材，這樣才能保證農(nóng)作物良好生長(zhǎng)，發(fā)揮高效節(jié)水灌溉技術(shù)的最大價(jià)值。

3 結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)業(yè)水利工程中有諸多高效節(jié)水灌溉技術(shù)，其對(duì)農(nóng)業(yè)種植以及生產(chǎn)的影響也較大，為了促進(jìn)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展應(yīng)配合其技術(shù)適當(dāng)?shù)馗淖兎N植結(jié)構(gòu)，引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，積極推動(dòng)相關(guān)項(xiàng)目的建設(shè)。在目前全球水資源匱乏、氣候極端化的背景之下，應(yīng)不斷加強(qiáng)能源節(jié)約技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)低投入、低消耗、高效率的作業(yè)目標(biāo)，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)。