灌溉模式和節水技術措施的運用探討

灌溉模式和節水技術措施的運用，在農業生產中至關重要，它既可以提高灌溉水的利用效率，獲取最佳的經濟、社會和生態效益，在農村生產增收方面及農業的綠色生態生產建設等方面也發揮著很大的作用。我國自古以來是農業大國，但是水資源分布的不平衡以及水資源的嚴重不足，一直是我國農業持續發展的短板，傳統農業下不合理的灌溉模式和節水技術更導致了水資源的浪費，加劇了水資源利用的難度，限制了農業現代化灌溉與節水的進程，因此，助力農業生產和節水保護，農業中科學節水灌溉技術的運用，對于水資源的調配、運用情況、全國糧食安全生產情況，以及農村經濟的可持續發展的推動方面具有特別重要的意義。

一、節水灌溉在農業生產中的重要性

1、現代化的農田節水灌溉技術，不僅要實現對水資源的節約，還需要掌握科學灌溉方法，以此實現社會效益和經濟效益的雙提高。以往的農業灌溉方式，造成了一些地區的水資源使用浪費情況，隨著水資源的逐漸短缺，以及不合理灌溉和節水措施，大漫灌的農業灌溉方式已經無法適應新時期下現代農業生產的需求。

2、節水灌溉方式方法的選用。可以減少各種水源包括地下水、地表水等途徑引取的灌溉水總量。農業生產活動中使用的灌溉水量在人類整體社會生活用水量所占比例約為80%，而一直以來的農業生產模式中實際的用水使用率僅為30%左右，因此節水措施在農業生產中的應用有很重要的意義，應根據農作物生產實際需要進行科學灌溉、合理用水，全面推進農業的現代化發展方向建設，減少農業生產建設方面的工作任務，從而實現農業產業的更加高效、高產和優產。

二、農田灌溉模式

1、大水漫灌模式

田間不修溝、畦，水流在地面以漫流方式進行的灌溉，一次性灌入土地的水過多，大量的水滲入地下，農田按此種灌溉模式易造成土壤次生鹽堿化和地下水位升高；還有一些地區大量引用河水進行農田灌溉，引起水量減小、減少，使河流輸沙能力降低，“蓄清排渾”無法正常進行，新的淤積越來越多，導致河道斷流，引發上、下游水質、水溫、氣候植物等多方面的生態環境問題。

2、噴灌技術

噴灌技術主要用于大面積的農業灌溉，澆地均勻度高，一次性可澆大片土地，此種灌溉涉及以下兩種灌溉設備：

（1）指針式噴灌機。這種噴灌機是由可自行移動的支架、管道組成，管道組裝在支架上，同時還安裝噴頭裝置，使用時可移動支架在供水范圍內進行移動灌溉，灌溉較均勻且可以繞中心點進行工作，小型指針式噴灌機噴灌面積一般為200畝左右，大型指針式噴灌機噴灌面積可達1200畝左右，農戶可根據自己種植的面積進行選擇。與傳統大水漫灌模式相比，可節水50%-70%左右，自動化程度高、省時省力。

（2）卷盤式噴灌機。該設備是將絞盤上纏繞牽引PE管，由特制的變速裝置帶動絞盤運動旋轉，變速裝置的旋轉是由噴灌過程中產生的壓力水來驅動，通過“以電折水”、流量計和移動端對控制設備開關的操作，實現灌區用水計量全監測，實現噴頭車移動和噴灑自動灌溉。該設備體型較小，操作簡單，通過高壓水空中霧化均勻落到地面上，減少了以往在大水漫灌過程中化肥和水分的流失，更適合小面積和丘陵地區的灌溉， 使用過程簡單快捷與大水漫灌和低壓管灌相比，具有節水、噴灌均勻、低成本的特點。

3、渠道防滲

減少渠道水量滲漏以土料防滲技術和石料防滲技術為主。通過設置于渠道表面或內部滲透系數較小的防滲層，以堵截滲流或延長滲徑，可以使地下水的位置下降，還可以節約使用的水量，減少土壤鹽漬化的發生情況，盡量避免渠道中淤泥的堆積并隨之可能出現的渠道坍塌。

（1）改變原渠床土壤滲透性能，又可分為物理機械法和化學法。前者是通過減少土壤空隙達到減少滲漏的目的，可淤淀、壓實、抹光等；后者是摻入化學材料，以增強渠床土壤的不透水性。

（2）設置防滲層。渠道襯砌，可使用塑料薄膜、砌磚石、混凝土、瀝青、粘土等不同材料襯砌渠床。采用防滲措施后，渠道滲漏損失可以減少50%-90%。混凝土使用比較普遍，防滲效果比較好，經久耐用，不足處為投資成本比較大。

4、低壓管道輸水灌溉技術

（1）低壓管道輸水灌溉技術

該技術簡稱管道輸水灌溉，主要由水源供給、輸水管道、出水口或水栓、安全閥、田間澆灌部件等組成。它是管道輸水代替明渠輸水灌溉，主要用于比較小型的灌溉區域，尤其是井灌區，此種灌溉區水源取地類型比較少。管道輸水灌溉方法也可用于水源配給來源比較豐富的大型的灌溉區域。管道輸水灌溉技術應用中，管道系統的工作壓力小于0.2MPa，這樣的壓力數值比噴灌、微噴灌等方式低。管道輸水過程中會產生一定的輸水壓力減少損失的情況，在克服以上損失的情況下，出口處壓力約為管道工作壓力的1/10。管道的輸水過程中壓力還可能降低，例如管道材料承受壓力極限等條件的影響。

（2）低壓管道輸水灌溉技術的優勢

①節省用水量。管道輸水可以減少輸水過程中產生的滲漏損失和水分蒸發引起的損失，提高水的有效利用率。此前各個灌溉區域的管道輸水實踐數據表明，管道輸水比普通土渠輸水灌溉方式，可以節約水量比例約為30%。

②輸水速度較快。管道輸水的優勢為輸水水流速度大，輸水速度很快，供水的等待時間縮短了很多，以此提高了灌溉過程的效率，按時、按需供水、并且減少了灌溉過程中的勞動力投入。

③減少渠道占地用量。管道輸水是以管道代替了以往的土渠，占地量減少了2%。我國土地資源緊張，人口基數巨大，人均占有耕地的數量不到1.5畝，管道輸水節省的占地量具有很大的實際意義。

④節約能源消耗。管道輸水在輸水過程中需要電力等能源的消耗，看起來多于普通的水渠對于能源的消耗量，但是綜合比較，管道輸水的過程中節省水源消耗并且提高了水資源的利用率，整體可以節省能量消耗約20%。

⑤灌水及時，促進增產增收。管道輸水灌溉的過程中，減少了輸水過程中的水量損失，灌溉周期也較傳統方式縮短，有利于管理機器耕作，滿足了農作物的生長需水要求。

5、微灌技術

（1）微灌技術的構成

微灌技術由低壓管道輸水系統和安裝在管道遠端的灌水器組成。與以往的灌溉方式相比，微灌技術可以將水分和肥料等養分精確澆灌于植物根部范圍的土壤，使用的水量少于傳統方式，減少了不必要的水資源和其他養分材料浪費的情況。微灌技術包括有滴灌、微噴灌、涌泉灌等幾種。這幾種灌溉方式按照水分達到澆灌區的形態區別命名，其中涌泉灌的水流量大于滴灌和微噴灌技術，這幾種微灌技術均可以達到精確、細化的局部灌溉要求，提高灌溉效率，減少灌溉浪費情況。

（2）微灌的優勢

微灌的適應性較強，適用范圍較廣，各地應結合自然條件、作物種類需要，因地制宜地選擇應用。近年來，我國現代微灌技術從引進滴灌設備開始，農業生產取得了顯著的增產、省水效果。在作物品種上，各地因生產需要和經濟狀況不同各取所需，但都以灌溉經濟作物為主。我國已進入了世界微灌的行列，現在不僅有滴灌，而且也發展了微噴和地表下滴灌等。

①省水。由于微灌技術是局部灌溉方式，相較于普通的地面灌溉方式節約了灌溉總體用水量，同時也能減少深層滲漏和地面蒸發的水量損失。

②節能。微灌技術系統運行以低壓力方式運行，普通工作狀態下壓力約為100千帕左右，低于噴灌技術的壓力要求，更加低耗能。

③灌水均勻。微灌技術進行了更加細致的灌溉操作，在全系統控制各個出流量和出流速度，可以達到均勻灌水、更加精確有效。

④增產。微灌技術可以按照作物生長的時節、生長的需求情況進行灌溉和養分輸送，有助于農作物的營養、水分吸收；微灌技術還可調節田間小氣候，為作物創造最佳的生長環境，與其他灌水方法相比一般可增產30%左右。

⑤適應性強。對土壤和地形的適應性強，既適應于粘性土壤也適用于沙性土壤，由于是壓力管道輸水，所以既適用于平地也適用于山坡丘陵地區。

⑥在一定條件下可以利用微咸水資源，實踐證明微咸水滴灌作物仍能正常生長，并能獲得較高產量。節省勞動力，微灌技術不需要過多進行田間土地修整勞作，可實行自動控制，大大減少了田間灌水的勞動量和勞動強度。

（3）微灌的局限性

①易引起堵塞，灌水器由于出水孔較小，易產生堵塞，嚴重時會使整個系統無法正常工作，甚至報廢。因此，微灌對水質的要求較嚴，一般均應經過過濾，必要時還要經過沉淀。

②可能影響農作物根系發育，由于微灌只濕潤部分土壤，灌溉區域持續含水量較高會使根系范圍變小、上移，影響根系的整體發育。

③投資高，與自流灌溉相比運行費用也高。

三、農業節水技術與措施分析

1、主體技術

（1）集雨補灌技術。集雨補灌生態農業是對于天然降水綜合利用的進一步發展，此技術充分利用降水資源、有機肥施加、深耕作的綜合調控、配合的方式，提高生產效率從而加強農業綜合生產力。集雨補灌技術可以將降水資源在時間和空間方面進行調整、積累，在促進農業生產的同時也可以對于干旱地區缺水以及特殊地區的水土流失起到緩解、改善的作用。集雨補灌技術有三個關鍵的技術方面組成：第一個是集雨蓄水，建設窖池進行集雨集水，窖池上部設計較寬的集雨面積，有利于雨水收集作用，窖池主體可設計為圓柱形，總體容積設計盡量不低于25立方米；另外窖池旁邊還需要建立沉淀沙質的沉沙池，雨水收集后經過沉沙池沉淀后通過引水溝最終進入到集雨窖池中。第二個是耕作保墑技術，此技術意在增加土壤的保水、吸水能力，具體方法為有機肥的施加和土地的深耕作。第三個是節水補灌技術，窖池內蓄水的合理使用十分重要，在需要的特殊季節里，可利用窖池蓄水進行農業生產的穴灌、滴灌、滲灌等灌溉操作。

（2）秸稈與地膜覆蓋技術。秸稈與地膜覆蓋技術可以充分利用降水水源，增加雨水采集面積，利用大壟小壟相間的方式將雨水引導匯集至種植區域，進行有效的灌溉操作，提高作物根部土壤的濕潤度，促進作物生長。

（3）深溝撩壕與等高種植技術。對坡度在10-25°的坡耕地，挖建壕溝，按照不同層次的特點進行肥料埋設，這樣可起到將雨水急流變緩，土壤不易被沖刷，還可以蓄集降水的作用。在深溝撩壕的土地基礎上進行等高種植，可以保護土壤，維持土壤水分。

（4）坡地生物籬（埂）技術。生物籬是在坡面或梯地上沿等高線成帶狀栽植植物材料，形成籬狀植物帶。其目的：是利用藤本植物根系發達、匍匐力強的生物特性，通過營造帶狀生物籬對地面徑流進行攔截，降低流速，減輕土壤沖刷，提高土壤保水蓄水能力，同時形成一定的經濟效益。

2、配套技術

（1）蓄水聚肥技術。增施有機肥，冬種綠肥，測土配方平衡施肥等技術，增加土壤本身的吸收水分、保持水分、儲存水分的基本能力。

（2）避旱種植技術。通過選育抗旱早熟高產良種，適當提早播種，溫室（溫床）育苗、提早移栽，帶土或蘸根移栽，促進作物早生快發，使作物需水高峰期避開該地區的規律性、季節性，伏秋早旱，實現豐產穩產。

（3）生化調控技術。主要是推廣使用抗旱保水劑，提高土壤、作物抗旱能力，實現節水、增產、增收的生產技術。

（4）管灌及滴灌技術。利用集雨窖水的重力作用在田面鋪設管道，進行自流與滴漏灌溉。滴灌可以根據作物的需要精確的進行輸水，提高水的利用率，也可將肥料溶解入灌溉系統，使水肥均勻施到作物根部附近。滴灌可以保持土壤通透性，還可以有效抑制部分病害的發生。滴灌技術的優點是節約水量、節省肥料、節省人工、可以達到維持土壤健康結構、增加作物產量、質量的作用。滴灌技術的缺點是灌溉口易堵塞結垢。此技術在干旱缺水的地方可用于大田作物灌溉，既可以降低勞動強度，又能夠減少水分在地面輸送過程中的損耗。

3、節水措施

（1）健全并完善農業灌溉節水設施。田間沿匯水線選擇地形平緩地帶修建蓄水窖池和沉沙池，配套相應的避洪引水設施，積蓄前期降水，用于后期抗旱保收的綜合農業灌溉系統。

（2）積極應用現代化技術手段。灌溉區的地面水源有兩種方式獲取，分別為灌溉區內攔蓄和灌溉區外的引水系統。灌溉區地下的潛水層等同于一個調節水庫，其補給來源包括排水溝、渠道滲漏補給，降雨補給，越層補給，灌溉區以外的地下水側向補給以及人工回灌等。當灌溉區外引水源可靠性低時，地下水位較高時，要以井補渠，發展井灌；當地下水超采過量時，要利用控制上游引水或減少用水，修建蓄水工程回灌地下水或利用河流等水源引水。同一個灌溉區內，地下水、地面水的動態規律不同，采取井灌與渠灌相結合的方式，上游以渠為主，下游以井為主。

（3）調整農業種植結構。作物種植以水果為主，糧、菜為輔，通過修建和集雨蓄水窖（池）和沉沙池，提高田間雨水蓄積利用能力，并通過土壤墑情監測，對比試驗等方法獲得不同作物實行集雨節水種植技術的基礎數據。

（4）構建合理化灌溉模式。按照集雨蓄水、抑制蒸發、節約用水的思路設立灌溉模式，按照因地制宜、科學規劃、合理布局的原則修建蓄水窖池，收集利用雨季地表徑流，高效用于農作物抗旱補灌，包括雨水匯集、貯存、凈化、高效利用等環節。

綜上所述，灌溉模式和節水技術綜合性較強，它涉及多學科和技術領域，既要符合當地種植習慣、地域特點，還要合理應用水資源，它需要很多個相關部門緊密協作、密切配合、統籌考慮農業節水技術發展的各種因素，制定切實可行的農業節水技術體系需要針對實際情況，滿足農作物需水、農業用水，提高糧食產量和單位水量創造的價值。本文以農業灌溉和節水技術為中心，結合大水漫灌模式、渠道防滲、噴灌技術、微灌、低壓管道輸水灌溉等技術，充分利用有限的水資源，以及通過健全并完善農業灌溉節水設施、積極應用現代化技術手段、調整農業種植結構、構建科學灌溉模式和節水技術監督管理體系等節水措施，提高水的利用效率，實現農作物高產的目的。

（作者單位：274700山東省鄆城縣蘇閣引黃灌區服務中心）