節水灌溉技術現狀與趨勢

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摘要:我國當前以節水灌溉農藝技術和節水灌溉農田水利工程技術為主的節水灌溉體系正逐步形成。本文從這2個主要方面對我國節水灌溉技術現狀進行了總結，并分析了未來節水灌溉技術的發展趨勢為精準化、信息化以及不同節水灌溉技術的綜合利用，為未來節水灌溉技術的發展提供參考。

關鍵詞:節水灌溉技術;農藝技術;農田水利工程技術;信息化;發展趨勢

我國是農業發展大國，農業用水在我國當前總用水量中所占比重大。與此同時，我國是一個水資源短缺的國家，而農業灌溉中，水資源利用效率普遍不高，許多土地未得到充分灌溉，農業的發展受到限制，大力發展節水農業成為當下的必然選擇。研發推廣農業節水灌溉技術、節約用水有著極為重要的意義。當前我國的節水灌溉系統已逐步形成以節水灌溉農藝技術和節水灌溉農田水利工程技術為主的節水灌溉體系［1］，且仍在不斷的發展和完善中。近年來，我國越來越重視農田水利工程的建設，出臺的一些文件中屢次提到大力發展節水灌溉。同時，不斷地有新技術和新設施研發出來，為農業現代化的繁榮發展做出了貢獻。因此，有必要對現有的節水灌溉體系進行梳理，探索我國節水灌溉技術未來的發展趨勢，為節水灌溉技術在實踐生產中的應用提供參考借鑒。

1節水灌溉農藝技術

水灌溉農藝技術能夠極大提高水資源利用效率。其主要包括優質品種培育技術、農田覆蓋技術、合理施用有機肥、深耕技術以及調虧灌溉等措施，以此達到節水高產的目的。農業節水灌溉技術具有使用簡單、成本低、效果好等優點，有被廣泛應用的潛力。節水灌溉農藝技術多是從農業生產實踐中探索得來，是實踐經驗的總結和廣大勞動人民智慧的結晶，具有科學性與實用性。1.1優質品種培育技術。不同的作物和品種對水資源的利用效率具有較大差別，根據區域的特征選擇適合的作物進行種植，有利于提高種植區域的水資源利用效率。而且，隨著我國品種培育技術的不斷研發，生物技術、基因工程等先進技術被用于培育節水優質品種［2］，以期達到節水高產的目標。1.2農田覆蓋技術。農田覆蓋技術是一種人工改善土壤水分的技術，其原理是利用塑料薄膜、秸稈等材料覆蓋農田，再利用溝灌、畦灌等途徑，減少土壤水分蒸發、提高保水蓄水能力，從而達到提高水資源利用效率的目的［3］。這種技術能顯著調節土壤中的水、肥、氣、熱等的比例。但農田被覆蓋后可能會造成噴藥困難、病蟲害嚴重等問題，必須不斷研究和改善。1.3合理施用有機肥。有機肥也叫“農家肥”，一切以有機物作為肥料的都可被稱為有機肥，包括動物糞便、人的糞便、植物殘體等。其特征是種類多、來源廣、肥效長。合理施用有機肥有助于調整土壤結構，改善土壤中的水、肥、氣、熱等組分，提高土壤肥力，提升土地生產能力。有機肥料可以增加土壤中的有機質，還能為作物的生長提供各種營養。合理施用有機肥不僅能提供作物生長所需的各種營養元素［4］，改良土壤，還能提高產品的產量和質量，同時能促進化肥的利用，減少成本。1.4深耕技術。深耕是指在播種時，必須先犁田，把田的深土翻起，蓋上淺土。深耕是土壤耕作中最基本的操作，不僅能改善土壤性質，而且具有廣泛的影響，比其它措施持續的時間要長得多。其它的耕作措施如翻耕等也都是以此措施為基礎。深耕有翻土、松土等作用，能明顯促進產量的提高。同時，深耕可以打破犁底的堅硬，使土層變厚;提高土壤貯水能力，增大根系生長面積，提升根系生長環境［5］。土壤深耕疏松之后，在降雨期間能夠儲存更多的水分，減少地面徑流量，降低對土壤表層的沖刷，減少水土流失，增強土壤抗旱能力，提高水資源利用效率。1.5調虧灌溉技術。調虧灌溉技術是在作物生長發育的某些重要階段，人為的對作物實行非充分灌溉，促使作物光合作用的產物更多地偏向人們需要的地方［6］，以增加其經濟產量。其是一種農業節水技術，取決于植物本身的調節作用。這項技術要求清楚地了解作物的生長和發展以及作物生長和發展期間對水的需求?？茖W的進行調虧灌溉，節約水資源，提高用水效率。

2節水灌溉農田水利工程技術

2.1渠道防滲技術。渠道防滲技術是指為了減少渠道輸水滲漏而采取的各項技術措施。這是緩解水資源短缺的重要途徑，也是發展節水灌溉農業非常重要的技術措施。其不僅能節約灌溉用水，而且能降低地下水位，減少渠道滲漏，提高渠系水資源利用效率。在實際應用中可通過改變渠道滲透性能和設置防滲層增加渠道的防滲能力［7］，達到防滲的目的，提高輸水能力。2.2低壓管道輸水灌溉技術。低壓管道輸水灌溉簡稱管道輸水灌溉，是通過低壓管道把灌溉水輸送到農田后進行灌溉的技術，在農業生產中應用廣泛。其優點是不會出現堵塞現象，還能減少滲漏和蒸發損失，提高水資源利用效率，而且輸水快、流量大，供水及時，減少土地占用，增產效益顯著，易于被農民掌握，是一個非常可取的辦法。2.3噴灌技術。噴灌是利用特殊設備通過噴嘴將加壓水噴射成小水滴并落在土壤表面進行灌溉，是一種高效的節水技術［8］。噴灌的類型多樣化，在我國使用較多的有固定管道式噴灌、半移動式管道噴灌、中心支軸式噴灌機、滾移式噴灌機、大型平移噴灌機、紋盤式噴灌機、中小型噴灌機組等類型。噴灌技術具有灌水均勻，少占耕地，節省人力，對地形、土壤等條件適應性強等優點。其缺點是受風力影響比較大，設備投資成本較高。因此，在選用噴灌方式時要結合地方實際情況，因地制宜，合理利用噴灌技術，從而達到節水高產的目的。2.4滴灌技術。滴灌是將一定壓力的水通過管網和排水管，或滴頭以水滴的形式，緩慢而均勻地過濾到植物根部附近的土壤中的一種灌溉方式［9］。其最顯著的特點是省水、省工、省地、增產，適應地形能力強，自動化程度高。但因設備投資成本較高，且滴頭容易堵塞，其推廣和應用仍受到一定的限制。根據實際情況合理利用滴灌技術，充分發揮其節約用水、節約化肥、節約勞動力、提高生產效率的作用。2.5滲灌技術。滲灌是把灌溉用水通過地下管道輸送到埋在田間地下的滲水管，利用土壤毛細管作用來濕潤土壤的灌水措施。主要包括地下水浸潤灌溉和地下滲水暗管灌溉2種類型。滲灌技術能提高水資源利用效率，為作物提供良好的土壤水分生長條件，降低地表蒸發，管道埋于地底下能減少土地占用。此外，滲灌還能減少雜草生長和病蟲害，便于田間交通和耕作。但是由于滲灌管較易堵塞，管道修理不易，埋藏深度受作物根深等條件限制而不易確定［10］。因此滲灌技術還未在實際生產中全面推廣應用。2.6微噴灌技術。微噴灌是一種采用特殊的噴灌設備將壓力水送至地塊，并以較大的流量從微噴頭噴灑出來進行灌溉的技術。其介于噴灌和滴灌之間，是一種局部灌溉措施。水源、管網和微噴頭組成微噴灌系統［11］，噴灌時，空氣阻力將壓力水粉碎成小水滴，灑在地面作物上。微噴灌能夠把化肥溶于灌溉水，再隨著灌溉水噴到作物上，能極大提高化肥的使用效率，減少用量。微噴灌主要用于蔬果、花卉的種植等。2.7痕量灌溉。痕量灌溉是在滿足植物水分需求的情況下，利用專業的水頭，使低壓水變成細小的水流，均勻、緩慢地把水輸送到植物根系附近的土壤。其是根據土壤的毛細管力和現代膜過濾技術進行灌溉的新型節水灌溉技術［12］，是以毛細力為基礎按照作物需求以很小的速率直接將水或營養液輸送到植物根系附近。痕量灌溉根據作物需求供水，即作物需要多少水就供應多少水。能極大地提高水資源的利用效率，節省灌溉用水。目前該技術正在西北、西南等地開展試驗與推廣應用。

3節水灌溉技術的發展趨勢

3.1精準灌溉。按需供水是未來節水灌溉的必然趨勢，發展精準灌溉是大勢所趨。以信息技術為手段，控制灌溉水流的流量和速度，實施精確灌溉。目前，精準灌溉通常與精準施肥技術一起使用，集成水肥一體化技術。智能水肥一體化系統以作物實際需水為依據，實施科學的灌溉制度，利用此技術能夠明顯改善灌溉水平，改變人為操作的隨意性，減少管理成本，顯著提高效益［13］。水肥一體化精準灌溉施肥技術是一項進行精準灌溉施肥的農業新技術，也是精準農業的發展趨勢。這將會極大地推動節約型農業發展，保護好農業生態環境，保障農業的可持續發展，讓現代農業煥發出全新面貌。3.2與信息技術相結合。當前，先進的現代信息技術不斷的被應用于農業生產、消費領域。農業信息化主要包括基礎設施的信息化和技術操作的自動化。農業節水灌溉中大力應用計算機、多媒體、人工智能、大數據、3S等先進技術［14］，實現智能化、信息化，逐步完善灌溉系統的自動化，推動農業現代化的發展是未來節水灌溉事業發展的必然趨勢。3.3不同節水灌溉技術綜合利用。根據各個地區的現實狀況，應用合適的節水灌溉方式，綜合利用不同的節水灌溉技術，以期達到更好的節水效果和經濟效益。各種因素的差異都會影響選擇最適合的節水灌溉技術，如氣候、地區、作物品種和經濟發展水平不同，其適合的節水灌溉模式就不同。因此，未來節水灌溉應該注重不同節水灌溉技術的相互結合，摸索能適應當地特征，并能顯著發揮不同節水灌溉方式優勢的適用類型。3.4渠系改造維修。我國大部分灌區的渠系修建時間較早，很多已經老化失修，不能滿足當地的用水需求。在大多數地區，依靠不透水渠道運水是一項節約用水的措施，對于當地農業和節水事業的發展具有重要意義。因此加強老化渠系的維修改造是未來節水灌溉的發展趨勢之一。3.5完善節水管理制度，加快水價改革。完善節水管理制度，從制度層面為節水型社會的建立掃清障礙。推動水價改革，建立科學的水價形成機制，由政府定價逐步轉變為市場定價。水價改革涉及到廣大用水戶的切身利益，在保障用水戶的根本利益的基礎上開展水價改革工作，提高居民節約用水的意識，建設節水型社會。

4結語

節水灌溉技術未來的發展趨勢是精準化、信息化，不同節水灌溉技術的綜合利用、渠系維修改造，完善節水管理制度，加快水價改革。因此，要求跟隨未來發展趨勢與需求，不斷研發綜合技術與方法，推動節水灌溉技術的有效快速發展，為現代農業良好可持續發展助力。

作者:歐陽佳慧 單位:三峽大學水利與環境學院