农田灌溉用水高效利用管理研究

杨静

摘要：针对减少农田水分消耗问题，综合分析各种节水灌溉方式对农田水分的影响，指出减少农田水分的无效消耗是农业节水灌溉管理的重要内容，提出农田墒情精细管理措施，以期为农田灌溉用水高效利用管理提供技术支持。

关键词：农田灌溉；水分消耗；利用；管理

中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）02-0058-02

研究农田灌溉用水技术及其应用，提升水利用效率，对于解决水资源供给不平衡问题和加强农业高效用水管理具有重要作用。农田灌溉用水的消耗主要包括3个方面：土壤深层渗漏、灌溉弃水和农田作物腾发量（作物棵间土面蒸发、作物叶面蒸腾），它代表区域内真实的耗水量，是水分循环的重要组成部分，也是水资源管理和水利用模式评价的一个重要参数。在水资源紧缺区域，利用腾发量进行用水控制和水资源分配是进行水资源管理的有效手段之一。农业灌溉3个耗水途径中，深层渗漏和灌溉弃水可通过不同方式再利用，只涉及到农田水分利用率高低问题，而田间作物腾发水量一般难以再利用，因此，减少并有效地控制农田作物水分散发与损失，是农田节水灌溉应用研究的重要方面。

1 灌溉方式分析

灌溉水输送通常采用渠道和管道方式。渠道衬砌防渗是常用的节水灌溉方式之一，可防止渠道沿途水分向深层土壤渗漏，提高输水利用率。管道输送灌溉水可避免输送过程中水面蒸发和沿途渗漏，提高输水利用率。

农田灌溉有地面灌（畦灌和沟灌）、膜上灌、喷灌、滴灌、渗灌、低压管道输水灌等高效节水灌溉方法。1） 地面沟畦灌将灌溉区域分为畦或沟，通过畦或沟进行灌溉。相比大田漫灌，地面沟畦灌可以减少田间积水量、减少地面蒸发，是一种简易低成本的节水灌溉方式。但灌溉上需控制每次灌水量，否则灌水量过大会产生地面径流，造成农田土壤深层水渗漏。2） 喷灌可以使灌溉水形成细小雨滴均匀降落到田间作物叶面和地面，选择合适的喷灌时间和时长可以减少地面积水，从而减少腾发量。但在多风及强光照期间喷灌，细小雨滴与作物叶面水珠更容易蒸发。3） 滴灌是节水效果最好的灌溉技术之一，以小流量出流实现局部灌溉。滴灌方式下水分与空气接触面积小、接触时间少，可以有效减少农田腾发量。4） 渗灌是一种地下微灌形式，通过埋设在地表下作物根系主要活动层的灌水器（渗灌管），借土壤毛细管作用，根据作物生长需水量定时定量向作物根部土壤渗水，供给作物水分和液体肥料。渗灌方式对于控制腾发量具有明显效果。

与地面灌相比，喷灌可节水30%～40%，滴灌可节水50%～70%，渗灌可使冬小麦的水分利用效率提高约41%，显然渗灌节水效率优势明显。利用滴灌、渗灌技术分配田间灌溉用水，可以最大限度减少农田腾发量。以往作物生长期内灌溉次数较少，每次灌水量相对较大，地面积水时间较长，从而导致农田灌溉用水腾发量较大。应针对不同种类作物生长期需水量制定科学合理的节水灌溉制度（包括灌溉次数和每次灌水量等），使节水灌溉技术起到积极作用。

2 农田墒情水分管理

农业灌溉节水应将重点放在如何切实控制和减少无效的农田水分腾发方面，土壤墒情精细管理与农田水分有效利用具有重要关联。

2.1 保持土壤墒情，适时适量灌溉

土壤墒情是在长期农業生产实践中形成并反映土壤水分状况的指标，作物生长与土壤水分紧密相关，土壤墒情的好坏直接关系到作物生长发育及产量状态。以减少农田水分无效消耗为目标的精细灌溉节水措施，根据监测掌握土壤墒情，进行适时适量灌溉，维持农作物正常生长，可在一定程度上避免农田水分无效损失。

2.2 应用节灌技术，维持土壤墒情

滴灌和渗灌技术方式下灌溉水缓慢滴出，在重力和毛细管作用下进入土壤，可使作物主要根区土壤保持最优含水状况。对农作物进行灌水时，利用滴灌技术可达到省水省工、增产增收效果。滴灌时，水不在空中运动，不打湿叶面，也无有效湿润面积以外的土壤表面蒸发，直接损耗于蒸发的水量最少，在很大程度上减少了水分消耗，容易控制水量，不致产生地面径流和土壤深层渗漏，比喷灌节省大量水。同时，作物垄间未供应充足的水分，杂草不易生长，减轻了杂草与作物争夺水分养分的干扰。由于作物根区能够保持最佳水肥状态，因此可获得增产增收效果。

2.3 制定节水灌溉制度，减少农田腾发量

选择合适的灌水时间、灌水定额等节水灌溉制度指标，对于减少农田腾发量起着至关重要的作用。传统灌溉模式中，在日照较强或有一定风速情况下灌水，除了水分渗漏外，还有相当一部分水分以蒸腾蒸发形式被快速损耗，这种条件下进行灌溉对水分有效利用不利。应选择合适的灌水时间，如在农作物需水期通过自动化控制进行无风的夜间灌溉，避免太阳照射，使水分于早晨太阳出来前基本入渗到作物根部的浅层土壤中，从而降低蒸发量。在选择合适灌水时间基础上，减少每次灌水量，增加灌水次数，同样可以达到不致产生田间地面径流和土壤深层渗漏的目的，有效降低农田棵间土面蒸发与植物叶面蒸腾。

3 实施精细灌溉技术

3.1 土壤墒情监测

进行土壤墒情监测，可以及时反映土壤水分状况，为适时适量灌溉提供准确信息。测定土壤水分含量的方法有烘干法、中子仪法、γ射线透射法、电磁波法、电阻法、电容法、光电法等，这些方法在土壤墒情监测中都有不同程度的运用。土壤墒情监测需要精确连续测定不同时刻土壤水分含量动态情况，以提供精确连续土壤墒情信息。目前广泛应用较为先进的TDR（时域反射仪）测定土壤含水量，这种方法观测土壤水分过程中不破坏土壤原状结构，操作简便，能长期连续工作，具有方便快速、精度较好、不扰动土壤等优点。

3.2 滴灌控制技术应用

提高农田水分利用率，实施精细灌溉节水措施，需要采取控制技术对滴灌系统的管道阀门启闭及水量进行自动化控制。自动化控制系统主机设在泵房内，结合农田土壤水分监督的土壤水分信息，联合水井与支管上的压力传感器对阀门及干、支管流量进行综合控制，实现农业灌溉现代化管理。

4 结论

农田水分代表着灌溉区域内的真实耗水量，在农业灌溉用水中减少无效的水分消耗、提高水分生产率是今后重点努力方向。从土壤墒情监测、节水灌溉工程控制技术应用、土壤墒情精细灌溉技术管理等方面，着眼于农田灌溉水分的消减调控管理，在满足作物对土壤墒情要求的前提下，采用保持墒情滴灌控制技术，制定合适的灌水时间、灌水次数、灌水量等节水灌溉制度指标，严格调控农业灌溉综合耗水量，为水资源可持续利用提供技术支持。

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