农业节水灌溉技术及发展方向

徐佳丽

（甘州区新墩镇人民政府，甘肃张掖734000）

我国是一个农业大国，农业灌溉用水占全国总用水量的70%以上，但灌溉用水的有效利用率只有40%，不到发达国家的一半，我国农业灌溉每年缺水300 亿m3。原因在于灌溉技巧落后，多数地方仍以漫灌为主，不仅造成水资源的极大浪费，而且影响作物产量。随着经济的快速发展以及人口的不断增加，水资源的需求量不断增长，我国处于水资源严重短缺的现状，科学的农田灌溉工程及配套技术迫在眉睫。节水灌溉就是根据农作物的生长规律，在作物需水的情况进行灌溉水的高效利用，从而实现农业效益的增加[1,2]。它是以降低灌溉用水的无效损耗为核心，最大限度地提高灌溉水的有效利用率，以及提高农作物的水分利用率，进而提高生产效益[3]。在全球水资源紧缺的情况下，对水资源的有效利用是非常重要的，由于农业用水在我国水资源利用中占有一定的比例，因此采用农业节水灌溉技术，能够有效提高水资源的利用率，同时还能满足作物对水的需求。可见，农业节水灌溉技术在作物灌溉中发挥着重要作用。

1 节水灌水技术

灌水技术是指将已送到田头的灌溉水均匀分布到作物根系的活动层中的一项技术。根据灌溉水进入作物根系的途径不同，灌水可分为喷灌、地面灌溉、微灌、滴灌等，其中喷灌和地面灌溉是应用比较多的两种[4]。

1.1 喷灌

喷灌主要是以空中配水的方式，为作物提供水源。喷灌不仅能够保障灌水的均匀性，同时还能节省人力和耕地占有面积，对地形的适应能力也很强；但也存在一定缺点，例如设备投资高、受风力影响大等。该方式具有一定的压力要求，压力管道输水是现阶段主要采用的方式[5]。目前的灌溉系统包括以下几种形式：一是固定管道式喷灌，该系统是将干支管埋入地下，形成固定模式，其具有可靠性高、节省人力、使用寿命长的优势，但缺点是设备投资高；二是半移动管道喷灌，即固定干管，支管可以移动，与固定式相比，其在一定程度上减少了支管的使用量，降低了投资成本，但需要人力进行支管的移动，管道的移动磨损可能会导致管道的使用寿命减短；三是滚移式喷灌支管，即用法兰将喷灌支管（多为金属管）连成一个整体，间隔均匀的距离安装一个大轮子，该安装是以支管为轴，通过小动力机的推动，使支管滚向下一个灌溉点，完成下一点的作物灌溉。

1.2 地面灌溉

地面灌溉是一种传统的灌水技术，水浪费严重，因此对灌溉的要素、工具等方面进行优化改进，可以完善地面灌溉技术，使其具有一定的节水性能。具体来说，首先是灌溉技术要素的优化，其主要是对沟畦规格、入畦（沟）流量、改水成数等方面进行合理组合，使其达到节水的效果，例如采用较小畦沟尺寸进行沟灌、畦灌，可以提高灌水的效率和保障灌溉的均匀度；其次是沟畦灌水工具的更新，传统的灌溉是人工渠首开口放水入沟畦，现在可采用闸门孔管或虹吸管进行放水，从而提高田间灌水的利用率。

1.3 滴灌

滴灌技术是将水加压、过滤，通过低压管道送达滴头，然后以点滴的方式向植物根部进行灌溉。为了达到滴灌的目的，则需要根据种植蔬菜品种的不同调整输水管线的间距，从而满足蔬菜对水的需求。该技术具有省水、省工、节能等优点，其中省水最为突出，即滴灌用水量仅为喷灌用水量的1/2，为地面灌溉的1/3。在棚室蔬菜生产中，采用滴灌的方式，不仅能够节约水源，改善棚内蔬菜生产环境，而且能够降低生产成本，增加经济效益。

1.4 膜下微灌

膜下微灌由三部分组成，即微型首部、输水管道、灌溉器，该技术是通过微喷头将水喷洒到土壤表面，或者喷洒到地膜下流至土壤表面。与大水漫灌方式相比，可节约一半以上的水量，并且可有效控制灌水量，从而保障蔬菜的需水量。目前，在设施蔬菜生产上，膜下微灌技术得到了广泛的应用，不仅可以控制水量，而且能够将可溶性化肥随灌溉水喷洒到蔬菜的叶面或者根系周围的土壤表面，达到节水省肥的目的。蔬菜常用的微灌模式有小单元微灌系统、自流式微灌系统、变频恒压微灌系统，无论是哪种模式，都在一定程度上降低了灌溉水的用量，同时也满足了蔬菜的水量需求。

1.5 膜下暗灌

膜下暗灌技术是在蔬菜定植后，将塑料薄膜（一般为一层）覆盖在两小行间的沟上，从而形成灌水沟，之后在膜下沟中进行灌溉。需要注意的是，两个相近大行之间不覆盖地膜。该技术具有投资少、省水的优点，主要适用于露地等各种形式的瓜菜栽培。就节水方面来说，相关研究表明，该技术比传统的畦灌节约50%～60%的水量，比不覆膜沟灌节约40%的水量，因此该技术是蔬菜类灌溉的一项重要节水技术。

1.6 渗灌

渗灌是一种新型的节水灌溉技术，是继喷灌、滴灌之后的又一节水灌溉技术[5]。渗灌主要适用于地下水较深、地下水及土壤含盐量较低、灌溉水质较好、湿润土层透水性适中的地区。统计资料表明，渗灌水的田间利用率可达95%，渗灌比漫灌节水75%、比喷灌节水25%。但缺点是毛管较细易堵塞，且易受植物根系影响，有些植物根系会钻进渗灌管的毛细孔内破坏毛管。在地下害虫猖獗的地区，害虫会咬破毛管，导致大面积漏水，最后使系统无法运行。

2 节水输水技术

传统的输水方式是通过土渠灌溉水来完成水源到田头的输送，但在此过程中，会有大量水出现渗漏、蒸发，从而造成水资源的浪费。为了实现输水过程中的节约用水，则需要采用一定的节水技术，目前常用的方法是管道输水和渠道防渗。其中，管道输水是指通过铺设管道来完成水源的输送，可以有效降低或者避免渠床上杂草蒸腾、水面蒸发等造成的输水损失。渠道防渗则是通过运用一些防渗材料将渠道过水断面进行防护，减少输水过程中水资源的渗漏，常用的防渗材料包括浆砌块石、干砌块石、现浇混凝土面、塑料薄膜等。对于一些较小渠道，如果采用混凝土护面，可将其设置为“U”型，这样不仅可以减小过水断面，同时还可以保障输水流量的增加[6]。

3 节水灌溉的发展方向

农田节水灌溉研究涉及到各个方面，本文仅从技术研究的角度分析其发展趋势，可以预见的是，未来农田节水灌溉技术会向着以下几个方面发展。

3.1 技术水平提高

随着科技的进步和社会生产水平的提高，节水灌溉技术将不断提升。后续节水灌溉技术将向着高科技技术系统集成的方向发展，以实现时、空、量、质等各个维度的密切配合，提高灌溉的精准性[7]。

3.2 水分利用率提升

地下灌溉的发展前景十分广阔。目前地下灌溉的普及程度较低，推广速度较慢，但随着技术的不断发展，后续地下灌溉技术的普及度会增大，水分利用率的提升将是节水灌溉发展的重要方向[8]。

3.3 喷灌仍是主流灌溉模式

在大田农作物机械化生产中，喷灌技术的优势无可取代，未来针对该技术的研究将会集中在综合利用方面，包括智能化节水灌溉装备的研究，应用3S 技术实现精细化灌溉，此外，还会进一步与生物技术相结合，发展作物调控灌溉技术等[9,10]。

当然，除了技术措施外，在农村地区大力宣传节水灌溉、节约用水的重要意义仍是重中之重，只有在全社会形成一个良好的节水灌溉技术发展氛围，弱化低效益膨胀型的用水需求，并彻底杜绝无效浪费型用水需求，才能提高农业水资源的利应率，从而实现农业的可持续发展[11,12]。