西北干旱地区高效节水灌溉技术应用分析

潘菊梅

（甘肃省武威市水利信息中心，甘肃 武威 733000）

水资源短缺是影响农业产业健康发展的主要因素之一，我国水资源短缺问题极为突出，尤其是西北地区气候干燥、降水量少、蒸发量大（1 000～2 800 mm）[1]，不仅不能满足工业和农业生产的需要，甚至部分地方人畜用水得不到保障，严重制约了农业经济发展和农民生活水平的提高。西北地区农田灌溉用水占总用水量的80%左右，因此大力发展高效节水灌溉，因地制宜地采用新型高效节水灌溉技术，提高灌溉水利用率是缓解水资源短缺问题的有效途径。

1 西北干旱地区高效节水灌溉技术应用现状

在水资源严重短缺的情况下，应用高效节水灌溉技术对保障西北干旱地区粮食生产安全及促进当地社会经济可持续发展具有重要意义。当前，我国农田灌溉用水总量约占全国总用水量的55%，但西北干旱地区由于耕地质量差、水分下渗率高，灌溉用水的利用系数很低，灌溉用水的利用率只有中南部地区的 25%～35%[2]。从 20 世纪 70—80 年代开始，西北地区先后推广应用了喷灌技术和膜下滴灌技术，效果良好[3]。2015 年以来，国家专门出台了相关政策重点解决西北地区水资源短缺问题，大力推广喷灌、滴灌、管灌等高效节水技术。

1.1 喷灌技术及应用情况

喷灌技术把有压水通过压力管道送到田间，经喷头喷射到空中形成细小水滴后均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。其优点是节省人力、少占耕地面积、灌水均匀等，主要缺点是受风影响大、设备投资高[4-6]。喷灌技术可根据土壤状况和作物需水情况适量灌溉，不会导致大量水分渗漏或流失，可保持土壤肥力，水分利用率高，较大水漫灌可节水30%～50%[7]。每一种喷灌系统都有其独特之处，使用时应根据实际条件因地制宜地选择喷灌系统、喷灌形式。近年来，随着我国经济水平的不断提高和现代农业的进一步发展，喷灌面积逐年扩大，其中陕西、甘肃、宁夏、新疆等地的喷灌面积分别达6 万hm2、3.2 万 hm2、3.5 万 hm2、5 万 hm2。

1.2 滴灌技术及应用情况

滴灌属于微灌技术的一种，将水通过小孔或滴头送到作物根部附近进行局部灌溉，是干旱缺水地区最有效的节水灌溉方式，水的利用率可达95%。滴灌的节水增产效果明显，可结合施肥进行灌溉，但滴头易结垢、堵塞，须对水资源进行严格的过滤处理。目前西北地区应用最广泛的膜下滴灌技术，在节水、增产、降低用水成本等方面均具有比其他灌溉技术更明显的优势。膜下滴灌的用水量仅为大水漫灌的12.5%，是喷灌用水量的50%[8]，极大地提高了水分利用率。

1.3 低压管灌技术及应用情况

低压管道输水灌溉简称管道输水灌溉，属于地面灌溉的一种。通常管道压力在0.2 MPa 以内，灌溉水源以井水、湖泊水为主，操作方法简单，便于管理[9]。低压管灌技术应用过程中，要配套适宜的压力管道及设施，以低压方式把水传送到农田中。低压环境可降低水资源运输成本。同时，该技术能降低水资源的蒸发及流失，从而提升农田灌溉效率[10-13]。管灌的载体属于密封管道，若无破损输水过程中不会出现水分损失，较衬砌渠道至少可减少15%的水分损失。低压管灌技术具有设备简单、易操作、省时、省力、省工、一次性投资少等优点。

2 节水灌溉存在的问题

2.1 喷灌技术应用存在的问题

目前我国喷灌技术发展已经比较成熟，但西北地区受地域条件、资金、灌溉面积等多种因素的影响，现有的喷灌形式比较单一，喷灌得不到大面积推广，喷灌设备性能不稳定、质量不可靠、易老化、使用周期短。西北地区的水利信息化水平急需提高，智能化控制技术十分欠缺，急需加强计算机辅助应用、遥感控制、人工智能等新一代信息技术与节水技术、节水管理及节水产品应用的深度融合。

2.2 膜下滴灌技术应用存在的问题

首先，长期使用膜下滴灌会导致灌溉水中的盐分集聚在作物根系周围，盐分不能从土体中排出，影响作物生长发育。其次，水肥耦合效应研究较少，大多滴灌设备只用于灌水，用于施肥的很少。再次，膜下滴灌是在地膜下方滴灌，农作物收获后会有大量地膜残留于土壤中，逐年累计会造成“白色污染”，引发环境问题，同时残膜对土壤结构、土壤微生物、土壤酶活性、水肥运输等有不同程度的影响。西北地区残膜量较大，其中新疆维吾尔自治区残膜量达128.12 kg/hm2[14］，是我国残膜量最大的地区。

2.3 低压管道输水灌溉技术应用存在的问题

西北地区地形复杂多样，农田标准化建设程度低，配套设备不齐全，设施落后，管理制度缺乏，导致低压管道输水灌溉效率低下，部分地区甚至存在灌溉管道与灌溉系统不配套的现象，严重影响灌溉工作的开展。此外，低压管道输水系统建设过程中，依然存在不重视设施管理的现象，农户缺乏管理维护灌溉设施的意识，相应的管理制度不健全，部分设备老化、渗漏严重，无法达到预期的节水效果。

3 解决对策

3.1 加快喷灌新技术应用研究

喷灌技术主要借助水泵等动力设备对水体施加压力，再通过相关设备灌溉农作物。针对目前西北地区喷灌设施落后、部分设备笨重、单机喷灌面积小、信息化和自动化水平低等问题，应加大资金支撑力度，加快新技术研究，实现多样化发展。可重点研发小型轻便、单机喷灌覆盖面大的设备，根据作物特性、气候条件、土壤状况、经济条件等因素，研发适用于大田作物、蔬菜、草坪及果树等高大植物的喷灌设备。随着信息化技术的不断发展，网络技术、计算机技术被广泛应用，喷灌技术应用也要融入互联网技术，通过智能化控制实现精准灌溉、精细化管理。

3.2 推进膜下滴灌技术与生态治理联合发展

滴灌技术的显著特征是灌溉用水量小、灌溉周期短、对灌水量的把控更加科学合理，虽然具有明显的节水增效优势，但应用过程中存在一些问题，需深入研究。如研究滴灌模式下作物的增产机理，推广水肥一体化生产模式；研究膜下滴灌后水、盐、热、肥之间的相互影响与运移规律，解决膜下滴灌产生的盐分积累问题[15]。针对膜下滴灌导致的大量农膜残留污染，在加大农膜回收利用的同时，要加大研究力度，开发可降解膜，或利用生物覆盖技术替代地膜，从而达到保水、减少污染、提高农业生产效益的目的。

3.3 提高灌溉水利用率

提高节水工程输水效率，对解决西北干旱地区缺水问题有重要意义。首先，严格按照相关规范和要求，全面做好建设管理工作，提高输水工程建设标准，提升田间工程及设施的配套程度。要完善灌区计量设施，实现灌溉用水精细化管理，根据水资源分布情况调度和配置灌溉用水，做到科学布局、合理分配。可发展生物节水技术和农艺节水技术，不断提高有限水资源的利用价值。其次，加强宣传力度，增强节水意识[16]。农民节约保护水资源的意识薄弱，应充分利用“世界水日”“中国水周”等开展宣传教育，提升全民节水意识，改变“水资源取之不尽用之不竭”的传统思维，从根本上解决水资源短缺的问题。再次，加快建立健全节水制度。通过水价变革和水权认定建立水市场，对农户进行正面引导，鼓励他们自觉应用节水灌溉技术，大幅度提高水资源利用率。

4 结论

节水灌溉技术发展成效显著，但各种灌溉技术在推广应用过程中存在的问题也逐渐显现，同时调亏灌溉、微润灌、水肥一体化技术等还未普及。为了提高水资源利用率，解决西北地区干旱缺水的问题，促进农业增产增效，须因地制宜地选择不同的灌溉技术。如喷灌主要使用于密植型农作物，滴灌适用于大田作物（宽行）、大棚蔬菜等，微喷适用于果树作物等。在发展现有节水灌溉技术的前提下，加强应用生物节水技术、农艺节水技术和信息技术等，为西北地区农业发展提供坚强的水利技术保障。