赤城縣水務(wù)局 賈玉山

前言

農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)對水資源的依賴性比較強，為保障農(nóng)業(yè)種植水資源充分，會采取節(jié)水灌溉技術(shù)提高水資源的利用效率，尤其是部分干旱和半干旱地區(qū)，水資源數(shù)量較少，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應用，可以有效提高農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)效率。比較高效的節(jié)水灌溉技術(shù)中包括膜覆蓋技術(shù)、滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)、渠道防滲技術(shù)等，技術(shù)使用方法不同，所帶來的經(jīng)濟效益也存在差別，應結(jié)合實際情況對其進行推廣應用。

1 微灌技術(shù)在農(nóng)田水利中的應用

1.1 技術(shù)概述

微灌技術(shù)是通過滴灌、脈沖灌溉的方式，通過減少灌溉量、提高灌溉時間的方式達到節(jié)水的目標。該技術(shù)是所有灌溉技術(shù)中最高效、最節(jié)水的技術(shù)，可以應用到大棚種植、果樹種植之中。由于其成本比較高，僅僅在經(jīng)濟價值比較高的農(nóng)作物種植中應用具有適應性，其通過設(shè)置經(jīng)管網(wǎng)和滴灌帶的方式，將壓力水以水滴的方式滴入農(nóng)田植物的根部位置，可以起到減少土壤水分蒸發(fā)，防止雜草生長的作用，且在灌溉過程中不會產(chǎn)生地表徑流。該技術(shù)在灌溉期間可與肥料同時使用，在灌溉水中添加相應的肥料，使得土壤中的養(yǎng)分更加充足，節(jié)省水量最高可以達到70%以上。滴灌技術(shù)結(jié)構(gòu)主要包括水源、樞紐、配水管、滴灌器、測量裝置等，共同協(xié)調(diào)完成節(jié)水灌溉的目標[1]。

滴灌技術(shù)通過滴管配置的方式進行灌溉，具有靈活性，按照滴灌方式可以將其分為地表滴灌、固定滴灌、移動滴灌、間歇性滴灌等。地表滴灌主要在條形農(nóng)作物分布狀態(tài)下進行應用，固定滴灌則將毛管和滴灌安裝在地下進行滴灌。移動滴灌則在保持滴灌設(shè)備靈活性的基礎(chǔ)上進行灌溉。間歇滴灌則是采用周期性的滴灌方法。

1.2 應用案例

赤城縣龍關(guān)鎮(zhèn)一街村農(nóng)田土質(zhì)條件為砂壤土，典型地塊蔬菜種植面積363畝。種植人員應用膜下滴灌技術(shù)進行灌溉，并在膜下滴灌設(shè)計中推廣水肥一體化技術(shù)，根據(jù)種植作物的需肥規(guī)律、地塊的肥力水平、目標產(chǎn)量確定總施肥量。于5月中旬開始種植，采用雙行膜進行覆蓋（間歇滴灌方式），膜寬度達到0.9m，種植行距75cm，株距控制在30cm左右。結(jié)合蔬菜種植情況，設(shè)計膜滴灌灌溉制度，采用水量平衡法對滴水數(shù)量、滴水時間等進行明確，設(shè)置滴水周期為5天，生育期共計滴水次數(shù)10次，每次滴水時間為2.5h，滴水水量為15m3。具體灌溉指標內(nèi)容如表1所示。

表1 膜下滴灌技術(shù)應用參數(shù)表

1.3 效益分析

對龍關(guān)鎮(zhèn)一街村蔬菜種植滴灌技術(shù)的應用效益進行評價，應用膜下滴灌技術(shù)對比傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，并從節(jié)水率、經(jīng)濟效益角度對蔬菜種植效益進行分析。蔬菜種植生育期共計節(jié)水達到169m3/畝，節(jié)水率達到53%。采用此節(jié)水灌溉技術(shù)，每畝增收1000元，為農(nóng)業(yè)種植帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

2 噴灌技術(shù)在農(nóng)田水利中的應用

2.1 技術(shù)概述

噴灌技術(shù)是利用水泵加壓進行滴灌的技術(shù)，通過自然落差的方式供給農(nóng)田植物所需的水分。水流經(jīng)過管道由噴頭噴射到空中，形成水滴后自然落下，均勻覆蓋到農(nóng)田中。該技術(shù)應用對不同地形具有適用性，且灌溉面積更加均勻，可以減少灌溉過程中的人力投入，但受環(huán)境因素影響比較大，如果農(nóng)田風量較大，會對灌溉控制產(chǎn)生影響。噴灌技術(shù)節(jié)水率最高可以達到50%左右，適用于大型農(nóng)田、蔬菜、果蔬等農(nóng)田的灌溉，可增加農(nóng)作物產(chǎn)量20%左右，屬于半機械化作業(yè)。按照噴灌技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應用方式，可以將其分為固定管道式、中心支軸式、滾移式、噴灌機組式等多種。固定管道式噴灌技術(shù)應用將干支管埋設(shè)到地下，使用塑料管道進行水源的運輸，但投入價格比較高，每公頃造價在15000元左右。半移動式采用干管固定、支管移動的方式進行灌溉。中心軸式噴灌技術(shù)則將支管立于3m高架之上，可控制支架進行移動，具有自動化水平。滾移式噴灌則通過金屬管法蘭連接方式，安裝動力機進行推動，在地勢平坦的地區(qū)應用具有適應性。噴灌機組是我國應用最早的噴灌技術(shù)，通過多個噴頭配置，將水龍帶與水泵機連接，應用電動機或者柴油機進行抽水，投資較低，但對管理的要求比較高。

2.2 效益分析

對噴灌技術(shù)在蔬菜種植中的應用效益進行分析，從節(jié)水效益和增產(chǎn)效益兩個角度進行評價。噴灌技術(shù)對比以往的人工灌溉技術(shù)而言，可以節(jié)約水量30%左右，每畝可以節(jié)水80m3/畝。使用噴灌技術(shù)后，每畝增收1000元。

3 渠道防滲技術(shù)在農(nóng)田水利中的應用

3.1 技術(shù)概述

渠道防滲技術(shù)是通過在農(nóng)田內(nèi)部設(shè)置渠道的方式，降低灌溉水滲漏情況的產(chǎn)生，避免水資源的浪費。渠道防滲技術(shù)在小型農(nóng)田中應用普遍，種植人員利用物理手段改變土壤的縫隙數(shù)值，使得土壤更加緊密，避免水分下滲，供給農(nóng)作物生長充足的水分。該技術(shù)應用可以提高農(nóng)田植物種植水資源利用效率，最高可以達到60%，且可以通過渠道控制的方式，對灌溉的輸水流量進行實時控制，符合高效節(jié)水灌溉技術(shù)降本增效的應用目標。

渠道防滲技術(shù)應用按照類型可以將其分為混凝土渠道防滲技術(shù)、砂漿渠道防滲技術(shù)、砌塊渠道防滲技術(shù)、膜渠道防滲技術(shù)等幾種。渠道防滲技術(shù)類型選擇應結(jié)合種植農(nóng)作物和土壤的實際情況。混凝土渠道防滲技術(shù)應用在土渠開挖完成后，在現(xiàn)場進行澆筑，或使用預制混凝土進行砌筑。漿砌塊砌筑在山區(qū)地帶的農(nóng)田種植應用廣泛，應用防滲材料和砌體結(jié)合，利用砌石砌體供給農(nóng)田灌溉水。水泥砂漿防滲技術(shù)進行砌塊的水泥抹面處理，凝固后可進行渠道防滲灌溉。膜料防滲技術(shù)應用塑料薄膜，將其作為防滲層，并通過安裝保護層的方式，提高膜料的防滲能力[2]。

3.2 應用案例

赤城縣后城鎮(zhèn)種植大量的蔬菜作物。其中包括白菜、綠花菜等青菜類作物。種植面積為300畝，未使用渠道防滲技術(shù)前畝產(chǎn)量達到2400kg，應用混凝土渠道防滲技術(shù)進行灌溉。輸水灌溉渠道長度為1km，設(shè)置U型防滲槽，渠道流量為8m3/h，采用混凝土預制塊的方式進行砌筑，厚度控制在5cm左右，用于灌溉渠道的防滲。每間隔6天就進行一次灌溉澆水，蔬菜出苗期降低灌溉水量，提高灌溉頻率，每間隔3d進行20m3/m左右的灌溉。當蔬菜處于蓮座期，采用間歇性澆灌方法，適當進行煉苗，灌溉周期延長至5d左右，同樣進行20m3的水源灌溉。當蔬菜生長至結(jié)球期時，適當提高水源灌溉量，灌溉周期在5d左右，具體參數(shù)如表2內(nèi)容所示。

表2 渠道防滲灌溉技術(shù)應用參數(shù)表

3.3 效益分析

對渠道灌溉技術(shù)的節(jié)水效益和經(jīng)濟效益進行分析。種植期間的渠道節(jié)水量達到1200m3，節(jié)水效率達到40%左右。渠道防滲技術(shù)應用輸水損失量約為15%左右，滲漏量在10%左右，比較傳統(tǒng)灌溉技術(shù)而言具有良好的節(jié)水效益。對渠道防滲灌溉技術(shù)下農(nóng)田農(nóng)作物種植經(jīng)濟效益進行分析，增產(chǎn)量達到15%，每畝平均產(chǎn)出菜量在2700kg左右，去掉渠道防滲工程項目建設(shè)所投入的成本，經(jīng)濟效益增長10%左右。

4 低壓管灌技術(shù)在農(nóng)田水利中的應用

4.1 技術(shù)概述

低壓管灌技術(shù)是通過低壓管道進行輸水灌溉的技術(shù)，采用地面灌溉的方式，利用管道代替以往灌溉中的明渠。通過壓力管道系統(tǒng)，可以將灌溉水輸送到農(nóng)田中的溝、畦之中。管道系統(tǒng)的壓力一般在0.2MPa左右，通過降低管道輸水壓力的方式進行灌溉。其結(jié)構(gòu)包括機井、管道、給配裝置、保護裝置、灌溉裝置等。低壓管灌技術(shù)的應用可以減少以往灌溉過程中的滲漏情況以及蒸發(fā)情況，比較土渠灌溉方式最高可以節(jié)約水量達到30%左右，并可以減少土渠的占地面積。此外，該技術(shù)應用可以提高土地利用效率3%左右，輸水的速度比較快，適合在機耕的農(nóng)田中進行農(nóng)作物灌溉。

低壓管灌技術(shù)的應用通過出水量和輸水距離控制壓力，根據(jù)農(nóng)田農(nóng)作物對灌溉水源的要求，控制管材質(zhì)量以及管材的長度等。在地勢平坦地區(qū)應用效果良好，可沿著田間道路進行鋪設(shè)。按照低壓管灌技術(shù)的使用方式，可以將其分為地下硬塑管道和地下軟管管道兩種。硬塑管道應用需要降低輸水管道的彎曲范圍，軟管管道則在田間的布設(shè)具有靈活性[3]。

4.2 應用案例

赤城縣雕鶚鎮(zhèn)屯軍堡村，種植糧食作物玉米363畝，采用低壓管灌技術(shù)進行灌溉。在春季播種前進行播前灌溉，將水積蓄到農(nóng)田耕土層中，保障作物在播種時土壤墑度良好。拔節(jié)期則需要進行灌溉，但需要降低灌溉量，每15d左右進行10m3/畝左右的灌溉即可。當玉米處于抽穗期，則需要適當提高灌溉水量，降低灌溉周期，每間隔14d進行一次灌溉，共計灌溉4次左右即可。灌漿期則需要進行2次左右的灌溉，結(jié)合農(nóng)田水分實際情況進行灌溉，提高顆粒飽滿度。

采用低壓管灌的方式進行灌溉，使用硬塑管道進行輸水，輸水管管徑為110mm，管道為100m，每小時出水量達到40m3。如對灌溉需求比較高，可適當提高管徑參數(shù)，增加出水量，具體管徑與灌溉出水量之間的關(guān)系如表3內(nèi)容所示。

表3 玉米農(nóng)田硬塑低壓管道技術(shù)參數(shù)表

4.3 效益分析

對玉米種植采用低壓管灌技術(shù)的節(jié)水效益和經(jīng)濟效益進行分析。田間水資源的利用效率可以達到95%左右，節(jié)約灌溉水量在30%左右，節(jié)約用地量3%左右，增產(chǎn)幅度達到10%。比較傳統(tǒng)的地面明渠灌溉技術(shù)，該技術(shù)應用有效提高了玉米種植的生產(chǎn)效益，管道投資每畝增加100元左右，額外提升經(jīng)濟效益150元左右。

5 步行式灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利中的應用

5.1 技術(shù)概述

步行式灌溉技術(shù)應用機械設(shè)備、電力設(shè)備等，配置相應的灌溉設(shè)備，滿足移動灌溉的客觀需要。步行式灌溉技術(shù)又被稱之為行走式動力機械技術(shù)，在農(nóng)村農(nóng)田種植中應用較為廣泛，在拖拉機、運輸車上配置相應的節(jié)水灌溉設(shè)備，供給田間農(nóng)作物生長所需的水分。該技術(shù)按照技術(shù)形式可以將其分為坐水播種技術(shù)和苗期灌溉技術(shù)兩種，坐水播種技術(shù)通過在種子周圍土壤中灌溉相應水分，達到增墑保苗的目的。在苗期則在苗根位置進行局部灌溉，減少灌溉用水量。比較漫灌的方式而言，該技術(shù)應用可以節(jié)約水量80%左右，比較人工刨埯坐水灌溉技術(shù)，可節(jié)省50%的水量。步行式灌溉技術(shù)具有動態(tài)化、靈活性等特點，通過調(diào)整車輛位置的方式進行灌溉，成本投入比較低，且可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量[4]。

5.2 應用案例

內(nèi)蒙古喀喇沁旗應用坐水播種技術(shù)進行灌溉，在玉米播種期間在土壤局部進行灌溉增墑，提高玉米的發(fā)芽率。根據(jù)實際的需求將水量播撒到種子周圍?？刂仆寥乐械暮吭?5%左右，在田間玉米處于生苗期，進行側(cè)苗灌溉，有效提高了玉米顆粒的飽滿程度。

5.3 效益分析

步行式灌溉技術(shù)應用具有良好的增產(chǎn)效益、節(jié)水效益。比較以往的地面漫灌而言，節(jié)水率可以達到70%以上，且生產(chǎn)效率在人工生產(chǎn)的5倍以上，具有良好的抗旱保苗作用。使用該技術(shù)進行灌溉后，玉米畝產(chǎn)量增加50kg左右，出苗率大大增加。

6 高效節(jié)水灌溉技術(shù)應用總結(jié)

對高效節(jié)水技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應用進行分析，其需要堅持兩點原則。一是因地制宜的基本原則，二是結(jié)合農(nóng)作物的特點選擇高效節(jié)水灌溉技術(shù)，以保障節(jié)水效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。

在使用高效節(jié)水灌溉技術(shù)之前，應對農(nóng)田的情況進行分析，部分高效節(jié)水灌溉技術(shù)適當增加土壤的墑值，部分技術(shù)則用于提高農(nóng)田苗木的生長效率。結(jié)合農(nóng)作物的種類以及地區(qū)的水文條件、氣候條件等，并充分考慮成本與效益之間的關(guān)系。例如，滴灌技術(shù)應用成本投入比較高，適合應用到經(jīng)濟作物的灌溉中。噴灌技術(shù)則受環(huán)境因素影響比較大，在風量較大、風期較長的地區(qū)無法普及應用。步行式灌溉技術(shù)則在干旱地區(qū)的增墑保苗中應用效果良好。因此，高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應用要切實結(jié)合地域環(huán)境。

7 結(jié)語

綜上所述，不同高效節(jié)水灌溉技術(shù)所帶來的經(jīng)濟效益存在明顯的差別，結(jié)合農(nóng)作物的特點應用不同類型的節(jié)水灌溉技術(shù)，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提出的要求。我國積極推廣新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，針對土壤性質(zhì)、水資源分布情況，切實保障灌溉技術(shù)應用的適宜性、科學性，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障農(nóng)業(yè)種植的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。