节水灌溉技术现状与发展趋势研究

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　　摘要：我国当前以节水灌溉农艺技术和节水灌溉农田水利工程技术为主的节水灌溉体系正逐步形成。本文从这2个主要方面对我国节水灌溉技术现状进行了总结，并分析了未来节水灌溉技术的发展趋势为精准化、信息化以及不同节水灌溉技术的综合利用，为未来节水灌溉技术的发展提供参考。
　　关键词：节水灌溉技术;农艺技术;农田水利工程技术;信息化;发展趋势
　　中图分类号：S27
　　文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215022
　　收稿日期：2019-12-30
　　作者简介：欧阳佳慧（1996-），女，在读硕士。研究方向：水利水电工程管理。
　　我国是农业发展大国，农业用水在我国当前总用水量中所占比重大。与此同时，我国是一个水资源短缺的国家，而农业灌溉中，水资源利用效率普遍不高，许多土地未得到充分灌溉，农业的发展受到限制，大力发展节水农业成为当下的必然选择。研发推广农业节水灌溉技术、节约用水有着极为重要的意义。当前我国的节水灌溉系统已逐步形成以节水灌溉农艺技术和节水灌溉农田水利工程技术为主的节水灌溉体系[1]，且仍在不断的发展和完善中。近年来，我国越来越重视农田水利工程的建设，出台的一些文件中屡次提到大力发展节水灌溉。同时，不断地有新技术和新设施研发出来， 为农业现代化的繁荣发展做出了贡献。因此，有必要对现有的节水灌溉体系进行梳理，探索我国节水灌溉技术未来的发展趋势，为节水灌溉技术在实践生产中的应用提供参考借鉴。
　　1 节水灌溉农艺技术
　　节水灌溉农艺技术能够极大提高水资源利用效率。其主要包括优质品种培育技术、农田覆盖技术、合理施用有机肥、深耕技术以及调亏灌溉等措施，以此达到节水高产的目的。农业节水灌溉技术具有使用简单、成本低、效果好等优点，有被广泛应用的潜力。节水灌溉农艺技术多是从农业生产实践中探索得来，是实践经验的总结和广大劳动人民智慧的结晶，具有科学性与实用性。
　　1.1 优质品种培育技术
　　不同的作物和品种对水资源的利用效率具有较大差别，根据区域的特征选择适合的作物进行种植，有利于提高种植区域的水资源利用效率。而且，随着我国品种培育技术的不断研发，生物技术、基因工程等先进技术被用于培育节水优质品种[2]，以期达到节水高产的目标。
　　1.2 农田覆盖技术
　　农田覆盖技术是一种人工改善土壤水分的技术，其原理是利用塑料薄膜、秸秆等材料覆盖农田，再利用沟灌、畦灌等途径，减少土壤水分蒸发、提高保水蓄水能力，从而达到提高水资源利用效率的目的[3]。这种技术能显著调节土壤中的水、肥、气、热等的比例。但农田被覆盖后可能会造成喷药困难、病虫害严重等问题，必须不断研究和改善。
　　1.3 合理施用有机肥
　　有机肥也叫“农家肥”，一切以有机物作为肥料的都可被称为有机肥，包括动物粪便、人的粪便、植物残体等。其特征是种类多、来源广、肥效长。合理施用有机肥有助于调整土壤结构，改善土壤中的水、肥、气、热等组分，提高土壤肥力，提升土地生产能力。有机肥料可以增加土壤中的有机质，还能为作物的生长提供各种营养。合理施用有机肥不仅能提供作物生长所需的各种营养元素[4]，改良土壤，还能提高产品的产量和质量，同时能促进化肥的利用，减少成本。
　　1.4 深耕技术
　　深耕是指在播种时，必须先犁田，把田的深土翻起，盖上浅土。深耕是土壤耕作中最基本的操作，不仅能改善土壤性质，而且具有广泛的影响，比其它措施持续的时间要长得多。其它的耕作措施如翻耕等也都是以此措施为基础。深耕有翻土、松土等作用，能明显促进产量的提高。同时，深耕可以打破犁底的坚硬，使土层变厚;提高土壤貯水能力，增大根系生长面积，提升根系生长环境[5]。土壤深耕疏松之后，在降雨期间能够储存更多的水分，减少地面径流量，降低对土壤表层的冲刷，减少水土流失，增强土壤抗旱能力，提高水资源利用效率。
　　1.5 调亏灌溉技术
　　调亏灌溉技术是在作物生长发育的某些重要阶段，人为的对作物实行非充分灌溉，促使作物光合作用的产物更多地偏向人们需要的地方[6]，以增加其经济产量。其是一种农业节水技术，取决于植物本身的调节作用。这项技术要求清楚地了解作物的生长和发展以及作物生长和发展期间对水的需求。科学的进行调亏灌溉，节约水资源，提高用水效率。
　　2 节水灌溉农田水利工程技术
　　2.1 渠道防渗技术
　　渠道防渗技术是指为了减少渠道输水渗漏而采取的各项技术措施。这是缓解水资源短缺的重要途径，也是发展节水灌溉农业非常重要的技术措施。其不仅能节约灌溉用水，而且能降低地下水位，减少渠道渗漏，提高渠系水资源利用效率。在实际应用中可通过改变渠道渗透性能和设置防渗层增加渠道的防渗能力[7]，达到防渗的目的，提高输水能力。
　　2.2 低压管道输水灌溉技术
　　低压管道输水灌溉简称管道输水灌溉，是通过低压管道把灌溉水输送到农田后进行灌溉的技术，在农业生产中应用广泛。其优点是不会出现堵塞现象，还能减少渗漏和蒸发损失，提高水资源利用效率，而且输水快、流量大，供水及时，减少土地占用，增产效益显著，易于被农民掌握，是一个非常可取的办法。
　　2.3 喷灌技术
　　喷灌是利用特殊设备通过喷嘴将加压水喷射成小水滴并落在土壤表面进行灌溉，是一种高效的节水技术[8]。喷灌的类型多样化，在我国使用较多的有固定管道式喷灌、半移动式管道喷灌、中心支轴式喷灌机、滚移式喷灌机、大型平移喷灌机、纹盘式喷灌机、中小型喷灌机组等类型。喷灌技术具有灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形、土壤等条件适应性强等优点。其缺点是受风力影响比较大，设备投资成本较高。因此，在选用喷灌方式时要结合地方实际情况，因地制宜，合理利用喷灌技术，从而达到节水高产的目的。 　　2.4 滴灌技术
　　滴灌是将一定压力的水通过管网和排水管，或滴头以水滴的形式，缓慢而均匀地过滤到植物根部附近的土壤中的一种灌溉方式[9]。其最显著的特点是省水、省工、省地、增产，适应地形能力强，自动化程度高。但因设备投资成本较高，且滴头容易堵塞，其推广和应用仍受到一定的限制。根据实际情况合理利用滴灌技术，充分发挥其节约用水、节约化肥、节约劳动力、提高生产效率的作用。
　　2.5 渗灌技术
　　渗灌是把灌溉用水通过地下管道输送到埋在田间地下的渗水管，利用土壤毛细管作用来湿润土壤的灌水措施。主要包括地下水浸润灌溉和地下渗水暗管灌溉2种类型。渗灌技术能提高水资源利用效率，为作物提供良好的土壤水分生长条件，降低地表蒸发，管道埋于地底下能减少土地占用。此外，渗灌还能减少杂草生长和病虫害，便于田间交通和耕作。但是由于渗灌管较易堵塞，管道修理不易，埋藏深度受作物根深等条件限制而不易确定[10]。因此渗灌技术还未在实际生产中全面推广应用。
　　2.6 微喷灌技术
　　微喷灌是一种采用特殊的喷灌设备将压力水送至地块，并以较大的流量从微喷头喷洒出来进行灌溉的技术。其介于喷灌和滴灌之间，是一种局部灌溉措施。水源、管网和微喷头组成微喷灌系统[11]，喷灌时，空气阻力将压力水粉碎成小水滴，洒在地面作物上。微喷灌能够把化肥溶于灌溉水，再随着灌溉水喷到作物上，能极大提高化肥的使用效率，减少用量。微喷灌主要用于蔬果、花卉的种植等。
　　2.7 痕量灌溉
　　痕量灌溉是在满足植物水分需求的情况下，利用专业的水头，使低压水变成细小的水流，均匀、缓慢地把水输送到植物根系附近的土壤。其是根据土壤的毛细管力和现代膜过滤技术进行灌溉的新型节水灌溉技术[12]，是以毛细力为基础按照作物需求以很小的速率直接将水或营养液输送到植物根系附近。痕量灌溉根据作物需求供水，即作物需要多少水就供应多少水。能极大地提高水资源的利用效率，节省灌溉用水。目前该技术正在西北、西南等地开展试验与推广应用。
　　3 节水灌溉技术的发展趋势
　　3.1 精准灌溉
　　按需供水是未来节水灌溉的必然趋势，发展精准灌溉是大势所趋。以信息技术为手段，控制灌溉水流的流量和速度，实施精确灌溉。目前，精准灌溉通常与精准施肥技术一起使用，集成水肥一体化技术。智能水肥一体化系统以作物实际需水为依据，实施科学的灌溉制度，利用此技术能够明显改善灌溉水平，改变人为操作的随意性，减少管理成本，显著提高效益[13]。水肥一体化精准灌溉施肥技术是一项进行精准灌溉施肥的农业新技术，也是精准农业的发展趋势。这将会极大地推动节约型农业发展，保护好农业生态环境，保障农业的可持续发展，让现代农业焕发出全新面貌。
　　3.2 与信息技术相结合
　　当前，先进的现代信息技术不断的被应用于农业生产、消费领域。农业信息化主要包括基础设施的信息化和技术操作的自动化。农业节水灌溉中大力应用计算机、多媒体、人工智能、大数据、3S等先进技术[14]，实现智能化、信息化，逐步完善灌溉系统的自动化，推动农业现代化的发展是未来节水灌溉事业发展的必然趋势。
　　3.3 不同节水灌溉技术综合利用
　　根据各个地区的现实状况，应用合适的节水灌溉方式，综合利用不同的节水灌溉技术，以期达到更好的节水效果和经济效益。各种因素的差异都会影响选择最适合的节水灌溉技术，如气候、地区、作物品种和经济发展水平不同，其适合的节水灌溉模式就不同。因此，未来节水灌溉应该注重不同节水灌溉技术的相互结合，摸索能适应当地特征，并能显著发挥不同节水灌溉方式优势的适用类型。
　　3.4 渠系改造维修
　　我国大部分灌区的渠系修建时间较早，很多已经老化失修，不能满足当地的用水需求。在大多数地区，依靠不透水渠道运水是一项节约用水的措施，对于当地农业和节水事业的发展具有重要意义。因此加强老化渠系的维修改造是未来节水灌溉的发展趋势之一。
　　3.5 完善节水管理制度，加快水价改革
　　完善节水管理制度，从制度层面为节水型社会的建立扫清障碍。推动水价改革，建立科学的水价形成机制，由政府定价逐步转变为市场定价。水价改革涉及到广大用水户的切身利益，在保障用水户的根本利益的基础上开展水價改革工作，提高居民节约用水的意识，建设节水型社会。
　　4 结语
　　节水灌溉技术未来的发展趋势是精准化、信息化，不同节水灌溉技术的综合利用、渠系维修改造，完善节水管理制度，加快水价改革。因此，要求跟随未来发展趋势与需求，不断研发综合技术与方法，推动节水灌溉技术的有效快速发展，为现代农业良好可持续发展助力。
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　　（责任编辑 贾灿）
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