節(jié)水灌溉綜述

節(jié)水灌溉以zui低限度的用水量獲得zui大的產(chǎn)量或收益，也就是zui大限度地提高單位灌溉水量的農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)值的灌溉措施。

主要措施有：渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌和灌溉管理制度。

歸納起來，目前在我國推廣應(yīng)用的節(jié)水灌溉型式主要有以下11類。

節(jié)水灌溉——就是指以較少的灌溉水量取得較好的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。節(jié)水灌溉的基本要求，就是要采取zui有效的技術(shù)措施，使有限的灌溉水量創(chuàng)造*的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。

據(jù)預(yù)測，到2050年，世界總?cè)丝趯⒂赡壳暗?0億人增加到90億人，人類對糧食的需求將在當前的水平上再增長70%至100%。世界淡水資源日益緊缺，而人類對糧食的需求也不斷上升，淡水資源已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展和世界糧食供應(yīng)的安全威脅。要破解耕地面積有限、淡水資源緊缺和世界糧食需求上漲之間的難題，發(fā)展節(jié)水灌溉成為關(guān)鍵。節(jié)水灌溉是以zui低限度的用水量獲得zui大的產(chǎn)量或收益，也就是zui大限度地提高單位灌溉水量的農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)值的灌溉措施。當前世界各國節(jié)水灌溉的主要措施包括渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌等。實行節(jié)水灌溉工程后，可以減少灌溉過程中勞動力配置，滴灌通過局部濕潤灌溉，田間土壤疏松，通透氣性良好，易溶性肥料、植物生長調(diào)節(jié)劑、內(nèi)吸殺蟲劑等可隨水滴大量的人力物力。

通過節(jié)水灌溉，農(nóng)作物得到及時的灌溉，提高了灌溉保證率，能有效促進糧食增產(chǎn)增收，這也是節(jié)水灌溉工程的主要效益。此外，節(jié)水灌溉還能實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)地、節(jié)電、等效益。

目前，歐美等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家在節(jié)水灌溉方面已經(jīng)取得重大進展，節(jié)水灌溉的普及程度較高。在發(fā)達國家，噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、渠道防滲工程技術(shù)、管道輸水灌溉技術(shù)等節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其中噴灌、滴灌又是的節(jié)水灌溉技術(shù)，歐美發(fā)達國家60%-80%的灌溉面積采用噴灌、滴灌的灌溉方法，農(nóng)業(yè)灌溉率約為70%以上。據(jù)《中國節(jié)水灌溉行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》數(shù)據(jù)顯示，目前，*的總耕地面積僅為15億公頃，有灌排設(shè)施的耕地面積僅占27%，卻生產(chǎn)出*55%的糧食，預(yù)計今后新增的糧食產(chǎn)量中80%至90%將來自有灌排設(shè)施的耕地。

我國的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢：

（1）噴灌技術(shù)仍為大田農(nóng)作物機械化節(jié)水灌溉的主要技術(shù)，其研究方向是進一步節(jié)能及綜合利用。不同噴灌機型有各自的優(yōu)缺點，要因地制宜綜合考慮。軟管卷盤式噴灌機及人工移動式噴灌機比較適合我國國情。[1]

（2）地下灌溉已被世人*是一種zui有發(fā)展前景的節(jié)水灌溉技術(shù)。盡管目前還存在一些問題，應(yīng)用推廣速度較慢，但隨著關(guān)鍵技術(shù)的解決，今后將會得到一定的發(fā)展。

（3）地面灌溉仍是當今世界占主導地位的灌水技術(shù)。隨著田間灌水技術(shù)的成熟，輸配水有低壓管道化方向發(fā)展的趨勢。

（4）農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)管理水平越來越高。應(yīng)用專家系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)資源數(shù)據(jù)庫、模擬模型等技術(shù)的集成，達到時，空、量、質(zhì)上的灌水，是今后攻關(guān)的重點。

（5）節(jié)水綜合技術(shù)的開發(fā)利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑，也是今后節(jié)水灌溉發(fā)展的方向。

（6）節(jié)水灌溉新技術(shù)：

水源供水方面：光伏提水技術(shù)[2]- 主要由電池板、光伏揚水逆變器、水泵組成。可以在偏遠的無市電地區(qū)提水灌溉，真正意義上從節(jié)水灌溉的出發(fā)點進行灌溉，可以達到節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能源以及節(jié)約人力物力的效果。

灌溉方面：微灌、噴灌、滴灌 - 這些是*的節(jié)水灌溉技術(shù)，結(jié)合天源新能源清華大學教授研發(fā)的光伏提水系統(tǒng)可以更好的組成真正意義上的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

4渠道防滲

渠道輸水是目前中國農(nóng)田灌溉的主要輸水方式。傳統(tǒng)的土渠輸水渠系水利用系數(shù)一般為0.4—0.5，差的僅0.3左右，也就是說，大部分水都滲漏和蒸發(fā)損失掉了。渠道滲漏是農(nóng)田灌溉用水損失的主要方面。采用渠道防滲技術(shù)后，一般可使渠系水利用系數(shù)提高到0.6—0.85，比原來的土渠提高50%—70%。渠道防滲還具有輸水快、有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搶季節(jié)、節(jié)省土地等優(yōu)點，是當前中國節(jié)水灌溉的主要措施之一。[1]

根據(jù)所使用的材料，渠道防滲可分為：①三合土護面防滲；②砌石（卵石、塊石、片石）防滲；③混凝土防滲；④塑料薄膜防滲（內(nèi)襯薄膜后再用土料、混凝土或石料護面）等。

5管道輸水

管道輸水是利用管道將水直接送到田間灌溉，以減少水在明渠輸送過程中的滲漏和蒸發(fā)損失。發(fā)達國家的灌溉輸水已大量采用管道。目前中國北方井灌區(qū)的管道輸水推廣應(yīng)用也較快。常用的管材有混凝土管、塑料硬（軟）管及金屬管等。管道輸水與渠道輸水相比，具有輸水迅速、節(jié)水、省地、增產(chǎn)等優(yōu)點，其效益為：水的利用系數(shù)可提高到0.95；節(jié)電20%—30%；省地2%—3%；增產(chǎn)幅度10%。目前，如采用低壓塑料管道輸水，不計水源工程建設(shè)投資（以下同），畝投資為100元—150元。在有條件的地方應(yīng)結(jié)合實際積極發(fā)展管道輸水。但是，管道輸水僅僅減少了輸水過程中的水量損失，而要真正做到用水，還應(yīng)配套噴、滴灌等田間節(jié)水措施。目前尚無力配套噴、滴灌設(shè)備的地方，對管道布設(shè)及管材承壓能力等應(yīng)考慮今后發(fā)展噴、滴灌的要求，以避免造成浪費。[1]

6噴灌

噴灌是利用管道將有壓水送到灌溉地段，并通過噴頭分散成細小水滴，均勻地噴灑到田間，對作物進行灌溉。它作為一種*的機械化、半機械化灌水方式，在很多發(fā)達國家已廣泛采用。

噴灌的主要優(yōu)點如下：⑴節(jié)水*，水的利用率可達80%。一般情況下，噴灌與地面灌溉相比，1m3水可以當2m3水用。⑵作物增產(chǎn)幅度大，一般可達20%—40%。其原因是取消了農(nóng)渠、毛渠、田間灌水溝及畦埂，增加了15%—20%的播種面積；灌水均勻，土壤不板結(jié)，有利于搶季節(jié)、保全苗；改善了田間小氣候和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。⑶大大減少了田間渠系建設(shè)及管理維護和平整土地等的工作量。⑷減少了農(nóng)民用于灌水的費用和投勞，增加了農(nóng)民收入。⑸有利于加快實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化、產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化。⑹避免由于過量灌溉造成的土壤次生鹽堿化。常用的噴灌有管道式、平移式、中心支軸式、卷盤式和輕小型機組式。

移動管道式噴灌通常將輸水干管固定埋設(shè)在地下，田間支管和噴頭可拆裝搬移、周轉(zhuǎn)使用，因而降低了投資。北京市順義縣全縣數(shù)萬畝糧田均采用這種灌溉形式。10多年來的實踐證明：移動式管道噴灌除了具有一般噴灌省水、增產(chǎn)、省工、減輕農(nóng)民負擔和有利于農(nóng)業(yè)機械化、產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化等優(yōu)點以外，還具有設(shè)備簡單、操作簡便、投資低、對田塊大小和形狀適應(yīng)性強、一戶或聯(lián)戶均可使用等優(yōu)點，是目前較適合中國國情、可以大力推廣的一種微型噴灌形式，可適用于大田作物、蔬菜等，畝投資為200元一250元。

固定管道式噴灌是將管道、噴頭安裝在田間固定不動， 其灌溉效率高，管理簡便，適用于蔬菜、果樹以及經(jīng)濟作物灌溉。但是投資較高（畝投資一般在1000元左右），不利于機械化耕作。中心支軸式與平移式大型噴灌機， 只能在預(yù)定范圍內(nèi)行走，行走區(qū)域內(nèi)不能有高大障礙物，土地要求較平整。其機械化和自動化程度高，適用于大型農(nóng)場或規(guī)模經(jīng)營程度較高的農(nóng)田。使用國產(chǎn)設(shè)備，每畝投資為300元-400元。卷盤式噴灌機， 靠管內(nèi)動水壓力驅(qū)動行走作業(yè)， 與中心支軸式及平移式的大型噴灌機相比，具有機動靈活、適應(yīng)大小田塊、畝設(shè)備投資低等優(yōu)點。目前進口設(shè)備每畝投資為50元左右， 設(shè)備國產(chǎn)化后可進一步降低投資， 這是一種適合中國國情、有發(fā)展前景的噴灌形式， 可適用于大田作物、蔬菜等。卷盤式噴灌機有噴槍式和折架式兩種，后者具有霧化好、耗能低的優(yōu)點。輕小型機組式噴灌，可以手抬或裝在手推車或拖拉機上，具有機動靈活、適應(yīng)性強、價格較低等優(yōu)點，通常用于較小地塊的抗旱噴灌。每畝投資為100元-200元。[1]

7微噴

微噴是新發(fā)展起來的一種噴灌形式，微噴又分為吊掛微噴、地插微噴。特別適合農(nóng)業(yè)溫室大棚內(nèi)投入使用，它比一般噴灌更省水，更均勻的噴灑于作物上.它是通過PE塑料管道輸水，通過微噴頭噴灑進行局部灌溉的。更可以擴充成自動控制系統(tǒng).同時結(jié)合施用化肥，提高肥效。一個標準大棚微噴系統(tǒng)設(shè)備投資一般在800元左右。

8滴灌

滴灌是利用塑料管道將水通過直徑約10mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉。它是目前干旱缺水地區(qū)zui有效的一種節(jié)水灌溉方式，其水的利用率可達95%。滴灌較噴灌具有更高的節(jié)水增產(chǎn)效果，同時可以結(jié)合施肥，提高肥效一倍以上。可適用于果樹、蔬菜、經(jīng)濟作物以及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之處是滴頭易結(jié)垢和堵塞，因此應(yīng)對水源進行嚴格的過濾處理。目前，國產(chǎn)設(shè)備已基本過關(guān)，有條件的地區(qū)應(yīng)積極發(fā)展滴灌。

按管道的固定程度， 滴灌可分固定式、半固定式和移動式三種類型。固定式滴灌，其各級管道和滴頭的位置在灌溉季節(jié)是固定的。其優(yōu)點是操作簡便、省工、省時， 灌水效果好。國產(chǎn)設(shè)備畝投資約為700元（果樹）-1400元（大棚蔬菜）。半固定式滴灌， 其干、支管固定，毛管由人工移動。畝投資為500元-700元。移動式滴灌，其干、支、毛管均由人工移動，設(shè)備簡單，較半固定式滴灌節(jié)省投資，但用工較多。畝投資為2元一500元。

結(jié)合中國勞動力多、資金缺乏的具體情況而研究開發(fā)的半固定式、移動式滴灌系統(tǒng)，大大降低了工程造價，為滴灌在大田作物和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

水窖滴灌， 是通過雨水集流或引用其它地表徑流到水窖（或其它微型蓄水工程）內(nèi)， 再配上滴灌以解決干旱缺水地區(qū)的農(nóng)田灌溉問題。它具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、家家戶戶都能采用的特點。對于旱貧困山區(qū)實現(xiàn)每人有半畝到一畝旱澇保收農(nóng)田，解決溫飽問題和發(fā)展庭院經(jīng)濟有重要作用，應(yīng)在干旱和缺水山區(qū)大力推廣。

地下滴灌，是把滴灌管埋入地下作物根系活動層內(nèi)，灌溉水通過微孔滲入土壤供作物吸收。有的地方在塑料管上隔一定距離鉆一個小孔，埋入地下植物根部附近進行灌溉，群眾俗稱“滲灌”。地下滴灌具有蒸發(fā)損失少、省水、省電、省肥、省工和增產(chǎn)效益顯著等優(yōu)點，果樹、棉花、糧食作物等均可采用。其缺點是2，當管道間距較大時灌水不夠均勻，在土壤滲透性很大或地面坡度較陡的地方不宜使用。畝投資為400元-1000元。其效益為：節(jié)水50%-60%；省電40%-50%；增產(chǎn)30%左右。

9膜上下灌

用地膜覆蓋田間的壟溝底部，引入的灌溉水從地膜上面流過，并通過膜上小孔滲入作物根部附近的土壤中進行灌溉，這種方法稱作膜上灌，在新疆等地已大面積推廣。采用膜上灌，深層滲漏和蒸發(fā)損失少，節(jié)水顯著，在地膜栽培的基礎(chǔ)上不需再增加材料費用，并能起到對土壤增溫和保墑作用。在干旱地區(qū)可將滴灌管放在膜下，或利用毛管通過膜上小孔進行灌溉，這稱作膜下灌。這種灌溉方式既具有滴灌的優(yōu)點，又具有地膜覆蓋的優(yōu)點，節(jié)水增產(chǎn)效果更好。[1]

10控制灌溉

根據(jù)水稻不同生育期對水分的不同需求進行“薄、淺、濕、曬”的控制灌溉，既節(jié)約用水，又有利于農(nóng)作物生長，改變了以往水稻大水漫灌、串灌的舊習慣。它不需增加工程投資，只要按照節(jié)水灌溉制度灌水即可。“薄、淺、濕、曬”（薄水插秧、淺水育秧、分蘗前期濕潤、分蘗后期曬田）、“旱育稀植”（旱育旱栽，稀植，適當補水）等技術(shù)均屬這一范疇，近年已在廣西、吉林等10多個省、自治區(qū)大面積推廣。一般每畝可節(jié)水100m3，增產(chǎn)稻谷25kg，效益顯著。水稻節(jié)水灌溉技術(shù)已獲國家科技進步一等獎，應(yīng)在水稻區(qū)大力推廣。江蘇、上海、浙江等經(jīng)濟條件好的地區(qū)采用鋪設(shè)暗管系統(tǒng)進行控制灌溉和田間排水，有利于節(jié)水、節(jié)肥和作物生長，為實現(xiàn)高產(chǎn)、、農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了有利的條件。

11坐水種

在一些水源短缺的地方，春播時常因春旱出不了苗或出苗不齊。為保全苗，采用機械或畜力用水箱、水袋拉水，在播種時進行點灌，以解春旱，俗稱“坐水種”。這種方法投資少、簡單易行，是有效的節(jié)水增產(chǎn)方式。播種時每畝用水量僅5m³-10m³；，豐水年可增產(chǎn)10%-15%，干旱年可增產(chǎn)60%-70%。坐水種目前在黑龍江、吉林等地廣為采用，凡條件適合的地方應(yīng)積極推廣。

12平整改造

通過平整土地，改進灌水溝畦規(guī)格（如大畦改小畦， 長溝改短溝）等綜合措施，使灌水均勻，以達到節(jié)水的目的。

13科學灌溉

根據(jù)作物需水要求，適時適量地灌水，用*的科學技術(shù)手段對土壤墑情和灌區(qū)輸配水系統(tǒng)的水情進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和計算機處理，可以科學有效地控制土壤水分含量，進行合理調(diào)度，做到計劃用水、優(yōu)化配水，以達到既節(jié)水又增產(chǎn)的目的。同時，要重視和加強節(jié)水管理，改變目前農(nóng)業(yè)用水水價過低、不利于節(jié)水的狀況，實行按成本收費、超計劃用水加價等政策。要建立健全節(jié)水管理組織和技術(shù)推廣服務(wù)體系，完善節(jié)水管理規(guī)章制度。[1]

14節(jié)水措施

大力普及節(jié)水灌溉技術(shù)，要十分重視農(nóng)業(yè)節(jié)水措施的推廣。這可采用水稻旱育稀植、拋秧、地膜覆蓋、秸稈還田、深耕松土、中耕除草、鎮(zhèn)壓、耙耪、增施有機肥等措施，以提高土壤對天然降水的蓄集能力和保墑能力。施用化學保水制劑，引進和優(yōu)選抗旱品種和調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)等，也是行之有效的節(jié)水措施，在于旱缺水地區(qū)應(yīng)大力推廣普及。

節(jié)水灌溉應(yīng)用的領(lǐng)域： 溫室，無土栽培，大棚，綠化，園林，廢水再利用等等作物和綠地植被從種子萌發(fā)以及成長的全過程都需要水參與光合作用。但植株消耗的水分99%以上是用于葉面蒸騰和株間土壤蒸發(fā)，以調(diào)節(jié)作物體溫、改善小氣候和向植物體內(nèi)輸送養(yǎng)分。沒有適量的水分供應(yīng)，作物的生長發(fā)育就會受到抑制和損害。持續(xù)缺水，作物就會干旱致死。

為了改變靠天吃飯的被動局面，主動影響和控制作物生長，灌溉技術(shù)出現(xiàn)并逐步得到了發(fā)展。灌溉是利用人工設(shè)施，將符合質(zhì)量標準的水，輸送到農(nóng)田、綠地等處，補充土壤水分，以改善植物的生長發(fā)育條件。中國是世界上發(fā)展農(nóng)田灌溉zui早的國家之一。秦漢之前對農(nóng)田灌溉稱為“浸”，到漢代有稱“溉”或“灌”的，西漢時“灌浸”和“溉灌”、“灌溉”并用。唐以后習慣用“灌溉”一詞，并沿用至今。

就農(nóng)作物的不同生長階段而言，灌溉主要有播種前灌水、催苗灌水、生長期灌水及冬季灌水等種類。就發(fā)展到現(xiàn)階段的灌溉方式而言，主要又分為地面灌溉、澆灌、科學灌溉等。

地面灌溉是zui傳統(tǒng)的灌溉方式，包括溝灌和畦灌等。這種方式灌水不均勻，蒸發(fā)量大，容易表層土壤的團粒結(jié)構(gòu)，形成板層，影響土壤中好氣微生物的分解作用。華維認為，這種方式是澆地而不是澆作物。但由于田間工程設(shè)施簡單，不需要能源，目前仍然被廣泛采用。

澆灌一般是用皮管或灑水車澆水，是中國目前園林養(yǎng)護、蔬菜苗木種植等領(lǐng)域使用zui多的灌溉方式。相對漫灌而言比較容易控制，但仍然具有費水、費人工、低效率等缺點。

15方式

科學灌溉是包括華維公司在內(nèi)的專業(yè)灌溉企業(yè)一直著力推廣的灌溉方式，包括滴灌、微噴、滲灌、噴灌等現(xiàn)代化的灌溉方式。需要根據(jù)相應(yīng)植物的需水特性、生育階段、氣候、土壤條件等做合理設(shè)計，制定相應(yīng)的灌溉制度，適時、適量，合理灌溉。該類方式可以做到局部灌溉，除了用于補充土壤水分滿足植物生長需要外，還可將肥料、農(nóng)藥溶解在水中，結(jié)合注肥泵等現(xiàn)代化的施肥裝置進行施肥打藥作業(yè)。還可避免土壤鹽堿化，對已經(jīng)出現(xiàn)鹽堿化的土壤，可利用灌溉沖洗土壤中的可溶鹽分，以改良土壤。此外科學灌溉方式還可起到預(yù)防果樹蔬菜霜凍和預(yù)防干熱風危害，以及防止土壤風蝕等作用。

16優(yōu)點

科學灌溉可有效保持土壤中水、肥、氣、熱等各相的良好狀態(tài)，具有省水、省工、節(jié)能、節(jié)肥、增產(chǎn)增收等諸多優(yōu)點，正逐步被大家認可和使用，但由于資金和認識上的欠缺，還有很多工作需要業(yè)內(nèi)同行努力去做。

近代以來，隨著人口數(shù)量急劇增加、經(jīng)濟日益發(fā)達，突出的水資源供需矛盾同樣反應(yīng)到了世界范圍的灌溉事業(yè)上。此外，還存在著進一步降低建設(shè)和運行成本，提高灌溉效益，防止灌溉土地鹽堿化、沼澤化等問題。在中國蔬菜之鄉(xiāng)山東壽光就出現(xiàn)了土壤嚴重鹽堿化額問題。

另一方面，目前很多節(jié)水灌溉項目存在只管建不管用的嚴重問題，許多國家已把灌溉發(fā)展的重點從開發(fā)新灌區(qū)向改建舊灌區(qū)和加強灌溉管理等方面轉(zhuǎn)移。[1]

在吸取現(xiàn)代科學技術(shù)成就的基礎(chǔ)上，灌溉技術(shù)將向著節(jié)水節(jié)能、優(yōu)化調(diào)度、現(xiàn)代化的管理與監(jiān)測預(yù)報等方向發(fā)展。在中國水資源嚴重短缺的西北、華北和東北部分地區(qū)，推行節(jié)水灌溉，建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)，已成為當務(wù)之急。在華東、華南等區(qū)域日益興旺的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)、園藝及園林建設(shè)中，同樣需要發(fā)展科學灌溉方式。