罗元
河南省豫北水利勘测设计院有限公司 河南郑州 453000
摘要：为缓解水资源不足、改善农业灌溉水利用效率低等问题，需尽快推广现代化农业节水技术措施以改变传统农业灌溉高耗水现象。采取高效节水灌溉技术可以提高水资源利用率、降低农业生产成本，提升经济效益。本文对高标准农田项目几种高效节水灌溉技术措施的特点、方法进行总结，并提出在工程项目中的一些观点，希望能够给相关工作人员提供借鉴。
关键词：高标准农田；节水灌溉
高标准农田是在划定的基本农田保护区范围内建设集中连片、节水高效、技术集成、绿色生态，与现代化农业生产和经营方式相适应的高产稳产、旱涝保收的永久基本农田耕地。高标准农田建设的主要内容包括田间机耕道路、灌溉排水工程、高效节水工程建设[3]。高效节水灌溉工程是为了充分利用灌溉水源，提高水资源的利用率和利用效率而采取的节水技术措施，包括输配节水技术和田间节水技术[1]。其中输配水节水技术主要包括渠道防渗、低压管道输水；田间节水技术主要包括喷灌、滴灌、渗灌。
实施节水灌溉技术实施，能够改善农业生产条件，降低农业生产成本，提高水资源利用效率，提升经济效益。
一、渠道防渗
现阶段我国农业用水水资源紧缺，耗水量大状况较为突出。在高标准农田建设中凸显的问题包括灌溉渠道衬砌质量不一、灌溉水利用系数偏低[2]。传统土渠灌排沟渠淤积，田间沟渠衬砌率低，渠系配套设施不完善，旱涝灾害问题未彻底解决。传统土渠渗漏损失水量占引水量的30%~50%，渠系水利用系数偏小，有效灌溉面积降低，灌溉成本和费用增加，灌溉效益低，影响作物生长期的正常用水需求[3]。渠道防渗技术可以预防渠道坍塌及冲淤，节约灌溉用水，提高输水效率。根据防渗材料的不同，渠道防渗分为混凝土防渗、涂料防渗、水泥土防渗、素衬薄膜防渗、砌石防渗。根据渠道抗渗抗冻胀措施，可分为设置防渗层防渗，利用物理机械法和化学法改变原渠床土壤渗透性能防渗[4]。
采取渠道防渗技术后，渠系水利用系数可达到0.6-0.85，显著提高渠系水的利用率[5]。
二、低压管道灌溉
低压管道输水是以管道替代明渠输水，通过配水管直接将水输送到田间沟、畦等灌溉农田或在配水管软管浇灌作物的一种灌溉方式。低压管灌具有控制管道出口断面流量、节约水资源、降低投资成本、提高效益、降低占地、节省工量和工人、施工技术简单、对种植业结构调整适应性强的优点。缺点是地形适应能力比较差，在坡度较大的地区，容易出现大面积水土流失现象。
与混凝土防渗衬砌渠道相比，低压管灌具有较好的生态性、节地效益。大面积的混凝土渠道防渗衬砌改变了田间生物生存、繁殖与越冬的基本条件，不利于农田物质交换和作物生长，且衬砌渠道老化破碎会影响作物生长。因此，低压管灌工程技术兼顾了生态和节水。管道埋设于地下代替渠道进行灌溉，可以减少渠道渠堤占地，减少交叉建筑物，便于耕作。低压管道输水对扩大耕地面积具有积极意义。低压管道输水灌溉对节水、减少占地、降低工程量、提升输水效率、调整农业结构、促进高效农业、节水农业发展具有积极意义[6]。
三、喷灌
喷灌利用地形自然落差或者水泵加压形成有压水，通过压力管道将有压水输送到田间，喷头将形成压力的灌溉水喷射到了空中。在一定压力和喷头的作用下，灌溉水会形成水滴，喷洒并降落在土壤的表面，由土壤给生物的生长提供必要的水分。其中喷灌系统包括水源、输水系统和喷灌装置。喷灌系统的水应满足喷头正常工作的压力、水质以及水量的要求。喷灌系统的核心为喷头，根据喷洒特征，可分为射喷式、散水式；根据压力特征，可分为低压、中压及高压喷头。
当前应用较多的喷灌系统如下。第一，全固定式管道喷灌。该系统的所有管道均固定，其特点在于使用寿命长、可以节省劳力、操作简单、运行费用低、可靠性高等，但是其缺点在于对建设资金要求量大，这一系统适用于收益高、产值高、需要频繁灌水的蔬菜、棉花、瓜果以及茶叶等。第二，半移动式管道喷灌。本喷灌系统支管可以移动，干管固定，支管使用频率较高，本灌溉方式的缺陷是对人力要求比较高，易出现管道损坏，适用于地势平坦的浅丘和平原地区。第三，滚移式喷灌。这一系统采用法兰连接喷灌支管，形成一个整体，每间隔相应距离将支管作为轴布置大轮子。通过小动力机来推动支管，从而将支管移动到下一个喷位，适合应用于地形比较平坦的农田，对作物的高度有要求。第四，大型平移喷灌，该系统可实现对矩形的灌溉，突破了中心支轴喷灌机存在的只能对圆形范围进行喷灌的局限性。其缺陷在于机组移动到尽头时需要通过牵引让机组返回原出发点，之后才能实现再次灌溉；且对机组平移有较高的技术要求。第五，纹管式喷灌。采用软管实现对大喷头的供水，使用大绞盘来盘软管，操作时将软管逐渐收到绞盘上，喷头移动的同时进行喷洒灌溉，可对矩形范围进行灌溉。这一系统的机械设备比较简单，田间工程不多，因此造价更低，工作时也更加可靠。但是其缺陷在于不能使用低压喷头，因此需要耗费比较多的能源来加压。该系统适合应用于对甘蔗、玉米等比较粗壮的作物的灌溉，对地形要求比较高，要求尽量平坦，地面坡度不能太大。第六，中小型喷灌。常见的有1~8个喷头，通过水龙带将喷头连接到小车上，小车上装载动力机与水泵。中小型喷灌的使用灵活，单位公顷的投资小，但是移动需要消耗比较多的劳力，对管理提出比较高的要求。该系统适合应用于面积不大的田块及农场，其优势在于灵活性比较强，对投资要求不高[7]。
喷灌适应于除水稻外的大田作物，也包括于果树、蔬菜等作物。喷灌对土壤以及地形的要求不高。
喷灌技术的应用对于实现农田灌溉的机械化、半机械化作业、自动化作业，促进农业现代化进程具有积极意义。
喷管灌溉技术的优点是灌水均匀、节省土地、对地形具有较强的适应性，缺点是所需投入资金数额较大，对各项设备耐压性要求较高。遇到强风向时，灌溉受到的影响比较大。
四、滴灌
滴灌技术的节水效果显著，实现精准灌溉的同事减小对土壤和地下水的污染，可以实现水肥同步，提高肥料的利用率。滴灌是指利用PVC滴灌管上的滴头将灌溉用水缓慢滴出，直接灌溉到作物根部及其附近的一种灌溉方式。
滴灌系统可以划分为四个部分，分别为水源工程、首部枢纽、输配水管道以及滴头。滴灌系统的动力以及能量源是动力及加压设备，例如柴油机、电动机以及水泵等。水质净化设备主要由介质过滤器、筛网过滤器、旋流分砂分流器、初级拦污栅以及沉淀池等。水通过毛管进入滴水器，滴水器按照相应工作压力将灌溉水流送入土壤，水以为稳定的低流量渗出或滴出，以非饱和流的形式在土壤中扩散。
滴灌技术的优势主要有以下几点。第一，可以充分利用水资源，滴灌条件下灌溉水仅湿润少数土壤表面，避免了传统大水漫灌式灌溉的水分无效蒸发。滴灌仅对农作物根部的土壤进行湿润，非作物根部区域的土壤水分含量不高，可以降低杂草生长。滴水系统不会出现地面径流，能非常方便地对施水深度进行精准地控制，因此能提高节水效果。第二，滴灌可以很好地使用土壤以及地形。通过滴头可以实现均匀出流，能在较大的压力条件下工作，因此滴灌系统在各种种类的土壤中以及起伏的地块中都可以应用，滴灌的应用可以减少中耕除草，并不会引起土壤板结。第三，可提高作物品质。通过滴灌可以适时供肥、供水，可提高农作物的产量，提高其品质，提高农产品的商品率[8]。第四，减少病虫害发生，减少农药施用。滴灌灌水后，土壤的根系比较通透，肥料及水经滴头直接送到作物根部，可以为作物提供合适的养分以及水分，让土壤水分保持一个低吸力状态，满足作物要求，灌水区域的地面蒸发小，能很好地控制农田湿度，减少农田中病虫害的发生，减少农药施用。第五，可节约水资源，增产。滴灌灌溉水仅浸润作物根部区域，不会出现大面积的土壤表面蒸发，可显著降低由于蒸发引起的水量损失；通过滴灌可以对灌溉水量进行控制，不会出现土壤深层渗漏以及地面径流。滴灌灌溉下，作物的根区能得到稳定且持续的供肥以及供水，对实现增产创收具有积极作用。
尽管滴灌的优点明显，但是滴灌系统存在的限性主要包括：滴灌系统建立前提投资较大；当矿物质或杂质沉淀时会造成滴头堵塞；滴灌时灌水量不高，容易引起盐分积累而引起堵管；滴灌带使用寿命一般不长。现阶段滴灌多用于花卉以及茶叶等经济作物。
五、渗灌
渗灌是一种地下微灌溉形式，在低压条件下，通过埋于作物根系活动层的灌水器，根据作物的生产需水量定时定量地向土壤中渗水供给作物。渗灌包括地下滴灌和地下为空管渗灌。渗灌系统由水源、首部枢纽、输配水管网、渗灌管组组成。渗灌具备的优点有节水、降低能源消耗、降低土地占用；降低地表土壤含水量，降低杂草和作物关于营养物质的竞争，提高作物肥料利用率；渗流灌溉供水通过土壤颗粒吸水作用向土壤扩散，降低土壤板结，增加土壤通透性，有利于土壤邮寄物资分解，对于改善作物品质，增加产量具有积极效果[9]。
渗灌在改善作物品质增加产量的同时，在灌溉技术中也存在部分问题。渗灌管道埋在地下，产生堵塞情况，后期检查修正清理难度较大。因堵塞难以迅处理，易导致作物灌水量受到影响。不合理的管道渗出流量易导致灌水出现深层渗漏现象。渗灌管道不同埋深对作物生长造成影响显著，渗灌管道深埋时易造成深层渗漏量，铺设人工阻水层能够提高灌溉水利用效率[10]。现阶段渗灌技术多应用于草地、果园、蔬菜、花卉等作物灌溉中。
结束语
针对我国农业水资源短缺问题，积极推进高标准农田建设，可有效缓解用水紧张问题。结合土地利用规划、土地整治规划，在农村土地整治重点区域、重大工程建设区域、基本农田保护区等开展高标准农田建设，结合区域现状，因地制宜，合理运用喷灌、管灌、微灌、滴灌等各种高效节水技术，提高地区水资源的高效利用率。对缓解灌溉用水压力，改善农业生产条件，促进增产增收，保障农业稳定增长和可持续发展具有积极作用。
参考文献
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