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關鍵詞:解釋灌溉;推廣技術;發展趨勢
中圖分類號:S275 文獻標識碼:A 文章編號:
1引言
水是人類賴以生存和發展的基礎,是一種動的可更新的資源。我國是世界上人口最多、糧食消耗量最大的國家,又是世界上人均水資源量最貧乏的國家之一,人均占有水資源量僅為世界平均水平的1/4。隨著人口的增長、城鎮化和經濟社會的快速發展,我國用水矛盾日益尖銳,缺水問題更加突出。而農業作為我國的用水大戶,用水量約占水資源總量的65%,農業用水浪費十分嚴重,主要表現在:灌溉水利用系數低,平均僅為45%左右;自然降水利用率低,僅達到56%;農業用水的效率不高,其中農田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3 左右;初步改造的節水灌溉工程面積僅占全國灌溉面積的30%,因此,發展節水農業勢在必行。只有做好農業節水灌溉,才能緩解水資源短缺問題,保障社會經濟和農業可持續發展及糧食安全,并且對于維持建設良好的生態環境也具有重要意義。
2 我國的水資源及其現狀
水是人類賴以生存和發展的寶貴資源。沒有水就沒有生命,也就沒有人類社會。水在我們的日常生活中起著重要作用,可以說任何生物都離不開水而存活。
2.1 地表水資源量
2008年全國地表水資源量26377億立方米,折合年徑流深278.6mm,比常年值偏少1.2%。從水資源分區看,北方6區地表水資源量比常年值偏少16%,南方4區比常年值偏多1.7%。在31個省級行政區中,地表水資源量比常年值偏多的有12個省(自治區、直轄市),比常年值偏少的有19個省(自治區、直轄市),其中海南、天津、上海、廣東、廣西偏多程度在36%~20%之間,黑龍江、河北、山西、內蒙古、甘肅、寧夏偏少程度在50%~30%之間。
2008年,從國境外流入我國境內的水量為233億立方米;從國內流出國境的水量為6057億立方米,流入國際邊界河流的水量為647億立方米;全國入海水量為16101億立方米。
2.2 地下水資源量
2008年全國礦化度小于等于2g/L地區的地下水資源量為8122億立方米,其中平原區地下水資源量為1736億立方米,山丘區地下水資源量為6683億立方米,平原區與山丘區之間的地下水資源重復計算量為297億立方米。2008年全國平原區地下水總補給量為1806億立方米,其中北方6區平原地下水總補給量為1473億立方米,占全國總補給量的81.6%。北方平原區的降水入滲補給量、地表水體入滲補給量、山前側滲補給量和井灌回歸補給量分別占51.2%、36.3%、7.9%和4.6%。
2.3 水資源總量
2008年全國水資源總量為27434億立方米,比常年值偏少1%。地下水與地表水資源不重復量為1057億立方米,占地下水資源量的13%,也就是說,地下水資源量的87%與地表水資源量重復。北方6區水資源總量4601億立方米,比常年值偏少12.5%,占全國的16.8%;南方4區水資源總量為22834億立方米,比常年值偏多1.7%,占全國的83.2%。全國水資源總量占降水總量的44.2%,平均每平方公里產水29萬立方米。
2.4 我國水資源利用現狀
水資源開發利用 近10年,全國平均總供水量5560億立方米,約占近10年平均水資源總量的20.0%。其中,地表水供水量平均占總供水量的80.7%,地下水供水量基本維持在1050億立方米左右,平均占總供水量的18.9%,其他水源供水量約占0.4%。全國總用水量總體呈緩慢上升趨勢,其中生活和工業用水呈持續增加態勢,而農業用水則受氣候影響上下波動、總體呈下降趨勢。生活和工業用水占總用水量的比例逐漸增加,農業用水占總用水量的比例則明顯減小。2006年與1997年相比,北方六區總用水量略有減少,南方四區總用水量有所增加。全國人均用水量基本維持在430立方米上下,萬元國內生產總值用水量和萬元工業增加值用水量均呈顯著下降趨勢,按2000年可比價計算,萬元國內生產總值用水量由1997年的705立方米下降到2006年的329立方米,萬元工業增加值用水量由1997年的363立方米下降到2006年的178立方米。農田灌溉畝均用水量總體上呈緩慢下降趨勢,由492立方米下降到449立方米。
3 農田節水灌溉技術
3.1節水灌溉的概念
節水灌溉就是指采用先進的農業節水技術,提高灌溉水的利用率和水的生產率。換言而講,節水灌溉是用盡可能少的水投入,取得盡可能多的農作物產出的灌溉形式。灌溉用水從水源到田間,到被作物吸收、形成產量,主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和作物吸收等4個環節。在各個環節采取相應的節水措施,組成一個完整的節水灌溉技術體系,包括水資源優化調配技術、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。其中節水灌溉工程技術是該技術體系的核心,已相對成熟并得到普及,其它技術相對薄弱,急需加強研究開發和推廣應用。
3.2 農業灌溉與高效用水
農業灌溉將水從水源輸送到農田的過程,可以劃分為3個環節,第1個環節是通過灌溉輸配水系統,將水自水源引至田間;第2個環節是在田間地表水入滲到土壤中,在土壤中再分配轉化為土壤水,而后被作物吸收;第3個環節是作物吸收水分后通過光合作用將輻射能轉化為化學能,最后形成有機物質。
高效用水的目標是極大地提高上述3個環節水的轉化和產出效率,既節水又高產。在第1個環節上,要提高輸水效率,通過工程的投入[1-2],實行輸水渠道的配套、防滲,將來實行輸配水管道化,從而大大減少滲漏損失和蒸發損失。在第2個環節上,要合理調控農田水分狀況,使引進田間的水最大限度地為農作物所利用。在第3個環節上要調控土壤和地表面附近的大氣環境,使農作物的生長有一個良好的外在環境。對于第2、3環節要逐步推廣噴灌、滴灌等先進灌水技術、田間覆蓋保墑技術,并加強田間用水管理。
3.3 現代農田的主要節水措施
3.3.1節水技術措施
節水技術措施主要包括輸水工程和灌溉技術。在輸水方面,以新疆為例,全省平均渠灌區輸水損失量在52%左右,而以色列小于10%,美國小于22%。因此,輸水工程中的節水潛力巨大,可以進行渠系配套、渠道防滲、低壓管道輸水等工程。
3.3.2節水農業措施
通過田間節水,抑制土壤蒸發和作物蒸騰,提高農田水分利用效率,是發展節水農業的主要措施之一,主要包括適水生產、抗旱育種、節水高效灌溉制度、農田保墑技術、培肥地力等。根據有關研究成果,通過上述措施,可提高水分利用率30%左右。
3.3.3節水管理措施
節水潛力的40%在于管理,只有科學的管理,才能使其他節水措施發揮應用作用,建立完善的管理機構,健全規章制度與法規,大力推廣現有的科技成果和先進技術,管好水、用好水,使水資源發揮其最大效益。
3.3.4節水灌溉相關技術的創新研究
節水灌溉相關技術的創新研究,我們有以下幾點:①對于節水灌溉設備而言,要組織力量進行技術攻關,研制低成本、使用環保材料、物美價廉的節水灌溉設備;②要發展一批以節水灌溉為主要服務內容的具備咨詢、規劃、設計為一體的技術服務公司、營銷與培訓相結合的經濟實體等多種形式組成的節水灌溉產業化技術支持體系。
4 結語
我國實施農業節水灌溉是很廣泛的,我國是農業大國,在此也分析了我國農業主要采取的節水灌溉技術及其優缺點,農業節水灌溉也是很普及的了。在應用上述節水農業技術措施時,應因地制宜選用,繼續完善農業田間工程配套技術建設,在農業管理中采用信息化管理,并將農業節水與工程節水技術相結合,通過先進的灌溉管理體制來實現管理節水,推動農業節水的高效快速發展。總而言之,節水灌溉工程推廣,任重而道遠。我們有理由相信,通過節水灌溉的逐步推廣使用,實現水資源的科學開發,節約用水。實現水資源的可持續利用,指日可待。
作者簡介:
徐則平、男、漢、1959年2月出生,大專、水利工程師、1978年10月參加工作,從事農田水利工程建設與管理工作。
參考文獻:
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[2] 劉繼艷, 論我國農業節水灌溉技術及其發展[J]. 水利水電建設,2008:234-236.
[3] 逄煥成.我國節水灌溉技術現狀與發展趨勢分析[J].中國土壤與肥料,2006(5):l-6.
關鍵詞:農業節水灌溉發展方向
1 前言
目前,水資源危機被公認為未來10年人類共同面臨的最嚴重的挑戰之一。我國是一個水資源緊缺的國家,雖然水資源總量2.8萬億m3,居世界第6位。但因人口眾多,人均年占有量僅2200m3,不足世界人均占有量的l/4,居世界第109位。根據我國用水量情況統計,我國總用水量大體上每10年增加1000億m3;農業用水量從80年代開始呈下降趨勢,13年來減少了62億m3,減少了l.5%。
我國地域廣闊,從南到北、從東以西,分布極不均勻,年際之間水資源分布極不平衡,干旱嚴重制約了農業生產的發展。雖部分地區建有農業灌溉設施,但大部分建于50~60年代,由于我國經濟水平有限,灌溉設施標準較低,且大部分灌溉渠道為土渠,設施老化,水資源浪費現象較嚴重,并在地表水資源灌溉區域,出現上游有豐富的水源,下游缺水現象。為充分利用好有限的水資源,最大限度的發揮其效益,最有效的辦法之一就是發展節水型農業、推廣節水灌溉技術。
2 農業節水灌溉技術的發展態勢
2.1 國內外節水灌溉技術的比較
我國的農業節水灌溉技術,經過20多年的快速發展,在某些方面已達到或接近國際先進水平。但由于受我國的經濟水平限制,以及科研體制的影響,我國的農業節水灌溉工程建設水平落后發達國家30年以上。在節水灌溉技術研發、污水資源化利用等方面與國外還存在很大的差距。
2.1.1地面灌溉技術研究方面
地面灌溉是一種傳統而古老且常見的灌溉方法,是應用最廣泛、最主要的節水灌溉工程技術。目前,約占全世界灌溉面積的90%以上,我國則有98%以上的灌溉面積依然采用傳統的地面灌溉技術。
隨著水平畦灌、階式水平畦灌的研究不斷深入,傳統的地面灌溉方式――畦灌、溝灌也由過去單純研究灌水技術要素對灌水均勻性、水分深層滲漏的影響,轉向綜合研究灌水技術要素對土壤水肥運移、對水肥淋失的影響;同時,開發膜上灌等新型灌水技術,并得到較大面積推廣應用。水平畦灌是田面非常平整條件下的畦灌,該技術在美國等發達國家被稱為是地面灌溉最重要的進展之一。該技術在我國水田灌溉中應用較廣泛,但技術水平上要低于美國等發達國家。
2.2.2噴、微灌技術研究方面
國外一直非常重視噴灌水肥需求規律及水肥耦合高效利用方面的研究,施肥灌溉應用十分普遍。在微灌水肥高效利用方面,以色列、美國、荷蘭等國家對不同作物的施肥灌溉制度和微灌施肥灌溉專用液體肥料進行了20~30年的研究,取得了豐富的成果,已經研制出了針對多種經濟作物水肥高效利用的專家管理系統。我國從20世紀70年代起,就針對微灌開始了研究和試驗示范工作,開展了微灌條件下的土壤水分與溶質運移規律、日光溫室和大田經濟作物的灌溉制度、水肥耦合模式、滴灌施肥技術等研究工作。在噴微灌設備方面,對注肥設備的研制取得了可喜的進展,但對滴灌施肥灌溉條件下養分的運移以及施肥灌溉系統運行參數幾乎沒有涉及。
2.2.3國外正在開發研究的節能型灌溉技術
國外正在開發節能型的低壓重力式滴灌技術和防堵塞的脈沖灌等技術。地下灌溉由于能顯著減少作物無效蒸發(土壤表面蒸發)而特別省水的優點,發展也十分迅速。目前國外利用廢舊添加橡膠、塑料發泡劑等研制成功了新型發汗滲灌,并在果樹、花卉等作物中開始應用,現正在開展其合理管道間距、埋深及其優化灌水模式、防生物堵塞技術等方面的研究。
2.2.4我國已研發出的節水灌溉技術和設備
近幾年,根據中國國情,我國已研發出秸稈粉碎還田免耕施肥小麥播種機、流量和頻率可調坐水種點灌機、抗旱用行走式輕型噴灌設備、大射程旋轉式微噴頭、長流道新型薄壁微灌帶、帶離心清洗裝置的自動反沖過濾器、帶穩壓機構的連續精量水動式施肥泵、可調霧化程度及射程的多功能噴頭、新型短流道噴頭、輕小型噴灌機組、新型中遠射程噴頭、國產激光控制精細平地鏟運設備等節水灌溉設備和系統。一批節水產品初步表現出較強的市場前景和進一步開發的潛力。但目前,在實際應用中,上述技術還沒有得到廣泛的推廣。抗旱用噴灌設備主要是固定或半固定移動管道式噴灌系統,而坐水種主要還是利用傳統的方式,即水箱和水車配套使用。
2.2.5未來在工程節水技術方面國內外的研究與發展態勢
未來,在工程節水技術方面,國內外的研究主要集中在渠系建筑物建設技術方面。目前來說,技術正在趨于成熟,主要是探索新型建筑結構形式。新材料配方及其應用技術的研究相對較活躍。國內外現較普遍的都正在將高分子材料應用在渠道防滲中,尤其是在高分子膜料的應用上已取得了不少實用的研究成果。目前,國內外較常用的渠道防滲襯砌措施為混凝土預制板,其技術方法為渠道整形后,鋪一層復合土工膜,再在其上鋪筑或砌筑混凝土預制板。但薄膜易刺破和凍脹地區凍融破壞的問題還沒有很好的解決。因此,各國都在不斷研究開發技術可靠、經濟合理的高分子合成新材料。我國目前采用的渠道防滲防凍技術主要是保溫整體剛性防滲防凍脹措施,適應性較差、易損壞或成本高。剛柔結構具有適應凍融變形、脹而不裂和防滲、減輕凍脹的特性,能同時有效解決滲漏和凍脹的問題,應用高分子材料研制技術可靠、結構簡單、經濟合理的剛柔混合結構或純柔性結構作為渠道的護砌結構是我國科技人員正在努力研究的方向。
3我國近期節水灌溉發展方向
3.1以節水增產為目標對灌區進行技術改造
我國不少大中型灌區都是50~60年代修建的,由于工程老化失修或已到報廢年限,使灌溉效益衰減,灌溉用水浪費嚴重。因此要根據當地自然、水資源、農業生產和社會經濟特點,以節水高效為目標,對灌區實施技術改造。目前技術改造的重點是渠道防滲、灌區建筑物的維修與更新及田間工程配套。
渠道襯砌仍是大多數國家灌區改造中用以提高大型渠道水利用率的主要措施. 在美國、意大利和日本, 剛性襯砌材料尤其是混凝土襯砌應用較為廣泛,取得了較好的節水效果。渠道輸水仍是我國農業灌溉的主要輸水形式, 自1998 年實施大型灌區配套節水改造以來, 全國累計襯砌干支渠道5300多公里, 配套改造建筑物3.8萬座, 2002年節水110億m3。根據渠道土壤凍層厚度、渠道流量大小、運行情況和地下水位情況, 我國實踐發展了不同的防滲措施, 如砌石、混凝土預制板、塑料薄膜及塑料薄膜加保護層的復式結構、U 形渠等。
與渠道襯砌相比,管道輸水在應用上雖然不如其廣泛,但它具有節水節能,省地、省工,投資小、效益高,適應性強的顯著特點。以色列的國家輸水管道工程堪稱國際一流,全國除個別偏遠山區外,全部實現輸水管網化。以色列全國的輸水管道連接了大多數地區的供水系統,形成一個平衡的網絡系統,可根據需要輸水供水且避免了輸水過程中因蒸發和滲漏引起的損失。輸水管道不僅用于供水,在冬季和旱季還是以色列北方地區的排水管,使水重新進入地下水層,提高了水的回歸和再利用率,加速了以色列引、輸、灌水的自動化水平。在美國,低壓管道灌溉被認為是節水最有效、投資最省的一種灌水技術,全美近一半大型灌區實現了管道化,干旱地區的考契拉( CVWD) 灌區、鹽河( SRP) 灌區等,灌區支渠以下的輸水系統大部分均采取了地埋管道形式. 美國還采用大口徑地面可移管道,一般為快速連接鋁制管材和塑料軟管,通過帶有閘管的管道輸水,可便于進行波涌灌溉。日本早在20世紀80年代,就有一半以上的新建渠系實現了管道化。舊灌區改造中發展管道輸水技術也很受一些國家的重視,如加拿大伯塔灌區, 灌溉水利用率由改造前的35%~60%提高到75%,澳大利亞的倫馬克灌區,改建地下管道后節約灌溉用水33%。在我國,為在控制投資的同時,實現節水灌溉,“七五”期間,低壓管道輸水灌溉技術被列入重點科技攻關項目,在管道管材及配套裝置的研制上取得了一批成果。平原井灌區、渠灌區和提水灌區管道輸水灌溉技術得以廣泛應用, 應用推廣面積約520萬hm2。 在自流灌區,采用大口徑低壓管道代替明渠輸水已開展實驗研究。現階段,主要存在投資、設備質量、配套和運行管理等問題,仍需加大研究力度。
3.2加強用水管理推廣節水灌溉制度
3.2.1 加強用水管理
建立現代化的灌溉管理技術體系, 應用高、新技術使農業灌溉向精準化方向發展是當今發達國家的普遍趨勢。在美國、以色列等國,空間信息技術和計算機模擬技術被大量用于監測和預報作物水分和土壤墑情,灌溉預報技術得到迅速發展,一些具有代表性的節水灌溉預報程序也廣泛應用于灌區水管理。美國的大型灌區均設有調度中心, 隨時掌握各渠道的位置、輸配水情況以及各閘門的水位流量、閘門啟閉等情況, 并結合遙感技術進行灌溉情況調查,及時準確反映灌溉效果。 此外, 流域的天氣情況、河湖水位、水質等信息均可傳輸到監測中心,用于輔助灌溉決策。日本通常在一個水系上設中央管理站,采用電子計算機和遙控裝置對各級渠道和設備進行集中監控,并指令, 自動啟閉閘門和水泵以進行科學的分水和配水。法國普羅旺斯渠道工程可實現中央控制室對整個工程的自動監測控制,4800個信息采集點對水位、流量、閘門開度和水質進行遙控,15min便可自動采集一次數據。
目前,我國灌區現代化集成、配套灌溉管理技術水平較低,灌區缺乏數據自動收集系統和數據傳輸系統,全灌區測試數據參差不齊,很難作匯總分析。因而國內專家提出需建設國家節水灌溉試驗與監測網絡的建議,以期提升我國的灌溉管理水平,提高灌溉水利用效率,改善生態環境。
3.2.2 推廣節水灌溉制度
為了提高農業用水效益,確保水資源系統良性循環和農業可持續發展,必須大力加強作物節水灌溉制度的研究及其應用工作,積極研究和推廣節水灌溉制度,把有限的水量集中用于農作物需水的關鍵期,以擴大灌溉面積,使灌溉總體效益最大。20世紀50年代,我國對主要農作物灌溉制度進行了較多的試驗研究,近幾年,逐步趨向于節水高效灌溉制度,如非充分灌溉制度、調虧灌溉制度等的研究和應用。陜西洛惠渠灌區近年實行節水灌溉制度后,一般干旱年平均每公頃用水量為1800~2250 m3。冬小麥為常規灌溉量的一半,每公頃產量由1970年的2910 kg提高到7500 kg。廣西近年推廣水稻節水灌溉(淺濕曬)面積178.133萬hm2。總節水25億m3,增產稻谷7億kg,相當于增加耕地2.333萬hm2。
3.3平田整地開展田間工程改造
地面灌溉是我國目前采用最多的一種灌水方式,預計在今后相當長的一段時間內,仍將占主導地位。據調查分析,地面灌溉用水損失中,因田間工程不配套,耕地不平整等引起的用水損失約占到30%左右,說明田間節水有較大潛力。近年,我國北方不少省、市、自治區都狠抓了田間工程改造工作,尤以土地開發整理項目較為突出。
田間工程改造緩解水資源供需矛盾、解決水資源短缺的根本出路;平整土地是實施田間節水地面灌溉、節約灌溉用水的先決條件。因地制宜開展田間工程改造、平整土地,減少深層滲漏,提高灌水均勻度,花錢少、見效快,并會繼續得到推廣。
3.4加強發展節水灌溉工程
現階段,采用的主要節水工程措施為:渠道防滲工程技術、低壓管道輸水灌溉技術、噴微灌技術及各種地面灌溉改進技術等。
統計資料表明,對大型灌區實施渠系防滲襯砌后,可使渠系水利用系數提高0.2~0.4,減少渠道輸水滲漏損失50%~90%。然而,我國的渠道防滲率僅為l0%左右。我國自1980年以來已取得混凝土襯砌、塑料薄膜襯砌、現澆混凝土U型渠防滲和機械化施工等成功經驗,并提出復合防滲、季節性凍區采用梯形渠道坡角拋物線形斷面等措施,以改善渠道襯砌防滲性能。
低壓管道輸水灌溉,目前在北方井灌區已累計發展約300余萬hm2。“七五”期間,水利部組織開展了薄壁PVC管,內光外波紋雙壁聚氯乙烯管、內襯塑膜外護水泥等各種管材及相應的配套管件、保護裝置的研制,為這項技術的進一步發展提供了良好的技術裝備。
噴、微灌是當今最先進的節水灌溉技術,與傳統地面灌溉方法相比,一般可省水30%~50%,增產10%~30%。噴,微灌還具有省工、節地、不受地形條件限制等許多優點,對無灌溉條件的丘陵、坡地尤為適用。
3.5由單向技術向綜合技術發展
目前我國節水灌溉技術的推廣應用仍以單項技術為主,雖然已開始重視研究節水綜合技術,但應用尚不普遍。節水灌溉綜合技術的目標不但要提高灌溉水的利用率,而且也要使灌溉水的利用效率得到提高,真正起到節水增產的作用。因此節水灌溉技術今后發展的主要方向是將工程技術、農業技術與管理技術,因地制宜進行有機組合,形成節水高效的節水灌溉綜合技術體系,并在大面積上推廣應用。
4結論
我國是一個區域遼闊,人口眾多,但水資源緊缺的國家,人均占有水量及農業用水量均遠小于世界平均占有量。目前,世界各國均非常重視發展節水灌溉技術。相比之下,我國在節水灌溉技術方面的發展與應用均落后于世界水平。為提高我國的灌溉水利用率,充分利用好有限的水資源,保證農作物有充足的供水資源,實現農業的可持續發展,我們加強對節水灌溉技術的研究和推廣應用,學習和借鑒國外節水灌溉技術成果,發展適合我國國情的節水灌溉技術。
參考文獻
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文章編號:1006-2688(2011)02-0000-03
【關鍵詞】節水灌溉;設施農業;可持續發展
隨著社會經濟的不斷發展,科學技術得到了長足的發展,任意一項科學技術對社會經濟的發展都具有一定的推動作用,單項的技術在行業的發展過程中有著至關重要的作用,社會呈現出系統化和集成化,各種科學技術的形成都會對社會經濟的發展提供一定的動力。因此,發展節水灌溉技術,促進設施農業的平穩發展,具有很重要的現實意義。
一、要看到農業節水灌溉的經濟情況
對農業節水灌溉進行良好的經濟分析首先應該有一個綜合的思維,應該縱觀灌溉的初期成本支出和長久效益的取得,避免角度的狹窄而造成對農業節水灌溉的不客觀認識。農業節水灌溉是一項綜合系統的灌溉方式,從灌水方法到輸水方法再到最后的輔助措施都運用了現代化的技術,最大程度地減少了水分的損失,提高了水資源的利用率。這樣一來就縮短了農作物的灌水周期,極大地壓低了成本。眾所周知,灌溉費用在農業投入當中占有極大的比例,嚴重制約了農業收入的增長。而農業節水灌溉技術的運用大大減少了灌溉費用的投入,使得農民能夠為其他方面多一些資金的投入,從而提高了農業資金投入的有效利用率。農業節水灌溉技術把水直接送到了農作物,并且利用輔助措施極大程度地減少了水分的蒸發并且增加了土壤的溫度。這就能夠提高農作物的產量,從根本上增加農業的收入。誠然,農業節水灌溉技術的運用需要有一定的設施構建而帶來一些成本的支付。但是我們知道當代的技術日益更新,一些現代化的灌溉設施價格不斷在降低,而農作物的價格卻在不斷上漲。
二、節水灌溉技術的發展趨勢
在現代農業發展的過程中,單靠灌溉設備并不能取得良好的灌溉效果,因此,在農業發展的過程中,要將設施農業工程技術和灌溉技術結合起來使用,進行集成發展,提高農業生產效率。出現的微灌技術,主要是利用微灌設備組建成的微灌系統,可以將水資源分配到農業灌溉中,運用灌水器采用微小的流量來滋潤農作物的根部和附近的土壤,屬于一種局部灌溉技術,可以將水資源有效的灌溉到每一株農作物附近的土壤,來維持農作物成長的需水量,而且灌溉效率比較高,灌水比較均勻,可以適應任何地形和土壤。微灌技術的廣泛使用,可以有效的提高水資源的利用效率,增加農業的產值,微灌技術提高地表灌溉效率,但是在實際的運用過程中,由于微灌系統的投資過高,同時存在設備的質量問題、不完備的配套設施、設備性能差、缺乏科學管理等情況,致使微灌技術的適用范圍比較小,微灌整體發展的水平不高。隨著國家對微灌技術的重視,并在地方農業發展過程中引進微灌系統,加大投資力度,將各種節水灌溉技術與農業工程設施結合起來使用,推進節水灌溉技術的發展。此外,滲灌和地下滴灌技術都相繼研發出來,可以有效的降低水分的蒸發,可以為農作物的根部提供充足的水資源,但是在使用的過程中,還存在制造工藝比較差,出現滴孔堵塞等問題,也阻礙了這些微灌技術的推廣,在農業發展的過程中,在地下滲灌施工的機械化作業,可以有效的提高滴灌和滲灌的效率。
三、利用節水灌溉技術,促進設施農業的長足發展
在農業發展的過程中,要以水分高效利用為原則,將各種資源進行合理配置,做到精細灌溉,不斷研發出適合我國農業發展的微灌系統設備,促進設施農業的發展。溫室大棚農作物的灌溉方式主要運用節水型灌溉形式,按照農業灌溉方向的需要,考慮到我國的實際國情,來研發成套的、先進的溫室灌溉系統,來選擇合適的農作物滴灌帶和微噴頭,降低水頭的水分流失,選擇過濾性能高的過濾器,選擇一些自動控制系統和相關的應用軟件,雖然現階段這些技術都還處于研發階段,所研發的灌溉技術不能滿足現階段的溫室灌溉需求,而且所使用的溫室灌溉關鍵設備都是從國外引進的,隨著社會經濟的快速發展,設備在引進的過程中,價格不斷提高,有的設備不符合我國的農業發展現狀,因此,需要加大我國的節水灌溉技術的研發,來取代溫室灌溉設備的進口需求。此外,可以根據農作物的生長需求,來控制水分、肥料、藥物和環境等因素,不斷提高農業產值。
四、如何使節水農業走向規模化、標準化
提高農業用水效率的關鍵在于推廣農業節水的各種措施,首先是改進現有引水渠道的防滲與防蒸發措施,對所有引水渠道的渠底與側壁均應進行防滲處理,蒸發量大的干旱地區,還應進行防蒸發措施。如明渠改暗渠,或明渠加蓋板。其次改革灌溉方式,改變以往的大水漫灌為噴灌、滴灌或微灌的節水灌溉方式。因為大水漫灌不但浪費水量,同時大水沖走肥料,還易加速土壤板結,并能促進地下水位升高,加速土壤鹽堿化的產生,不利于農作物生長,所以必須改變大水漫灌的灌溉方式。據專家介紹,節水農業的范圍很廣,修建防滲渠道,推廣低壓管道灌溉,甚至通過改造農田把長畦變短畦都是有效的節水形式。隨著高產高效農業的發展以“三灌”(大田噴灌、果園微灌、大棚滴灌)為代表的先進節水灌溉技術逐步得到推廣,據專家測算,“三灌”模式每投入約1200元,不僅可節水70%,還能增產10%~30%。
總之,在節水灌溉技術發展的過程中,要注重溫室灌溉技術的研發,要研發出適合我國農業生產的灌溉技術,要以農業節水為中心,將各種科學技術進行綜合集成,不斷提高灌溉技術的科技含量,不斷突破現階段的灌溉技術限制,形成我國農業發展的現代微灌溉技術體系,形成許多高科技的農業產品,注重農業品牌的塑造,促進我國農業的快速發展,實現水資源的高效利用和農業的可持續性發展。
參考文獻:
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關鍵詞:節水灌溉;綜合效應;評價;存在問題;對策
中圖分類號:S274 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2013)-04-0278-1
0 前言
隨著現代化進程的不斷深入,我國已經成為發展中國家的佼佼者。但是作為一個農業大國,農業的發展關乎祖國的發展大計。近些年來,世界生態環境的惡化,水資源的保護與節約利用已經刻不容緩。我國的水資源占有量雖然在世界上不算最差的,但由于我國人口眾多,土地遼闊,農業、工業等各個行業對水的需求量不斷增加,導致我國水資源捉襟見肘,但農業節水灌溉技術的興起緩解了這一難題。本文通過對節水灌溉綜合效應評價的研究,更加認清了節水灌溉的實際意義。通過分析當前我國農業節水灌溉綜合效應評價的研究進展,及其中存在的一些問題,筆者提出了一些相應的解決對策。
1 節水灌溉綜合效應的含義
要解釋節水灌溉的綜合效應的含義,首先需要說明一下節水灌溉的含義及其在生產實踐中的作用。節水灌溉是指在綜合考慮當地的供水情況以及農作物的需水規律下,盡最大可能減少灌溉水的投入,來實現社會、經濟和生態環境效益所采取的技術措施的統稱。從節水灌溉的實際意義可以看出,節水灌溉的綜合效應是指某一個區域(或地區)在采取了節水灌溉措施之后,對當地社會、經濟和環境等方面產生的各種效益的總稱,但由于事情的兩面性,其綜合效應包括正效應和負效應兩個方面。我們一般認為,在制定的發展規劃和技術措施正確可行的情況下,符合實際要求而且完成良好,并且得到了農民等受益者的認可,即說明節水灌溉取得較好的正效應。
2 節水灌溉綜合效應評價研究進展
我國處于經濟高速發展的階段,農業作為我國的基礎支柱產業,關乎著國家發展。但由于近年來我國部分地區地下水的過度開采,再加之其他各行業對水資源的需求量增加,水資源已經處于極度匱乏的境地,供需矛盾日益加劇。但近年來,隨著我國對節水灌溉技術研究的不斷深入,在農業節水灌溉綜合效應的技術指標、評價理論以及方法等方面取得了一定的進展,這對于我國農業的發展起到了十分重要的作用。
2.1 單一工程單項效應評價
單項效應評價是指針對某一獨立工程進行的技術及經濟評價。這種評價方法早在上個世紀80年代就已經產生,那時比較偏重于灌水方法的研究。到了90年代,開始采用“AF”綜合評價法對灌區水工程改造方案進行經濟技術評價。21世紀以來,人們開始制定相應的評價指標,利用改進的層次分析法對評價指標進行定量化處理,然后建立農業節水生態環境效益評價模型。
2.2 多項工程綜合效應評價
隨著農業節水灌溉綜合效應評價的不斷研究,研究尺度不斷變小,節水灌溉的形式也更具體,研究方法開始從定性轉向定量,從規范性研究轉向實用性研究。在這種方向的指引下,評價方法逐步多元化,評價指標更細。
3 農業節水灌溉綜合效應評價存在的問題
近年來,我國在農業節水灌溉效應評價研究中取得了初步的進展,但是由于研究者對于研究的側重點不同,節水潛力的認識不同等等,總結出的評價體系也有較大差異。客觀上來說,這一領域還存在很多有待研究和探討的問題,基本可以總結為以下四點:(1)缺乏較為完善的基礎數據平臺,無法提供可靠的數據支撐。(2)綜合效應評價方法需實用化、普及化。(3)需建立不同層次評價需求的指標體系。(4)規劃因人而異,缺乏科學規劃方式指引,與生產實踐脫節。
4 農業節水灌溉綜合效應評價的解決對策
4.1 客觀準確界定節水灌溉綜合效應
正確、客觀的評價結果能夠全面的反應農業節水灌溉的綜合效應,有利于實現我國農業的可持續發展。
4.2 構建合理的節水灌溉綜合效應評價指標
評價指標代表一種規范,具有一定的約束意義,是研究節水灌溉綜合效應的基本框架。在這其中,就需要確定節水灌溉的綜合效應層次,理出一個能全面準確反映綜合效應評價體系的具體指標。
4.3 建立健全節水灌溉綜合效應評價方法
節水灌溉綜合效應的研究方法大多是運用多元統計學方法。這種方法對于數據的采集和分析具有很強的不可控性。因此,其準確性與實驗得到的數據有很大的出入。所以必須建立健全優先的評價方法,才能使節水灌溉的綜合效應評價發揮最大的作用。
5 小結
農業節水灌溉技術在我國已經得到了普及,但是其綜合效應評價的研究還沒能突破限制,仍舊存在很多研究難點。因此加強節水灌溉綜合效應的評價研究,制定規范的評價方法和評價指標,除了要在現有研究成果上進行系統的研究和制定規范之外,更重要的是根據節水灌溉綜合效應的實際特點,研究和健全適用于農業節水灌溉綜合效應的評價方法。我國在節水灌溉綜合效應的評價研究上還要走很長的路。
參考文獻
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關鍵詞:山區農業;節水灌溉;技術;新途徑
中圖分類號:TU991.64 文獻標識碼:A
我國是農業大國,農業的平穩發展及農作物高產是整個社會飲食問題得以解決的基礎支撐,同時也是我國社會穩定與國民經濟發展水平的重要決定因素。然而,在我國國土總量中,山區面積所占比例極大,且很多山區均屬于半干旱或干旱地區。諸多山區在農業生產中由于水資源較為匱乏,甚至部分地區干旱缺水現象十分嚴重,導致區域內水果、糧食產量均不穩定,林木成活率相對較低。同時,長期的干旱缺水現象對自然生態環境平衡造成嚴重破壞,導致氣候環境隨之惡化,造成山區相對貧困問題的發生。因此,對山區中農業灌溉用水問題加以解決,對于以農作物收入為主要經濟來源的農民而言具有非常重要的意義。
1.灌溉與節水灌溉
灌溉是指當農田中水分不足以支持農作物生長需求時,利用輸配水系統與輸水設施,將水從水源中取出并將之向田間運送,促使田間土壤中水分含量大幅提高,從而對農田中水分不足狀況加以改善的農田水利措施。然而,傳統灌溉方法相對簡單,在灌溉中定額較大且需水量較多,灌溉過程中很容易出現深層滲漏現象及灌水不均勻現象,不僅灌溉質量無法得到有效保證,同時很容易引發土地出現板結現象。同時,隨著水資源緊缺問題日益嚴重及人們節水意識的不斷提高,近年來節水灌溉得到了快速發展。節水灌溉是指用水量較少、不易發生滲漏、操作及運行過程便利且灌溉用水質量較好的一系列灌溉方法。
2.我國山區農業現階段灌溉狀況
自建國之初,國家對水利工程建設給予了足夠重視,對廣大人民群眾予以充分調動,在諸多山區中開展了連續性、大規模水利工程建設,使我國農業傳統的“大雨大災,小雨小災,無雨旱災”不良局面得到了初步改善。近幾年來,以農村飲水、防洪排澇、水土保持與農業灌溉為核心的水利工程連續性建設工作在全國各地不斷開展,促使水利基礎產業重要地位得以強化,水利工程整體服務功能得以提高。然而,由于地形、氣候、資金等諸多方面原因限制,現階段,山區農業水利基礎設施仍較薄弱,在很大一部分山區中,水資源短缺仍是對山區農業長遠發展加以制約的重要原因,農業灌溉用水不足已成為山區農業可持續發展的重要制約因素,主要體現在以下幾個方面。
(1)灌溉水利用系數低。經對山區農業輸水渠道展開實測,發現灌溉水利用系數為35%,在山區農業灌溉用水中有嚴重水資源浪費現象。(2)水庫灌溉不能實現高效益。如今,在很多山區,鄉鎮中農業灌溉面積不足原設計灌溉面積的25%,因此,水庫灌溉效益較低,遠遠未達到水庫預期灌溉效益。(3)很多山區農田屬于以雨水養農業,很多田地中均無水源可用于農業灌溉,且這一比例高達50%甚至更多。(4)農業輸水渠道工程建設質量較差,建設標準較低,且多為年久失修工程,在灌區內,多數渠道皆為土渠或漿砌石渠,在多年運行下受山洪沖擊及發生凍融現象,導致這些渠道均發生嚴重老化、退化或毀損問題。(5)田間工程不配套,在水庫灌區中只有部分支渠或干渠,而在毛田、斗田及農田中缺少配水渠道,導致農業灌溉用水自干渠中流出后,常會有大肆流動現象,無法針對性展開有效灌溉。同時,在山區農業灌溉中,溝畦漫灌仍為主要的灌溉方式,在山區土地瘠薄現狀下,很容易導致山區中水、肥、土出現嚴重流失問題。
通過以上分析可知,山區農業灌溉用水利用率相對較低,有嚴重水資源浪費現象,且水利設施的灌溉效益不斷降低,對我國山區農業灌溉有極為不利的影響。因此,必須對山區農業節水灌溉進行分析,對節水灌溉新途徑進行探討,以此推動山區農業水資源利用率大幅提高,保證農業灌溉用水可滿足農作物生長需求。
3.山區農業節水灌溉新途徑
在山區農業中實現節水灌溉,必須對節水灌溉技術準確把握,在此基礎上根據當地山區實際情況如經濟發展、技術應用可能性、合理性、缺水程度等合理選擇節水灌溉技術,從而實現山區農業的高效、穩固的節水灌溉。現將山區農業節水灌溉技術總結如下。
3.1注射灌溉
注射灌溉是利用特制注水器將灌溉用水向農作物根區土壤中進行直接注射的灌溉方法,也即群眾通常所說的“給土壤打水針”。這一技術可借助于“LYJ”追肥槍加以實施,主要是將之安裝于農田用噴霧器中,利用噴霧器打氣時形成的壓力,經噴槍嘴向作物根區土壤中注水。采用這一方法,可將根區施藥、灌溉和追肥一次性解決,在稀植作物進行灌溉時可廣泛應用。在使用時,一般保持每株作物給水量為0.5-1.0kg為宜。某縣山區在2011年干旱時對農作物進行灌溉時,采用這一方法對西瓜及玉米等農作物進行灌溉,每畝給水為2m3,共灌注2-4次,結果顯示,玉米與西瓜等農作物均有顯著增產效果。
3.2抗旱坐水種技術
當播種農作時,常會因為缺少雨水導致土壤的墑情較差,土壤中含水量相對較低,很容易導致斷苗、苗晚或缺苗現象。為促使農作物出全苗且出壯苗,經生產實踐,總結出一套坐水種的種植方法,作業流程為開溝或挖穴注水點種施肥覆土鎮壓。利用這樣的農作物種植流程,可促使其抗旱能力大幅提高,同時可促使肥效提高,對作物早熟及增產極為有利。這一技術已在諸多地區得到有效應用,如黑龍江對玉米這一農作物種植時,采用這一方法,根據6年調查結果顯示,農作物有約16%的增產。
3.3儲水灌溉
一般而言,在土壤多孔介質低于100cm土層內,因為受諸多農事活動如施肥、耕作的影響,會導致土壤孔隙有40-50%的變化,即在土壤中,有一半左右為孔隙,這些孔隙除對必要空氣予以容納外,同時還容納著農作物生存中必不可少的水分,這就是土壤水。儲水灌溉即是利用土壤中孔隙對一定量水分加以儲存,尤其是促使深層土壤中容水量大幅增加,促使根系盡可能下扎,以便對深層中土壤水予以充分利用。利用儲水灌溉方式,即使表層土壤為干燥狀態,然而作物不會受到干旱影響,從而促使農作物棵與棵之間土壤的水分蒸發量大幅降低。這一技術可在農作物用水較為充足時為休間地灌水,在深層土壤中儲存水分,以便農作物生長使用,同時可促使生長期內農作物灌水次數大幅減少,對用水高峰期時用水矛盾予以有效緩解。
3.4地膜穴灌
在利用抗旱坐種法進行播種后,在播種農作物地面上進行地膜覆蓋,當農作物出土并與地膜接觸后,可在氣候適宜時將地膜以十字形劃開,等作物苗長出地膜后,擴大播種坑以作為灌水孔,也就是地膜集流穴。利用地膜集流穴,可對天然降雨時地膜其他部位上落下的雨水進行最大限度收集,實現集流穴灌目的,或可按照植株大小,給予每孔1-3kg人工灌水,這就是地膜穴灌技術。利用地膜集流穴灌方法可促使土壤中水分的蒸發量大幅減少,促進地溫提高,可對天然降雨加以充分利用,從而對農作物高產發揮重要促進作用。
3.5滲灌技術
滲灌也即利用地下暗管進行灌溉,是指對在農田下埋設的透水管道或瓦罐加以充分利用,向農作物根部土壤中直接輸送灌溉水的灌溉方法。滲灌技術可促使土壤長期處于非飽和狀態,因而不但可對農業灌溉過程發揮重要節水效果,同時可為農作物營造熱、水與氣互相協調的優良環境,對農作物高產極為有利。另外,滲灌不僅有增產與節水的作用,同時還可促使土地利用率與土壤肥力顯著提高,促使病蟲害與雜草等大幅減少。然而,這一方法也同時存在的一些問題,如土壤不均勻濕潤現象,因為滲灌系統在地下埋設,因此檢修及養護工作有較大困難;當土壤或水中有較高含鹽量時,很容易引發返鹽問題;在利用滲灌技術時,需對水質進行嚴格控制,除必不可少的過濾處理外,還應展開經常性排污沖洗,如有必要可采用化學處理方法,促使管道應用壽命大幅延長。
4.山區農業節水灌溉中應注意的幾個問題
4.1強化山區農業節水灌溉意識
雖然我國多數山區屬于水資源嚴重緊缺區域,農作物灌溉用水量極為不足,然而在實際的農田灌溉用水中,部分地區仍有嚴重水資源浪費現象。很多山區群眾認識不到節水灌溉的重要性,同時對節水灌溉新技術還缺乏應有重視,缺乏參與節水灌溉的積極性,因此,必須采用示范與宣傳等諸多方法,促使廣大群眾、干部節水意識不斷提高,改變被動發展模式,實現主動發展,促使我國山區農業節水灌溉以高速度、高標準不斷發展。
4.2對政府投資模式加以改變,促使工程管理力度不斷增強
在山區農業水利工程建設投資方式中,除對國家投資予以積極爭取外,還應實行股份合作與群眾集資等方式展開水利工程設施建設,對山區農業的節水設施產權制度進行改革,促使水利事業以滾動式發展,營造社會辦水利、水利為社會的優良投資環境。同時,應對工程管理體制加以完善,針對現今節水灌溉技術,應根據農村相應管理水平制定具有可行性、可靠性的管理制度,為節水灌溉工程正常發揮其效益提供保證。
4.3對灌區配套改造工程建設加強投入力度,大力推廣田間節水灌溉技術
在山區農業灌溉中,應對灌區配套改造工程建設加強投入力度,并著力推廣田間節水灌溉技術,促使其應用范圍逐漸擴大,對大漫灌浪費現象予以嚴格杜絕,促使灌溉水利用效益顯著提高。同時,應通過骨干工程改造,促使干渠與支渠的水利用系數大幅提升,建立U型防滲渠,并將之和膜上灌溉、田間小畦灌溉有機結合起來,促使農業灌溉水的利用效率大幅提升。在井灌區,應對滴管與噴灌等灌溉先進技術予以充分利用,對灌溉區域展開全面的節水改造,在節水中取得山區農業的長遠發展。
4.4對節水灌溉技術加強研究
在科學技術快速發展的今天,節水灌溉技術也呈現出日新月異的發展態勢,因此必須對節水灌溉技術展開深入研究與測試,保證各種節水技術可實現最佳應用效果。
4.5保證水費收取合理,利用經濟杠桿對農業節水灌溉發揮重要促進作用
現階段我國農業灌溉用水水費相對較低,很多地區還采取集體負擔的形式,很容易導致農民不節約、不愛惜水資源,導致諸多浪費現象發生。因此,要根據各地區實際情況對農業灌溉用水收費標準進行合理制定。首先,應展開成本計費,并在此之上根據定額供水相應標準對超用部分水資源進行水費加價。同時,水費征收指標應對水利工程投資、運行及維護的相應支出加以滿足,實現以水養水目的,促使水利投資形成良性循環,將水費提高的同時促使用水效益提高,從而對山區農業用水不足現狀加以解決,對灌溉節約用水目的加以實現。
4.5對水利工程建設質量給予足夠重視,致力于打造精品工程
工程質量是對工程效益加以保證的基礎,雖然現階段我國節水工程質量得到大范圍提升,然而在今后發展過程中,應堅持高起點、高效益、高質量、高科技含量的發展形式,促使節水技術得到進一步發展。
農業節水是對水利技術與農業生產密切結合的一項系統工程,在實施中需對水源加以合理開發與利用,通過農業節水灌溉技術與有效節水管理措施,促使山區農業真正實現節水灌溉,保證山區農業生產中有充分的灌溉水資源,從而促進山區農業快速發展,促進區域內經濟發展水平快速提升。
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