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【摘 要】节水农业不同于节水灌溉,它包括工程措施节水、农业措施节水和管理措施节水,是一个更加完整的节水概念。在水资源日益紧缺、大力提倡节水农业的新形势下,节水农业有着广阔的发展空间和旺盛的生命力。通过对农业节水措施的论述,旨在让更多的读者了解节水农业在维护区域水资源平衡的重要作用,推动我国节水农业的发展,实现农业及经济的可持续发展。
【关键词】农业工程;节水;措施;方式
1.工程措施节水
1.1渠系输水过程节水
渠道防渗和改渠道输水为管道输水节水的主要措施。渠道防渗包括预制混凝土板防渗、现场浇筑混凝土防渗、塑料薄膜或土工布防渗、粘土防渗、灰土防渗、石料浆砌防渗。防渗渠道与非防渗渠道相比,可节水10%-15%。管道输水分为低压管道输水和高压管道输水。高压管道输水主要是指喷灌的高压输水管道。低压管道输水是利用低压管道代替土渠道输水到田间地头的一种地面灌溉技术,低压管道主要有钢管、铝合金管、混凝土管、PVC管、田间塑料软管等。管道输水比土渠道输水可节水35%-40%。
1.2田间灌水过程节水
田间灌水过程节水主要是改进地面灌水技术。如改大畦为小畦、改长畦为短畦、平整土地、在缺水地区推广膜上灌或膜下灌、大力推广喷灌微灌等灌溉技术。
畦灌是一种应用面积比较大、节水潜力也比较大的传统灌溉技术,畦长35-50m与畦长80-100m相比,可节水20%-25%。
膜上灌和膜下灌是1986年诞生于新疆,在地膜栽培基础上发展起来的一种灌溉方式,适用于特别干旱地区,一般可节水20%-30%,增产10%-15%。
喷灌具有输水损失小、节省劳动力、占地少、对地形和土质适应性强等优点,是一种被广泛应用的灌水方式,直接从井渠取水,灌溉水利用系数可达0.9以上,与地面灌溉相比,可节水30%-50%,增产15%-25%。
微灌是一种新型的节水灌溉技术,包括滴灌、微喷灌、涌泉灌、小管出流灌、渗灌等。微灌将水和作物生长所需的养分,以较小的流量均匀准确地输送到作物根部附近的土壤表面或土层中,比地面灌省水50%-70%,比喷灌省水15%-20%。
1.3渠井结合应用节水
将大型灌区渠系水利用系数和田间水利用系数提高到一定水平,在短期内实现比较困难且投资较大,采用渠井结合的运行方式,是合理开发利用水资源的有效措施,可以起到开源节流的作用,达到节水的目的。
2.农业措施节水
农业措施节水主要包括耕作措施节水、种肥措施节水和化学制剂措施节水。耕作措施主要以蓄水保墒为主,特点是能利用土壤积蓄降水,减少土壤表面无效蒸发量,改善作物根层土壤水分、养分、温度状况,达到节水增产的目的。耕作措施包括:免耕、深松、耙耱、秋耕地、秸杆覆盖、塑料薄膜覆盖等。
免耕是在前茬作物收获后不耕地直接播种,免耕有省工、省时、节能、保持土壤水分等优点,一般可提高土壤含水量30%左右,增产10%-15%。
深松是建立旱地合理耕作制度的核心,是提高土壤调控水分能力和管理农田生态系统的重要措施。经过深松的土地贮水深度一般可达1.0-1.5m,而未深松的土地仅为0.6m左右。
耙耱是指翻地后用齿耙或园盘耙进行碎土、松土、平整地面,使地面形成一个疏松的覆盖层,减少蒸发。耙耱地比非耙耱地一般可提高土壤含水量20%。
秋翻地即在秋收后适墒早耕,起到“春墒秋保、春苗秋抓、秋雨春用、春旱秋抗”的作用。秋耕地可提高土壤含水量17%-20%。
秸杆覆盖系指利用农业副产品如茎杆、落叶、糠皮或绿肥为材料进行的地面覆盖,覆盖秸秆后:①可使农田土壤表面免受风吹、日晒和雨滴的直接冲击,保护土壤表层结构,提高降水入渗率;②可隔断蒸发表面与下层毛细管的联系,减弱土壤空气与大气之间的交换强度,有效抑制土壤水分蒸发,提高土壤含水量可达20%。
塑料薄膜覆盖的主要优点是能显著抑制田间土壤水分无效蒸发,保水保墒,提高耕地地温,改善作物中下部光照条件,缩短作物生长期,避免冷冻灾害,抑制杂草生长,塑料薄膜覆盖一般可提高水分利用率0.82-0.89 kg/m2。
另外,种肥措施和化学制剂节水也是不可忽视的节水方式。节水抗旱品种,具有节水抗旱性强、高水分利用率的节水高产稳产等综合性状的优良作物品种,与一般品种相比,水分利用率可提高10%以上。平衡施肥比不平衡施肥作物光合作用速率可提高25%-30%。增施有机肥主要是改变土壤理化性状,提高土壤保水、持水能力,有效调节土壤水分。化学制剂节水可以进行化学保墒,提高光合效率,减少无效蒸腾。
3.管理措施节水
管理措施节水主要包括加强工程管理、改进灌溉制度及栽培技术、加快政策法规建设、改革水管理体制、完善服务体系。
3.1加强工程管理
(1)加强水源工程管理,做好地表水和地下水的监测和调度,防止地下水过量开采产生地下漏斗;统一规划使用地表水,协调好上下游、左右岸的用水关系,做到计划用水,科学用水;因地制宜发展集雨、集水、截流工程,充分利用土壤水库、地下水库、沟渠河塘集蓄降水和径流,减少地表水无效流失;加快大中型灌区节水改造与续建配套步伐,提高工程标准和供水保证率,增加控制水建筑物,减少渠系输水损失,降低用水成本。
(2)加强骨干和田间工程管理,加强骨干和田间工程管理包括设计管理、施工管理和运行维护。设计是工程建设的灵魂,是贯彻节水农业方针政策、确定建设标准的关键环节,其内容也比较广泛,包括灌溉制度设计、增产指标设计、工程建设的规划可行性研究及施工设计,只有加强设计管理,提高设计产品质量,才能保证工程效益的发挥。施工管理就是要严格按首选设计方案施工,采用优质材料与设备,严格按照规程、规范施工,加强施工过程中的检查监督,不留工程隐患、确保工程质量。运行维护首先要确保严格按照设计方案进行安全操作,其次建立建全运行维护组织,落实责任人和制定规章制度,对设备和设施进行维护和管理。
3.2改进灌溉制度,加强墒情监测
大量试验显示,作物的产量与田间耗水量之间的关系并非唯一性,同一作物相同产量情况下,实测的田间净耗水量可相差1-2倍。耗水量相差悬殊的原因是作物各生育阶段供水状况的影响。供水次数多、供水量大,作物蒸腾量和土壤表面蒸发量也就越大,反之越小。供水次数和供水量取决于灌溉制度的设计和运行,因而合理的灌溉制度可起到节水的作用。目前我国正大力推广改进型高效节水灌溉制度,这种灌溉制度的设计以不影响作物正常光合速率为原则,通过控制土壤水分下限指标(含水率由70%降到60%),以达到较大幅度降低农田无效耗水量而不影响作物正常光合产量。
推广改进型高效节水灌溉制度,必须建立完善的社会服务体系,做好墒情监测和预报。墒情是农田耕作层土壤含水率的俗称,墒情监测即直接监测农作物当前土壤水分的供给状况。墒情监测是农田用水管理和区域性水资源管理的一项基础工作。根据墒情监测资料发布墒情预报,对指导抗旱服务和适时进行节水灌溉意义重大。改进型节水灌溉制度科技含量比较高,大面积推广应用必须有相应的农业栽培技术、社会化服务体系和管理体系相配套。
3.3建立建全水管理法规,大力推进体制、机制改革
国家已颁布《水法》,并且正在逐步完善。各地应根据《水法》,因地制宜制定相应的政策、法规及有关规范,重点是限制地下水超采、防治水污染及节水用水奖惩制度,用法律手段达到节水和保护水资源的目的。
【参考文献】
［１］聂世虎,石远华.微灌工程的优化设计[J]．水利科技与经济,2006,(05).
【关键词】农业工程;节水;措施;方式
1.工程措施节水
1.1渠系输水过程节水
渠道防渗和改渠道输水为管道输水节水的主要措施。渠道防渗包括预制混凝土板防渗、现场浇筑混凝土防渗、塑料薄膜或土工布防渗、粘土防渗、灰土防渗、石料浆砌防渗。防渗渠道与非防渗渠道相比,可节水10%-15%。管道输水分为低压管道输水和高压管道输水。高压管道输水主要是指喷灌的高压输水管道。低压管道输水是利用低压管道代替土渠道输水到田间地头的一种地面灌溉技术,低压管道主要有钢管、铝合金管、混凝土管、PVC管、田间塑料软管等。管道输水比土渠道输水可节水35%-40%。
1.2田间灌水过程节水
田间灌水过程节水主要是改进地面灌水技术。如改大畦为小畦、改长畦为短畦、平整土地、在缺水地区推广膜上灌或膜下灌、大力推广喷灌微灌等灌溉技术。
畦灌是一种应用面积比较大、节水潜力也比较大的传统灌溉技术,畦长35-50m与畦长80-100m相比,可节水20%-25%。
膜上灌和膜下灌是1986年诞生于新疆,在地膜栽培基础上发展起来的一种灌溉方式,适用于特别干旱地区,一般可节水20%-30%,增产10%-15%。
喷灌具有输水损失小、节省劳动力、占地少、对地形和土质适应性强等优点,是一种被广泛应用的灌水方式,直接从井渠取水,灌溉水利用系数可达0.9以上,与地面灌溉相比,可节水30%-50%,增产15%-25%。
微灌是一种新型的节水灌溉技术,包括滴灌、微喷灌、涌泉灌、小管出流灌、渗灌等。微灌将水和作物生长所需的养分,以较小的流量均匀准确地输送到作物根部附近的土壤表面或土层中,比地面灌省水50%-70%,比喷灌省水15%-20%。
1.3渠井结合应用节水
将大型灌区渠系水利用系数和田间水利用系数提高到一定水平,在短期内实现比较困难且投资较大,采用渠井结合的运行方式,是合理开发利用水资源的有效措施,可以起到开源节流的作用,达到节水的目的。
2.农业措施节水
农业措施节水主要包括耕作措施节水、种肥措施节水和化学制剂措施节水。耕作措施主要以蓄水保墒为主,特点是能利用土壤积蓄降水,减少土壤表面无效蒸发量,改善作物根层土壤水分、养分、温度状况,达到节水增产的目的。耕作措施包括:免耕、深松、耙耱、秋耕地、秸杆覆盖、塑料薄膜覆盖等。
免耕是在前茬作物收获后不耕地直接播种,免耕有省工、省时、节能、保持土壤水分等优点,一般可提高土壤含水量30%左右,增产10%-15%。
深松是建立旱地合理耕作制度的核心,是提高土壤调控水分能力和管理农田生态系统的重要措施。经过深松的土地贮水深度一般可达1.0-1.5m,而未深松的土地仅为0.6m左右。
耙耱是指翻地后用齿耙或园盘耙进行碎土、松土、平整地面,使地面形成一个疏松的覆盖层,减少蒸发。耙耱地比非耙耱地一般可提高土壤含水量20%。
秋翻地即在秋收后适墒早耕,起到“春墒秋保、春苗秋抓、秋雨春用、春旱秋抗”的作用。秋耕地可提高土壤含水量17%-20%。
秸杆覆盖系指利用农业副产品如茎杆、落叶、糠皮或绿肥为材料进行的地面覆盖,覆盖秸秆后:①可使农田土壤表面免受风吹、日晒和雨滴的直接冲击,保护土壤表层结构,提高降水入渗率;②可隔断蒸发表面与下层毛细管的联系,减弱土壤空气与大气之间的交换强度,有效抑制土壤水分蒸发,提高土壤含水量可达20%。
塑料薄膜覆盖的主要优点是能显著抑制田间土壤水分无效蒸发,保水保墒,提高耕地地温,改善作物中下部光照条件,缩短作物生长期,避免冷冻灾害,抑制杂草生长,塑料薄膜覆盖一般可提高水分利用率0.82-0.89 kg/m2。
另外,种肥措施和化学制剂节水也是不可忽视的节水方式。节水抗旱品种,具有节水抗旱性强、高水分利用率的节水高产稳产等综合性状的优良作物品种,与一般品种相比,水分利用率可提高10%以上。平衡施肥比不平衡施肥作物光合作用速率可提高25%-30%。增施有机肥主要是改变土壤理化性状,提高土壤保水、持水能力,有效调节土壤水分。化学制剂节水可以进行化学保墒,提高光合效率,减少无效蒸腾。
3.管理措施节水
管理措施节水主要包括加强工程管理、改进灌溉制度及栽培技术、加快政策法规建设、改革水管理体制、完善服务体系。
3.1加强工程管理
(1)加强水源工程管理,做好地表水和地下水的监测和调度,防止地下水过量开采产生地下漏斗;统一规划使用地表水,协调好上下游、左右岸的用水关系,做到计划用水,科学用水;因地制宜发展集雨、集水、截流工程,充分利用土壤水库、地下水库、沟渠河塘集蓄降水和径流,减少地表水无效流失;加快大中型灌区节水改造与续建配套步伐,提高工程标准和供水保证率,增加控制水建筑物,减少渠系输水损失,降低用水成本。
(2)加强骨干和田间工程管理,加强骨干和田间工程管理包括设计管理、施工管理和运行维护。设计是工程建设的灵魂,是贯彻节水农业方针政策、确定建设标准的关键环节,其内容也比较广泛,包括灌溉制度设计、增产指标设计、工程建设的规划可行性研究及施工设计,只有加强设计管理,提高设计产品质量,才能保证工程效益的发挥。施工管理就是要严格按首选设计方案施工,采用优质材料与设备,严格按照规程、规范施工,加强施工过程中的检查监督,不留工程隐患、确保工程质量。运行维护首先要确保严格按照设计方案进行安全操作,其次建立建全运行维护组织,落实责任人和制定规章制度,对设备和设施进行维护和管理。
3.2改进灌溉制度,加强墒情监测
大量试验显示,作物的产量与田间耗水量之间的关系并非唯一性,同一作物相同产量情况下,实测的田间净耗水量可相差1-2倍。耗水量相差悬殊的原因是作物各生育阶段供水状况的影响。供水次数多、供水量大,作物蒸腾量和土壤表面蒸发量也就越大,反之越小。供水次数和供水量取决于灌溉制度的设计和运行,因而合理的灌溉制度可起到节水的作用。目前我国正大力推广改进型高效节水灌溉制度,这种灌溉制度的设计以不影响作物正常光合速率为原则,通过控制土壤水分下限指标(含水率由70%降到60%),以达到较大幅度降低农田无效耗水量而不影响作物正常光合产量。
推广改进型高效节水灌溉制度,必须建立完善的社会服务体系,做好墒情监测和预报。墒情是农田耕作层土壤含水率的俗称,墒情监测即直接监测农作物当前土壤水分的供给状况。墒情监测是农田用水管理和区域性水资源管理的一项基础工作。根据墒情监测资料发布墒情预报,对指导抗旱服务和适时进行节水灌溉意义重大。改进型节水灌溉制度科技含量比较高,大面积推广应用必须有相应的农业栽培技术、社会化服务体系和管理体系相配套。
3.3建立建全水管理法规,大力推进体制、机制改革
国家已颁布《水法》,并且正在逐步完善。各地应根据《水法》,因地制宜制定相应的政策、法规及有关规范,重点是限制地下水超采、防治水污染及节水用水奖惩制度,用法律手段达到节水和保护水资源的目的。
【参考文献】
［１］聂世虎,石远华.微灌工程的优化设计[J]．水利科技与经济,2006,(05).