农业用水的现状与灌溉新技术研究

作者:汪文源 赵…    文章来源:中国水利水电市场    点击数:2502    更新时间:2010-1-4

  1 农业用水的现状

  水是农业的命脉,也是整个国民经济和人类生活的命脉。水资源状况和利用水平已成为评价一个国家一个地区经济能否持续发展的重要指标。我国是一个水资源相对贫乏的国家,年均降水量为630 mm,低于全球陆面和亚洲陆面的降水量;年平均淡水资源总量为2.8万亿m3,人均占有水量仅2300 m3,只相当于世界人均水平的1/4,居世界第109位,是世界上人均占有水资源最贫乏的13个国家之一;耕地水资源占有量28500m3/hm2,为世界平均数的4/5。另外,我国水资源时空分布严重不平衡,降水东南多西北少,山区多平原少,雨量大致由东南向西北递减。81%的水资源集中分布在长江流域及以南地区,长江以北地区人口和耕地占我国的45.3%和64.1%,而水资源却只占全国的19%,人均占有量为517m3,相当于全国人均量的1/5和世界人均量的1/20,水资源与生产发展不相适应的程度突出,土地沙漠化趋势日趋严重。尤其是西北干旱地区的新疆、青海等地的大面积戈壁滩,因无灌溉,也就没有农业。降水年内分配不均,冬春少雨、夏秋多雨,汛期雨量过于集中,常以暴雨形式出现,利用难度很大,非汛期又水量缺乏。降水量年际变化也大,丰水年与枯水年相差悬殊,使水旱灾害频频发生,甚至同一地区有时旱涝接踵而至,交替成灾。

  从全国对水资源量总的需求来看,在出现中等干旱的情况下,全国总需水量为5500亿m3左右,缺水量为250亿m3左右。若考虑供水中的地下水超采和超标准污水直灌等不合理供水因素,则全国实际缺水量在300~400亿m3之间。农业是我国的用水大户,约占全国总用水量的73%,但有效性很差,水资源浪费十分严重,渠灌区水的有效利用率只有40%左右,井灌区也只有60%左右,每立方米水生产粮食不足1kg。而一些发达国家用水的有效利用率可达80%以上,每立方米水生产粮食大体都在2 kg以上,其中以色列已达2.32kg。由此说明,我国各种节水农业技术的综合应用程度还十分低下,与发达国家相比还存在着很大的差距。同时,这也使我们看到了在中国发展节水农业的巨大潜力和广阔前景。

  2 农业灌溉新技术

  2.1污水喷灌技术

  利用污水喷灌是将污水处理与农业用水结合起来的一种污水处理方式,同时又是一种开源节流的灌溉方式。喷灌净化污水,就是将污水喷洒在田里,利用土壤、微生物和作物来分解污水中的一些成分,并使部分水蒸散到大气中,部分水经土壤净化后渗透泄出再利用。

  在利用污水喷灌时,应先对污水进行沉淀、筛滤,除去固体污物,有的还需要加入消毒杀菌剂。污水灌的作物应以除蔬菜以外的经济作物为主,对于谷类作物最好只用于作物生育前期,在作物收获前一段时间应停止污水灌溉。污水灌溉的土壤以砂壤土、壤土和壤质砂土为好,水量应结合作物的种类和生育期确定,如在作物苗期、早春和晚秋应少灌。实施污水灌溉要防止大定额灌溉,以免造成地表及地下径流,灌溉强度以不造成土壤粘闭和不产生地表径流为原则。如污水水质不符合灌溉水质标准时,可采用清水污水混合方法,使混合后的水质符合灌溉要求后再进行喷灌。此技术较复杂,最好在专家指导下运用。

  2.2咸水灌溉技术

  咸水灌溉技术主要包括不同水质的水混灌和轮灌,此外,还有依据电渗透作用原理利用地下咸水灌溉的技术。

  混灌是将两种不同的灌溉水混合使用,包括咸淡混灌、咸碱(低矿化碱性水)混灌和两种不同盐渍度的咸水混灌,目的是降低灌溉水的总盐渍度或改变其盐分组成。混灌在提高灌溉水水质的同时增加了可灌水的总量,使以前不能使用的碱水或高盐渍度的咸水得以利用。

  轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等交替使用咸淡水进行灌溉的一种方法。如旱季用咸水,雨后有河水时用淡水;强耐盐作物(如棉花)用咸水,弱耐盐作物(如小麦、玉米、大豆)用淡水;播前和苗期用淡水,而在作物的中、后期用咸水。轮灌可充分、有效地发挥咸淡水各自的作用和效益。

  奥地利研究人员利用电渗透作用原理研制出一种灌溉系统,该系统使地下水经土壤毛细管及各种孔隙上升到地表层,同时从聚集于电极周围的某些盐类中游离出净水,上升到地表层供作物利用。其设备是由两组电极组成,将一组装有正电极的金属管打入地下水位以下,另一组为负电极的导体栅网,埋于与植物根部深度相等的地方。根据土质结构及土壤含盐量,接通2~12V电源,就会在两极间建立直流电场,产生电渗流效果。这种灌溉系统适用于地下水较丰富的干旱区果园、草坪及固沙植物等。

  2.3空气水分灌溉

  利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中水分,直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分,其内壁涂有吸聚阳光热的涂料,圆筒与若干个喷嘴管连接,将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温考热的空气经圆筒进入喷嘴管里,到了夜晚降温时,空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网,以吸聚雾气,待雾变为水后流进蓄水池,以供沿海滩涂灌溉之用。智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠,他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来“捕捉”云雾,云雾在网上凝结成水,汇集到贮水池中,以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。

  对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区,利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法,如何降低成本、提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。

  3 合理进行农业灌溉

  我国农业用水稀缺,所以必须在农业生产中进行合理灌溉,节约用水,为作物创造良好的生活环境,达到增产增收的目的。

  3.1合理进行农业灌溉的意义

  (1)合理灌溉能够满足作物的需要

  作物在生长发育过程中,是否供水越多越好?有人认为“水大,浇透才能高产”、“水越多越好,作物才能快长”,这些理论缺乏科学依据。如果土壤水分不足或者过高,不仅直接妨碍作物的生长发育,而且通过土壤空气、温度、肥料和农田小气候等因素的影响,间接妨碍作物的生长发育,要使作物生长发育良好,必须适时适量地进行灌溉(或排水),即满足作物对水分的直接需要,又能使水、肥、气、热相互协调。为作物生长发育创造良好的环境条件,才能促进作物高产。

  (2)合理灌溉是培肥的重要途径

  水是土壤肥力因素中最活跃最有影响的因素。土壤中水分的多少,直接影响土壤空气的去存,从而影响温度的改变。由于水、气、热状况的改变,又影响到土壤微生物的活动,影响有机质的合成与分解,养分的保存与释放以及有毒物质的积累与消除等。水在土壤培肥熟化过程中起着主导的作用。所以合理灌溉调节水肥和其他肥力因素,是培肥的重要途径。

  (3)合理灌溉可以省水和扩大灌溉效益

  合理灌溉不仅可以提高土壤肥力,促进作物高产,而且可以节省用水、降低成本、增加收入。在当今,水价上调、农网改造,使抽水电费上涨,造成灌溉成本不断增加。为此,在戈壁地改进和推广滴灌等节水新技术更为迫切和重要。在八十六团灌区推广节水新技术,如采用滴灌技术,一眼出水量230m3/h的机井,灌溉面积将由700亩增加到1500亩,每亩可节约用水量518m3,灌溉效益是非常显著的。

  3.2合理进行农业灌溉的方法

  (1)适量供水

  不同作物生育期的需水规律各异,其所要求适宜含水量的上、下限亦不同。为使灌溉达到适量的目的,应按照土壤的保水能力、作物的需水要求以及地下水的补给情况、河道来水情况分析研究及时给田间补充适量水分,满足作物对水分的正常要求,促进高产、稳产。

  (2)均匀供水

  向田间供应适量的水量,只有当水量渗透均匀且接近于作物根部的深度,才达到合理灌溉的目的。如实行滴灌就可以实现这一目标。

  (3)适时灌水

  在长期生产实践中,灌区干部、职工总结出“看天、看地、看庄稼、看水情”,以此确定灌水时间。看天就是根据季节时令、降水多少、气温高低、风力的大小等气候情况确定灌水时间,看地就是根据田间水分状况、土壤质地、肥瘦、地温及地下水位高低等情况确定。如作物根系活动层的含水量接近或达到适宜水量的下限就应灌水。看作物:如叶尖、茎杆基部发黄干枯,早晨叶间水珠少或无水珠,则表示需水迫切,应立即灌水。又如作物叶间黄,叶片萎蔫,下午、早晨不能恢复,应立即灌水。当植株显现缺水特征时,其内部生理活动已受抑制,故难以满足作物需水要求。为克服这一缺陷,在科学飞速发展的今天,可用土壤中子水分测试仪(简称中子仪)等先进仪器来确定灌水时间。看水情就是根据博河河道来水情况进行引水灌溉。“一水晚、二水赶、三水、四水洗个脸”,这些灌水经验在八十六团难以实现“一水晚”。因八十六团灌区处在博河最下游,十年九旱,为避开其他用水单位“一水晚”的用水矛盾,避免用水集中期,就不得不提前5—15d进头水。“棉花见花进头水”也很难做到。这是处于博河最下游特殊情况下的这一合理灌溉方法。

  此外,合理灌溉必须与农业耕作技术密切结合,实行干旱地区的合理灌溉必须制订合理的灌溉制度,在干旱地区进行合理灌溉必须实行计划用水等。另外,在干旱地区探讨合理灌溉技术还需要加强观测试验工作,不仅可以作为指导当前灌水工作的依据,同时也为今后科学制定灌溉制度和用水计划积累科学资料。对改进灌溉用水和促进灌溉科学的发展有着积极的重要作用。

  4 结语

  目前我国的农业用水问题依然严峻,水资源依然稀缺,灌溉技术依然落后,需要我们每个水利人共同努力,共同解决,为我国的水利事业做出自己的贡献。

  参考文献

  [1]龙振华,丁雨恒, 我国节水的现状与水资源保护措施研究,中南论坛,2009年3期;

  [2]汤建平,论干旱地区的合理灌溉 ,《中国水利水电市场》2008年11期

  [3]水利部中国农科院农灌所科技开发中心,中国农村水利网,2006-04-02

  作者简介

  汪文源,男,1989年12月~ 。湖北十堰人,现就读于湖北水利水电职业技术学院水利水电建筑工程专业,主攻水利设计,施工等方面。

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