甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術的應用

毛 斌，李新文

（甘肅省臨洮縣水務局，甘肅 定西 730500，甘肅農業(yè)大學，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術的應用

毛 斌1，李新文2

（甘肅省臨洮縣水務局，甘肅 定西 730500，甘肅農業(yè)大學，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省自然條件嚴酷，農業(yè)生產(chǎn)的基礎較為薄弱，旱作農業(yè)發(fā)展落后，因此發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術顯得尤為重要。目前，甘肅省的旱作農業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得了明顯的成效，在此基礎上，查閱相關文獻分析并總結甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水的技術應用對現(xiàn)農業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

現(xiàn)代農業(yè)，節(jié)水技術，發(fā)展

甘肅是我國極度缺水的省份之一，水資源匱乏，人均和畝均水資源占有量居全國末位。旱地面積占總耕地面積的75%，干旱缺水是影響甘肅省農業(yè)發(fā)展的關鍵問題之一，并且隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷加速，缺水問題變的日益凸顯，甚至影響到人畜生命安全[1,2]，因此發(fā)展節(jié)水農業(yè)，可以作為實現(xiàn)水資源合理、可持續(xù)利用的一種有效手段，在實現(xiàn)有限水資源的高效配置，增加水資源的持續(xù)利用，保障人畜安全用水、植被生態(tài)安全和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展方面具有舉足輕重的作用。

從我國的糧食的安全方面看，馮浩研究發(fā)現(xiàn)到2020年我過需要糧食6億t，與我國2004年的農業(yè)生產(chǎn)水平相差1.3萬t，在技術不斷而耕地面積不斷減少的現(xiàn)狀下，要增加1.3萬t糧食仍需要1200億m3的水資源。為了節(jié)省水資源，發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)已成為農業(yè)發(fā)展的一種趨勢[3]。

現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)是在確保生態(tài)健康和環(huán)境安全的前提下，以維持植物生命健康實施精量供水，提高農業(yè)綜合用水效益的農業(yè)生產(chǎn)方式[4]。現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)技術是在傳統(tǒng)的節(jié)水農業(yè)技術中融入了生物工程、計算機模擬、電子信息、高分子材料等一系列高新技術,具有多學科相互交叉、各種單項技術相互滲透的明顯特征。現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)包括節(jié)水旱作農業(yè)，它是指如何有效利用自然降水，提高水的利用率，體現(xiàn)在提高降水利用率的農業(yè)技術方面[5]。

節(jié)約用水是增加水資源的有效途徑。現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)的產(chǎn)生基于當今高技術的發(fā)展，特別是生物技術、信息技術、新材料技術和先進制造技術，尤其是現(xiàn)代生命科學的發(fā)展。這不僅拓寬了節(jié)水農業(yè)研究的范疇和領域，而且為現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)的發(fā)展提供了先進的手段，也使得發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)成為可能[6]。現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)技術在世界各地的發(fā)展中都經(jīng)歷了不同的發(fā)展歷程，同時也凸顯出了一定的問題。就甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術而言，它的發(fā)展還不是很成熟，對節(jié)約水資源做的還不夠到位，因此，總結現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)的發(fā)展的特點、趨勢以及發(fā)展中存在的問題至關重要，對于指導甘肅現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)發(fā)展具有重大意義。

1 甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術的類型

1.1 噴灌技術

噴灌是噴灑灌溉的簡稱，又稱人工降雨。噴灌技術[7]是現(xiàn)在應用較多的一種節(jié)水灌溉方式，在各種農作物、果樹、蔬菜的種植中均有采用。噴灌技術主要由管道、動力機、加壓泵、噴頭等設備組成，通過加壓泵，將水加壓送到田間，通過噴灑器將水噴射到空中，同時水流分散成細小水滴均勻的撒落到田間進行灌溉的一種灌水的方法，具有占地少、節(jié)水、省時省工、能調節(jié)田間小氣候，提高農產(chǎn)品品質，適應性強，且不易產(chǎn)生地表徑流和深層滲漏等優(yōu)點，有利于實現(xiàn)農業(yè)灌溉機械化、自動化。

1.2 微灌技術

傳統(tǒng)的灌水方式多為漫灌，即用較大的水量把作物生長的土壤全部灌透，而農田水利節(jié)水灌溉技術，主要充分利用田間的水量，根據(jù)作物的生長需要，科學合理的進行配水，灌溉水分直達作物根系，確保需多少水就配多少水，避免沒必要的水資源浪費[8]。

微灌技術是利用專門設備將有壓水變成細小的水流或水滴，控制水量,濕潤作物根部附近土壤的灌水方法，包括滴灌、脈沖灌溉和微噴霧等技術，也可以按設備性能分為重力微灌、常壓微灌，如果按水的灌入方式，可以區(qū)分為地下灌溉和地面灌溉，具有節(jié)水能力、噴灌均勻、可以水肥同施、增產(chǎn)、適應性強易于實現(xiàn)自動化灌水等優(yōu)點[9]。微灌工程對水源要求較高，投資較大，適宜在缺水和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)經(jīng)濟價值較高作物種植區(qū)大面積推廣，在甘肅省一些地區(qū)溫室蔬菜大棚應用較多。

1.3 滴灌技術

滴灌技術是目前節(jié)水灌溉技術中最節(jié)水灌溉方式，但其造價很高，經(jīng)濟水平不發(fā)達的地區(qū)難以承受，在甘肅省只有試驗田和溫室大棚應用較多，并未大面積使用。滴灌系統(tǒng)[10]由水源工程、水泵、動力機、過濾器、肥液注入裝置、測量控制儀表、各級輸配水管道和滿頭等部分組成，其原理是通過對管道中的水進行加壓后，經(jīng)過濾管網(wǎng)和出水管或特制滴頭滴出，以水滴的形式慢慢均勻滴在植物的根部，這種技術與其他灌溉方法相比，具有獨特之處。首先是節(jié)水，能高效利用水資源，其次是由于水是滴入土壤中的，會增加土壤的通透性。再有可以在水中混合一些肥料，隨水滴一同滲入到作物根部，促進吸收而且不浪費。

1.4 農藝節(jié)水灌溉技術

灌溉農業(yè)強調如何減少灌溉用水損失，提高灌溉水利用率。主要實施包括綜合灌溉技術，蓄水保墑的耕作技術，秸稈、地膜覆蓋的增溫保墑技術，采用化學藥劑抗旱等。在干旱地區(qū)，降水較少，重點調整種植結構，發(fā)展耐旱低耗水作物或產(chǎn)業(yè)，注重水土保持，做到發(fā)展生產(chǎn)要與現(xiàn)實的自然條件相適應。完全從技術上強調水資源的充分利用，在一定程度上可以提高作物產(chǎn)量，但過度開發(fā)利用，會加大其他社會資源的消耗和對自然環(huán)境的破壞，技術的充分利用有時也要考慮社會生態(tài)與環(huán)境的整體發(fā)展。

1.4.1 地膜覆蓋灌水

地膜覆蓋灌水是在地膜覆蓋栽培的技術基礎上，結合地面灌水溝、畦田灌溉所發(fā)展的新型灌水技術[11]。主要為以下兩方面，一方面為地膜覆蓋增溫保墑技術，該技術使得旱作物畝平均節(jié)水30m3，同時具有增溫、保土、壓雜草等多種作用；另一方面為地膜覆蓋增肥保墑技術，該技術通過增加地面覆蓋物，達到節(jié)水目的例如秸稈覆蓋、種植綠肥等，該方法既能保墑，又能增加土壤有機質，培肥地力。

1.4.2 耙耱鎮(zhèn)壓保墑

耙耱鎮(zhèn)壓保墑技術屬于機械化旱作節(jié)水技術，在甘肅省干旱地區(qū)較適宜。機械耙耱鎮(zhèn)壓保墑技術[12]是干旱缺水地區(qū)春季最重要的防旱抗旱措施，結合春季翻耕，采用圓盤耙、釘齒耙耱等機具，通過耙、耱、壓等一整套有效措施，達到改善耕層結構，更好地納蓄雨水，減少水分蒸發(fā)，為作物生長發(fā)育和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造一個水、肥、氣、熱相協(xié)調的土壤環(huán)境的目的。

1.4.3 水肥耦合高效利用技術

水肥耦合技術就是根據(jù)不同水分條件，提倡灌溉與施肥在時間、數(shù)量和方式上合理配合，促進水作物根系深扎，擴大根系在土壤中的吸水范圍，多利用土壤深層儲水，并提高作物的蒸騰和光和強度，減少土壤的無效蒸發(fā)，以提高自然雨水和灌溉水的利用率，達到以水促肥，以肥調水，增加作物產(chǎn)量和改善品質的目的。

1.4.4 降雨節(jié)水技術

在降雨的過程中，由于耕松的土壤，有利于起到蓄水的作用，能夠增加土壤中的氧氣含量，有利于消滅雜草，保護農作物發(fā)展，及時儲存水分，對于系列作物的發(fā)展是很有必要的[13]。進行耕層應用的時候，要注意保持工程土壤的細碎平整，以確保上虛下實。在其過程中需要利用各種性質的農作物進行鎮(zhèn)壓,能夠有效方式冬春積極的跑風漏風的情況，早春季節(jié)的氣候特點有利于種子吸收水分，利于種子與土壤的切合度。在苗期雨后時候，比較適合進行中耕松土，這種情況能夠有效促進土壤結構的改變，減少土壤的水分蒸發(fā)。

2 甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術的特點

2.1 土地資源得到節(jié)約

在我國傳統(tǒng)的農業(yè)灌溉中，一般是通過水渠傳輸給作物的，這樣就會因為要在田地修筑很多溝渠而占用20%～30%的土地，而采用現(xiàn)代的節(jié)水灌溉技術如噴灌、滴灌等，就不需要溝渠，可節(jié)約出大量土地用于作物種植。

2.2 呈現(xiàn)較好的經(jīng)濟效益

在節(jié)水農業(yè)發(fā)展過程中，有兩種方法增加經(jīng)濟效益，第一是采用節(jié)水灌溉能增加用于種植作物的土地，同時節(jié)約下來的水資源能供給更多農業(yè)灌溉。第二，節(jié)水灌溉會根據(jù)不同農作物的所需要的不同灌溉水來進行供應，在最合適的水資源條件下生長，能夠適應植物自身生長特點，達到作物增產(chǎn)的目的。由于各個地區(qū)的情況不同，而節(jié)水灌溉技術也多種多樣，在實際的使用過程中要根據(jù)自身的情況選取適當?shù)墓?jié)水技術，才能真正實現(xiàn)節(jié)水和增產(chǎn)的目的。

2.3 可以節(jié)約水利工程建設工程量，推廣現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展

在通常的農業(yè)灌溉中，在水利建設上工程量很大，如灌溉水渠建設，土地的大面積平整。而實行現(xiàn)代農業(yè)的節(jié)水灌溉的噴灌等則不需要大量平整土地等工程，就大大的減少了農田水利建設的工程量，同時也推動農業(yè)發(fā)展朝著現(xiàn)代農業(yè)、農業(yè)機械化的方向上不斷進步。

2.4 節(jié)水農業(yè)的發(fā)展間接保護環(huán)境

在傳統(tǒng)的農田灌溉中實行的大水漫灌容易造成土壤次生鹽堿化，節(jié)約灌溉水資源可以減少對地下水的不合理開采，同時緩解水資源的過度使用對河流的污染，保護了環(huán)境。

3 甘肅省現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術發(fā)展及存在問題

3.1 現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水技術的發(fā)展

甘肅省農業(yè)生產(chǎn)的基本特征是自然條件嚴酷，農業(yè)基礎薄弱，抗災能力低，生態(tài)環(huán)境脆弱，是以旱作農業(yè)為主的省份。現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)技術涉及的既不是簡單的工程節(jié)水和水管理節(jié)水問題,也不是簡單的農藝節(jié)水和生物節(jié)水問題。

旱作農業(yè)強調如何有效利用自然降水，提高雨水利用率[14]。在旱地農業(yè)區(qū)，天然降水是農作物生長所需水分的主要來源，作物產(chǎn)量與降水量的大小有直接的關系，但天然降水的數(shù)量和季節(jié)與作物生長的需要常常不協(xié)調，而嚴重影響作物的產(chǎn)量。傳統(tǒng)的旱地農業(yè)耕作技術就是盡量保蓄和充分利用有限的降水資源，提高水分利用率。甘肅省旱地農業(yè)中采用的主要措施就包括蓄水和保水技術，其中，蓄水技術主要有：深翻耕、深松耕，蓄水聚肥改土耕作法，坡地聚流入滲孔等[15]；保水技術主要有：覆蓋保墑，中耕保墑，耙耱鎮(zhèn)壓保墑等。

近年來，水肥耦合高效利用技術的研究已將提高水分養(yǎng)分耦合利用效率的灌水方式、根區(qū)濕潤方式和范圍等與水分養(yǎng)分的有效性、根系的吸收功能等有機地結合起來[16-19]。通過改變灌水方式和作物根區(qū)的濕潤方式達到有效調節(jié)根區(qū)水分養(yǎng)分的有效性和根系微生態(tài)系統(tǒng)的目的，從而最大限度的提高水分養(yǎng)分耦合的利用效率，提高農業(yè)用水的利用率。

3.2 存在問題

現(xiàn)代節(jié)水農業(yè)的不斷發(fā)展對我省乃至全國經(jīng)濟和社會有著重要的推動作用，不僅僅是節(jié)約了水資源，調節(jié)水資源的供求不平衡問題，也鞏固了我省的糧食安全。但是在發(fā)展發(fā)展過程中也存在著很多不足之處，由于發(fā)展還不完善，節(jié)水農業(yè)的發(fā)展并沒有形成系統(tǒng)性的體系，在節(jié)水的評價標準上也不夠明確，使得在實際的節(jié)水工程的作用和原計劃的效果有很大落差，甚至在有些地方節(jié)水作用不明顯，反而給環(huán)境造成了破壞，給農民的生產(chǎn)生活帶來了很大的壓力和負擔，嚴重影響了節(jié)水農業(yè)的長久發(fā)展。所以，節(jié)水農業(yè)的發(fā)展需要一個健全的合理的執(zhí)行和保障體系，在明確的評價體系之下才能更好地促進新技術的研究和新問題的解決，建立節(jié)水農業(yè)發(fā)展的科學模式，研究適合不同地區(qū)、不同環(huán)境的節(jié)水農業(yè)發(fā)展方式，以可持續(xù)的發(fā)展方式實現(xiàn)我國農業(yè)的現(xiàn)代化。

4 結論

節(jié)水農業(yè)不僅可以減少農業(yè)用水、減少能耗、提高上地利用率、減輕勞動強度，還能有效改善生態(tài)環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境，促進農業(yè)增收、工業(yè)增產(chǎn)，也能為居民提供生活用水。由于節(jié)水農業(yè)是強調在充分利用降水的提下，節(jié)約灌溉用水量，并獲得高效、優(yōu)質的農藝產(chǎn)品，同步提高灌溉水和降水利用率。

通過對節(jié)水農業(yè)技術的研究，不僅建立了工程節(jié)水與農藝節(jié)水結合的科學理念，而且構建了將節(jié)水灌溉技術與旱作高效用水技術于一體的節(jié)水農業(yè)綜合技術體系。

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