西北干旱地區高效節水灌溉技術應用分析

潘菊梅

（甘肅省武威市水利信息中心，甘肅 武威 733000）

水資源短缺是影響農業產業健康發展的主要因素之一，我國水資源短缺問題極為突出，尤其是西北地區氣候干燥、降水量少、蒸發量大（1 000～2 800 mm）[1]，不僅不能滿足工業和農業生產的需要，甚至部分地方人畜用水得不到保障，嚴重制約了農業經濟發展和農民生活水平的提高。西北地區農田灌溉用水占總用水量的80%左右，因此大力發展高效節水灌溉，因地制宜地采用新型高效節水灌溉技術，提高灌溉水利用率是緩解水資源短缺問題的有效途徑。

1 西北干旱地區高效節水灌溉技術應用現狀

在水資源嚴重短缺的情況下，應用高效節水灌溉技術對保障西北干旱地區糧食生產安全及促進當地社會經濟可持續發展具有重要意義。當前，我國農田灌溉用水總量約占全國總用水量的55%，但西北干旱地區由于耕地質量差、水分下滲率高，灌溉用水的利用系數很低，灌溉用水的利用率只有中南部地區的 25%～35%[2]。從 20 世紀 70—80 年代開始，西北地區先后推廣應用了噴灌技術和膜下滴灌技術，效果良好[3]。2015 年以來，國家專門出臺了相關政策重點解決西北地區水資源短缺問題，大力推廣噴灌、滴灌、管灌等高效節水技術。

1.1 噴灌技術及應用情況

噴灌技術把有壓水通過壓力管道送到田間，經噴頭噴射到空中形成細小水滴后均勻地灑落在農田，達到灌溉的目的。其優點是節省人力、少占耕地面積、灌水均勻等，主要缺點是受風影響大、設備投資高[4-6]。噴灌技術可根據土壤狀況和作物需水情況適量灌溉，不會導致大量水分滲漏或流失，可保持土壤肥力，水分利用率高，較大水漫灌可節水30%～50%[7]。每一種噴灌系統都有其獨特之處，使用時應根據實際條件因地制宜地選擇噴灌系統、噴灌形式。近年來，隨著我國經濟水平的不斷提高和現代農業的進一步發展，噴灌面積逐年擴大，其中陜西、甘肅、寧夏、新疆等地的噴灌面積分別達6 萬hm2、3.2 萬 hm2、3.5 萬 hm2、5 萬 hm2。

1.2 滴灌技術及應用情況

滴灌屬于微灌技術的一種，將水通過小孔或滴頭送到作物根部附近進行局部灌溉，是干旱缺水地區最有效的節水灌溉方式，水的利用率可達95%。滴灌的節水增產效果明顯，可結合施肥進行灌溉，但滴頭易結垢、堵塞，須對水資源進行嚴格的過濾處理。目前西北地區應用最廣泛的膜下滴灌技術，在節水、增產、降低用水成本等方面均具有比其他灌溉技術更明顯的優勢。膜下滴灌的用水量僅為大水漫灌的12.5%，是噴灌用水量的50%[8]，極大地提高了水分利用率。

1.3 低壓管灌技術及應用情況

低壓管道輸水灌溉簡稱管道輸水灌溉，屬于地面灌溉的一種。通常管道壓力在0.2 MPa 以內，灌溉水源以井水、湖泊水為主，操作方法簡單，便于管理[9]。低壓管灌技術應用過程中，要配套適宜的壓力管道及設施，以低壓方式把水傳送到農田中。低壓環境可降低水資源運輸成本。同時，該技術能降低水資源的蒸發及流失，從而提升農田灌溉效率[10-13]。管灌的載體屬于密封管道，若無破損輸水過程中不會出現水分損失，較襯砌渠道至少可減少15%的水分損失。低壓管灌技術具有設備簡單、易操作、省時、省力、省工、一次性投資少等優點。

2 節水灌溉存在的問題

2.1 噴灌技術應用存在的問題

目前我國噴灌技術發展已經比較成熟，但西北地區受地域條件、資金、灌溉面積等多種因素的影響，現有的噴灌形式比較單一，噴灌得不到大面積推廣，噴灌設備性能不穩定、質量不可靠、易老化、使用周期短。西北地區的水利信息化水平急需提高，智能化控制技術十分欠缺，急需加強計算機輔助應用、遙感控制、人工智能等新一代信息技術與節水技術、節水管理及節水產品應用的深度融合。

2.2 膜下滴灌技術應用存在的問題

首先，長期使用膜下滴灌會導致灌溉水中的鹽分集聚在作物根系周圍，鹽分不能從土體中排出，影響作物生長發育。其次，水肥耦合效應研究較少，大多滴灌設備只用于灌水，用于施肥的很少。再次，膜下滴灌是在地膜下方滴灌，農作物收獲后會有大量地膜殘留于土壤中，逐年累計會造成“白色污染”，引發環境問題，同時殘膜對土壤結構、土壤微生物、土壤酶活性、水肥運輸等有不同程度的影響。西北地區殘膜量較大，其中新疆維吾爾自治區殘膜量達128.12 kg/hm2[14］，是我國殘膜量最大的地區。

2.3 低壓管道輸水灌溉技術應用存在的問題

西北地區地形復雜多樣，農田標準化建設程度低，配套設備不齊全，設施落后，管理制度缺乏，導致低壓管道輸水灌溉效率低下，部分地區甚至存在灌溉管道與灌溉系統不配套的現象，嚴重影響灌溉工作的開展。此外，低壓管道輸水系統建設過程中，依然存在不重視設施管理的現象，農戶缺乏管理維護灌溉設施的意識，相應的管理制度不健全，部分設備老化、滲漏嚴重，無法達到預期的節水效果。

3 解決對策

3.1 加快噴灌新技術應用研究

噴灌技術主要借助水泵等動力設備對水體施加壓力，再通過相關設備灌溉農作物。針對目前西北地區噴灌設施落后、部分設備笨重、單機噴灌面積小、信息化和自動化水平低等問題，應加大資金支撐力度，加快新技術研究，實現多樣化發展?？芍攸c研發小型輕便、單機噴灌覆蓋面大的設備，根據作物特性、氣候條件、土壤狀況、經濟條件等因素，研發適用于大田作物、蔬菜、草坪及果樹等高大植物的噴灌設備。隨著信息化技術的不斷發展，網絡技術、計算機技術被廣泛應用，噴灌技術應用也要融入互聯網技術，通過智能化控制實現精準灌溉、精細化管理。

3.2 推進膜下滴灌技術與生態治理聯合發展

滴灌技術的顯著特征是灌溉用水量小、灌溉周期短、對灌水量的把控更加科學合理，雖然具有明顯的節水增效優勢，但應用過程中存在一些問題，需深入研究。如研究滴灌模式下作物的增產機理，推廣水肥一體化生產模式；研究膜下滴灌后水、鹽、熱、肥之間的相互影響與運移規律，解決膜下滴灌產生的鹽分積累問題[15]。針對膜下滴灌導致的大量農膜殘留污染，在加大農膜回收利用的同時，要加大研究力度，開發可降解膜，或利用生物覆蓋技術替代地膜，從而達到保水、減少污染、提高農業生產效益的目的。

3.3 提高灌溉水利用率

提高節水工程輸水效率，對解決西北干旱地區缺水問題有重要意義。首先，嚴格按照相關規范和要求，全面做好建設管理工作，提高輸水工程建設標準，提升田間工程及設施的配套程度。要完善灌區計量設施，實現灌溉用水精細化管理，根據水資源分布情況調度和配置灌溉用水，做到科學布局、合理分配?？砂l展生物節水技術和農藝節水技術，不斷提高有限水資源的利用價值。其次，加強宣傳力度，增強節水意識[16]。農民節約保護水資源的意識薄弱，應充分利用“世界水日”“中國水周”等開展宣傳教育，提升全民節水意識，改變“水資源取之不盡用之不竭”的傳統思維，從根本上解決水資源短缺的問題。再次，加快建立健全節水制度。通過水價變革和水權認定建立水市場，對農戶進行正面引導，鼓勵他們自覺應用節水灌溉技術，大幅度提高水資源利用率。

4 結論

節水灌溉技術發展成效顯著，但各種灌溉技術在推廣應用過程中存在的問題也逐漸顯現，同時調虧灌溉、微潤灌、水肥一體化技術等還未普及。為了提高水資源利用率，解決西北地區干旱缺水的問題，促進農業增產增效，須因地制宜地選擇不同的灌溉技術。如噴灌主要使用于密植型農作物，滴灌適用于大田作物（寬行）、大棚蔬菜等，微噴適用于果樹作物等。在發展現有節水灌溉技術的前提下，加強應用生物節水技術、農藝節水技術和信息技術等，為西北地區農業發展提供堅強的水利技術保障。