近年来,节水灌溉市场不断传来许多振奋人心的消息,如:内蒙古要搞一个一千万亩节水灌溉工程,辽宁要搞1000万亩滴灌工程,某某省要投资90亿搞喷灌,某某省长访问以色列后要投资10亿搞滴灌,某自治区主席以色列回来后要搞10万亩的主席滴灌工程等等。这些都是促进节水事业发展,促进国家高效利用水资源,促进粮食安全,促进国民经济可持续发展的利好消息,值得称赞。
但是,针对不同地区不同社会经济条件,不同水资源条件,不同土壤与作物是选择喷灌技术还是选择滴灌技术,是个科学的问题,绝对不能一刀切,不能搞运动。
一般讲:喷灌是全面积灌溉,受风影响大,蒸发损失大,深层渗漏不易控制,灌水效率没有滴灌高,一般低于80%。但喷灌,尤其是机械化喷灌所具备的优势,如生产效率高,运行及维护劳务占用少,多年平均亩投资少,维护费用低等是滴灌不能比拟的,广泛适用于水资源条件不错地区的规模化大田作物灌溉。
滴灌是局部灌溉,不受风的影响,蒸发损失小,不易产生深层渗漏,灌水效率特别高,一般都能超过90%。是水资源缺乏地区的最佳选择。
选择什么样的节水技术,应当考虑以下因素:
社会经济状况;
水资源状况;
经济作物还是大田作物;
作物需水特性及根系分布特征;
土壤质地及有无盐碱危害;
是否规模化经营;
机械化程度;
劳务供应情况及劳务成本;
电价、水价及农产品价格;
正确的灌溉技术选择方法是既要考虑国家长远发展的社会效益,又要考虑作物、土壤、水源特性,还要充分考虑业主的经济效益。
一:喷灌技术分类及适应性
全球固定管道喷灌技术应用越来越少,但在苗圃、茶叶、蓝莓、蔬菜等经济作物灌溉、降温、加湿、防霜冻等领域仍有用武之地。
半固定式管道喷灌技术由于其高劳动强度,耗劳力,应用的范围更少,一般仅用于叶菜移栽后定植,地下滴灌保苗、盐碱地淋洗等。
移动式喷灌技术同半固定技术一样,应用范围也非常有限。
中心支轴喷灌机灌溉技术已经持续发展近50年,仍然方兴未艾。原因在于:
寿命长:20~30年;
亩投资低:550~600元左右;
自动化程度高:劳务成本低,生产效率高,是中、大型农场最佳选择;
地形适应性强:可在浅山、丘陵区应用。
适合:小麦、玉米、大豆、蔬菜、土豆、棉花、甘蔗、牧草等密植作物。此外,还可试验、推广应用于水稻灌溉。
中心支轴喷灌机灌溉技术的缺点是:
水的利用率没有滴灌高(低10~15%),不适合水资源极度缺乏地区;
土地利用率低:70%左右。但可用配置末端喷枪、滴灌、卷盘喷灌机等补充;
受地形限制:不适合大山区。
尽管中心支轴喷灌机灌溉技术水的利用率低,但由于其造价低,运行费用低,自动化控制,经久耐用,经济效益好,特别适合大中型农场,在我国仍有广阔推广前景。平移式喷灌机灌水均匀,土地利用率高,在西方发达国家应用也不少,但远少于中心支轴喷灌机。原因是造价高,维护费用高。
小型机组式喷灌机造价低廉,移动方便,十分适合南方抗旱使用;
绞盘式喷灌机移动灵活,操作简单。但能耗高,灌溉质量不高,水利用效率不高,运行费用高,严重限制了其发展规模。一般适合于中小农场大田灌溉、草场灌溉、蔬菜灌溉等。
二、滴灌技术的强大优势及局限性
滴灌技术的优势众所周知,但有几项需要重点强调:
用水效率可高达95%以上,节水效果无与伦比;
通过滴灌水施肥,即所谓水肥一体化技术,风靡全球,使传统的农业技术产生了革命性的变化,高产、优质、节水、节肥、环保。
滴灌的局限性在于:投资高、易堵塞,安装、维护麻烦,管理成本高,耗劳力等。主要应用于经济作物、宽行距作物:蔬菜、棉花、果树(葡萄、苹果、梨、枣、香蕉等)、苗木等。大田作物不适合滴灌,但水资源极度贫乏地区可以考虑政府给予补贴。
除了考虑节水的社会效益外,推广节水灌溉技术必须考虑用户的经济效益,否则不可持续发展。以下是部分田间试验报告及效益分析,以期说明不同作物对滴灌技术的经济适应性。
一、低压管道输水灌溉:又称管道输水灌溉,是通过机泵(或利用天然水头)和管道系统直接将低压水引入田间进行灌溉的方法。这种利用管道代替渠道进行输水灌溉的技术,避免了输水过程中水的蒸发和渗漏损失,节省了渠道占地,能克服地形变化的不利影响,省工省力,一般可节水30%,增产20%,省地5%,且不大,普遍适用于我国北方井灌区。
二、喷灌:俗称人工降雨,是利用专门设备将水喷射到空中分散成细小的水滴,形成类似下雨效果的一种灌溉方法。喷灌受地形条件的限制小,在砂土或地形坡度达到5%等地面灌溉有困难的地方都可以采用,一般能增产15%,节水40%,提高工效20倍-30倍、提高耕地利用率7%。但喷灌受风力影响大,且容易产生蒸发损失,不适宜空气特别干旱、风力较大的地区。由于喷灌设备较高,目前多用在水资源缺乏的经济较发达地区。
三、微灌:是利用专用设备将有压水输送分配到田间,通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌溉技术。微灌是目前节水、增产、优质效果最好的一种节水灌溉技术,但由于其较高,目前仅限于经济作物中使用。微灌通常分为滴灌、微喷灌、小管出流灌和渗灌四种形式。
1.滴灌:是利用滴头(滴灌带)将压力水以水滴状或连续细流状湿润土壤进行灌溉的方法。常见滴头有孔口滴头、发丝管滴头、内镶式滴灌管、双上孔滴灌带、迷宫式滴灌带等。滴灌主要用在果园、花卉、保护地栽培中。
2.微喷灌:是利用微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤进行灌溉的方法。常见微喷头有固定式微喷头、旋转式微喷头、多孔式微喷带、脉冲式微喷头等。微喷灌主要用在果树、花卉、园林、草地、保护地栽培中。
3.小管出流灌溉:是利用直径ф4毫米的塑料管作为灌水器,以细流状湿润土壤进行灌溉的方法。这种方式较低,主要用于果树的节水灌溉。
4.渗灌:是利用一种特制的渗灌毛管埋入地表以下30-40厘米,压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流形式湿润周围土壤的灌溉方法。
四、改进沟畦灌溉:对传统的沟灌和畦面灌溉适当改进,能节水10%-20%,增产10%-15%。基本原则是平整土地,加大灌水流量,将长沟、大畦改为较短沟、小畦,并采用合适的流量和引水时间进行灌溉。适宜沟灌的地面坡度为0.003-0.008,灌水沟长度不大于100米,宽度0.3米-0.8米,入沟流量控制在0.5升-3升/秒。畦灌要求地面平整,适宜的地面坡度为0.001-0.003,自流灌区取畦长50米-75米、井灌区25米-40米,畦的宽度不大于3米,并与农机具作业要求相适宜,入畦单宽流量(每米畦宽的流量)3升-6升/秒·米。
五、膜上灌:又称膜孔灌,是在地膜栽培的基础上,利用膜上行水,通过放苗孔和专用灌水孔向作物供水的灌溉方法,可节水25%-35%,增产15%-20%。采用该技术需要平整土地,田块长度不超过75米,宽度不大于3米,覆膜后在膜两侧筑起畦梗,并把地膜两边翘起埋入畦便中,将水完全约束在膜上流动,完全通过膜孔灌水。单定流量控制在0.3升-0.6升/秒·米,每次亩灌水量10方-40方。
六、坐水种:又称注水灌,是将一定量的水注入局部土壤中,以满足种子发芽和保苗需水最低限度的一种局部灌溉方法,它简便易行,适宜于北方旱区播种时土壤含水率低、不能确保全苗时应用。采用坐水种播种前应先进行浸种或用保水剂、抗旱剂处理种子,使种子吸足水,亩灌水量控制在3方-5方(每坑中灌水2公斤-2.5公斤;或沟灌水深度控制在3厘米左右)。有条件的地方可使用抗旱保苗灌水机实施坐水种,能一次完成开沟、注水、播种、施肥、覆土、覆膜等工作。
七、窑窖节水灌溉:利用窑窖、水池等蓄水设施,将天空降雨集蓄起来作为灌溉水源时,由于蓄水量有限,应该采用覆膜保墒并配合坐水种、地膜穴灌、膜上灌、地面移动管道灌溉、微灌等节水灌溉措施。窑窖节水灌溉一般适宜于宽行距的作物,一个盛水60吨的水窖可保证2亩地的灌溉要求。
尽管随着农业用水技术的不断发展与推广,我国的农业用水情况有了很大改善,但在现实中,我国农业用水至今还存在较大缺口,很多干旱地区由于水资源缺乏而导致农作物减产、少产,严重者甚至绝产,因此推广先进的节水灌溉技术、促进节水高效的农业发展模式有着重要的现实意义。
一、节水灌溉技术推广存在的问题
虽然我国政府、相关部门都对节水灌溉的重大意义有了越来越深刻的认识,但是受各种主观或者客观条件的影响,我国的节水灌溉技术推广还存在以下几个方面的问题。
1、节水灌溉工程管理缺乏科学规划
一般情况下,我国的水利工程多设立于经济发展相对落后、地理位置较为偏僻的地区,这些地区由于交通闭塞、资金缺乏,在节水灌溉管理方面还存在诸多不足,其中缺乏科学的、可操作性强的管理制度是最为突出的问题。一些地方财政部门为了追逐短期的经济效益,没有充分考虑节水灌溉工程的长远利益,在节水灌溉技术管理及推广方面的规划不够科学,导致管理成本大幅增加,一些灌溉设施甚至由于缺乏维护资金而长期闲置不用。此外,在水利节水灌溉工程设计初期未做好实地调查,未与区域自身的实际情况相结合,导致节水灌溉工程设施不适用。
2、推广节水新技术不积极
一些地区,尤其是小型农田的新型节水技术、设备应用条件已经十分成熟,推广应用可以获得较好的节水效果,但是受诸多因素的影响,这些节水技术并未得到真正有效的推广,即使一些地区推广了节水灌溉技术,但由于应用过程中缺乏监督机制、管理人员的观念及技术水平与先进的灌溉技术不相适应,导致推广效果差,农民对节水灌溉的信任度降低。节水灌溉工程离不开先进的技术支持,在实际推广应用中,除了要达到一定的技术标准外,还要充分考虑工程所在地的地理条件、水文条件和人文环境等,才能获得最佳的节水效果。但是在节水灌溉技术建设规划初期,由于综合投入少、缺乏科学和标准的工程设计参数,导致节水灌溉系统的运行存在诸多技术限制;加之基层技术人员严重不足,在职的管理人员专业能力较差,无法实现理论与实际的有机结合,使节水灌溉技术的推广及应用存在诸多问题。
3、水利设施维护不善
现在我国的农业发展模式多为农民自耕自种,不成规模,水利灌溉设施也多由农民自行建立,农民的技术水平、文化水平均十分有限,因此无法保证灌溉设施的科学性与质量的稳定性。农民的精力、技术有限,无法妥善维护水利设施,故导致很多水利设施老、旧、差。此外,渠道灌溉是我国目前应用最广泛的灌溉模式,但是其露天的特点使其易受到外界气候及环境因素的干扰,泥土、树叶等易导致其堵塞,从而对其灌溉效果产生影响。
二、节水灌溉技术的推广措施
1、目前,我国大部分地区所用的农业节水措施都很难在本质上改变农业缺水的情况,要发展农业节水,必须基于可持续发展的角度对各个方面进行统筹与规划,除了技术方面、工程方面的投入与支持外,还要对节水灌溉及农业种植结构进行调整,优化区域产业结构,实行农村家庭联产承包责任制,从体制方面为节水农业技术的推广营造更为有利的环境条件。各相关要真正的联合起来,群策群力,统筹考虑各方面的影响因素,结合当地的实际情况因地制宜的制定适用的节水体系。