3.3 灌溉技术
我国是一个水资源严重缺乏的国家，人均水资源只有世界的28%，其中农业用水占据了水资源利用的60%以上。水分对生态农田产量维持具有极其重要的作用，尤其在热量适合的时候（中国灌溉排水发展中心，2015）。水分过多与过少都会影响植物生长发育，因此合理的土壤墒情可保证作物的水分供应。即使不使用任何石化物质如化肥和农药，热带雨林的生态系统生产力也是最大的，这是因为水分与热量资源都充足，且搭配合理。在现代科学技术条件下，人类可以创造条件，满足作物不同生产时期的水分需求，这在干旱半干旱区尤为重要。在暖温带和部分亚热带地区，春旱问题也较为突出。在自然条件下，往往因降水量不足或分布不均匀，不能满足作物对水分的要求，必须人为地进行补水，以弥补天然降雨的不足。
人工补水常见的做法是灌溉，因此通俗地理解灌溉，就是放水或打水浇地。每次灌溉所需用水量为灌溉量；灌溉次数和时间长短须根据作物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定；适时、适量、合理灌溉，既可满足作物生长需求，又能节约用水。灌溉期主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等，视天气和作物需水状态而定。一般作物根系深 60 厘米，每亩地一次可有效灌水 10～15 立方米，具体水量须根据具体作物和作物种植情况来定。对于任何一种作物的某次灌水，须供水到田间的灌水量（称为净灌溉用水量）W 净的计算公式为
W 净＝mA（立方米/亩） （3-1）
式中，m 为该作物某次灌水的灌水定额，（立方米/亩）；A 为该作物的灌溉面积。上面介绍的是理论上的灌溉量，如何有效灌溉，还有很多具体的技术。下面介绍几种常见的灌溉方式。
3.3.1 漫灌
漫灌，也称大水漫灌，是常见的灌溉方式。进行漫灌之前需要挖沟，以前挖沟用人工，费时费力，后来改用牲畜、拖拉机，现在使用先进的机械，如用激光测距，用推土机和挖掘机开渠。开渠挖沟技术在盐碱地中使用效果最佳。进行漫灌时，植物在畦和垄沟中排成行或在苗床上生长，水沿着垄沟或苗床边沿流入农田；也可以在田中用硬塑料管或铝管引水，在管上间隔距离开孔灌溉，用虹吸管连接渠道。除了明渠，目前漫灌也应用水泵动力与管网技术，可以控制水流量。由于温度、风速、土壤、渗透能力等不同，漫灌容易造成有的地方水多，有的地方水不足的现象，喷头和支管可以移动，因此可以避免灌溉不均现象。如果采用自动阀门更可以增加效率。漫灌的优点是成本低，不易造成环境污染，容易推广；缺点是水分浪费严重，在干旱半干旱区不宜推广。另外，漫灌需要较多的劳动力，还容易造成地下水位抬高，因此易使土壤盐碱化。随着科技和经济的发展，漫灌已经逐渐被淘汰，但部分地区由于资金和技术限制，漫灌仍然广泛存在。
3.3.2 喷灌
喷灌是指由管道将水输送到农田，由喷头中喷出，有模拟降雨的功能。喷灌有高压和低压之分，也可分为固定式和移动式。喷头压力一般不能超过 200 帕，过高会产生水雾，影响灌溉效率。喷头大部分可以转动，可 360°回转，也可只转动一定角度。也有喷枪式喷灌，可在 275～900 帕的压力下工作，喷射较远，流量达到 0.003～0.076 立方米/秒。如果将喷头和水源用管子连接，使喷头可以移动，称为移动式喷灌，将塑料管卷到一个卷筒上，可以随着喷头移动放出，也可以人工移动喷头。喷灌与漫灌相比，可以节水30%～50%；减少占地，能扩大播种面积 10%～20%；粮食作物增产10%～20%，经济作物增产20%～30%，蔬菜增产 100%～200%（孙景生和康绍忠，2000；赵东彬等，2011）。喷灌的优点是相对节水，且节省人力；缺点是蒸发会损失一些水分，尤其在有风的天气时，而且不容易均匀地灌溉整个灌溉面积；水存留在叶面上容易造成霉菌繁殖，如果灌溉水中有化肥，在炎热阳光等强烈的天气下会造成叶面灼伤。总之，喷灌技术虽然适应性很广，但存在一次性投入大、运行管理要求较高等制约喷灌技术发展的问题。因此，研发符合地方实情的特色喷灌系列产品要结合我国国情，因地制宜，遵循自然和经济规律。
3.3.3 微喷灌
微喷灌技术是一种介于喷灌和滴灌之间的一种新型局部灌水技术，其节水效果非常强，非常适合水资源紧缺地区的农业灌溉。其显著的特点是利用高压管道系统进行喷灌，充分结合了传统滴灌和喷灌技术的优势。由水源、管网和微喷头3 部分组成微喷灌系统，利用专门的喷灌设备，将有压水送到地块后，以较大的流速由微喷头喷出进行喷洒灌溉（王凤民和张丽媛，2009）。由于喷头的喷水孔直径极其微小，虽然喷流的流速很大，但受到空气阻力影响，会立即形成雾状，落到农作物表面时已经是细小的水滴。由于微喷灌的水流速度较快，且水压较高，因此可以有效避免传统滴灌的喷头堵塞现象（海生，2004）。微喷灌还可以直接向农作物的根系周围喷洒可溶性肥料，提高肥效的同时能避免水资源浪费。该种喷灌技术非常适合灌溉地面植物，且由于喷洒的水成雾状，因此具有一定的调温和调湿效果，能够有效调整大棚环境的温度和湿度。目前微喷灌技术广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温（杨丽，2018a）。
3.3.4 滴灌
滴灌，也称滴水灌溉，是一种低压出水灌溉的技术。滴灌的原理是利用安装在毛管上的滴头、孔口或者滴灌带等灌水器装置使灌溉水呈水滴状缓慢、均匀地滴入作物根区附近浸润根系最发达区域的灌溉方法（边金凤，2009）。通俗地讲，滴灌就是在水输送到田地之前，先通过过滤装置将带有压力的水进行过滤，然后利用已经铺设在田地里面的各种类型的管道，如干管、支管及毛管上的滴头将已经被过滤的水或者肥料滴入植物根部的土壤中，水或肥料在重力作用下能充分浸入土壤并且不产生水分和营养的流失（杨丽，2018b）。
滴灌时间太长，根系下面可能会发生浸透现象，因此滴灌一般是由计算机程序操纵完成的，也有由人工操作的。滴灌水压低，节水，可用于生长不同植物的地区，对每棵植物分别灌溉，但对坡地需要有压力补偿，用计算机可以依靠调节不同地段的阀门来控制，关键是控制调节压力和从水中去除颗粒物，以防堵塞滴灌孔。水的输送一般用塑料管，一般是黑色的，或覆盖在膜下面，防止生长藻类，也防止管道由于紫外线的照射而老化。滴灌也可以用埋在地下的多孔陶瓷管完成，但费用较高，有时用于庭院草坪和高尔夫球场。
3.3.5 渗灌
渗灌是继喷灌、滴灌之后的又一节水灌溉技术，又称地下滴灌。它起源于地下浸润灌溉，是当今世界较先进的农业节水灌溉技术。早在1 000 多年前，山西临汾地区就出现了以泉水为水源，在耕层下铺设0.4～0.6 米厚的鹅卵石作为蓄水通道进行灌溉的地下灌溉工程，这是我国地下灌溉的起源。在随后的几百年里，河南省济源市也出现了在地面以下埋设由透水瓦片扣合而成的“透水道”进行灌溉的合瓦地。20 世纪50 年代以来，河南、山西、陕西、江苏等地开展了地下灌溉的研究。1974 年，我国开始进行渗灌工程试点（王淑红等，2005）。渗灌是一种地下微灌形式，其原理是以低压管道输水，再通过埋于作物根系活动层的灌水器（微孔渗灌管），根据作物的生长需水量定时定量地向土壤中渗水供给作物（王彦军等，1997）。渗灌技术节水不仅能大幅增产，还能改善根区土壤物理条件，保持耕层土壤结构，降低室内空气湿度，并能有效减少病虫害，抑制杂草生长，便于田间管理。渗灌比漫灌节水70%，比滴灌节水20%，在肥药管理方面与常规施用方法相比一般可节省农药和化肥 30%。渗灌是目前各种节水灌溉方法中水利用系数较高的一种灌水技术，但是存在以下问题，如渗灌管较易堵塞；地下维修不便；易受水头压力影响，渗水均匀性不稳定；灌溉管理深受作物根深及机械化作业的限制而不易确定（钱晓辉等，2000；张书函 等，2002；叶全宝等，2004）。
3.3.6 调亏灌溉
调亏灌溉是建立在作物与水分关系基础上的一种节水高产灌溉技术。调亏灌溉于 20世纪70年代中期，被澳大利亚持续灌溉农业研究所（Institute For Sustainable Irrigated Agriculture, ISIA）首次提出，其原理是在特种程度的水分胁迫条件下，不同类型作物的生理和生化过程产生变动，其日后的抗旱潜力得到进一步强化，通过植物本身的机理变化实现水分高效利用（史文娟 等，1998；）。在实际调查中发现，沿用这类方式不仅可以促进作物营养器官的生长、提升根冠比，还可以透过营养、生殖器官内部光合产物的协调性分配，来改善作物品质，获得更高的作物产量。目前这种灌溉方式在大豆、小麦、玉米等粮食作物生产及一些蔬果生产中得到广泛应用。调亏灌溉既有经济效益，又有生态效益，特别是在水资源短缺或用水成本较高的地区（胡亚洲，2018）。
3.3.7 控制性分根交替灌溉
控制性分根交替灌溉是利用作物水分胁迫时产生的根信号功能，人为保持根系活动层的土壤在水平或垂直剖面的某个区域干燥，使作物根系始终有一部分生长在干燥或较为干燥的土壤区域中，限制该部分的根系吸水；同时通过人工控制使根系在水平或垂直剖面的区域交替出现，即干燥区和湿润区交替灌溉，使干燥区的根系产生水分胁迫信号传递到叶气孔，从而有效地调节气孔关闭，而处于湿润区的根系从土壤中吸收水分以满足作物的最小生命之需，使其对作物的伤害保持在临界限度以内（康绍忠等，1997）。应用该技术，一方面使部分根系处于土壤干燥区域（干燥区）中，作物受到水分胁迫，根部形成大量脱落酸，传送到叶片，气孔开度减少，降低蒸腾耗水量；另一方面，使部分根系处于灌水的区域（湿润区）中，作物从土壤中吸收水分，满足正常的生理活动的需要。控制性分根交替灌溉既可减少作物间一直湿润时的无效蒸发损失和总的灌溉用水量，又可改善土壤通透性、降低土壤机械强度，促进根系的补偿生长，提高根系对水分、养分的利用率。该技术在实际应用中改为隔沟交替灌溉系统、交替灌溉系统等。甘肃省推行大田玉米隔沟交替灌水技术，在保持高产下节水33.3%，效果显著，且投入不增加，因此在几年前被列为当地节水技术推广计划。除漫灌外，其余措施均为节水灌溉，即以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施。
实行节水灌溉工程后，可以减少灌溉过程中的劳动力配置，滴灌通过局部湿润灌溉，田间土壤疏松，通透气性良好，易溶性肥料、植物生长调节剂、内吸杀虫剂等可随水滴入，可减少中耕、施肥、喷药、锄草等的作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力和物力。通过节水灌溉，农作物得到及时的灌溉，提高了灌溉保证率，能有效促进粮食增产增收，这也是节水灌溉工程的主要效益。此外，节水灌溉还能实现节水、节地、节电等效益，其措施优点突出，但成本高。另外，不可降解的塑料管网对环境并不友好。
「 支持！」
WYZXWK.COM
您的打赏将用于网站日常运行与维护。
帮助我们办好网站，宣传红色文化！
欢迎扫描下方二维码，订阅网刊微信公众号
