水文学论文
摘要：农业水文学,主要研究作物需水量、农业水资源、节水管理系统化、农田灌溉节水保墒技术和节水灌概技术等问题。本文主要简单介绍了节水灌溉技术,结合国内外农业节水灌溉技术的发展现状,总结了我国农田节水灌溉技术取得的成果,展望了我国节水灌溉新技术的发展趋势,并指出了在发展中面临的问题和应采取的对策。
关键词：农业水文学; 节水灌溉;
通过对农业生态循环系统中各项农业措施、农业工程方面各种水文现象的发生、发展规律及其内在联系的研究,产生了农业水文学。该学科同农艺学、农业气象、生态学、植物学、农业工程学、土坡学等有着极广泛的联系,主要探索地面水、大气水、地下水、土壤水的联合运用,更有效地协调水、土、植、气关系,主要包括作物需水量、农业水资源、节水管理系统化、农田灌溉节水保墒技术和节水灌概技术等问题。下面主要简单介绍节水灌溉技术。
1 定义及主要内容
目前国内节水灌溉技术主要是为充分利用各种灌溉资源,通过提高水的使用率及使用效率,达到农作物高产高效的目的,而采取的技术措施。是由水资源、农业、管理、工程等环节的节水技术措施组成的一个综合技术体系[1] 。通过这一技术体系的运作,可以增大灌溉水资源使用的整体利用率,进而达到提高农作物产量的目的,实现农业的持续发展。主要包括节水工程技术措施(包括滴灌技术、喷灌技术、微灌技术、低压管道输水技术、渠道防渗技术水稻浅湿灌溉技术、坐水种技术、膜上灌技术等)、灌溉水资源的合理开发利用技术(包括地上水及地下水的合理利用技术、多水源综合利用、灌溉回归水利用技术、机井测试改造技术、劣质水利用技术等)、节水农业技术、节水管理技术等[1~2] 。
2 国内外发展现状
2.1 国外发展现状
尽管美国和罗马尼亚耕地的有效灌溉面积不多,但微灌和喷灌面积却分别占到耕地有效灌溉面积的80%和54.4%以上[6] 。20世纪80年代以来,全球微灌面积年平均增速高达33%,微灌总面积已达到377万hm2。传统农业大国印度微灌面积增加了近4倍,美国微灌面积达105万hm2,占世界微灌总面积的比例高达27.9%,而中国微灌面积仅占全球灌溉面积的0.5%左右[3] 。
世界各发达国家均重视低压管道输水技术的推广,如在美国的输水管道化在大型灌区实现了近50%,而日本的地下滴溉技术可以利用污水进行灌溉[3] 。
2.2 国内发展现状
我国总耕地面积为1.3亿hm2,从40年前开始发展喷灌技术,其中有效灌溉面积5 587万hm2,占耕地面积的43%,到1998年已经发展微灌面积18.2万hm2,微灌面积仅占节水工程总面积的1.19%[3-4] 。我国微灌技术虽有发展,但仍存在许多问题,与美国、日本等国家相比还有很大差距。中国的科研人员为了改变这种状况进行了大量的研究,通过多年的努力,各种相关设备生产已具备一定规模,我国发展节水灌溉面积的潜力巨大。
3 取得的成果及发展趋势
3.1 取得的成果
3.1.1 节水灌溉方法
农田水利中的节水灌溉方法,又称为农田田间配水方法,用来解决如何将灌溉水源高效分布到作物的根系中去的问题。依据灌溉水进入根系的分配途径进行划分,节水灌溉主要方法有:滴灌、喷灌、灌溉渠道防渗、低压管道输水、步行式灌溉。
3.1.2 输水过程的节水方法
我国农村传统的输水方式都是挖土成渠,将水输送到灌溉地头,没有防渗的渠道,使很多水没有被作物利用而浪费。我国灌溉渠道的利用率通常只有0.3~0.5的系数[9,10] 。采用行之有效的措施进行节水,将给我国节水灌溉带来立竿见影的效果[10] 。
1)管道输水
管道输水的优点包括:可以减少渗漏和蒸发损失,提高水资源的利用率。各地低压管道输水灌溉可比水渠输水节约1/3,是一项有效的节水灌溉工程措施。管道输水灌溉比水渠输水多消耗能力,但通过节水,可提高水的有效利用率。这将会节省一部分水资源。管道输水灌溉是在一定压力下进行的,一般比土渠输水流速大、输水快,供水及时可有效节约灌溉劳动力。管道输水灌溉,在减少水量损失同时改善了田间灌水条件,缩短了引水灌溉周期,从而有效地满足了作物生长的需水、可有增产增收的巨大作用。
2)采取渠道防渗措施
渠道防渗的优点类似于管道输水,但工程措施的种类很多,目前常采用的主要有以下几种:土料护面防渗、砖砌防渗、砌石防渗、膜料防渗、沥青材料防渗、复合式衬砌防渗。
3.1.3 节水灌溉制度
1)不充分灌溉
不充分灌溉是针对水资源的紧缺性与用水效率低下的普遍性而提出的一种新的灌溉技术。不充分灌溉广义上可以理解为:灌水量不能完全满足作物的生长发育全过程需水量的灌溉。就是将有限的水科学合理(非足额)安排在对产量影响比较大,并能产生较高经济价值的水分临界期供水。在非水分临界期少供水或不供水。不充分灌溉作为一种新的灌溉制度,不追求单位面积上最高产量,允许一定限度的减产。在水资源有限地区,建立合理的水量与产量关系模式,通过增加灌溉面积而获得大面积总量的均衡增产,力求在水分利用效率(WUE)—产量—经济效益三方面达到有效统一。
2)水稻薄浅湿晒灌
水稻在采用浅湿晒灌溉时,各个生育时期的灌溉略有不同:插秧至返青期采用浅水灌溉,分蘖前期湿润灌溉,分蘖后期晒田,拔节孕穗期及时回水灌溉,抽穗开花期保持浅水灌溉,乳熟期湿润灌溉,黄熟期湿润落干。在实施浅湿晒灌溉技术的过程中,除上述的用水管理外,还用注意因地制宜的掌握好返青期、分蘖后期、抽穗开花期、黄熟期的灌溉管理,明确这些时期的技术实施要点。
3.2 节水灌溉发展趋势
我国未来农业节水工作应重视发展低压管道输水,并用低压节能型喷头取代广泛使用的中高压喷头;虽然渠道经防渗处理后可减少或避免渗漏损失,但将逐步被管道化所取代[12] 。近年来全球节能灌溉应用面积增速较快,加快了中国节水灌溉技术的发展。压力补偿式灌水器是滴灌和微灌的发展方向,发展的主要趋势是提高设备的自动化和机械化水平[6,12] 。
4 存在的问题与对策
我国水资源状况主要存在的问题[13-15] :1)节水措施研究不够,手段单一;2)节水灌溉技术创新力差;3)资金投入少,节水灌溉设备不完善;4)盲目引进。所以,我们必须遵照党中央的指示,努力克服我国水资源短缺这个因素,改善农业生产条件,科学节水,高效灌溉,走出一条适合中国国情的新道路。
虽然我国灌溉设备已取得了一定成绩,但和美国、日本等国家相比仍有较大差距,应根据我国情况,结合不同地区特色及作物灌概的需要,力争到21世纪中叶达到发达国家的目前水平。我国为了解决水资源短缺的问题,加大了农业节水灌溉方面的投入。自1996年至今,我国累计投入国债资金超过15亿,带动地方投入约20亿,各类节水灌溉示范工程建设超过1 000处,新增节水灌溉面积约33.3万hm2[15] 。国家相继启动了“农业高效用水科技产业示范工程”、“节水农业技术研究与示范”等重大科研项目,通过多年的研究,在节水农业技术上取得了一定成绩。后来开展的利用世界银行贷款发展节水灌溉项目取得很大进展,且明确提出了节水灌溉项目的三大措施和三大目标[15] 。
5 结语
节约水资源是当今世界的主题,节约用水是全社会都应该重视的问题,而农业节水是我国实现农业现代化进程的重要标志。由于农业用水量大,农业节水尤为重要,农业节水是国民经济和社会可持续发展的内在要求,也是我国水资源的严峻形势的外部需要。发展农业节水,有助于实现我国的水资源安全,促进粮食生产安全和农业可持续发展,促进农村经济发展和农业生态系统平衡,发展节水农业任重而道远。
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