時間:2023-06-02 09:22:06
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高效農業灌溉,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:粉水灌溉;土壤環境;土壤物理性狀;土壤化學性狀;土壤生物性狀;影響
中圖分類號:Q938.1+3 文獻標識碼:A 文章編號:
馬鈴薯高產穩產、用途多、分布廣,是我國的主要糧食和蔬菜作物之一,同時又是畜禽的良好飼料,也是重要的工業原料,具有較高的開發利用價值。
但馬鈴薯淀粉加工廢水排放所造成的資源浪費和水體污染仍是困擾該產業健康發展和當地環境質量的主要問題。2006年以來,固原市有關單位已就馬鈴薯淀粉加工廢水農田灌溉技術進行了試驗研究,初步得出了馬鈴薯淀粉加工廢水用于休閑農田灌溉具有提高土壤肥力、增加作物產量、改善作物品質,充分利用資源、有效治理由廢水引起的水體污染的良好效應,且成本低,易推廣,已獲得2009年寧夏回族自治區科技進步三等獎。
一.馬鈴薯廢水化學成分的分析
馬鈴薯淀粉加工是純物理過程,其原料為馬鈴薯和水,無任何添加劑,產生的廢水是一種有機廢水,基本不含重金屬及人工合成的有害物質,對農田來說就是肥水。淀粉加工只是提取了其中的碳水化合物(碳、氫、氧),其他營養成分主要存在于廢水之中。它應該富含蛋白質、淀粉、纖維素及鉀、磷、鈣等營養物質。為了驗證這一推論,我們對旋流法和沉淀法兩種不同加工工藝的廢水進行了化學分析測定,結果表明旋流法和沉淀法產生的廢水中汞、鎘、砷、鉛及六價鉻等重金屬含量均遠遠低于灌溉用水標準;兩種廢水富含N、K、Mg2+、Ca2+、SO42-等營養元素,旋流法生產的廢水N、K的含量是沉淀法的二倍多,分別達到1155mg/L和1425mg/L;總磷含量均低,僅為0.58-1.58mg/L,
二.粉水灌溉對土壤環境質量的影響
2009年10月20日前各點完成示范區劃分、打埂覆膜及基點土壤取樣,通過四個縣七個點每畝灌溉粉水100m3和清水100m3(CK)土壤樣品的化驗檢測。化驗檢測結果經與《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)一級標準值比較可以看出所有樣品檢測值均低于《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)一級標準值,說明每畝灌溉粉水100m3對于土壤環境質量沒有造成不利影響,適量的粉水用于農田灌溉對土壤環境質量是安全的,土壤重金屬汞、砷、鎘、鉛、鉻含量低于一級標準值,達到了自然保護區土壤環境的質量標準。
三.粉水灌溉對土壤物理性狀的影響
2010年農科、別莊兩試驗示范測定結果表明:利用粉水灌溉的50-150t粉水試驗處理比對照處理(灌溉清水),0-20cm土層土壤容重降低了0.006-0.143g/cm3,土壤總孔隙度增加了0.06-5.37%;粉水灌溉對0―10cm土壤物理性狀影響較大,對10―20cm耕層影響較小。
而且從測定結果來看,表現出粉水灌溉量越大,土壤容重越低,土壤孔隙度越高的趨勢。農科點灌溉A3處理(灌溉150t粉水)土壤容重為1.346g/cm3,孔隙度49.23%,較對照土壤容重減少0.143g/cm3,孔隙度增加了5.37%,驗證了利用粉水灌溉農田可以有效改善土壤結構的判斷。
四.粉水灌溉對土壤化學性狀的影響
2009年對灌溉了粉水1、3、5、7年的農田和對照田(春季灌溉清水)取樣測定了0-30cm耕層內土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀等養分數據,結果表明灌溉粉水的農田較對照田土壤養分有明顯增加,灌溉年份越長的農田其土壤的有機質、全氮、全鉀、堿解氮、速效鉀等養分含量越高,尤以有機質、堿解氮和速效鉀的變化最為明顯,有機質比對照田增加0.69-3.52g/kg,增幅為5.07-25.82%;堿解氮增加9.305-37.34mg/kg,增幅達到10.97-44.0%;速效鉀比對照田增加49.34-256.4mg/kg,增幅為9.86-51.24%,有效磷等養分指標也有不同程度的增幅。
測定方法:有機質:K2Cr2O7滴定法;全量氮:開氏法;全量磷:堿(酸)熔-鉬銻抗比色法;全量鉀:NaOH熔融-火焰光度法;堿解氮:1.2molL-1NaOH堿解擴散法;有效磷:0.5molL-1NaHCO3-鉬銻抗比色法;速效鉀:1molL-1NHOAc-火焰光度法。
五.對土壤生物性狀的影響
為了進一步深入了解粉水灌溉對土壤質量性狀的影響,我們選取茬口、施肥等田間措施基本一致的農田,以連續灌溉粉水3年和連續灌溉清水3年,作為處理和對照,以向日葵為供試作物,開展了以研究粉水灌溉與對照土壤養分含量變化、微生物種群變化、參與N、C轉化的主要微生物生理群(硝化菌群落數)變化、土壤C、N量和比值變化、土壤酶活性變化及作物產量為重點內容的初步研究。土樣委托西北農林科技大學農業部重點開放實驗室化驗測定。結果表明:
微生物生物C、N量的變化 粉水處理土壤微生物生物C量達到623.0mg/kg,比對照增加24.35%, 粉水處理土壤微生物生物N含量為57.0mg/kg,比對照增加9.62%;C/N比為10.9,比對照增加13.54%。該數據證明粉水處理土壤微生物數量明顯增加,且C/N
土壤微生種群變化粉水土樣中細菌總數達到4.55*107個/干土克,較對照增加了9倍多;放線菌為1.76*104個/干土克,與對照基本持平。真菌總數有所下降。土壤微生物三大種群總量增加。硝化細菌分為亞硝化菌與硝化菌,亞硝化菌的主要功能是將氨氮轉化為亞硝酸鹽;硝化菌的主要功能是將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。硝化菌與亞硝化菌在土壤中通常是伴生在一起的。硝化細菌屬于好氣性化能自養菌,在土壤中較少,但作用力極強,其存在與活動對土壤肥力和植物營養有重要意義,通過硝化作用強度可以推斷土壤熟化和管理措施的效果,是改良土壤效果的一個重要指標,特別是對旱地土壤,是供氮能力、肥力狀況分析的重要依據之一。據測定粉水處理土樣中硝化菌群落數達到21個/干土克,較對照增加了6倍,這是顯著的良性變化。
土壤酶活性變化 粉水土樣中過氧化氫酶活性比對照提高了5.83%;脲酶活性與對照基本持平;磷酸酶活性較對照增加了29.17%;蔗糖酶活性比對照提高近1%;淀粉酶活性與對照持平;多酚酶活性較對照增加1.24%。其中與土壤呼吸強度和微生物活動相關的過氧化氫酶活性提高,與磷酸鹽活化相關的磷酸酶活性提高,與土壤芳香族化合物轉化,提高土壤修復能力相關的多酚酶活性的提高都是良性的變化。
六.不同粉水灌溉量對玉米生長和產量的影響
關鍵詞:馬鈴薯壟膜溝灌技術;脫毒種薯;覆膜
中圖分類號:S275.3 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6997(2012)18-0005-02
甘肅馬鈴薯一般種植于海拔1 700~2 800 m的高原及周邊區域,區域內土壤疏松、土層深厚、耕地養分富鉀,氣候涼爽、晝夜溫差大、雨熱(7~9月降雨量占全年的60 %以上)與馬鈴薯塊莖膨大期同步,適宜于發展馬鈴薯生產。灌溉農業區馬鈴薯種植主要分布在河西走廊內陸河灌區和中東部黃河流域沿黃灌區,現有馬鈴薯種植面積約8.67萬hm2左右,占全省馬鈴薯種植面積的13 %。區域內自然條件優越,灌溉條件便利。其中,河西灌區屬于青藏高原和內蒙古高原的過渡地帶,處于內陸荒漠區域,屬于干旱荒漠氣候,日照充足,熱量資源豐富,降雨量少,蒸發強烈,氣候干燥。年平均太陽輻射量140~158千卡/cm2,日照時數2 600~3 300 h,年平均氣溫5~9.3 ℃,多年平均降水量為130.40 mm,蒸發量2 290~3 140 mm。該區耕地集中連片,耕地土壤類型以綠洲灌漠土為主,還分布有灰棕荒漠土、灰漠土、棕色荒漠土,土層較薄。維持河西地區生態環境和經濟社會發展所需的水資源,主要依賴發源于祁連山的疏勒河、黑河和石羊河三大內陸河水系。沿黃灌區屬于隴中黃土高原區,氣候溫和,光熱資源較豐,年平均太陽輻射量125~140千卡/cm2,日照時數2 100~2 700 h;年平均氣溫3.4~10.4 ℃,多年平均降水量268 mm,蒸發量950~1 150 mm。該區土壤大部分為黃綿土,比較肥沃,土質疏松,通氣性良好,此外還分布有黑壚土、灰鈣土,土層較厚。農田灌溉用水主要來源于黃河,現有景電工程、引大入秦工程、靖會工程等大中型水利工程。
從2004年開始,筆者試驗研究了馬鈴薯壟膜溝灌高效節水技術,2007年以來進行了示范推廣,主要在武威、張掖、白銀等市的涼州、山丹、民樂、靖遠、景泰等縣(區)推廣應用,推廣面積達到5.20萬hm2。據多年多點試驗,壟膜溝灌技術在馬鈴薯上應用,具有明顯的節水增產效果,平均用水6 375 m3/hm2、節水2 085 m3/hm2,節水率為24.6 %,平均產量33 384 kg/hm2、增產3 645 kg/hm2,增產率為12.3 %;單方水馬鈴薯產量5.24 kg,按收購價0.60元/kg計,單方水效益達3.10元,而傳統的壟作溝灌單方水產量3.50 kg,單方水效益僅為2.10元。據山丹縣調查,2011年壟膜溝灌馬鈴薯平均產量45 000 kg/hm2以上,種植的加工型馬鈴薯品種收購價1.00元/kg,產值45 000多元,除去土地流轉費8 250元/hm2、生產資料投入8 250元、勞動力投入12 000~13 500元,純收入水平較高,可達15 000元/hm2左右。馬鈴薯壟膜溝灌技術主要是將土地平面修成壟形,用地膜覆蓋壟面,在壟上種植作物,作物生長期按照需水規律,將水澆灌在壟溝內,從而改變大水漫灌方式,達到節水增收目的,其技術要點如下。
1 播前準備
1.1 地塊選擇及整地
選擇耕層深厚、土壤疏松、肥力中等以上、排灌方便、前茬為非茄科作物、光照充足的地塊。灌足安種水,播種前深翻20~25 cm,做到土壤疏松、土塊細碎。
1.2 施肥
多施有機肥,增施鉀肥。有機肥在春耕時施入,優質農家肥施入量為75 000 kg/hm2以上;化肥在播種時施入,全生育期施入純N 150~180 kg/hm2、P2O5120~150 kg/hm2、K2O120~150 kg/hm2,并根據測土結果進行配方施肥,禁止施用含氯化肥。
1.3 土壤處理、膜下除草
地下害蟲危害嚴重的地塊,整地起壟時,用40 %甲基異柳磷乳油7.50 kg/hm2加細沙土225 kg/hm2,制成毒土后撒施。雜草危害嚴重的地塊整地起壟后用50 %乙草胺乳油全地面噴霧,土壤濕度大、溫度較高的地區用50 %乙草胺乳油750~1 050 g/hm2,兌水450 kg,冷涼灌區用2 250~3 000 g/hm2,兌水600~750 kg進行防治。為提高藥效,一般噴兩壟,覆蓋地膜后再噴兩壟,依次類推。
2 起壟、覆膜、播種
2.1 選用優良品種
根據市場需求選用淀粉含量高,糧菜兼用和全粉加工型高產抗病脫毒種薯。
2.2 曬種
將種薯平攤在土質場上,曬種2~3 d,忌在水泥地上晾曬,曬種期間剔除病、爛、傷薯,以減輕田間缺苗,保證全苗,為豐產奠定基礎。
2.3 種薯切塊
選擇脫毒無病種薯進行切塊,每塊種薯大小在30~50 g,留兩三個芽眼,并用75 %酒精或40 %甲醛進行切刀消毒。切塊后用草木灰拌種,堆放1 d后播種或用稀土旱地寶每30 mL兌水50 kg浸種10 min,撈出后瀝干水分待播種。
2.4 播種時期
確定播種期應從多方面確定,可根據品種特性而定,早熟品種適當提早播期;中、晚熟品種抗逆性強,可適當晚播,使結薯期相應后移到適于結薯的低溫短日照條件下。播期以氣溫穩定通過5~7 ℃時為宜,以免幼苗遭受晚霜危害。
2.5 起壟、覆膜
一般在3月上中旬耕作層解凍后就可以起壟,壟面寬60 cm,壟高30 cm,壟間距40 cm,帶幅100 cm,壟和壟溝寬窄要均勻,壟脊高低一致。選用0.008 mm規格,寬90 cm強力微膜,用量為60 kg/hm2左右,覆膜要求“緊、展、嚴、實”。除人工起壟、覆膜外,也可采用馬鈴薯播種機,一次性完成施肥、起壟、播種、覆膜作業。
2.6 播種密度
馬鈴薯不同品種播種密度不同,一般應掌握在行距20~30 cm,株距17~25 cm,每壟種兩行,保苗82 500~97 500株/hm2,播深15 cm。
3 田間管理
3.1 膜上覆土
在馬鈴薯播種后約15~18 d,即出苗前一周左右,苗距膜面2 cm前,在地膜上人工或機械覆土1~2 cm,避免地膜表面溫度過高而燙苗。同時,覆土后幼苗可以自然頂出,不用人工掏苗。在馬鈴薯苗高20 cm左右,進行二次覆土,防止薯塊露出見光變綠。
3.2 查苗補苗
出苗后及時查苗、補苗,以確保合理密度。
3.3 合理灌溉
在馬鈴薯發棵期、開花期、塊莖膨大期灌水五六次,每次灌水450~600 m3/hm2。做到灌水不漫壟,并結合灌水注意中耕除草。
3.4 促控結合
觀察花前有無徒長現象,如有徒長用多效唑進行化控;在馬鈴薯塊莖膨大期用土豆膨大素進行葉面噴霧。
3.5 防治病蟲
發現病株及時拔除,用杜邦猛殺生或抑快凈防治早疫病,蟲害嚴重地塊用高效氯氰菊酯噴霧防治,用可殺得預防環腐病、黑脛病,用杜邦萬靈防治蚜蟲,用病毒清緩解病毒危害,用杜邦克露和甲霜靈錳鋅交替防治晚疫病。地下害蟲和土傳病害較重的地塊要在起壟時進行土壤處理,用50 %多菌靈或70 %甲基托布津15 kg/hm2與50 %辛硫磷11.25~15 kg/hm2混合,加水噴入播種溝內,或噴于地表,及時翻耕深埋。
Abstract: Longde is located in Ningxia southern mountain area Liupan Mountain western slope. Since nineties of 20th century, the county party committee and government make the scientific development perspective as commander, seize the historic opportunity of the state council's "the several opinions of further promoting the economic and social development in Ningxia" and the policy opportunity of expanding domestic demand and boosting economic growth, develop the high efficient water saving irrigation—characteristic industry. Starting from the development situation of characteristic industry, this article puts forward countermeasures and suggestions on high efficient water saving irrigation.
關鍵詞: 特色產業;節水灌溉;做法及成效;隆德縣
Key words: characteristic industry;water saving irrigation;practice and effect;Longde
中圖分類號:S723.6 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)21-0070-02
0 引言
隆德縣地處寧夏南部山區,六盤山西麓,國土總面積985km2,東北部與原州區、東南部與涇源、南部與甘肅莊浪、西部與甘肅靜寧、西北部與西吉等五縣(區)接壤,域內山巒重疊,溝壑縱橫,屬典型的黃土丘陵溝壑區。全縣地勢東高西低,地形復雜,類型多樣,海拔在1720m~2942m之間,境內米崗山為六盤山最高峰,也是隆德縣第一高峰,最低處是渝河出界的河谷,長度在1km以上的河溝有1442條。按地貌類型大致可劃分為三個主要類型區:土石山區、黃土丘陵溝壑區和河谷川道區,經濟發展是以農業為主。農業是本縣的主導產業,主要以種植冬小麥、玉米、薯類、油料、藥材、瓜果、蔬菜等為主。近年來隆德縣按照“壓夏增秋、壓糧擴經”的思路,以創建寧南生態農業示范縣為目標,以轉變農業發展方式為主線,大力實施“三個一”工程(戶均1畝設施農業、人均1畝馬鈴薯、人均1畝花卉苗木);抓龍頭企業,增強帶動力。大力實施龍頭企業帶動戰略,積極引進花卉種植和中藥材精深加工企業落戶我縣,培育扶持綠鮮果蔬、德邦生物、方圓養殖、國聯淀粉等“農字號”企業做大做強,發揮“引領產業、建設基地、帶農增收”的效應。花卉(苗木)、藥材(菊芋)、草畜、薯豆四大特色產業都有一個農業產業化龍頭企業引領;抓基地建設,夯實著力點。集中打造城關星火千畝供港蔬菜、聯財綠緣花卉苗木等10大農業科技示范園區。建成大田中藥材(菊芋)規范化種植基地13處。建立馬鈴薯良種繁育基地2萬畝,蠶豆良種繁育基地1萬畝,萬畝旱作節水農業示范點5個。通過以點帶面,著力打造以沙塘、神林、聯財、溫堡為核心并以花卉為主導的設施農業,以陳靳、山河為核心并以規范化種植為主導的中藥材,以張程、楊河、奠安為核心并以肉牛養殖為主導的草畜,以觀莊、好水為核心并以良種繁育為主導的馬鈴薯“四大優勢產業區域”把特色產業規模調大、結構調優、效益調高,推動農業增效、農民增收。
1 特色產業高效節水灌溉基本情況及供水現狀
近年來,隆德縣委、政府通過整合項目擴規模,集中抓點搞示范,通過土地流轉,引進企業規模經營,特色產業高效節水灌溉在河谷川道區率先發展,依水布局,采用庫、壩、井、窖、池聯用,田間推廣運用管灌、微噴灌、滴灌等高效節水灌溉技術,目前配套發展特色產業高效節水灌溉0.54萬畝,建日光溫室20棟,小拱棚4013棟,形成9個特色產業高效節水灌溉示范園區,共投入資金673.18萬元。
2 特色產業高效節水灌溉主要做法及成效
2.1 特色產業高效節水灌溉主要做法
①好水鄉好水特色產業高效節水灌溉示范區:建日光溫室10棟,小拱棚50棟,利用水庫、骨干壩水灌溉,灌溉面積266畝,配套倒掛微噴50套(棚),滴噴灌管8400m,建揚水站3座,鋪設管道4.5km;②沙塘鎮光聯特色產業高效節水灌溉示范園區:建小拱棚1000棟,星火塘壩水灌溉,灌溉面積2000畝,鋪設低壓管道12.6km;③沙塘鎮張樹特色產業高效節水灌溉示范園區:建小拱棚456棟,三里店水庫及土圓井灌溉,灌溉面積328畝,鋪設低壓管道12.6km;④溫堡鄉建國特色產業高效節水灌溉園區:建小拱棚125棟,機井灌溉,灌溉面積288畝,配套滴灌管7500m;⑤觀莊鄉姚套村黨群共建聯合體花卉基地:建日光溫室3棟,小拱棚600棟,利用溝道長流水灌溉,灌溉面積300畝,配套滴灌帶36000m;⑥神林康鮮中藥材基地:建日光溫室1棟,小拱棚60棟,利用土圓井灌溉,灌溉面積200畝,鋪設管道5.6km,配套倒掛微噴20套(棚),其余均為溝灌,建變頻水塔1座;⑦神林常鮮花卉基地:建日光溫室2棟,小拱棚940棟,利用土圓井灌溉,灌溉面積800畝,配套滴灌管56000m,智能聯棟溫室倒掛微噴1套;⑧聯財鎮靜安花卉園區:建日光溫室2棟,小拱棚400棟,利用土圓井灌溉,灌溉面積600畝,鋪設管道1.6km,配套倒掛微噴10套(棚),其余田間小畦灌溉;⑨聯財鎮綠緣花卉園區:建日光溫室2棟,小拱棚600棟,利用土圓井灌溉,灌溉面積600畝,開挖大口井1處,建揚水站1座,鋪設管道9.7km,田間小畦灌溉。
2.2 特色產業高效節水灌溉效益分析
①節水效益。規劃實施后畝均灌溉用水量由220m3降至160m3,畝均節水60m3,按規劃面積0.54萬畝計算,節水32.4萬m3。②通過高效節水設施配套及種植結構調整,灌區畝均收入由800元增加到1200元,全灌區凈增效益216萬元。③節地效益:項目實施后,減少了渠道占地,畝均節省土地約8%,目前發展0.54萬畝高效節水灌溉面積計算,可節省土地432畝。
3 特色產業高效節水灌溉工程存在的問題
3.1 特色產業高效節水灌溉規模小,水源無保障。絕大多數特色產業高效節水灌溉的水源為農民抗旱自打的土圓井,深度不足,受氣候影響比較嚴重,遇到旱年,水源無法保障正常供水。
3.2 灌溉配套設施簡易,與現代特色產業高效節水灌溉不相匹配。受資金的限制,灌溉設施配套簡易,主要配套引水、輸水管道,到田間大棚內大多采用小畦灌溉,無配套設施,或配套設備簡單,灌水方式落后,灌水效率低,難以滿足現代特色產業高效節水灌溉發展需求。
3.3 配套資金短缺,全縣特色產業高效節水灌溉水利配套除好水灌區由小農水資金建設外,其余均無投資來源,由縣自籌暫時解決,隆德縣屬國家級貧困縣,財政收入極為有限,固定資產及基礎設施建設以國家投資為主,地方財政配套及群眾自籌程度能力低下,限制了我縣特色產業高效節水灌溉的發展。
4 特色產業高效節水灌溉工程的意見和建議
4.1 積極爭取項目,將特色產業高效節水灌溉區納入項目建設范圍,解決水源無保障,配套標準低,資金短缺的問題。
4.2 加大土地流轉,產業結構調整,以集中連片大規模的方向發展,并為更大規模地發展現代節水灌溉技術,提高現代特色產業高效節水灌溉標準打好基礎。
4.3 拓寬投融資機制,提供優惠政策,廣泛吸引社會投資,使農業企業及經營大戶投資水利建設。
5 結束語
總之,發展節水灌溉是事關全縣經濟社會發展的一場深刻革命,要進一步統一思想,切實增強發展現代特色農業責任心和緊迫感,要切實加強節水灌溉的組織領導和政策、資金支持,加強全民節水教育和節水知識普及,切實把發展高效節水灌溉作為一項基本方針和戰略任務,加大力度,堅持不懈地抓下去。
參考文獻:
[1]常慕城.定陶縣推行節水灌溉力促抗旱保豐[N].菏澤日報,2010-05-06.
關鍵詞:農田水利工程;節水灌溉;技術;
中圖分類號:S27 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20150832024
引言
農業經濟是我國經濟發展的重要的推動力,農業的發展在一定程度上穩固了我國農業大國的基礎性地位。在農業的生產中,要想使得農作物實現高產量,其主要的前提就是利用高效的節水灌溉技術。但在目前的農田水利工程中,高效節水灌溉中仍然存在很多問題,怎么解決這些問題就成為當下農業發展中亟待解決的難題。
1 農田水利工程灌溉中存在的問題
1.1 節水灌溉工程規劃設計的不合理
在農田水利節水灌溉工程開始之前,工作人員應對所要開展工程的具體區域內的水資源做一個全面的地質勘查,也要對相應灌溉農田的種植結構以及土壤水源等的實際情況做一個深入的了解,如果只是憑借著以往的設計經驗對農田水利工程進行設計,設計出來的節水灌溉工程是根本無法滿足實地灌溉要求的。
1.2 灌溉技術與種植作物不匹配
伴隨著我國農業經濟的不斷發展發展,農民開始灌注對農田灌溉的技術,要求也進一步提升,他們希望能夠用高效節水的灌溉技術對農田水利進灌溉,這樣既省力,又可以增加農作物的產量。但是在實際操作中,卻往往發生灌溉技術與農作物不匹配的情況,如有的時候農民種植了生長較為疏松的作物,可是他們采用的卻是適合作物生長較為密集的灌溉技術,這樣一來,他們不僅沒有實現節水灌溉的目的,反而嚴重地浪費了水資源,另外,這也不利于農作物的生長。究其原因,還是因為農民不了解節水灌溉技術,而水利部門對節水灌溉技術的普及力度還是不夠,所以才造成技術和資源的雙重浪費。
1.3 水利灌溉節水工程的管理未得到重視
農田水利工程在建設過程中的施工工藝較高,資金投入及時到位,但投入使用后并沒有及時的維護,一定數量的節水灌溉設備已經無法使用。造成這一現象的主要原因就是是節水灌溉工程設施產權模糊,權責不明。灌溉管理問題盡管年年強調,但相關管理部門的重視程度不夠,灌溉設備經常出現嚴重損壞,工程老化失修,因經費的短缺,未進行及時更新修復,灌溉效益不斷降低。
1.4 不夠重視采用綜合技術發揮整體效益
在傳統的節水農業中,我國一般只注重單項的工程技術,就像渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌和微灌等,但是并沒有很好地將農業增產措施形成一種綜合性技術。所以,常造成雖節水但產量不高。
2 農田水利工程高效節水灌溉發展思路
2.1 將優化水資源配置融入農業的發展之中
將優化水資源配置融入在農田水利工程當中,在設計之前,相關工作人員必須要對區域水資源的實際情況進行勘察,并進行全面系統的分析論證,要堅持控制總量,優化利用,這樣才能很好的實現水資源的優化配置,避免不必要的浪費。
2.2 加強對節水灌溉工程的管理
想要提高節水灌溉工程的使用效率就必須做好農田水利節水灌溉工程的管理工作。節水灌溉的相關管理部門必須高度重視節水灌溉工程的管理工作,要建立專門的管理團隊,安排一定人員定期監督和管理節水灌溉工程,及時發現工程的使用過程中出現的問題,安排維修人員進行檢修,使得節水灌溉工程的使用效率實現最大化的實現。另外還應建立管理責任制,做到誰建設誰負責。
2.3 分區發展和規模化發展相結合
將分區發展及規模化發展相結合可以提高農田水利工程高效節水灌溉的利用率,使新的生產模式更加適應農業發展趨勢。優化和改革農產品種植,并結合節水灌溉技術和種植工藝,促使整個農業生產成為一項更具規模化的系統性工程。
2.4 大力加強建設農田水利高效節水灌溉工程
高效節水灌溉工程的建設可以推進發展地區的水利工程。在高效水利灌溉工程的施工階段,相關施工人員必須按照高效節水灌溉的特征,制定高效節水灌溉的相關指標,且嚴格按照這些指標進行施工。要分區進行農業種植,以追求生態和經濟利益以及提高農民的收入為出發點,建設現代化與信息化并存的農田水利高效節水灌溉工程。在節水灌溉工程的選址上,首先需要先進的干部和群眾思想給予農田水利灌溉工程相應的支持;然后是優先選擇經濟比較發達以及種植種類比較多的地區;再是選擇嚴重缺水或是地面高低不平的地區進行灌溉;最后可以選擇綜合治安比較好的地方。如果做到以上幾點,不僅可以縮短工程建設的周期,更能夠提高高效節水灌溉工程的施工效果。
3 結束語
綜上所述,隨著我國農業灌溉技術的不斷發展,在農田水利的灌溉上,我們應大力的推廣高效節水灌溉技術,這樣不僅可以使農作物吸收到足夠的水源,也可以有效地達到節約用水的目的,從而實現我國農業的可持續性發展。
參考文獻
[1]呂國虎.高效節水灌溉工程設計要點[J].吉林農業,2015(08).
【關鍵詞】農田水利工程;高效節水灌溉工程;發展策略
1引言
目前,人民群眾的生活質量在不斷提升,大家的環境保護、水資源保護意識在不斷增強,為農田水利工程項目建設提供了新的發展空間。節水灌溉工程是農田水利工程項目建設中的關鍵,直接影響工程項目的建設質量和經濟效益[1]。因此,水利工程管理部門需要重視灌溉技術的應用,引進高效節水灌溉技術,提高農田水利工程項目建設的整體質量,本文主要研究了農田水利工程中高效節水灌溉工程的發展策略。
2高效節水灌溉工程的基本原則
2.1統一規劃,分步實施
在高效節水灌溉工程建設中,相關部門需要將其和國家高標準農田建設標準融合起來,在了解水資源供求現狀和發展、生態環境現狀的基礎上,以縣為單位編制農田高效節水規劃,明確分年度的發展目標,將農田高效節水任務落實到鄉村和地塊中,不斷擴大高效節水農業發展規模。
2.2因地制宜,分類指導
在高效節水灌溉技術推廣過程中,相關人員需要根據農業生產水平、水利配套工程、節水灌溉設施基礎條件,明確高效節水技術推廣模式,充分發揮出高效灌溉節水技術的節水性、效益性和生態性優勢,優化農業種植結構。同時,在任務安排和技術補貼方面,需要根據縣域經濟發展、用戶收入水平,進行分類指導。
2.3提升技術,點面結合相關部門需要
根據各個區域和作物實際情況,制定相應的滴灌施肥制度、溝灌技術參數和主推模式,將溝灌技術和管灌技術結合起來,有針對性地示范推廣膜下滴灌水肥一體化技術,加大作物需水和需肥規律的實驗研究,提升滴灌技術水平,實現點面結合、整體推進,提高工程建設的綜合效益。
3農田水利工程中高效節水灌溉工程現狀分析
首先,施工技術人員需要根據工程現場實際情況,應用節水灌溉技術,但很多施工人員的專業水平有待提高,缺乏對施工現場考察工作的重視,無法及時地更新施工現場的相關資源和信息,導致計算結果和實際情況出現了嚴重偏差。其次,相關人員在灌溉過程中,仍實行傳統的灌溉技術,無法將現代化灌溉理念予以落實,未充分認識水利灌溉與農田產量之間的關系,缺乏對節水灌溉技術的重視,嚴重影響我國農作物的產量。最后,從我國節水灌溉技術的實際應用來看,相關技術人員缺乏對后期技術設備維修工作的重視,設備老化問題比較嚴重,甚至出現了嚴重的“帶病工作”問題[2]。并且,在使用節水灌溉技術的過程中,出現了嚴重的設備不科學使用問題,使得設備的使用年限不斷縮短。
4工程實例
云南省楚雄彝族自治州元謀縣位于金沙江干熱河谷地帶,資源性和工程性缺水問題突出。為推動農業經濟發展,當地政府于2013年投資啟動清和社區“大禹節水”工程,在田間地頭埋入設置了滴孔的管道,并將管道接入附近的水庫。農戶只需在田地旁邊的智能水表上刷卡,便可實現灌溉。
5農田水利工程中高效節水灌溉工程的發展策略
5.1引進先進的節水灌溉技術
現階段,全膜覆蓋、膜下滴灌等農業節水技術得到了有效應用,其在“大禹節水”工程中的應用,為該地區謀劃大項目、建設示范區、推廣農業節水新技術提供了很大的機遇,該地區的農民群眾通過轉變傳統的理念,大力推廣高效節水灌溉技術,并對農業結構進行了調整,增加了節水種植的作物品種。同時,為了實現農業水價綜合改革試點項目建設,相關部門在農業綜合開發項目建設平臺的基礎上,將高效節水項目建設作為載體,創新并優化了相關機制,抓住農業水價綜合改革的機遇,使得很多社會資本參與農田水利工程建設、運營和管理中。
5.2大力發展高效節水灌溉工程
在農田水利工程項目建設中,相關部門需要在提高農民群眾經濟收入的基礎上,合理地調整農業結構,引進更多先進科學技術,改善生態環境,提高農業綜合生產能力和綜合效益,將工程措施、農業措施和生物措施結合起來,進行土地綜合治理開發,利用項目扶持、企業投資等形式,引導農民群眾進行土地流轉,合理地鋪設滴灌管網,為節水農業的高效性提供支持。另外,水利工程建設部門需要遵循高標準規劃、高質量建設、充分整合資源創新制度,大力發展公司式運作的規模種植經營,實現農業增效、農民增收的預期目標。
5.3創新并優化農業發展模式
首先,探索農民用水合作社的三權改革模式。如在楚雄州元謀縣高效節水建設項目區,建立專業的用水合作社,由股份認購籌資入股項目企業參與項目建設、管理和運營全過程中,以獲取更多收益,在合作社的基礎上探索“三權”改革模式,將項目區域初始水權分配到村、戶、農民用水合作社中,社員可以以股份認購獲取合作社股權,以最低4.95%獲得收益,參與水利工程產權制度改革。其次,實行農業產業轉型升級模式。水利工程建設部門大力實施高效節水灌溉項目,優化傳統的農業灌溉模式,實現水資源的充分利用,提高農作物的復種指數和產量,實現項目區域土地流轉,有效地調整農業產業結構。
6楚雄州元謀縣高效節水建設項目成效
在楚雄州元謀縣高效節水建設項目建設中,通過引進高效節水灌溉技術,取得了很大成效:(1)該項目通過引進先進的灌溉技術,水資源的利用率達到了95%,每畝平均用水量由原來的600~800m3降低至180~240m3,每畝的管理人員由20人減少到6人,節省了30%的農藥和化肥,且在使用管道供水后,農戶的生產投入也有所減少;(2)與傳統的漫灌技術相比,管道供水技術使得農業增產率達到26.6%、增收率達到17.4%,供水保證率提高到75%,農民群眾的節水意識也不斷增強;(3)實現三方共贏:首先,農民增收,平均用水成本由1258元/畝降低到350元/畝,增收了5000元/畝(1畝=666.67m2);其次,企業盈利,企業資本回收年限是5~7年,20年利潤達到3.6億元,年平均收益率達到了7.95%;最后,政府節水,每年節水量在2158m3以上,解決了全縣1/4的土地灌溉問題;(4)實現了農業產業的轉型和升級。高效節水灌溉技術的應用,使得傳統種植模式轉變成高科技現代農業形式,分散經營轉變成規模經營形式[3]。
7結語
【論文關鍵詞】農業;水資源;高效用水;節水措施
按
2現代農業的主要節水措施
2.1節水技術措施
節水技術措施主要包括輸水工程和灌溉技術。在輸水方面,以山東省為例,全省平均渠灌區輸水損失量在50%左右,而以色列小于10%,美國小于22%。因此,輸水工程中的節水潛力巨大,可以進行渠系配套、渠道防滲、低壓管道輸水等工程。節水灌溉技術如“小白龍”、滴灌、滲灌等,用水量僅為常規灌溉用水量的30%~50%,節水效果明顯。
2.2節水農業措施
通過田間節水,抑制土壤蒸發和作物蒸騰,提高農田水分利用效率,是發展節水農業的主要措施之一,主要包括適水生產、抗旱育種、節水高效灌溉制度、農田保墑技術、培肥地力等[3]。根據有關研究成果,通過上述措施,可提高水分利用率30%左右。
2.3節水管理措施
節水潛力的40%在于管理,只有科學的管理,才能使其他節水措施發揮應用作用,建立完善的管理機構,健全規章制度與法規,大力推廣現有的科技成果和先進技術,管好水、用好水,使水資源發揮其最大效益。
3農業高效用水技術
農田節水灌溉技術內容很廣泛,主要可分為工程節水和農藝節水。農藝節水包括制定各種農業節水灌溉制度及農田灌溉管理技術[4]。由于各種作物對水分的敏感期、需水耗水規律均不同,各自的灌溉制度及管理措施也不同。灌溉制度包括作物播種前以及全生育期內的灌水次數、每次灌水的日期與灌水定額、灌溉總定額3方面,這些方面的研究已趨于成熟。節水型農田灌溉技術主要有:小畦灌、長畦分段短灌、寬淺式畦溝結合灌等優化畦灌技術;節水型溝灌技術,如封閉式直形溝、方形溝、鎖鏈溝、八字溝、細流溝、溝壟灌水、溝畦灌等;地膜覆蓋灌水技術,如膜上灌等。此外,田間管理方面,可通過平整土地,秸稈覆蓋,地膜覆蓋,少耕免耕技術,灌溉水全面規劃、合理調蓄、綜合利用、定量調配,因地因水(狀況)制定適宜的水價及電費政策,對浪費實行罰款等措施,以實現農業水資源的可持續利用。此外,還可利用各種化學制劑調控土壤表面及作物葉面蒸發,以達到節水的目的,如土面增溫保濕劑、抗旱劑、保水劑、種子包衣劑等;利用植物基因工程手段培養高效節水品種,如農大146等小麥品種。隨著信息技術的發展,通過遙感(rs)、地理信息系統(gis)、全球定位系統(gps)及計算機網絡獲取、處理、傳送各類農業節水信息,實現高效節水的現代化技術已日趨成熟,今后將被廣泛推廣應用[-
關鍵詞:高效節水灌溉技術;農田水利工程;發展;運用
現階段,我國農村人口眾多,擁有廣闊的土地,但是水資源卻比較匱乏,這就要求有關部門必須結合我國農業和種植業的具體狀況,解決農村經濟長遠發展中存在的水資源供給不足的問題,通過對更加高效智能的節水灌溉技術進行合理運用,來提高水資源的利用率,實現水資源的節約,從而更好地推動我國農業和經濟的穩定健康發展。
一、高效節水灌溉技術概述
高效節水灌溉技術是土渠輸水與地表漫灌之外其他全部灌溉方式的統稱。推廣和應用高效節水灌溉技術,不僅能夠較好地提高我國水資源的利用率,還能夠較好地解決各地區水資源供需矛盾,甚至將一些戈壁或是荒漠改良為農業用地,從而有效促進我國現代農業的發展。同時,該技術在我國農田水利工程中也具有非常重要的應用價值,具體體現在以下三個層面:(1)在社會效益層面,相較于以往的灌溉技術,高效節水灌溉技術能夠節約更多的水量,一般可達到30%~40%,還能夠提高單位水產值。例如,在新疆地區的農業生產中,對于漫灌方式的應用,要求農民提前進行挖渠和打埂,最多只有90%的耕地得到利用,但通過應用滴灌等高效節水的灌溉技術,最多能夠利用99%的耕地。由此可見,我國通過對高效節水灌溉技術進行大力發展和運用,能夠有效促進傳統農業生產方式的變革。(2)在生態效益層面,通過對高效節水灌溉技術加以有效應用,可以極大程度地節約水資源,提高區域內植被的覆蓋率,實現對生態環境的有效保護;同時,該技術能夠在一定程度上避免土壤發生次生鹽漬化等問題,防止了水土流失。(3)在經濟效益層面,相較于以往的灌溉技術,高效節水灌溉技術能夠更好地節省水量、人力和肥力,促使人工管理效率的顯著提高,農民也無需投入更多的人工、水及肥料[1]。
二、農田水利工程高效節水灌溉技術應用存在的問題
(一)農田水利灌溉設計存在不足
當前,我國大多數的農田水利工程的施工設計過程中存在很多不科學、不合理的地方,這就大大降低了農業生產的效率,具體表現為以下兩個方面:(1)針對農田灌溉工程的設計,相關人員并沒有對農田具體地形進行全方面的考察。我國南方地區的大部分農田較為分散,且形狀和結構存在很大的差異,這就在很大程度上增加了農田水利灌溉設計和相關灌溉技術使用的難度。(2)針對農田灌溉工程的設計,相關人員并沒有充分利用專業的勘探信息,盡管其在設計之前已對當地農田的地質條件等進行有效勘探,獲得了相應的信息數據,但并沒有將這些信息數據應用到具體設計之中,從而造成后續施工的實際情況無法滿足設計要求,大大降低了灌溉技術施工的質量和應用效率[2]。
(二)高效節水灌溉技術應用受環境因素影響較大
我國擁有非常廣闊的土地面積,且經緯度跨幅大,包括亞熱帶、溫帶、寒帶等,故而擁有多種氣候條件。環境因素的多樣性在極大程度上制約了灌溉設施的應用。同時,農田灌溉設備的設計也極易受到氣候條件、空氣流速、陽光照射等因素的限制,加上在不同地區,農作物的生長條件也存在很大區別,這就需要相關人員結合區域的具體情況選擇對應的灌溉設備,從而無形中增大了農田水利灌溉設計和相關灌溉技術的應用難度。
(三)灌溉技術與使用對象不匹配
對于農業生產而言,應用農田水利灌溉技術的主要目的在于提高水資源的利用率,促進農作物更好地吸收水資源,以此來確保農作物具有更高的產量和更好的品質。然而,大多數農田均在農村,由農民負責耕種和種植,有的農田應用了節水灌溉技術后,因為農民綜合素質偏低,并不能夠充分了解耕種的作物和相關節水技術,這就導致高效節水灌溉技術無法得到充分應用[3]。
三、農田水利工程高效節水灌溉技術的有效應用策略
(一)重視設計前的信息收集
農田土壤結構情況、栽種農作物需求等,將會對實際水資源需求產生較大的影響。為保證農田水利灌溉設計更為高效合理,在設計前,應對規劃設計區域做充分的調查,如調查農村地區歷年來的降水情況、灌溉用水保證率、渠道引水流量確定等,基于地區農田種植生產的實際需求展開設計,合理應用節水灌溉技術,從而確保設計高效性、節水性。
(二)優化節水灌溉技術配置,降低環境因素影響
對于農田水利工程的建設,相關政府部門依據區域內水資源的分布狀況和氣候環境等因素,對水利工程進行合理規劃,秉持“科學發展觀”的原則,對農業用水和人們的生活用水進行科學安排。積極建立起科學合理的用水制度,進一步優化水資源的配置,使之實現標準化與科學化,從而更好地發揮出用水制度的作用,提高農民對節約用水的認識程度,樹立起節約用水的意識[4]。在節水灌溉技術設置應用的過程中,也應當充分考慮到地區環境的差異,采用合適的灌溉技術和灌溉設備,盡可能在滿足農田灌溉需求的過程中,降低水資源的損耗。如在以往的農田灌溉中,由于水資源的運輸流動中存在滲透或是蒸發等情況,會消耗很多的水量,從而造成水資源的浪費,降低了水資源的利用率,而通過對水資源運輸的高效節水技術進行有效利用,相關人員可以強化水渠的防滲透功能,借助滲透材料開展水渠建設工作,并強化輸水管道的建設,這就能夠對水資源運輸流動過程中水量的消耗進行有效控制,從而實現高效節水。
(三)科學選用高效節水灌溉技術
在設計過程中,應掌握當前各種高效節水灌溉技術的優勢和缺點,然后結合農田環境進行合理的選用。
1.噴灌式節水技術
該技術主要針對大面積的農田灌溉,可首選噴灌式節水技術。該技術的應用原理為:在實際農田灌溉過程中,以水的壓力作為動力,讓卷盤進行旋轉,從而實現以卷盤為中心對周圍土地進行灌溉。該技術的優勢在于操作簡便,只需將噴頭設置在噴灌機上,使之在得到充足的水壓后,即可進行穩定灌溉作業,從而實現農田的大面積噴灌。在農田噴灌節水設計過程中,相關人員應當充分明確現階段該區域農田的具體情況,對滿足其農田灌溉需求的設備進行科學有效的設計,然后合理安裝和妥善固定相應的噴灌設備,以此來達到灌溉的目的。當前在農田灌溉中應用最為廣泛的噴灌設備為移動噴灌機,該設備可以確保作物獲得全面的灌溉,操作簡便,且具有很強的通用性,可適用于各種地形的農田灌溉作業。通過有機結合這一設備和機械自動化設備,能夠更好地保證灌溉效率。然而,移動噴灌機也存在一些不足,如需要消耗很多的資源、占地面積較大以及需要借助一些輔助設備才能夠完成灌溉作業等。
2.微灌技術
該技術屬于一種滴灌技術的衍生技術,能夠很好地節約水資源。現如今,我國農田水利工程中應用的微灌技術種類主要是滲灌、滴灌、小管涌流灌、微噴灌。在實際農田灌溉過程中,相關人員應結合具體的生產需求,選擇最為適宜的微灌技術。例如,對于氣候較為濕潤的區域,可選用微噴灌技術,不僅能夠有效節約水資源,還能夠較好地滿足當地農業生產需求;對于氣候較為干旱的區域,應避免使用微噴灌技術。同時,微灌技術能夠在控制灌水量的同時,實現短周期灌水;通過有機結合水分和養分,讓土壤根部對所需營養成分進行較好的吸收,從而獲得與施肥同樣的營養效果;該技術具有較高的水資源利用率,相較于傳統的灌溉方式,這一灌溉方式能夠節約50%~80%的水分,還能夠在很大程度上提高肥料的利用率,從而較好地改善土壤結構。
3.渠道防滲漏技術
渠道防滲漏技術大多應用于土渠輸水過程中,能夠有效避免由于滲漏而導致的水量流失。針對這一技術的具體應用,相關人員應注重防滲漏材料的合理應用,包括混凝土、瀝青及塑料膜等,還應注重瀝青護面、土料施壓等技術措施的有效使用,從而顯著提升渠系水利用系數,大大提高渠道輸水的安全性。
四、結語
面對水資源日益緊缺的困境,我國相關部門必須高度重視高效節水灌溉技術在農田水利工程中的有效應用,通過有效發揮該技術的應用價值,來有效節約水資源,提高水資源利用率,從而促進我國農村經濟的良好發展,實現農民的增產增收。
參考文獻:
[1]趙海峰.農田水利工程高效節水灌溉技術的發展和運用分析[J].新農業,2020(20):61.
[2]文云霞.芻議農田水利工程高效節水灌溉技術的發展思路與應用策略[J].農家參謀,2020(20):117,145.
[3]王苗,吳玉秀,張曉煒.高效節水灌溉技術在農田水利工程中的應用[J].南方農機,2020,51(18):39-40.
水資源緊缺已成為嚴重制約我國國民經濟可持續發展的瓶頸。農業是我國的用水大戶,用水總量4000億m3,占全國總用水量的70%,其中農田灌溉用水量3600-3800億m3,占農業用水量的90%-95%。農業用水中的浪費現象相當嚴重,首先是農田灌溉水的利用率低,平均僅為45%左右;其次是農田對自然降水的利用率低,僅達到56%;最后是農業用水的效率不高,其中農田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3左右,旱地農田水分的利用效率為0.60-0.75kg/m3。根據權威部門的預測結果,在不增加現有農田灌溉用水量的情況下,2030年全國缺水高達1300-2600億m3,其中農業缺水500-700億m3。若將農田灌溉水的利用率由目前的45%提高到發達國家的水平70%,則可節水900-950億m3,如同時提高水的利用效率,農業節水后不僅可滿足7億t左右的食物生產用水,還能節約出400-500億m3的水量用于國民經濟的其他重要行業,這無疑會對未來的國家經濟持續發展和社會安全穩定作出重大貢獻。
農業節水不僅是我國國民經濟和社會可持續發展所要求的,也是我國農業資源,尤其是水資源短缺、水土資源配置失衡等嚴峻形勢所決定的。農業節水對保障國家水安全、糧食安全和生態安全,推動農業和農村經濟可持續發展,具有重要的戰略地位和作用。我國農業缺水的問題在很大程度上要依靠節水予以解決,加強對我國節水農業技術的研究,以科技創新促進生產力發展,建立與完善適合我國國情的現代節水農業技術體系,將成為促進我國節水農業可持續發展的重大戰略舉措之一
1現代節水農業技術研究進展
隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇,世界各國,特別是發達國家都把發展節水高效農業作為現代農業可持續發展的重要措施。發達國家在農業生產實踐中,把提高灌溉(降)水的利用率、單方水的利用效率、水資源再生利用率作為研究重點和主要目標。在研究節水農業基礎理論基礎上,將生物、信息、計算機、高分子材料等高新技術與傳統的農業節水技術相結合,提升節水農業技術的高科技含量,建立適合國情的節水農業技術體系,加快由傳統的粗放農業向現代化的精準農業轉型的進程。
世界各國采用的節水農業技術通常可歸納為工程節水技術、農藝節水技術、生物(生理)節水技術和水管理節水技術等四類。節水農業技術的應用可大致分布在四個基本環節中:
一是減少灌溉渠系(管道)輸水過程中的水量蒸發與滲漏損失,提高農田灌溉水的利用率;
二是減少田間灌溉過程中的水分深層滲漏和地表流失,在改善灌水質量的同時減少單位灌溉面積的用水量;
三是減少農田土壤的水分蒸發損失,有效地利用天然降水和灌溉水資源;
四是提高作物水分生產效率,減少作物的水分奢侈性蒸騰消耗,獲得較高的作物產量和用水效益。節水農業發達的國家始終把提高上述環節中的灌溉(降)水利用率和作物水分生產效率作為重點,在建立了以高標準的襯砌渠道和壓力管道輸水為主的完善的灌溉輸水工程系統和采用了以噴(微)灌技術和改進的地面灌技術為主的先進的田間灌水技術后,節水農業技術的研究重點正從工程節水向農藝節水、生物(生理)節水、水管理節水等方向傾斜,尤其重視農業節水技術與生態環境保護技術的密切結合。
1.1農藝節水技術
利用耕作覆蓋措施和化學制劑調控農田水分狀況、蓄水保墑是提高農田水利用率和作物水分生產效率的有效途徑。國內外已提出許多行之有效的技術和方法,如保護性耕作技術、田間覆蓋技術、節水生化制劑(保水劑、吸水劑、種衣劑)和旱地專用肥等技術和產品正得到廣泛的應用。如美國中西部大平原由傳統耕作到少耕或免耕,由表層松土覆蓋到作物殘茬秸稈覆蓋,由機械耕作除草到化學制劑除草,都顯著提高了農田的保土、保肥、保水的效果和農業產量。法國、美國、日本、英國等開發出抗旱節水制劑(保水劑、吸水劑)的系列產品,在經濟作物上廣泛使用,取得了良好的節水增產效果。法國、美國等將聚丙烯酰胺(PAM)噴施在土壤表面,起到了抑制農田水分蒸發、防止水土流失、改善土壤結構的明顯效果。美國利用沙漠植物和淀粉類物質成功地合成了生物類的高吸水物質,取得了顯著的保水效果。
節水農作制度主要是研究適宜當地自然條件的節水高效型作物種植結構,提出相應的節水高效間作套種與輪作種植模式。例如,在澳大利亞采用的糧草輪作制度中,實施豆科牧草與作物輪作會避免土壤有機質下降,保持土壤基礎肥力,提高土壤蓄水保墑能力。
在抗旱節水作物品種的選育方面,發達國家已選育出一系列的抗旱、節水、優質的作物品種。如澳大利亞和以色列的小麥品種、以色列和美國的棉花品種、加拿大的牧草品種、以色列和西班牙的水果品種等。這些品種不僅具備節水抗旱性能,還具有穩定的產量性狀和優良的品質特性。特別是近年來,在植物抗旱基因的挖掘和分離、水分高效利用相關的基因定位以及分子輔助標記技術、轉基因技術、基因聚合技術等在抗旱節水作物品種的選育上取得了一些極富開發潛力的成果。
近年來,水肥耦合高效利用技術的研究已將提高水分養分耦合利用效率的灌水方式、灌溉制度、根區濕潤方式和范圍等與水分養分的有效性、根系的吸收功能調節等有機地結合起來。通過改變灌水方式、灌溉制度和作物根區的濕潤方式達到有效調節根區水分養分的有效性和根系微生態系統的目的,從而最大限度地提高水分養分耦合的利用效率。美國、以色列等國家將作物水分養分的需求規律和農田水分養分的實時狀況相結合,利用自控的滴灌系統向作物同步精確供給水分和養分,既提高了水分和養分的利用率,最大限度地降低了水分養分的流失和污染的危險,也優化了水肥耦合關系,從而提高了農作物的產量和品質。
1.2生物(生理)節水技術
將作物水分生理調控機制與作物高效用水技術緊密結合開發出諸如調虧灌溉(RDI)、分根區交替灌溉(ARDI)和部分根干燥(PRD)等作物生理節水技術,可明顯地提高作物和果樹的水分利用效率。與傳統灌水方法追求田間作物根系活動層的充分和均勻濕潤的想法不同,ARDI和PRD技術強調在土壤垂直剖面或水平面的某個區域保持土壤干燥,僅讓一部分土壤區域灌水濕潤,交替控制部分根系區域干燥、部分根系區域濕潤,以利于使不同區域的根系交替經受一定程度的水分脅迫鍛煉,刺激根系的吸收補償功能,使根源信號ABA向上傳輸至葉片,調節氣孔保持在適宜的開度,達到不犧牲作物光合物質積累而又大量減少其奢侈的蒸騰耗水的目的,與此同時,還可減少作物棵間的土壤濕潤面積,降低棵間蒸發損失和因水分從濕潤區向干燥區側向運動帶來的深層滲漏損失。RDI是基于作物生理生化過程受遺傳特性或生長激素的影響,在作物生長發育的某些階段主動施加一定的水分脅迫(即人為地讓作物經受適度的缺水鍛煉)來影響其光合產物向不同組織器官的分配,進而提高其經濟產量而舍棄營養器官的生長量及有機合成物的總量。因營養生長減少還可提高作物的種植密度,提高總產量,減少棉花、果樹等作物的剪枝工作量,改善產品品質。國際上有關調虧灌溉的研究主要是針對果樹和西紅柿等蔬菜作物,對大田作物的研究較少。
近年來,國內外相繼開展了對作物需水量計算方法的大量研究,但這些研究大多以單點的和單一作物的耗水估算為主,在此基礎上采用插值法和面積加權平均法確定的區域作物耗水量的精度會受到氣象等因素的空間變異性的影響。目前的重點是將單點的單一作物耗水估算模型的研究擴展到區域尺度多種作物組合下的耗水估算方法與模型研究上,根據作物及其不同生育期的需水估算,使有限的水最優分配到作物的不同生育期內,為研究適合不同地區的非充分灌溉制度提供基礎數據和支撐。隨著遙感技術的應用使得采用能量平衡法估算區域作物耗水量成為可能,通過遙感獲得的作物冠層溫度來估算區域耗水量分布的研究變得十分活躍,并在一些發達國家得到了一定的應用。
1.3水管理節水技術
為實現灌溉用水管理手段的現代化與自動化,滿足對灌溉系統管理的靈活、準確和快捷的要求,發達國家的灌溉水管理技術正趨朝著信息化、自動化、智能化的方向發展。在減少灌溉輸水調蓄工程的數量、降低工程造價費用的同時,既滿足用戶的需求,又有效地減少棄水,提高灌溉系統的運行性能與效率。
建立灌區用水決策支持系統來模擬作物產量和作物需水過程,預測農田土壤鹽份及水分脅迫對產量的影響,基于Internet技術和RS、GIS、GPS等技術完成信息的采集交換與傳輸,根據實時灌溉預報模型,為用戶提供不同類型灌區的動態配水計劃,達到優化配置灌溉用水的目標。為適應灌區用水靈活多變的特點,做到適時、適量地供水,需對灌溉輸配水系統的運行模式和相應的自控技術開展研究。目前,國外多采用基于下游控制模式的自控運行方式,利用中央自動監控(即遙測、遙訊、遙調)系統對大型供水渠道進行自動化管理,開展灌區輸配水系統的自控技術研究。在明渠自控系統運行軟件方面,著重開展對供水系統的優化調度計劃的研究,采用明渠非恒定流計算機模擬方法結合閘門運行規律編制系統運行的實時控制軟件。
美國、澳大利亞等國已大量使用熱脈沖技術測定作物莖桿的液流和蒸騰,用于監測作物水分狀態,并提出土壤墑情監測與預報的理論和方法,將空間信息技術和計算機模擬技術用于監測土壤墑情。根據土壤和作物水分狀態開展的實時灌溉預報的研究進展也很快,一些國家已提出幾種具有代表性的節水灌溉預報模型。在此基礎開展的適合不同地區的非充分灌溉模式的研究是干旱缺水條件下灌溉用水管理的基礎,隨著水資源短缺的不斷加劇,其研究在國內外得到普遍重視。
多采用系統分析理論和隨機優化技術,開展灌區多種水源聯合利用的研究,以網絡技術支持的智能化配水決策支持系統為基礎,建立起多水源優化配置的專家系統,提出不同水源組合條件下的優化灌溉與管理模式,合理利用和配置灌區的地表水、地下水和土壤水,對其進行統一規劃和管理。在最大限度地滿足作物對水分需求的同時,改善灌區的農田生態環境條件。
1.4工程節水技術
隨著現代化規模經營農業的發展,由傳統的地面灌溉技術向現代地面灌溉技術的轉變是大勢所趨。在采用高精度的土地平整技術基礎上,采用水平畦田灌和波涌灌等先進的地面灌溉方法無疑是實現這一轉變的重要標志之一。精細地面灌溉方法的應用可明顯改進地面畦(溝)灌溉系統的性能,具有節水、增產的顯著效益。激光控制土地精細平整技術是目前世界上最先進的土地平整技術,國內外的應用結果表明,高精度的土地平整可使灌溉均勻度達到80%以上,田間灌水效率達到70%-80%,是改進地面灌溉質量的有效措施。隨著計算機技術的發展,在采用地面灌溉實時反饋控制技術的基礎上,利用數學模型對地面灌溉全過程進行分析已成為研究地面灌溉性能的重要手段。應用地面灌溉控制參數反求法可有效地克服田間土壤性能的空間變異性,獲得最佳的灌水控制參數,有效地提高地面灌溉技術的評價精度和制定地面灌溉實施方案的準確性。
除地面灌溉技術外,發達國家十分重視對噴、微灌技術的研究和應用。微灌技術是所有田間灌水技術中能夠做到對作物進行精量灌溉的高效方法之一。美國、以色列、澳大利亞等國家特別重視微灌系統的配套性、可靠性和先進性的研究,將計算機模擬技術、自控技術、先進的制造成模工藝技術相結合開發高水力性能的微灌系列新產品、微灌系統施肥裝置和過濾器。噴頭是影響噴灌技術灌水質量的關鍵設備,世界主要發達國家一直致力于噴頭的改進及研究開發,其發展趨勢是向多功能、節能、低壓等綜合方向發展。如美國先后開發出不同搖臂形式、不同仰角及適用于不同目的的多功能噴頭,具有防風、多功能利用、低壓工作的顯著特點。
為減少來自農田輸水系統的水量損失,許多國家已實現灌溉輸水系統的管網化和施工手段上的機械化。近年來,國內外將高分子材料應用在渠道防滲方面,開發出高性能、低成本的新型土壤固化劑和固化土復合材料,研究具有防滲、抗凍脹性能的復合襯砌工程結構形式。如已在德國、美國應用的新型土工復合材料GCLS就具有防滲性能好、抗穿刺能力強的明顯特點。此外,管道輸水技術因成本低、節水明顯、管理方便等特點,已作為許多國家開展灌區節水改造的必要措施,開展渠道和管網相結合的高效輸水技術研究和大口徑復合管材的研制是渠灌區發展輸水灌溉中亟待解決的關鍵問題。
2現代節水農業技術研究發展趨勢
現代節水農業技術是在傳統的節水農業技術中融入了生物、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、各種單項技術互相滲透的明顯特征。現代節水農業技術涉及的既不是簡單的工程節水和水管理節水問題,也不是簡單的農藝節水和生物節水問題。從支撐現代節水農業技術的基礎理論而言,需將水利工程學、土壤學、作物學、生物學、遺傳學、材料學、數學和化學等學科有機地結合在一起,以降水(灌溉)-土壤水-作物水-光合作用-干物質量-經濟產量的轉化循環過程作為研究主線,從水分調控、水肥耦合、作物生理與遺傳改良等方面出發,探索提高各個環節中水的轉化效率與生產效率的機理。另一方面,現代節水農業技術又需要生物、水利、農藝、材料、信息、計算機、化工等多方面的技術支持,來建立適合國情的技術體系。
隨著20世紀中葉以來科學技術出現的重大突破,節水農業領域中大量借助于土壤水動力學、植物生理學的理論和現代數學方法及計算模擬手段,試圖從整體上來考慮水-土-作物-大氣間的互動作用與關系,定量描述土壤-植物-大氣連續體中水分和養分運移的轉化過程,據此制定科學的水、肥調控方案,這使得對節水農業的研究已由以往單純的統計或實驗性質變為一門有著較為嚴謹的理論基礎與定量方法的科學。計算機技術、電于信息技術、紅外遙感技術以及其它技術的應用,使得在土壤水分動態、土壤水鹽動態、水沙動態、水污染狀況、作物水分狀況等方面的數據監測、采集和處理手段得到長足發展,促進了農業用水管理水平的提高,而高分子復合材料和納米材料的研制創新正在促使渠道防滲、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨等方面孕育著技術上的重大突破。
在提高農業用水的利用率和水的生產效率的節水農業技術研究中,不僅涉及到與土壤-植物-大氣系統中的界面過程,水分傳輸和系統反饋的機制,水分調控的途徑以及大氣水、地表水、地下水、土壤水轉化關系等相關領域內的前沿技術,還與利用現代高新技術對水資源、土壤水分和作物水分進行監測調控,根據作物需水規律進行精量灌溉等關鍵技術有關。為此,必須以具有學科交叉性的重大前沿性技術研究為基礎,研發與農業節水相關的重要關鍵技術,探索建立適合國情的現代節水農業技術體系。
3我國現代節水農業技術研究重點與內容
3.1現代節水農業前沿技術
圍繞作物生理需水與用水、精量控制灌溉等領域,對現代節水農業前沿技術開展原創性研究。通過對水-土-植物關系、干旱條件下植物根信號傳輸和氣孔反應的機制、干旱脅迫鍛煉對植物超補償功能的刺激等問題的研究,帶來農業節水原理與技術的創新,促進節水農業新思路的問世和源頭高技術的產生,為我國現代節水農業的發展提供基礎理論和技術儲備。
作物高效用水與生理調控技術:
(1)研究主要作物節水條件下產量形成及可視化的生產模型,獲得維持農作物較高水分生產效率的生理和生態學過程參數,提出農作物根系微生態系統水分吸收功能調控模型和水分利用整體超補償功能環境反應模型;
(2)研究不同生態區域內主要農作物(小麥、玉米、棉花、水稻)非充分灌溉條件下的需水量季節分布和計算模式和不同節水灌溉技術條件下的作物需水和耗水模型,提出作物水分生產函數與有限水量條件下的非充分灌溉制度,得到不同節水灌溉方式下實施非充分灌溉制度的技術;
(3)研究主要農作物(小麥、玉米、棉花、水稻、果樹)調虧灌溉的指標體系(最佳凋虧階段和調虧程度),提出不同養分水平或施肥條件下調虧灌溉的模式及相應的指標,獲得作物調虧灌溉的田間實施技術;
(4)研究主要農作物(小麥、玉米、棉花、水稻)控制性分根交替灌溉的指標體系,提出不同養分水平或施肥條件下控制性分根交替灌溉的模式及相應參數,獲得不同土壤、作物下控制性分根交替灌溉的灌水技術要素最優組合設計方法及的田間實施技術;
作物需水信息采集與精量控制灌溉技術:
(1)研究作物對水分虧缺信息的感受、傳遞與信號轉導的過程,建立作物水分信號診斷指標體系,獲得利用作物莖桿變形測量診斷作物缺水狀況的新技術與新產品;
(2)研究作物水分區域分布監測技術和作物蒸騰過程快速監測技術,提出區域土壤水分空間變異性與最佳動態監測布點方式和區域土壤墑情監測預報技術,獲得土壤水分動態快速測定與預報技術及新產品;
(3)以土壤墑情監測預報、作物水分動態監測信息與作物生長信息的結合為基礎,研究運用模糊人工神經網絡技術、數據通訊技術和網絡技術建立具有監測、傳輸、診斷、決策功能的作物精量控制灌溉系統,研制開發智能化的灌溉信息采集裝置和智能化的灌溉預報與決策支持軟件。
農田水肥調控利用與節水高效作物栽培技術:
(1)以小麥、玉米、棉花等主要作物為對象,研究不同區域、種植制度、地力基礎和水資源狀況下主要作物農田養分供應與利用模式,提出不同水分條件下獲得最高水分利用效率的水分與養分最佳參數組合;
(2)研究不同灌溉方式下作物根區水分養分遷移、轉化和吸收的動力學過程,提出相應的作物根際水肥耦合循環與調控模型,獲得以提高水肥耦合利用效率為目標的田間節水灌溉技術參數的最優組合;
(3)以小麥、玉米、棉花等主要作物為對象,研究農田高效用水的作物群體時空分布特征,影響農田整體抗旱特性和水分利用效率的群體因素和調控技術;構建主要農作物高效用水群體優化結構的綜合栽培技術體系。
3.2現代節水農業關鍵技術
以田間節水灌溉、灌溉用水管理、農藝與化控節水等為重點,適當考慮干旱缺水地區特殊水源的開發與高效利用,研究現代節水農業關鍵技術,創制一批新型的農業節水新產品與新材料,促進節水農業技術水平的提升,為我國農業節水提供適合國情的實用性應用技術。
田間節水灌溉技術:
(1)研制抗堵、耐用、價廉的微灌灌水器,開發新型微灌過濾器、注肥器及系統控制設備;
(2)研究節能異形噴嘴噴頭、可調仰角及可調霧化程度的噴頭、噴灑區域為矩形的噴頭,開發適宜于園林噴灌的升降式噴灌裝置,改進扇形轉動的搖臂式噴頭,研制新型移動式輕小型噴灌機組和智能控制低壓變量自走式噴灑機組;
(3)研究土地精平標準與激光控制平地技術,開發國產激光控制平地鏟運設備和相應的液壓升降控制系統,提出與激光控制平地技術實施相配套的田間灌排工程系統模式,研究地面灌溉技術控制參數,開發田間波涌灌溉控制設備、田間多孔閘管灌溉系統和田間灌溉自動控制設備;
(4)研發適合家庭規模的可調式小型免耕坐水播種技水與設備,創制集灌水、播種、施肥于一體的新型多功能行走式局部施灌機。
灌溉系統輸配水監控與調配技術:
(1)研發水分損失小、價廉、精度高、抗干擾性強的渠系量水設備,研制具有量水和控制雙重功能的取水口量水設施、新型管道量水儀表、適合高含沙渠道采用的量水裝置等,開發經濟實用的灌區自動化量水二次儀表及設備、井灌區計量與控制用水裝置等;
(2)開發基于局域網絡、Internet網絡與RS和GPS技術相結合的灌區動態管理信息采集、傳輸和分析技術,研究灌溉系統的計算機識別技術和動態配水系統下非恒定流模擬仿真技術和水量與流量的實時調控技術;
(3)研究灌區中央控制系統自動控制技術和水力自動控制技術,開發灌溉配水系統的閘門控制模式及基于模糊控制方法的靈活方便的控制器。
農藝節水技術:
(1)以小麥、玉米等大田作物及林草為重點,應用分子標記輔助選擇、轉基因、基因聚合技術結合常規育種的方法,創制抗旱節水型、水分高效利用型的優異育種新材料,選育抗旱節水與高產優質相結合型的新品種(組合);
(2)研究主要生態區域節水高效型的作物種植結構和適合區域特點的節水高效間作套種與輪作等種植模式,提出主要種植制度周期內農田水分高效利用技術控制要素和集成化參數,得到節水型農作制度優化技術及其量化指標;
(3)以旱地土壤水庫增容為核心,研究等高種植集雨蓄水保墑技術和田間集雨栽培技術、少耕免耕保水保肥技術、地力培肥有機旱作技術、降低田間蒸發的覆蓋保墑技術等雨水就地高效利用技術,提出旱地農田節水抗旱能力的糧草輪作技術、糧經飼作物立體種植高效用水技術等。
新型農業節水材料與產品:
(1)研究利用納米技術改進防滲材料的性能,研制新型土壤固化劑、新型復合土工膜料和填縫材料,鹽漬土和膨脹土等特殊土類渠道的專用防滲材料,開發新型保溫復合材料和環保型混凝土補強新材料,創制用于管道輸水的高分子復合材料大口徑管材和管件;
(2)研發適合旱區應用的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、綠色環保型集雨面噴涂材料、生物集雨材料和田間集雨材料等;
(3)篩選具有控制蒸騰功能的外源物質,研究植物蒸騰抑制劑,研制具有抗旱節水、防病殺蟲、高效環保等多種功能的種衣劑,開發以生物材料(藻類、纖維、沙漠植物等)或化學材料為基質的新型保水劑,創制低成本的高效多功能水土保持劑與土壤結構改良劑;
(4)研發由天然材料和改性天然材料(重點是植物纖維和淀粉類)制成的可被微生物完全分解為對環境無害物質的新型覆蓋材料,開發具有增溫、保墑、增產、無殘留的多功能液體覆蓋材料,改性和創制新型液膜等。
水源開發與高效利用技術:
(1)建立區域雨水資源高效利用技術體系和最優開發模式及智能決策系統軟件,研發適合旱區應用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式,提出新型集雨設施結構形式和現場成型技術,獲得雨水集蓄與高效利用工程系統設計軟件;
(2)研究低成本、節能型的微咸水開發利用技術,建立微咸水灌溉下的控制指標體系和作物灌溉制度,提出微咸水灌溉下土壤水鹽運動規律與調控技術,得到咸水與淡水混灌和輪灌的應用模式;
(3)研究再生水灌溉對土壤、地下水及作物品質的影響,提出再生水作物安全高效利用指標量化體系,開發利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水與潔凈水混灌或輪灌的應用技術以及不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。
4現代節水農業技術研究帶來的貢獻
在現代節水農業前沿技術萬面,將提出作物高效用水生理調控指標體系、作物非充分灌溉下的需水指標體系和灌溉制度、作物調虧灌溉的指標體系,建立作物水分信號采集與缺水敏感指標測定和作物精量控制灌溉方法、動態配水系統下的非恒定流模擬仿真技術和水量實時調控方法等。研究內容無論是在應用基礎理論上還是在技術上均具有源頭創新性,會加速我國現代節水農業技術體系的建立。
關鍵詞 農業面源污染;控制措施;山地農業;云南省
中圖分類號 X592 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)09-0186-01
云南省土地面積有94%為山區,耕地中48.5%為坡耕地,大面積的坡耕地容易發生地表徑流。2007年進行的第一次全國污染源普查云南省農業污染源普查報告數據顯示:云南省農業污染源排放到環境的COD占全省總排放量的11.31%,為8.12萬t,總氮排放量占全省總排放量的31.02%,為6.17萬t(氮肥徑流和淋溶5.60萬t,占90.8%),總磷排放量占全省總排放量的63.44%,為6 635.32 t(徑流流失5 338.05 t,占80.4%)[1]。筆者就農業面源污染源的氮、流失及控制措施進行分析。
1 農用化肥流失概況
我國農田施用化肥利用率較低,平均總損失率約60%[2]。化肥被作物利用的越少,流失到環境中的就越多,造成環境污染也嚴重。
1.1 肥料中氮、磷的流失機理
化學肥料中20%~70%的氮被作物吸收,其他的氮一部分與土壤結合或者以硝酸鹽形式存在地下水中,一部分殘留在土壤中經氨化和反硝化作用揮發到大氣中或滲透到土壤的深層,另有一部分則直接揮發進入大氣。由于土壤對有機磷的吸附力弱,在土壤中磷即將飽和時,化肥的施用和牲畜糞便將引起有效磷和顆粒磷的流失。
1.2 云南省化肥使用情況及氮磷污染分析
2013年,云南省共銷售化肥實物量581萬t,施用比例嚴重失調,加之云南省大多數土壤偏酸性,過多的化肥使用不僅導致部分土壤產生鹽化、酸化,農田徑流流失的氮、磷更多,易導致地下水和飲用水硝酸鹽含量超標,造成水體污染及水體富營養化[3]。
2 氮、磷污染物流失控制措施
通過提高施肥技術、改變施肥方式等措施減少化肥的用量,科學灌溉防止或減少水土流失,可從源頭和過程中有效控制農業面源污染。近年我國多地也在大力推廣節水灌溉技術及水肥一體化技術,這些技術的推廣使用能有效控制氮磷流失。
2.1 節水灌溉技術
開展農業節水,推廣節水灌溉技術,不僅可以減少用水量,而且可減少排水量,減少農業面源污染。有資料顯示,較常規施肥方式,采用節水的薄露灌溉方式,加上合理的灌排技術能夠減少污染物的排放,氨氮、總氮、總磷的減排量分別達到65%、45%、70%,效果顯著[4]。
截至2010年末,云南省共發展高效節水灌溉面積5.92萬hm2,節水灌溉措施既能使糧食增產,也能提高化肥利用率,是一項節水減排的好措施。“十三五”規劃中,云南省將投入大量資金發展高效節水灌溉。借助云南省大力發展高效節水灌溉的技術,可有效控制云南省山地農業化肥氮、磷流失。
2.2 水肥一體化技術
利用水肥一體化技術肥料利用率可提高30%~50%,該技術因水、肥利用率的提高,大幅度節水、節肥,減少氮磷流失[5]。主要模式如滴灌水肥一體化技術、微噴灌水肥一體化技術、膜下滴灌水肥一體化技術等都可選擇性地在云南省推廣使用。
3 其他面源污染控制技術
測土配方施肥技術也是一項能有效控制農業面源污染的措施,若配合緩釋肥料、控釋肥料和穩定性肥料的應用,可更有效地減少化肥用量,大幅度削減農田氮磷流失,特別適宜云南省種植的果樹、蔬菜、林木等長生育期的經濟作物。
同時,生物有機肥、有機無機復混肥等也能提高土壤有機質含量、促進土壤中有益微生物的繁衍從而提高肥料利用率、減少流失,也是控制面源污染的有效技術。
4 結語
大力發展應用節水、節肥技術才可減少化肥用量、大幅度削減氮磷流失,從源頭上控制農業面源污染。隨著云南省高原特色農業和莊園經濟的蓬勃發展,農業產業化對灌溉用水高效率、高效益的需求日益增大,面對云南省農業用水的嚴峻形勢,在云南省大力發展以噴灌、微灌、管道輸水灌溉為主的高效節水灌溉技術,尤其水肥一體化技術,既可減少農業用水、用肥量,緩解云南省水、肥資源供需矛盾,增強農業抵御旱災能力,又可控制農業面源污染。
5 參考文獻
[1] 云南省農業廳.第一次全國污染源普查云南省農業污染源普查報告[M].北京:中國農業出版社,2014.
[2] 張智峰,張衛峰.我國化肥施用現狀及趨勢[J].磷肥與復肥,2008,29(6):9-12.
[3] 秦文俊.云南省肥料產業發展現狀及對策建議[J].云南農業,2014(7):10-13.
關鍵詞:節水灌溉 科學發展觀 管理體制
中圖分類號:S275
引言
黨的十七大提出堅持以人為本,全面協調、可持續的科學發展觀以及建設資源節約型和環境友好型社會的偉大目標。實現經濟社會全面、協調、可持續發展,最薄弱的環節是農業和農村,只有農業發展、農民富裕,縮小城鄉差別,我國社會經濟才可能全面協調、可持續發展,這已形成了全社會的共識。水是人類最寶貴的資源,尤其是在我國這個水資源十分緊缺的國家,節約用水是建設資源節約型和環境友好型社會的重要組成部分,也是經濟、社會實現全面協調、可持續發展的基礎。農業灌溉是用水大戶,發展節水灌溉在實現節約型社會建設和促進經濟社會全面協調、可持續發展方面的作用就顯得十分重要。如何堅持以落實科學發展觀為指導,促進商洛節水灌溉健康發展,本文就此進行一些初步探討。
1 發展節水灌溉是落實科學發展觀的必然選擇
1.1發展節水灌溉是商洛現代農業發展的需要。
商洛市水資源總量57.068億m3,居全省第三位,全市人均占有量2193m3(不包括客水在內),占全國人均水資源量的83.4%,占全省人均的170%,水資源相對較充足。但開發利用程度低,水資源開發利用率僅為9%,低于全國15.8%、全省12%的水平。2011年底全市共建成各類農田水利工程3.34萬處, 2011年全市用水總量3.73億立方米,其中農業灌溉1.95億立方米,占總用水量的52.4%。商洛市水資源從總量上看,現階段基本滿足國民經濟和社會發展需求,但商洛市豐富的水資源沒有得到有效開發和利用,使商洛市呈現明顯工程型缺水狀態,特別是骨干水源工程少,調節能力差,供水工程少,供水能力低,農業灌溉用水量大,將進一步加劇商洛市水資源缺水的局面。因此,將節水灌溉發展納入全市經濟發展,特別是現代農業建設的重要內容,明確以發展節水灌溉為重要內容的農村水利建設方向,走節水型農業的路子,將成為今后商洛市建設節水型社會、實現農業現代化和農村經濟可持續發展最迫切的,也是非常必要的措施和保障。
1.2 發展節水灌溉是實現全面小康社會的需要
實現全面小康社會的重點和難點都在農村。只有實現了農村小康,才能實現全面小康。實現農村小康,根本途徑是建設現代農業,提高農民的收入和建設社會主義新農村。積極發展現代農業,扎實推進社會主義新農村建設,是全面落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的必然要求,是促進農民增收的基本途徑。農田灌溉設施是農業的基礎設施,農業現代化離不開農田灌溉現代化。根據現代農業的概念,農田灌溉要實現灌溉的高效率和高效益,生產管理標準化、生產手段科技化的目標。必須靠發展高效、“精準”的節水灌溉技術。因此,建設現代農業離不開高效的節水灌溉技術,發展節水灌溉是現代農業建設的必然要求,也是實現全面小康社會的重要基礎。
2商洛市節水灌溉發展現狀和存在的主要問題
2.1節水灌溉發展現狀
近年來,商洛市積極爭取國家政策和資金扶持,按照科技先導、突出重點、典型帶動的原則,加大節水灌溉工程建設力度,在灌區節水改造、節水增效示范項目等國家重點節水工程的示范、引導和帶動下,因地制宜地加大“U”型渠道、渠道襯砌、噴灌、管灌等先進的節水灌溉新技術推廣力度,全市節水灌溉面積達到22.2萬畝,其中渠道防滲14.6萬畝,低壓管道5.17萬畝,噴灌1.28萬畝。占有效灌溉面積52.12萬畝的42.6%。
2.2商洛市節水灌溉發展面臨的主要問題
1、建設資金投入不足、融資渠道單一
多年來商洛市節水灌溉工程建設主要采取國家資金和地方配套,集體及農民自籌、出工出勞為主的資金籌措模式。近年來雖然中央、省級財政的投入有了一定增加,但由于商洛市經濟不發達,市、縣配套和群眾投入落實相對困難,遠不能滿足發展節水灌溉的需要。
2、工程建設速度慢、標準不高
由于建設資金短缺,商洛市的節水灌溉工程發展相對緩慢。同時,由于農業設施化水平低、建設資金短缺、農民接受能力差、使用管理相對復雜且與一家一戶土地經營模式不相適應等因素,商洛市節水灌溉工程仍以“U”型渠道和防滲渠道輸水灌溉為主,噴微灌等高效節水技術推廣發展相對緩慢。加之由于建設資金限制,部分節水灌區僅對一級、二級灌溉渠道進行防滲,部分灌區節水工程的田間配套設施不完善,造成商洛市部分節水工程建設標準還不能達到技術規范要求,工程效益不能得到充分發揮。
3、現行的農村土地經營方式、勞動者素質不適應節水灌溉發展的要求
目前農村實行聯產承包責任制,農村土地基本上是“一家一戶一小條”,由此給農業大生產、機械化帶來了困難。推廣高效節水灌溉需要規模化的集約農業,地塊分散,作物多樣化都給推廣高效節水技術帶來巨大的挑戰。
發展節水灌溉,應以農民為主體,但留守農村的大部分是老人、婦女和兒童,農業生產大部分處于傳統的耕作方式和維持狀態,農村人員素質遠不能適應現代農業和節水灌溉發展要求。
4、管理體制不健全、浪費水現象嚴重
由于農業灌溉效益相對較低,加之相當部分地區群眾“只澆救命水、不澆增產水”的陳舊思想存在,灌溉水費難以收取,造成節水工程建后管理維護機制不夠健全、管理體制改革難度較大、農民節水意識薄弱、浪費水的現象比較普遍,灌溉水利用系數和水分生產率偏低等問題,并嚴重制約著農業結構調整和農業經濟的發展。
3 落實科學發展觀,促進商洛市節水灌溉健康發展的幾點思考
3.1建立農民用水戶協會,實現農民自主管理
大力扶持和培育農民用水戶協會,為農業灌溉實現民主管理奠定基礎。將小型節水工程及田間節水工程交給農民用水協會管理,以提高農戶(用水戶)建設、維護節水灌溉工程的積極性。
3.2發揮各級財政投資的主渠道作用
各級政府應充分認識節水灌溉的公益性質,把投資節水灌溉作為公共財政支持農業的重要內容,優先支持資源節約、生態保護的節水灌溉項目,以體現落實科學發展觀、促進資源節約的國家意志。市縣財政在預算中應明確用于節水灌溉的投資比例,或者從城市建設用地土地轉讓金中拿出一定比例用于節水灌溉,保證商洛市節水灌溉項目中市縣配套資金足額配套到位。
3.3 以節水灌溉項目建設促進農業現代化進程,以高效農業產業化經營推動節水灌溉發展
隨著社會經濟的快速發展,由家庭承包走向聯合是趨勢,是農村生產力發展到一定程度的必然結果,也是全面建設小康社會和建設社會主義新農村的時代要求。節水灌溉作為現代農業的組成部分,其推廣發展必將推動農業現代化進程。近幾年,通過發展節水灌溉示范項目推進農業現代化進程,在商洛市已有實例。如在一些節水灌溉示范項目區,通過企業租賃農民土地建設設施農業、現代農業,設施建成后,返租倒包給農民進行種植管理,形成企業加農戶的經營模式,不但解決了節水灌溉工程管理缺位的問題,而且通過現代化的經營管理方式,企業得到了效益,農民得到了實惠,節水效益得到了發揮,擴大了項目的示范作用,同時促進了傳統農業向現代農業、設施農業和生態農業的轉變。建設現代農業的過程,就是改造傳統農業、不斷發展農村生產力的過程,就是轉變農業增長方式的過程。因此,通過政策扶持和傾斜,以節水灌溉項目建設為契機,推動農業化進程,同時,節水灌溉的推廣也要以現代農業建設為平臺,在土地集約化經營區域,大力推廣節水灌溉項目建設,加快節水灌溉建設步伐。
3.4提高科技創新能力,建立完善的節水灌溉技術推廣服務體系
發展節水灌溉是一項系統工程,需要全社會的廣泛參與和努力。一是要建立健全以基層水利和農業服務組織為主體,高等學校、科研單位和企業廣泛參與,政府扶持和市場引導相結合的節水灌溉技術推廣服務體系;二是加強以灌溉試驗為內容的節水灌溉基礎研究工作,通過財政扶持,政策引導的辦法,建設完善的灌溉試驗體系,不斷提高科技貢獻率。
3.5 加強政策制訂,激發農民、社會投資節水的積極性和自覺性
政府應出臺節水激勵政策,建立制約和激勵雙重機制,促進農民和社會節水積極性和自覺性。出臺土地流轉政策,鼓勵農村土地流轉,為發展大規模的設施農業奠定基礎。制訂具有法律效率的節水灌溉發展規劃,作為指導和約束本地節水灌溉發展的重要依據;對農民、社會投資節水灌溉,政府應根據工程類型、作物類型、公益效益給予補貼,對農民購買節水灌溉設備進行直接補貼,對灌溉用電電費給予優惠。對企業、社會投入節水灌溉要有相應的鼓勵及優惠政策。調動農民、集體和社會投資、投勞的積極性和和自覺性。
參考文獻:
[1]姜文來,羅其友。我國農業水資源利用與節水農業發展對策研究.[DB/OL].,2006-2-17/2008-5-16.
[2]高占義,劉玨,雷波。農業節水補償機制探討----從灌區到農戶的補償問題[J].水利發展研究,2006,(2):4-9.
在農業生產實踐中,把提高灌溉水的利用率、單方水的利用效率、水資源再生利用率作為研究重點和主要目標。在研究節水農業基礎理論基礎上,提升節水農業技術的高科技含量,建立適合我市的節水農業技術體系,加快由傳統的粗放農業向現代化的精準農業轉型的進程。
1.1節水農業技術的應用可大致分布在四個基本環節中:
一是減少灌溉渠系(管道)輸水過程中的水量蒸發與滲漏損失,提高農田灌溉水的利用率;二是減少田間灌溉過程中的水分深層滲漏和地表流失,在改善灌水質量的同時減少單位灌溉面積的用水量;三是減少農田土壤的水分蒸發損失,有效地利用天然降水和灌溉水資源;四是提高作物水分生產效率,減少作物的水分奢侈性蒸騰消耗,獲得較高的作物產量和用水效益。目前已經建立了以高標準的襯砌渠道和壓力管道輸水為主的完善的灌溉輸水工程系統和采用了以噴(微)灌技術和改進的地面灌溉技術為主的先進的田間灌水技術,在一些地區已經得到了大力推廣。
1.2農業節水技術發展概況
隨著現代化規模經營農業的發展,由傳統的地面灌溉技術向現代地面灌溉技術的轉變是大勢所趨。在采用高精度的土地平整技術基礎上,采用水平畦田灌和波涌灌等先進的地面灌溉方法無疑是實現這一轉變的重要標志之一。精細地面灌溉方法的應用可明顯改進地面畦(溝)灌溉系統的性能,具有節水、增產的顯著效益。激光控制土地精細平整技術是目前世界上最先進的土地平整技術,國內外的應用結果表明,高精度的土地平整可使灌溉均勻度達到80%以上,田間灌水效率達到70%-80%,是改進地面灌溉質量的有效措施。隨著計算機技術的發展,在采用地面灌溉實時反饋控制技術的基礎上,利用數學模型對地面灌溉全過程進行分析已成為研究地面灌溉性能的重要手段。應用地面灌溉控制參數反求法可有效地克服田間土壤性能的空間變異性,獲得最佳的灌水控制參數,有效地提高地面灌溉技術的評價精度和制定地面灌溉實施方案的準確性。
為減少來自農田輸水系統的水量損失,許多國家已實現灌溉輸水系統的管網化和施工手段上的機械化。近年來,國內外將高分子材料應用在渠道防滲方面,開發出高性能、低成本的新型土壤固化劑和固化土復合材料,研究具有防滲、抗凍脹性能的復合襯砌工程結構形式。我市目前已開展渠道和管網相結合的高效輸水技術研究和大口徑復合管材的研制。
2、農業節水技術發展趨勢
下面主要是探討不同的節水灌溉方法,哪種方法比較適合哪些地區,發展前景如何,今后可否大力推廣,以期為我市的農業節水灌溉技術的發展打下一個良好的基礎。
2.1城郊農業節水高效工程技術
城郊農業栽培也稱保護地栽培,是利用日光溫室、塑料棚等保護設施,人為地創造適于作物生長發育的環境條件,從而達到優質、高產、高效。其生產對象是供城市居民消費的蔬菜、花卉等價格高的作物。
城郊地區是發展農業節水高效工程技術最理想的地區,在這些地區滴灌技術為最常用的節水灌溉技術。這種工程技術模式一般包括:水源工程、日光溫室(或塑膜大棚)、灌溉首部樞紐(水泵、控制設備、施肥設備、過濾設備)、輸水管道、灌水器。灌水器常用滴頭、滴灌管(帶)、涌水器,還可結合覆膜進行膜下灌溉。
農業節水灌溉工程技術裝備應立足于國內,尤其在現階段我市應在吸收國內外先進技術的基礎上,大力發展適合我市城郊的農業裝備。在城郊農業節水灌溉設備方面,應重點解決適合普通溫室應用的成套微灌設備的材料配方、生產工藝問題,降低銷售價格、提高可靠性和耐久性,為最大限度發揮微灌設備在城郊農業應用中的優勢,應花大力氣解決利用微灌設備施肥的技術落后和裝備不過關的問題,研究生產適合城郊農業各種作物在各個生育期使用的可溶性肥料,使灌溉時能做到水肥同步,發揮最大的水肥綜合效益,這也是今后需要發展的大問題。
2.2純井灌區生態農業節水灌溉工程技術
目前我市的純井灌區,大多存在地下水位逐年下降,生態環境惡化的問題。在這類灌區,減少灌溉用水量的主要目的應是改善水環境,恢復生態平衡,維護農業生產的可持續發展。因此,在灌區內的作物灌溉用水量,應按生態要求可供給的地下水開采量來確定。在這種前提下,當前這類灌區大多數已不能對全部灌溉面積上的作物實行充分灌溉。要解決這個問題可采取兩種辦法,一是減少灌溉面積,在余下的灌溉面積上,仍采用追求最高單產的傳統充分灌溉方法,其他面積則發展“雨養農業”;二是仍維持原來的灌溉面積,對作物灌溉則采取非充分灌溉方法,即在水分對作物產量形成的最敏感時期實行充分供水,而在其他時期實行少供水甚至不供水,不追求作物單產最高,而追求總產最高。在高效節水灌溉技術方面,一般對大田作物采用低壓管道輸水灌溉或噴灌,對經濟作物可采用微灌。
關鍵詞:限額用水;節水;供水到戶
一、前言
阿克蘇在維吾爾語中意為“清澈流淌的河流”,也稱為“白水城”, 阿克蘇地區是新疆水資源最為豐富的地區之一。阿克蘇市位于塔里木盆地西北邊緣,地處中緯度歐亞大陸腹地,地理坐標為北緯39°30'ˇ41°27',東經79°39'ˇ82°01'。阿克蘇市境內農業灌溉用水主要依賴于阿克蘇老大河和多浪渠,其中老大河年徑流量25.65億m3,多浪渠7.86億m3,全市水資源總量達34.92億m3。
阿克蘇市地表水資源豐富,但自從塔里木河流域推行總量控制、限額用水制度以來,農業灌溉用水指標一直處于遞減趨勢,據統計,市農業灌溉用水量由2000年的9.34億m3下降到2009年的8.02億m3,下降14.13%。根據目前用水趨勢,結合阿克蘇市發展規劃推算,到“十二五”末期,全市各業需水總量達9.06億m3,而實際可供水資源只有8.36億m3,可見水資源的供需矛盾十分突出【1】。所以,要實現“水韻-森林城市”的目標,建設節水型社會,實施農業節水改造就成為必然選擇。
二、全面推進節水型社會建設
阿克蘇市水資源面臨的現狀,主要是全市限額用水分配計劃指標的減少和總需水量的增加,致使部分農田無水可供,水資源供需矛盾突出。同時,農業灌區水利工程設施滯后,灌溉水未能得到有效合理地利用,冬季用水效益不高,浪費嚴重。面對阿克蘇市水資源利用現狀,在充分考慮水資源和水環境的承載能力前提下,以節水求發展,以量水定結構,進一步完善用水總量控制和限額用水管理相結合的用水管理制度,建立政府調控,市場引導,公眾參與的節水型社會建設制度體系,走可持續發展之路就成為必然的選擇和目標。建設節水型社會,就是對水資源集約高效利用,其核心是正確處理人和水的關系。
三、農業節水改造措施及實踐
農業節水改造是指采取現實可行的綜合措施,維修、改建或新建水利設施,減少水資源的損失和浪費,提高用水效率與效益,合理和高效利用水資源。農業灌溉用水,從水源到田間到被作物吸收、形成產量,這個過程主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個環節。在各個環節采取相應的節水措施,組成一個完整的節水灌溉技術體系,包括水資源優化調配技術、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。其中水資源優化調配技術是該技術體系的前提,而節水灌溉工程技術是該技術體系的核心,也是農業節水改造的重點。
(一)建立管理機構,完善節水法規體系和制度建設。
建立管理機構,完善節水法規體系建設和各項用水制度建設,貫徹落實節水政策,就是對水資源的優化調配。近年來,阿克蘇市設立了專門的水政水資源管理機構,先后制定完善了《阿克蘇市高效節水工程建設實施方案》、《阿克蘇市“供水到戶”實施意見》、《阿克蘇市農田水利基本建設實施方案》等規范性文件,規范了農業取水、用水、計量等管理。同時,自2000年以來,由政府主管水利工作的市領導與各鄉鎮場的領導簽訂限額用水“責任狀”, 實行“節水有獎,超用加價”的合同用水制度。隨著各項制度的完善和實施,使農業灌溉用水量由2000年的9.3409億m3下降到2008年的7.5426億m3,節水效果顯著。
(二)引導農民成立用水戶協會,有效參與民主管理。
為推進農業節水,強化用水農戶的節水意識,引導農民成立用水戶協會,參與開展“供水到戶”工作,注重灌溉效率,講究最佳灌水時間和最優灌水量。據統計,自2001年推行“供水到戶”工作以來,綜合毛灌溉定額已由2001年的891立方米/畝下降到目前的702立方米/畝,平均每年下降24立方米/畝,節水效果十分顯著。“供水到戶”的核心是總量控制、計劃供水、按方收費、結算到戶、合理負擔,改變了以往按畝平攤水費的不合理收費辦法,體現了用水多、多交費的原則,增強了農民節水意識,變過去的大水漫灌、冬季春季重復灌溉為農民自覺科學節水,提高了農民節約用水的自覺性。
(三)完善續配套節水工程改造項目,推廣高效節水技術。
為充分發揮節水型水利工程對農業的重要作用,阿克蘇市不斷加大節水工程建設力度,并大力推廣高效節水灌溉技術。在節水灌溉技術體系中,節水灌溉工程技術是該技術體系的核心,其直接目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失,提高灌溉效率。
由于自然條件所限,阿克蘇市在節水工程改造中以渠道防滲技術為主,管道輸水、噴灌和微灌技術為補充。具體來說:渠道防滲技術能最有效地減少渠道滲漏損失,可減少滲漏損失60%-90%,管道輸水可大大減少輸水過程中的滲漏和蒸發損失,輸配水的利用率可達到95%。噴灌技術是一種機械化高效節水灌溉技術,微灌是較噴灌更為省水的灌水技術,按灌水時水流出流方式的不同分為微噴和滴灌,具有省水、節能、適應性強等特點,灌水同時可兼施肥,灌溉效率能夠達到90%以上【2】。
四、農業節水改造措施的效果。
阿克蘇市在農業節水改造建設中,通過建立管理機構,不斷完善節水法規體系和制度建設,引導農戶參與管理,加大節水工程建設和推廣高效節水技術,已初步實現了水資源的科學利用,節水效果明顯。例如,自2003年以來,阿克蘇市修建各級防滲襯砌渠道1230公里,占各級渠道全長的39.8%,使渠系水利用系數由2000年的0.38提高到當前的0.50,節水7482.25萬m3,可改造灌溉面積9.94萬畝。截止目前,全市累計完成農業節水項目建設面積16.322萬畝,完成滴灌面積15.702萬畝。
綜上所述,阿克蘇市通過綜合用水管理制度,提高了水資源管理水平,通過高效節水技術的實施提高了灌溉用水的效率,有效節約了水資源,為解決水資源供需矛盾走可持續發展之路提供了保障。
【參考文獻】