美國加州農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉及其啟示

 

摘要： 加州農(nóng)業(yè)發(fā)達而水資源相對貧乏，為解決這一矛盾，加州采取了各種節(jié)水工程技術(shù)措施，可以說世界先進節(jié)水灌溉技術(shù)在加州都得到了較好應用。以下就加州節(jié)水灌溉的一些主要措施作一介紹。

關(guān)鍵詞： 美國加州 農(nóng)業(yè) 節(jié)水灌溉

1　美國加州節(jié)水灌溉的主要技術(shù)措施

加州農(nóng)業(yè)發(fā)達而水資源相對貧乏，為解決這一矛盾，加州采取了各種節(jié)水工程技術(shù)措施，可以說世界先進節(jié)水灌溉技術(shù)在加州都得到了較好應用。以下就加州節(jié)水灌溉的一些主要措施作一介紹。

1.1　地面灌水技術(shù)

地面灌水技術(shù)在美國農(nóng)業(yè)灌溉中占主導地位，60%以上的農(nóng)業(yè)灌溉采用這種灌水技術(shù)，其方法主要有溝灌、畦灌。美國的溝灌與畦灌是經(jīng)過技術(shù)改良的，它融合著現(xiàn)代最新技術(shù)成果與科研成就，所以傳統(tǒng)的灌溉方法在美國仍然具有較高的科技含量。

(1)溝灌。溝灌是美國地面灌溉的主體，約占地面灌溉的70%以上，主要應用于果樹和棉花、花生、蔬菜等行棵型種植作物。對果樹而言，根據(jù)行距的不同，一般兩行果樹之間開3～5個灌水溝，大田作物則根據(jù)其種植特點布置灌水溝。與溝灌相配套的灌水器材主要有：①多口門給水栓，這種給水栓露出地面30～40 cm，給水栓周圍均勻設置若干個小閘門出水口，每個出水口出水量不大，分別對應一個灌水溝，這種給水栓最多設有8個口門，同時可給8條灌水溝灌水。②多出口輸水管，這種管多是鋁合金管，在鋁合金管上與灌水溝的間距對等布設小閘門，每個小閘門對應一個灌水溝，灌溉時可根據(jù)供水量或需要，開啟一個或多個口門進行灌溉，亦可進行輪灌。這種管屬地面移動管，作物耕種時收起來，種植完后將管擺放在地頭，直至收割期。③虹吸管，這種管就是普遍的橡膠管或軟塑料管。水是通過防滲渠道送到田間，通過節(jié)制閘將水位提高，使水位高出田面，利用虹吸原理，一溝一管將水送到田間。④脈沖溝灌發(fā)生器。水流通過管道時，脈沖發(fā)生器根據(jù)指令，左右放水，水流流量一般較大，在灌水溝中快速向前推進，間隔一段時間后，再進行第二次、第三次沖灌，直至達到灌水要求，利用這一技術(shù)較常規(guī)溝灌可節(jié)水25%～30%，畦長也可增加。⑤尾水利用技術(shù)，由于流量較大時，溝灌水流向前推進的速度很快，短時間內(nèi)就可灌到地頭，而這時田間灌水量還沒達到灌水要求，為此要持續(xù)一段時間，這樣水就會源源不斷從地頭流出，為利用這些尾水，美國因此而采取尾水回收利用技術(shù)，就是在地頭挖一集水溝，把尾水收集起來，利用低揚程泵重新將水送進管道，循環(huán)利用。

(2)畦灌。在美國畦灌主要應用于大田密植作物如小麥等，畦寬度10 m左右，畦長200 m左右，灌溉時采取大流量快速推進方式，每一畦配套一個給水栓，一次灌一畦，畦田規(guī)格根據(jù)農(nóng)場、作物、水源情況確定，同時畦田都經(jīng)過嚴格的激光平整。因此，美國的畦灌還是相當省水的。這種灌水方式，主要分布在水源相對豐富的河流兩岸，或地下水豐富的地區(qū)。

美國的地面灌水技術(shù)無論是溝灌或畦灌，其田間大部分都是采用管道輸水，水通過管道直送溝、畦，即使在自流灌區(qū)也是如此，因此，輸水過程的水損失相當少。田間通過激光平整、脈沖灌水、尾水回收利用等技術(shù)，灌水均勻度很高，水流均勻入滲，從而提高灌水效率。輸水防滲、田間改造加之相應的配套設備，構(gòu)成美國地面灌溉節(jié)水的三個核心內(nèi)容。

1.2　噴灌

美國的噴灌形式多種多樣，時針式、滾移式、平移式、卷盤式、支架式都有。支架式從微噴、小噴灌到噴灌呈系列化。滾移式、時針式、平移式、卷盤式與世界各地的形式?jīng)]有大的區(qū)別，使用范圍上有所側(cè)重，草皮養(yǎng)植場以平移式為主，大田作物則多用時針式、平移式或卷盤式。

支架式噴灌即固定式或半固定式噴灌，固定式噴灌與我們常說的概念一致，就是常年不動，從支架到噴頭常年放置野外，這種固定式與相應的耕作機構(gòu)相配套，不會對耕作造成影響。在畦灌支撐桿與輸水管道的聯(lián)接上，以及噴頭管材、管件設計上，美國都有獨到之處。半固定式與我們習慣概念不完全一樣，準確的稱謂應為“季節(jié)性固定噴灌”。就是耕種時收起來，耕種結(jié)束后再放置到田間，直到收割期。小噴灌在美國隨處可見，主要用于低矮密植作物，如蔬菜、草莓等。小噴灌是介于微灌和噴灌之間的一種形式，投資省、適用性強。微灌在美國主要用于果樹和環(huán)境綠化。

1.3　滴灌

滴灌也是美國應用較多的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，主要應用于葡萄。葡萄園采用的都是滴灌技術(shù)，滴灌可提高葡萄產(chǎn)量、改善葡萄品質(zhì)，從而進一步提高葡萄酒的品質(zhì)，　所以滴灌技術(shù)倍受農(nóng)場主和葡萄酒商的青睞。針對滴灌技術(shù)易堵塞的弱點，美國對水質(zhì)過濾處理極其嚴格，一般采取3～4級過濾。壓力可補償式滴頭的研制與應用是滴灌在美國能得以快速發(fā)展的一個主要原因。

1.4　浸潤灌溉

在我國稱這項技術(shù)為小管出流灌溉，早在1993年山東省新泰市在北京農(nóng)業(yè)大學劉嬰谷教授指導下，率先在全國進行研究與試點工作，發(fā)展面積達1 333萬hm2以上。但是由于受灌溉質(zhì)量所限，這項技術(shù)發(fā)展速度不快。美國同樣如此，但其具有雄厚經(jīng)濟實力，使其在浸潤材料研制與應用上，有長足發(fā)展，因而使這一技術(shù)展現(xiàn)了較好前景。

2　幾點啟示

(1)總體上看，美國農(nóng)業(yè)灌溉的節(jié)水主要是針對輸水、灌水、田間三個環(huán)節(jié)，地面灌溉特別強調(diào)通過提高田間入滲均勻度，實現(xiàn)節(jié)水，同時做到輸水管道化。美國從60年代發(fā)展管道輸水灌溉，我國80年代初期開始，目前僅山東省管道灌溉面積達173萬hm2以上。長期以來，我國田間改造推行長畦改短畦，寬畦改窄畦。在經(jīng)濟條件較好的地方，自80年代以來大力發(fā)展噴灌、微灌技術(shù)，還結(jié)合自身特點強化渠道防滲，并不斷完善有關(guān)政策，以實現(xiàn)節(jié)水灌溉的硬措施與軟措施的有機結(jié)合。

(2)必須下大力氣提高農(nóng)業(yè)灌溉的科技含量。我國的灌溉水平與美國相比還有相當大的差距，比如地面平整，美國用激光控制平整，而且一茬作物一平整，而我國用目測，好一點的用水準儀控制平整，且多年不整一次。再如灌溉適宜時間的選擇，我國大多憑經(jīng)驗，而美國是通過精密儀器選擇灌水時機，張力計、葉面濕度測定儀等被廣泛采用。近幾年，美國將原本用于軍事的測量系統(tǒng)，稱之為TDR技術(shù)，應用于墑情測報，效果非常好。另外還有一些農(nóng)場主通過微機中心進行操作，幾百英畝的農(nóng)場灌溉，在一間屋里就可控制完成。

(3)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展取決于國家的政策。美國對農(nóng)業(yè)采取強有力的保護政策，聯(lián)邦以及州政府都盡可能降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，比如水價，美國主體水利工程，諸如水庫、主干渠道等的投入都由政府承擔，且工程建成后，不計入水成本，所以加州雖然水資源短缺，但農(nóng)業(yè)水價并不高。電費也是如此，農(nóng)業(yè)用電每千瓦時只有0.08美元左右(合人民幣0.7元)，而我國目前的農(nóng)業(yè)用電也不低于這個水平，有的還要高出這個水平，達到1元以上，這對于并不富裕的農(nóng)民來說負擔確實太重了，對發(fā)展噴灌、微灌等高新技術(shù)構(gòu)成瓶頸制約。

因此，必須從投入政策、保護政策、技術(shù)創(chuàng)新等多方面入手，扶持農(nóng)民發(fā)展節(jié)水灌溉。

(4)有選擇、有針對性、積極穩(wěn)妥引進推廣先進灌溉設備與技術(shù)。目前世界節(jié)水灌溉技術(shù)多種多樣，僅噴灌就有五六種之多。但是并不是所有技術(shù)都適合我國國情，例如滾移式噴灌機、時針式噴灌機等，在我國大部分地區(qū)這項技術(shù)可能行不通，除非實現(xiàn)大面積規(guī)模經(jīng)營，而微噴、滴灌、卷盤式噴灌等則較適合，宜扶持發(fā)展。其他如墑情測報、激光平整等，可選擇條件較好的地方進行試點，為將來的發(fā)展總結(jié)經(jīng)驗，積累資料。同時，還應在技術(shù)消化、創(chuàng)新上多下功夫，采取積極態(tài)度，同外商合作，全面推進我國節(jié)水灌溉設備生產(chǎn)規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化、國際化。

作者簡介　馬承新，男，35歲，工程師，山東省水利廳，250013

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