节水理论

节水灌溉的发展历程及其未来发展展望

摘要:

通过灌溉工程节水理论与技术课程的学习与相关文献的查阅，主要综述了节水灌溉的发展历史和现状,并结合节水灌溉理论的发展和现代的节水理念展望未来节水灌溉的发展方向和灌溉形式,探究新型灌溉技术在农业中的应用。

关键词：节水灌溉；灌溉工程；农业用水；节水理念；

前言：

随着经济的发展和科技技术的进步，水逐渐的成为了一种重要的资源，节约用水逐渐的成为了一种融入生活的理念。而我国是一个水资源比较短缺的国家,水资源总量约 2.8万亿立方米, 人均水费源占有最约2300立方米,仅为世界人均水平的1/4左右, 且所拥有的水量存在时空分布不均,年内和年际间降水量差别很太的不离的情况,致使干旱缺水成为制约我国大部分地区农业发展的最主要素。在这种形势下当前农村用水又存在水资源紧缺与水源污染、浪费严重的突出矛盾现象,灌溉水的利用率低。目前我国水分利用率仅为解决农业水资源短缺. 保证农业可持续发展的根本出路在于大力发展节水型农,推广节水灌溉技术.提高水分利用率。在我国的用水总量中灌溉用水占据很大一部分份额，推广新的节水灌溉技术不仅仅是对新型农业发展的探索，同时也有力的支撑着其他行业的发展，发展节水灌溉技术具有重要的意义。

1，节水灌溉的含义

节水灌溉是指用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产品的一种高效用水的灌溉模式。他是技术进步的产物，是发展高产,优质，低耗，高效农业的重要环节。

灌溉通过农田输水来满足作物的生长发育需要，创造良好的生长条件，在满足作物健康生长下节约用水，提高产量。从水源到形成作物产量要经过四个过程：

（1），通过渠道或者管道将水输送到田间。

（2），将引至田间的水，尽可能均匀的分配到所制定的面积上转化为土壤水。

（3），作物吸收，利用土壤水，以维持它的生理活动。

（4），通过作物复杂的生理过程，形成经济产量。

节水灌溉即从四个过程中着手尽可能的减少不必要的用水现象，前两个环节主要取决于工程技术条件和管理水平。采用各种节水灌溉工程措施提高用水效率。在后两个环节中采用农业节水措施可减少作物颗间蒸发量和作物蒸发量，提高用水效率。

节水灌溉应该从整个灌溉过程着手，凡能减少灌溉水损失，提高灌溉水使用效率的措施，技术，方法均属于节水灌溉范畴。

2，节水灌溉的发展历程

从灌溉方法和方式上讲。节水灌溉技术在我国的发展分成三个阶段:

(I)1850—1960年为充分灌溉阶段。主要是按作物的需水量进行灌溉,采用开发新水潦,建造新灌区,改建扩大旧灌区的方式来满足作物各生育期的水分需求。

(2)1960—1970年为非充分灌溉发展阶段。由于人口膨胀.工业挤占,农业生产用水锐减,因此无法按作物的需要进行灌溉,只能在作物的水分临界期,极度需水期满足作物需要。非充分灌溉目的不是要达到最高的单产,而是要达到最大的水分利用效率。

(3)1974年以后局部灌溉发展阶段.基本上和非充分灌溉同步,我国从五十年代开始研究喷灌技术，但是由于条件限制研究进展缓慢，从七十年代喷灌技术受到普遍的重视，随着改革开放经济和技术的飞速发展，我国逐渐具备了自己的设备和技术。近年来我国在节水灌溉方面的发展更是日新月异。

节水灌溉技术包括节水灌溉工程技术，节水农业技术和节水管理技术，节水灌溉工程技术主要有渠道防渗工程技术，输水管道灌溉工程技术，地面灌水技术和喷微灌工程技术等。几种节水灌溉的形式：

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％，且投资不大，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。由于喷灌设备投资较高，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，但由于其投资较高，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。这种方式投资较低，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。

3，现代农业节水理论

现代节水农业的产生基于当今高技术的发展，特别是生物技术信息技术新材料技术和先进制造技术，尤其是现代生命科学的发展现代科学与技术的发展不仅拓宽了节水农业研究的范畴和领域，而且为现代节水农业的发展提供了先进手段也使得发展现代节水农业成为可能。

现代节水农业技术涉及的既不是简单的工程节水和水管理节水问题,也不是简单的农艺节水和生物节水问题。从支撑现代节水农业技术的基础理论而言,需将水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等学科有机地结合在一起,以降水(灌溉)- 土壤水- 作物水- 光合作用- 干物质量- 经济产量的转化循环过程作为研究主线,从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良等方面出发,探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。另一方面,现代节水农业技术又需要生物、水利、农艺、材料、信息、计算机、化工等多方面的技术支持,来建立适合国情的技术体系。

现代节水农业强调从源头节水，从植物生命需水过程入手，依据植物生命健康实施精量给水，重视植物生长过程中的每一个环节，尽量减少植物生命过程和给水过程中的无效水量，在确保生态健康与环境安全的前提下，以农业用水综合效益最佳为目标，实施区域智能化配水。

围绕作物生理需水与用水、精量控制灌溉等领域,对现代节水农业前沿技术开展原创性研究。通过对水- 土- 植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究,带来农业节水原理与技术的创新,促进节水农业新思路的问世和源头高技术的产生,为我国现代节水农业的发展提供基础理论和技术储备。

4，节水灌溉发展中的问题及其展望

通过节水灌溉发展历程可以发现，节水灌溉理论的发展是一个问题的依托于科技进步和节水理念进步不断深化的发展历程。是对植物利用水资源过程即从水源到形成作物产量要经过四个过程不断的深入的发展过程，依托于科技进步带来的新材料，新发现，不断创新的过程。但是节水灌溉在发展和普及中依旧充满各种问题。

以我国为例，我国节水灌溉的普及率还是相当的有限。节水设施的成本和带来的工作量相对来说较高，但是农民从耕作田地带来的经济效益又十分的有限，因此国家和地方政府机构应该适当加大扶持力度和节水理论的宣传。此外，我国田地耕作模式多位各家户单独负责，这同样给节水灌溉设施的大规模普及带来一定的影响。

其次现代化节水灌溉的技术性和理论性较强，又十分依托于较为先进设备同样的不利于其普及只能限于个别的实验田。

问题的存在即是发展的契机，随着科技的进步节水灌溉毕竟迎来新的发展机遇。根据节水灌溉的发展可以预想节水灌溉的突破必将伴随着重大的农业改革，根据的不同的作物习性家案例不同形式的规模化，现代化的生产基地。依托于新型的设备加之计算机是测控，建立不同的生产灌溉模式，一方面节水灌溉，另一方面增加产品的品质和产量。

参考文献：