中国现有常用节水灌溉方法包括渠道防渗、喷灌、微喷灌、渗灌和滴灌等,均为人为控制灌溉时机和灌水量,属于“被动式”灌溉模式。以色列滴灌技术被公认为目前效果最好的节水灌溉技术,中国自上世纪70 年代末引进以来,取得了长足发展。但是滴灌灌水器为了实现更小流量的灌水以及长距离铺设, 就必须不断地减小流道尺寸,由此带来了流道易堵塞及制造难的问题。
一、渠道防渗
渠道输水是目前我国农田灌溉的主要输水方式。
渠道防渗是减少渠道输水渗漏损失的工程措施。不仅能节约灌溉用水,而且能降低地下水位,防止土壤次生盐碱化;防止渠道的冲淤和坍塌,加快流速提高输水能力,减小渠道断面和建筑物尺寸;节省占地,减少工程费用和维修管理费用等。根据所使用的材料,渠道防渗可分为:①三合土护面防渗;②砌石(卵石、块石、片石)防渗;③混凝土防渗;④塑料薄膜防渗(内衬薄膜后再用土料、混凝土或石料护面)等。
二、管道输水
管道输水灌溉是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式,水由分水设施输送到田间。直接由管道分水口分水进入田间、沟畦。管道输水有多种使用范围, 大中型灌区可以采用明渠水与管道有压输水相结合, 有专门为喷灌供水的压力输水管道, 还有为田间沟畦灌溉的管道输水。管道灌溉的特点是出水口流量大,出口不会发生堵塞,仍属地面灌溉技术。
三、喷灌
喷灌作为一种较为成熟的节水灌溉技术已广泛运用于世界各国的农业灌溉中。我国从二十世纪五十年代开始,对喷灌技术进行了大量实验研究和推广。我区自二十世纪七十年代末引进了喷灌技术。在多年的实际应用中,喷灌方式以其适应能力强、技术先进以及诸多优点引起广泛重视,得到进一步发展。
喷灌的主要优点如下:
(1)提高灌水均匀度,降低用水量。喷灌可以使灌溉水比较均匀地洒在地面,入渗到作物根系活动层,不产生深层渗漏和地面径流,灌水均匀度可达80%~90%,水的利用率达到60%~85%,与一般地面灌溉相比,可以省水20%~30%。(2)提高作物产量。由于喷灌采用适时适量灌溉,有效地调节土壤水分状况,改善田间小气候,有利于作物的生长,一般可增产10%~20%。(3)灌溉实用性强。喷灌对土地的平整度要求不高,对于我区“大平小不平”田面现状极为适应。(4)防止或减小灾害性天气对作物的影响。例如可以用喷灌防止霜冻,在干热风时期喷灌可提高空气湿度,降低气温,利于作物生长。
四、微喷
微喷是新发展起来的一种微型喷灌形式。这是利用塑料管道输水,通过微喷头喷洒进行局部灌溉的。它比一般喷灌更省水, 可增产30% 以上, 能改善田间小气候,可结合施用化肥,提高肥效。国产设备亩投资一般在500 元-800 元。主要应用于果树、经济作物、花卉、草坪、温室大棚等灌溉。
五、滴灌
滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm 毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式, 其水的利用率可达95% 。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理。目前,国产设备已基本过关,有条件的地区应积极发展滴灌。接管道的固定程度, 滴灌可分固定式、半固定式和移动式三种类型。固定式滴灌,其各级管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作简便、省工、省时, 灌水效果好。国产设备亩投资约为700 元( 果树)-1400 元(大棚蔬菜)。半固定式滴灌, 其干、支管固定, 毛管由人工移动。亩投资为500 元-700 元。移动式滴灌,其干、支、毛管均由人工移动,设备简单,较半固定式滴灌节省投资,但用工较多。亩投资为200 元-500元。
六、覆膜灌
用地膜覆盖田间的垄沟底部,引入的灌溉水从地膜上面流过,并通过膜上小孔渗入作物根部附近的土壤中进行灌溉, 这种方法称作膜上灌,在新疆等地已大面积推广。采用膜上灌,深层渗漏和蒸发损失少,节水显著,在地膜栽培的基础上不需再增加材料费用,并能起到对土壤增温和保墒作用。在干旱地区可将滴灌管放在膜下,或利用毛管通过膜上小孔进行灌溉,这称作膜下灌。这种灌溉方式既具有滴灌的优点,又具有地膜覆盖的优点,节水增产效果更好。
七、痕灌
2013 年2 月26 日,华中科技大学对外发布消息,学校痕量灌溉研究中心历时10 多年研发出“痕量灌溉”技术,一举打破农作物“被动式补水”传统灌溉模式,改由农作物自主吸水、按需吸水。“痕灌”是受化学上微量元素与痕量元素概念启发而取名,主要指能在超微流量向作物长久供水, 痕灌单位时间的出水量可达到滴灌的百分之一到千分之一。痕灌技术的核心节水部件是痕灌控水头, 由具有良好导水性能的毛细管束和具有过滤功能的痕灌膜组成,控水头埋在作物根系附近,毛细管束一端与充满水的管道相连,另一端与土壤的毛细管相连,感知土壤水势的变化。作物吸水导致根系周围的水势降低,即发出需水信号,控水头内的水不断以毛细管水的形式流向根系周围,直至作物停止吸水;控水头内的痕灌膜可防止毛细管束因杂质而堵塞,保证系统长期稳定工作。多年田间试验表明,痕灌比滴灌节水50% 左右,即使在滴灌无法使用的地区也可推广应用。痕量灌溉应用前景广阔。痕灌节水技术能耗更少,节水更多。尤其是能够突破在常规节水灌溉很少涉及的荒漠化治理、矿山修复、城市绿化等领域的发展,能为解决粮食安全、生态保护和水资源危机作出贡献。水利部等有关部委已表示将进一步深入研究此项高效节水灌溉新技术,积极创造条件进行大田试验,不断积累经验,逐步完善技术,使之在更大范围推广应用。