摘 要 农业是我国国民经济的重要支柱产业,农业用水量占全社会用水总量的比重较大。在农业水利工程中推广应用节水灌溉技术能够提高水资源利用效率,对缓解我国水资源短缺压力,实现农业可持续发展具有重要意义。为提高江苏省常州市农业用水效率,实现区域农业可持续发展,剖析了当地常见的节水灌溉技术类型及工作原理,分析了节水灌溉技术应用的要点,包括完善灌溉设施建设、合理选择灌溉技术、科学管控灌溉时间和用水量、加强节水灌溉技术培训和推广等。
关键词 农业水利工程;节水灌溉;技术要点;江苏省常州市
中图分类号:S274 文献标志码:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.055
江苏省常州市位于长江三角洲腹地,总面积
4 385 km2。该市属长江下游平原地区,地表水资源丰富,河网水系发达,年径流量可观。但近年来,随着工农业的高速发展,常州市对水资源的需求与日俱增,供需矛盾日益突出。特别是农业生产对水资源的需求量巨大,传统的农田灌溉方式导致大量水资源浪费,同时常州市正面临着地下水开采过度、河流污染等问题,加剧了水资源短缺压力。因此,积极探索并掌握适合常州市实际的节水灌溉技术应用要点,将有利于指导当地农业向节水型转变。
1 常州市农业水利工程概况
常州市农业水利工程建设历史悠久,且现状良好,主要地表水源包括长江、太湖、大运河等,全市河流众多,水网密布,境内大小河流有200余条,水域面积约占总面积的16%。近年来,随着常州市农业规模的不断扩大,常州市对水资源的需求日益增长,地下水开采过度等问题日渐突出。为应对水资源短缺压力,该市大力加强农田水利设施建设,包括新增灌溉面积、防渗渠道等,并实施农村河网整治、圩区治理等工程,提高防洪排涝能力。但整体而言,常州市农业用水量仍较大,提高水资源利用效率任重道远。因此,在常州市农业水利工程中大力推广节水灌溉技术,提高水资源利用效率已成为当务之急。
2 常州市常见的节水灌溉技术
2.1 表面灌溉技术
表面灌溉技术是常州市应用较为普遍的一种节水灌溉方式。其原理是利用地表自然坡度,通过灌溉渠道将水引入农田,使水自然流动并渗入土壤,实现对农作物的灌溉。这种技术操作简单,不需要复杂的设备,适合常州市平原地形。常州市主要采用的表面灌溉技术为沟畦灌溉,将田间修建成长方形的畦田,畦面长度一般控制在60~100 m,宽度控制在8~15 m。通过灌溉沟或管道将水注入畦面,形成一层薄水层,使水按自然坡度流动并逐渐渗入土壤[1]。在常州市,灌溉流量宜控制在0.3~0.5 L·s-1,田块两端高差宜控制在10~20 cm。表面灌溉技术的优点是投资少、操作简便,适用于常州市大田作物种植。但该技术存在一定的不足,如需要严格控制流量和田块坡度,否则易导致部分区域过湿或干旱。另外,在作物生长后期,地表流动受阻,灌溉效率降低。因此,在应用该技术过程中,需要根据作物生长期调整灌溉流量,保证灌溉均匀。
2.2 压力管道灌溉技术
2.2.1 喷灌技术
喷灌技术是指利用加压水泵和管道网络,将水通过喷头喷洒形成人工降雨,实现对农作物的均匀灌溉。在常州市,喷灌技术主要采用固定式和移动式相结合的方式。固定式主要用于大田作物,管道部分埋设,喷头固定,喷灌范围为0.20~0.33 hm2;移动式多用于设施园艺,整个系统可拆卸移动,喷灌范围约为0.07 hm2。在常州市平原地区,固定式喷头射程一般为20~30 m,移动式喷头射程为10~15 m。喷灌压强控制在0.3~0.5 MPa。喷灌技术的优势是覆盖均匀、自动化程度高、节水效果好,相比传统地面漫灌,喷灌可节水30%~50%[2]。但该技术存在投资较高、受风力影响、对地形要求较高等不足。在应用中,需要根据作物类型、种植模式合理选择固定式或移动式,并科学控制喷头射程、压力和喷灌强度,确保灌溉均匀。同时,需要做好设备维护,及时排除堵塞,保证设备长期高效运行。
2.2.2 微灌技术
微灌技术是指利用低压力通过微喷或滴头将水精准输送至作物根区,实现高效精准的小范围局部灌溉。在常州市,微灌技术主要分为微喷灌和滴灌两种形式。微喷灌一般应用于棚室蔬菜、经果苗圃等,喷头出水量为20~120 L·h-1,灌溉半径在0.5~5.0 m;滴灌则主要用于经济作物、苗木花卉等,一般采用薄壁滴头,出水量在2~8 L·h-1,水量较小但持续时间更长。两种形式的运行压强通常控制在0.1~0.3 MPa。微灌技术的显著优势是高效节水,可将作物需水量控制在最低限度,节水率在60%~90%,同时能够实现水肥一体化高效施肥。但滴头易被堵塞,系统投资大,用水不均匀。在应用中,需要科学设计系统并选择合理的喷头或滴头规格,控制好压力和出水量,并做好管路埋设和末端管理,及时清理杂质,确保出水均匀,发挥微灌高效节水的优势[3]。
2.3 膜下滴灌技术
膜下滴灌是指在地膜下埋设滴灌管道,通过微孔或滴头将水分精准滴注到作物根区,实现高效精准的局部滴灌。在常州市,膜下滴灌主要应用于设施蔬菜、食用菌、中药材等经济作物的种植。一般采用壁厚0.2~0.4 mm的滴灌带,滴头间距20~60 cm,出水量0.5~4.0 L·h-1,工作压强0.05~0.20 MPa,每5~7年需要更换一次管道。膜下滴灌的优势是节水率在70%~90%,可有效减少地表水分蒸发,保持根区稳定湿润,同时实现水肥一体化高效施肥,提高肥料利用率。但其缺点是前期投资较高,滴头易被堵塞且更换困难。在应用中,需要根据作物类型、种植模式等科学设计系统,合理选择滴灌带规格和排布形式。同时,做好水肥配比,定期检查管路,及时排除堵塞,并注意控制渗漏,发挥膜下滴灌的高效
节水优势。
2.4 渠道防渗技术
渠道防渗技术是指在输水渠道内部或外部进行防渗处理,降低渠道渗漏,减少水资源损失。常州市防渗渠道主要采用混凝土衬砌或塑料薄膜等材料。对于大中型渠道,一般采用混凝土防渗,渠底板厚15~20 cm,渠面衬砌30~40 cm厚的混凝土;对于小型支渠,则多使用聚乙烯或聚氯乙烯型防渗膜。防渗膜下常铺设厚10 cm以上的碎石垫层,使膜服帖于底部,膜两侧用“U”型钢圈固定。渠道防渗技术的优点是防渗效果好,渠道运行使用年限在30年以上。采用防渗措施后,渠道渗漏量可控制在0.1 L·m-2以下,但防渗工程前期投资较大,且施工工艺要求高。在应用中,需要根据渠道断面形式、渠岸土质、防渗标准等科学选择防渗材料和工艺,保证防渗效果。
3 常州市农业水利工程中节水灌溉技术的应用要点
3.1 完善灌溉设施建设
完善灌溉设施建设是确保常州市农业水利工程节水灌溉技术发挥效用的重要基础。常州市旧有的农田水利设施相对陈旧落后,渠系防渗能力较差,存在严重的渠系渗漏和溢水浪费问题。因此,当地急需加强渠道防渗改造,提高输水效率。可采用混凝土防渗、塑料薄膜防渗或土工膜防渗等技术,对农田骨干渠系及部分支渠进行全线防渗处理,降低输水过程的渗漏损失。对于终端的农田灌溉渠系,可结合实际考虑采用管道化、暗管化的方式改造,杜绝渗漏浪费。同时,应加强节制闸、拦河闸等控制性设施的建设和改造,提高调度能力,精准控制和测量用水量。配套建设相应的水情自动测报系统、远程集中控制系统等信息化设施,为精细化用水管理提供技术支撑,从根本上提高常州市农田水利工程的节水效率。
3.2 合理选择灌溉技术
由于常州市地处平原地区,地形相对平坦,传统的表面灌溉技术如沟渠蓄水灌溉等在当地一直沿用,但渗漏和水分利用率较低。因此,在新建或改建农田灌溉区时,应优先考虑采用先进的压力管道灌溉技术。对于常州市的大田作物,可优先选用覆膜滴灌或喷灌技术,前者适用于旱作农田,后者适用于水浇地。这两种技术用水精准、均匀,节水效果显著[4]。对于设施农业,如蔬菜大棚、苗圃等,微喷灌是更佳选择,能精准满足农作物根系需求。对于坡地或山区,可采用小流量的渗灌或小流量喷灌。此外,需要根据具体农艺要求和环境条件,因作物制宜选择合理的灌溉制度,如对于稻田,可采用间歇灌溉,避免持续静水浸渍造成浪费。
3.3 科学管控灌溉时间和用水量
常州市常年降水量较为充沛,但分布不尽合理,春旱和伏旱是常见的干旱天气,给农田用水带来一定压力。因此,需要根据不同作物的需水规律、不同生育阶段的用水特点及气象水文条件的实时变化,制订精细化的定量用水方案,合理确定灌溉时间和用水量。例如,对于水稻这类耗水作物,应避免在其分蘖期和孕穗期集中用水;对于棉花等经济作物,应精确把控其营养生长期和结荚期的用水量[5]。同时,要充分利用现代信息技术手段,建立作物需水模型,通过在线监测土壤湿度、作物生长状况等,动态优化调整用水方案。此外,应加强汛期水情监测,及时调度防洪减灾,避免农田积水影响作物生长。
3.4 加强节水灌溉技术培训和推广
加强节水灌溉技术培训和推广是确保常州市农业水利工程中节水灌溉技术有效应用的关键环节。针对农民和农业技术人员,应系统开展培训课程,涵盖节水灌溉设备操作维护、灌溉制度制定执行及水资源管理等方面的知识。通过举办示范项目和技术推广会,直观展示节水灌溉技术的实际效果,提高农民的接受度和应用积极性。同时,建立健全长期的技术服务体系,为农民提供持续的指导和支持。此外,可利用现代媒体平台,如微信公众号、短视频等,定期发布节水灌溉技术信息,扩大宣传覆盖面。结合常州市农业生产实际,编制通俗易懂的技术手册,方便农民随时查阅。通过采取多管齐下的培训和推广措施,全面提升农民的节水意识和技术应用能力,推动节水灌溉技术在常州市农业生产中的广泛应用。
4 常州市农业水利工程节水灌溉技术的实施保障
4.1 加强政策法规支持
常州市政府应进一步完善相关法律法规,从体制机制上为农田节水灌溉创造有利环境。1)出台专项扶持政策,明确节水灌溉在农业农村优先发展的战略地位,制定具体的发展目标和任务书。2)健全节水灌溉技术推广扶持政策,对新技术应用给予适当补贴,鼓励农户采纳先进适用技术。3)加大执法力度,对农田面源污染、滥用地下水资源等行为严惩不贷,维护水资源合理利用秩序。4)完善相关标准规范,为节水灌溉技术的推广应用提供制度保障。只有政策法规精准有力,才能实现节水灌溉技术在常州市农业生产中落地生根。
4.2 完善管理体系
完善管理体系是保障常州市农业水利工程节水灌溉技术顺利实施的重要一环。因此,常州市应建立健全涵盖决策、执行、监督在内的全过程闭环管理机制。1)建立统一的节水灌溉技术管理部门,负责技术推广应用的统筹规划和顶层设计。2)健全基层管理网络,在乡镇一级设立专职水利站或村级用水户协会,负责具体的技术推广和用水管理。3)完善监管机制,建立农田用水定额管理制度,设置水量计量监控设施,对超定额灌溉行为实行累进加价。4)发挥社会参与作用,鼓励成立农民用水户协会等社会组织,促进民主监督。只有完善管理体系,才能保证节水灌溉技术真正落地见效。
4.3 加大资金投入力度
先进节水灌溉技术的推广应用需要大量资金支持,包括基础设施建设、设备购置、技术培训等多个环节。1)加大财政转移支付力度,将节水灌溉工程建设列为财政支出的重点领域。2)鼓励社会资本参与,允许符合条件的企业举办或参与经营部分节水灌溉工程项目。3)发展多元化投融资模式,通过政府和社会资本合作等方式,撬动更多社会资金投入。4)建立节水灌溉专项资金,对农户购买先进节水设备给予适当补贴。5)完善收费机制,合理提高农业用水价格,形成专款专用,确保节水灌溉工程建设经费来源可持续。只有资金充足,常州市才能真正实现农业节水灌溉的现代化。
5 结语
常州市作为长江三角洲平原的重要农业区域,推广应用农业水利工程节水灌溉技术,对于缓解当地农业用水矛盾、实现农业可持续发展意义重大。常州应立足自身实际,完善灌溉设施建设,科学选择合适的节水灌溉技术,严格控制灌溉时间和用水量,加强节水灌溉技术培训和推广,从而最大限度提高水资源利用效率。同时,常州市应从政策法规、管理体系、资金投入等多方面着手,为农业节水灌溉技术的顺利实施创造有利环境。
参考文献:
[1] 张宏.农业水利工程中灌溉模式与节水技术应用探究[J].科技创新与生产力,2024,45(3):61-63.
[2] 刘雅娟.试析农业水利工程中高效节水灌溉技术[J].农业机械,2024(3):59-61.
[3] 杨兵来.农业水利工程中的灌溉技术与节水措施[J].农业灾害研究,2023,13(10):115-117.
[4] 郎广栋.农业水利工程灌溉中节水技术的应用[J].河北农机,2023(20):115-117.
[5] 雷光明.农业水利工程中高效节水灌溉的技术关键点分析[J].科技创新与生产力,2023,44(8):64-66.
(责任编辑:刘宁宁)