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美國(guó)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(dá)而水資源相對(duì)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(shuō)世界先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)在加州都得到了較好應(yīng)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(guó)加州 農(nóng)業(yè) 節(jié)水灌溉
1 美國(guó)加州節(jié)水灌溉的主要技術(shù)措施
加州農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)而水資源相對(duì)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(shuō)世界先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)在加州都得到了較好應(yīng)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(guó)農(nóng)業(yè)灌溉中占主導(dǎo)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(guó)的溝灌與畦灌是經(jīng)過(guò)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(guó)仍然具有較高的科技含量。
(1)溝灌。溝灌是美國(guó)地面灌溉的主體，約占地面灌溉的70%以上，主要應(yīng)用于果樹和棉花、花生、蔬菜等行棵型種植作物。對(duì)果樹而言，根據(jù)行距的不同，一般兩行果樹之間開3～5個(gè)灌水溝，大田作物則根據(jù)其種植特點(diǎn)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(shè)置若干個(gè)小閘門出水口，每個(gè)出水口出水量不大，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)灌水溝，這種給水栓最多設(shè)有8個(gè)口門，同時(shí)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(duì)等布設(shè)小閘門，每個(gè)小閘門對(duì)應(yīng)一個(gè)灌水溝，灌溉時(shí)可根據(jù)供水量或需要，開啟一個(gè)或多個(gè)口門進(jìn)行灌溉，亦可進(jìn)行輪灌。這種管屬地面移動(dòng)管，作物耕種時(shí)收起來(lái)，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(guò)防滲渠道送到田間，通過(guò)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(guò)管道時(shí)，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(jìn)，間隔一段時(shí)間后，再進(jìn)行第二次、第三次沖灌，直至達(dá)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(zhǎng)也可增加。⑤尾水利用技術(shù)，由于流量較大時(shí)，溝灌水流向前推進(jìn)的速度很快，短時(shí)間內(nèi)就可灌到地頭，而這時(shí)田間灌水量還沒達(dá)到灌水要求，為此要持續(xù)一段時(shí)間，這樣水就會(huì)源源不斷從地頭流出，為利用這些尾水，美國(guó)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(lái)，利用低揚(yáng)程泵重新將水送進(jìn)管道，循環(huán)利用。
(2)畦灌。在美國(guó)畦灌主要應(yīng)用于大田密植作物如小麥等，畦寬度10 m左右，畦長(zhǎng)200 m左右，灌溉時(shí)采取大流量快速推進(jìn)方式，每一畦配套一個(gè)給水栓，一次灌一畦，畦田規(guī)格根據(jù)農(nóng)場(chǎng)、作物、水源情況確定，同時(shí)畦田都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的激光平整。因此，美國(guó)的畦灌還是相當(dāng)省水的。這種灌水方式，主要分布在水源相對(duì)豐富的河流兩岸，或地下水豐富的地區(qū)。
美國(guó)的地面灌水技術(shù)無(wú)論是溝灌或畦灌，其田間大部分都是采用管道輸水，水通過(guò)管道直送溝、畦，即使在自流灌區(qū)也是如此，因此，輸水過(guò)程的水損失相當(dāng)少。田間通過(guò)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(yīng)的配套設(shè)備，構(gòu)成美國(guó)地面灌溉節(jié)水的三個(gè)核心內(nèi)容。
1.2 噴灌
美國(guó)的噴灌形式多種多樣，時(shí)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(shí)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(chǎng)以平移式為主，大田作物則多用時(shí)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(shuō)的概念一致，就是常年不動(dòng)，從支架到噴頭常年放置野外，這種固定式與相應(yīng)的耕作機(jī)構(gòu)相配套，不會(huì)對(duì)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(shè)計(jì)上，美國(guó)都有獨(dú)到之處。半固定式與我們習(xí)慣概念不完全一樣，準(zhǔn)確的稱謂應(yīng)為“季節(jié)性固定噴灌”。就是耕種時(shí)收起來(lái)，耕種結(jié)束后再放置到田間，直到收割期。小噴灌在美國(guó)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(qiáng)。微灌在美國(guó)主要用于果樹和環(huán)境綠化。
1.3 滴灌
滴灌也是美國(guó)應(yīng)用較多的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，主要應(yīng)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(jìn)一步提高葡萄酒的品質(zhì)， 所以滴灌技術(shù)倍受農(nóng)場(chǎng)主和葡萄酒商的青睞。針對(duì)滴灌技術(shù)易堵塞的弱點(diǎn)，美國(guó)對(duì)水質(zhì)過(guò)濾處理極其嚴(yán)格，一般采取3～4級(jí)過(guò)濾。壓力可補(bǔ)償式滴頭的研制與應(yīng)用是滴灌在美國(guó)能得以快速發(fā)展的一個(gè)主要原因。
1.4 浸潤(rùn)灌溉
在我國(guó)稱這項(xiàng)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(xué)劉嬰谷教授指導(dǎo)下，率先在全國(guó)進(jìn)行研究與試點(diǎn)工作，發(fā)展面積達(dá)1 333萬(wàn)hm2以上。但是由于受灌溉質(zhì)量所限，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展速度不快。美國(guó)同樣如此，但其具有雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力，使其在浸潤(rùn)材料研制與應(yīng)用上，有長(zhǎng)足發(fā)展，因而使這一技術(shù)展現(xiàn)了較好前景。
2 幾點(diǎn)啟示
(1)總體上看，美國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉的節(jié)水主要是針對(duì)輸水、灌水、田間三個(gè)環(huán)節(jié)，地面灌溉特別強(qiáng)調(diào)通過(guò)提高田間入滲均勻度，實(shí)現(xiàn)節(jié)水，同時(shí)做到輸水管道化。美國(guó)從60年代發(fā)展管道輸水灌溉，我國(guó)80年代初期開始，目前僅山東省管道灌溉面積達(dá)173萬(wàn)hm2以上。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)田間改造推行長(zhǎng)畦改短畦，寬畦改窄畦。在經(jīng)濟(jì)條件較好的地方，自80年代以來(lái)大力發(fā)展噴灌、微灌技術(shù)，還結(jié)合自身特點(diǎn)強(qiáng)化渠道防滲，并不斷完善有關(guān)政策，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的硬措施與軟措施的有機(jī)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(guó)的灌溉水平與美國(guó)相比還有相當(dāng)大的差距，比如地面平整，美國(guó)用激光控制平整，而且一茬作物一平整，而我國(guó)用目測(cè)，好一點(diǎn)的用水準(zhǔn)儀控制平整，且多年不整一次。再如灌溉適宜時(shí)間的選擇，我國(guó)大多憑經(jīng)驗(yàn)，而美國(guó)是通過(guò)精密儀器選擇灌水時(shí)機(jī)，張力計(jì)、葉面濕度測(cè)定儀等被廣泛采用。近幾年，美國(guó)將原本用于軍事的測(cè)量系統(tǒng)，稱之為TDR技術(shù)，應(yīng)用于墑情測(cè)報(bào)，效果非常好。另外還有一些農(nóng)場(chǎng)主通過(guò)微機(jī)中心進(jìn)行操作，幾百英畝的農(nóng)場(chǎng)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(guó)家的政策。美國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)采取強(qiáng)有力的保護(hù)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(jià)，美國(guó)主體水利工程，諸如水庫(kù)、主干渠道等的投入都由政府承擔(dān)，且工程建成后，不計(jì)入水成本，所以加州雖然水資源短缺，但農(nóng)業(yè)水價(jià)并不高。電費(fèi)也是如此，農(nóng)業(yè)用電每千瓦時(shí)只有0.08美元左右(合人民幣0.7元)，而我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)用電也不低于這個(gè)水平，有的還要高出這個(gè)水平，達(dá)到1元以上，這對(duì)于并不富裕的農(nóng)民來(lái)說(shuō)負(fù)擔(dān)確實(shí)太重了，對(duì)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(hù)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(duì)性、積極穩(wěn)妥引進(jìn)推廣先進(jìn)灌溉設(shè)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(guó)國(guó)情，例如滾移式噴灌機(jī)、時(shí)針式噴灌機(jī)等，在我國(guó)大部分地區(qū)這項(xiàng)技術(shù)可能行不通，除非實(shí)現(xiàn)大面積規(guī)模經(jīng)營(yíng)，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(cè)報(bào)、激光平整等，可選擇條件較好的地方進(jìn)行試點(diǎn)，為將來(lái)的發(fā)展總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累資料。同時(shí)，還應(yīng)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(jìn)我國(guó)節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化。
作者簡(jiǎn)介 馬承新，男，35歲，工程師，山東省水利廳，250013
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