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雲南高原特色農業節水灌溉技術

來源:上海華維 | 瀏覽量:5346 | 發佈時間:2015-11-11 10:18:11

  隨着社會的發展,人類活動的加劇,人們開發利用水資源的程度越來越高,世界各國正面臨着水資源日益短缺和水環境惡化的嚴重局面。在我國,經濟社會的快速發展導致水資源供求狀況的變化和水污染加劇,水資源短缺和污染問題日益成爲制約我國經濟社會發展的關鍵因素,水資源可持續利用已成爲我國經濟社會發展的戰略問題。雲南是一個水資源總量相對豐富的省份,但由於時空分佈不均,導致局部地區水資源短缺,水旱災害頻繁。隨着西部大開發戰略的穩步推進,水資短缺源問題在雲南地區日趨突出,水資源的短缺正逐步制約着雲南高原特色農業的發展,所以尋求有效的節水灌溉技術,支持雲南高原特色農業的持續發展是十分迫切和重要的。


  1雲南高原特色農業節水灌溉現狀及存在的問題

  1.1云南省高原特色农业节水灌溉现状

  雲南省水資源總量豐富,水資源總量僅次於西藏和四川,居全國第3位。境內徑流面積在100km2以上的河流889條,分屬長江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江、伊洛瓦底江6大水系。滇池、洱海等30個高原湖泊,總面積1066km2,總蓄水量300億m3。雖然雲南水資源總量豐富,但由於水資源開發利用率低等原因,地區性缺水十分嚴重。

  1949年前,全省蓄水工程總庫容僅2625萬m3,有6座小型水庫,0.3m3·s-1以上的引水灌溉渠道105條;抽水機62臺,裝機2367kW。全省有效灌溉面積24.27萬hm2,水利化程度不到10%,人均灌溉面積只有0.015hm2,基礎設施極其薄弱。新中國成立後,全省的水利建設事業有了長足的發展,經歷了1958—1960年、1976—1978年和1988年以來的3次大規模水利建設高潮。至1997年底,全省水利水電基本建設累計投入資金265億元,形成固定資產170億元,建成大中小型水庫4973座,總庫容78.28億m3;引水渠道18萬條,其中0.3m3·s-1以上的有3171條;固定機電排灌站裝機容量77.47萬kW;機電井2896眼;水閘754座。全省有效灌溉面積132.1萬hm2,佔耕地總面積的46%,高產穩產田60.34萬hm2,面積在667hm2以上的大中型灌區173處,有效灌面37.5萬hm2。

  根據水利統計年鑑,2008年末雲南省農田有效灌溉面積達153.587萬hm2,其中節水灌溉面積爲48.976萬hm2。雲南省水利工程建設經過多年的發展,已經形成一套相對完善的節水灌溉技術體系。節水灌溉技術體系的完善,將爲雲南高原特色農業可持續發展提供有效的技術保障,也爲雲南現代農業的持續健康發展創造了條件。

  1.2雲南高原特色農業節水灌溉發展存在的問題

  1.2.1降水時空分佈不均及水資源利用率低雲南省水資源地區分佈也極不均勻,總的趨勢是:南多北少,西多東少,深谷多,平壩少。水愈少的地區,年際變化愈大。由於年中、年際降水分配極爲不均,雲南省在某些年份和一年的某些月份水資源供需矛盾突出。特別是年內降水分佈極爲不均,乾溼季分明,溼季(5月—10月)降雨量佔全年的85%左右,乾季(11月—次年4月)降雨量僅爲全年降雨量的15%,而乾季正是小春作物生長、大春作物栽插的季節,農業用水約佔全年灌溉用水量的70%~80%,乾季常出現較長時間的連續無降雨現象,形成旱災,造成較大的損失。

  全省約有60%的農田靠天降雨耕種。農業用水遠超過工業和生活用水,約佔總用水量的70%,而農業用水的90%用於灌溉,傳統落後的漫灌、跑馬水有效用水率僅爲32%左右,灌溉用水量大大超過了作物的需水量,造成嚴重的水資源浪費。

  1.2.2節水灌溉技術水平低從整體看,雲南省的農業節水技術水平尚處於較低層次,大多地方還普遍存在漫灌等落後的灌溉方式,加之水利工程配套,完善率低,造成灌溉水利用率極低。以節水灌溉爲例,全省節水灌溉面積佔有效灌溉面積的1/3,渠道防滲和管道輸水灌溉等方式仍占主導地位,噴灌和微滴灌等高效節水灌溉方式僅佔有效灌溉面積的3.6%左右,與發達地區相比存在很大差距,節水灌溉設備品種和質量根本不能滿足節水灌溉的發展需要。


  2高原特色农业节水灌溉技术体系

  2.1工程节水措施在高原特色农业中的应用

  工程節水措施是通過興建各種節水灌溉工程來提高灌溉水的利用率。工程節水措施的直接目的和作用是減少在輸水和配水過程中的滲漏和蒸發損失,以及在田間灌水過程中的深層滲漏損失,使更多的灌溉水達到田間地頭,提高灌溉水利用率。

  2.1.1渠道防滲措施在高原特色農業中的應用渠道防滲措施是通過混凝土護面、漿砌塊石襯砌、塑料薄膜防滲、混合材料防滲等工程技術措施來減少輸水滲漏損失。與土渠相比,漿砌塊石防滲可減少滲漏損失50%~60%;混凝土護面可減少滲漏損失60%~70%;塑料薄膜防滲可減少滲漏損失70%~80%。據統計,渠道採用防滲技術措施後,用其節省下來的水灌溉,每公傾地的投資約爲建水庫蓄水灌溉每公傾地投資的1/3。由於渠道防滲後,與土渠相比通過同等流量時,可以加大縱比降、縮小斷面,因此不但可降低渠道土方工程投資,而且減少渠道佔地的40%~50%。渠道防滲措施還可以有效防止輸水渠道周圍土壤的鹽漬化問題。由於受雲南省地形條件的限制,渠道防滲措施在高標準節水灌溉示範項目中採用的都比較少。

  2.1.2噴灌技術在高原特色農業中的應用噴灌技術措施是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道送到田間,再經噴頭噴射到空中,形成細小水滴,均勻地灑落在農田,達到灌溉的目的。一般說來,其明顯的優點是灌水均勻,少佔耕地,節省人力,對地形的適應性強。噴灌幾乎適用於除水稻外的所有大田作物,以及蔬菜、果樹等。它對地形、土壤等條件適應性強。但在多風的情況下,會出現噴灑不均勻,蒸發損失增大的問題。與地面灌溉相比,大田作物噴灌一般可省水30%~50%,增產10%~30%。噴灌的最大優點是使農田灌溉從傳統的人工作業變成半機械化、機械化,甚至自動化作業,加快了農業現代化的進程。噴灌通過壓力把水噴向天空,利用水的重力而均勻噴灑在田地裏的工作原理,所以即便是地形起伏較大,也不會影響灌溉效果,因此在地形複雜的雲南高原得到廣泛應用。

  2.1.3滴灌技術在高原特色農業中的應用滴灌技術是將具有一定壓力的水,過濾後經管網和出水管道或滴頭以水滴的形式緩慢而均勻地滴入植物根部附近土壤的一種灌水方法。滴灌中的水不在空中運動,不打溼葉面,也沒有有效溼潤面積以外的土壤表面蒸發,故直接損耗於蒸發的水量最少,可以比噴灌節省水量35%~75%,其水的利用率可達95%。滴灌技術是一種低水頭灌溉,它適合大面積長期種植的作物。雖然滴灌技術具有節水、省工、節能、灌溉均勻等優點,但由於雜質、礦物質沉澱的影響會使毛管滴頭堵塞,滴灌的均勻度不易保證,這些都是目前大面積推廣滴灌技術的障礙。在雲南目前一般用於茶葉,花卉等經濟作物,大田作物尚未得到普及。

  2.1.4低壓管道灌溉技術在高原特色農業中的應用低壓管道灌溉技術是利用機泵抽取河流、水庫、壩塘的水,通過泵提供的較低壓力經過底下硬塑料管道直接輸送到田間溝、畦灌溉農田,再接末級輸水軟管來灌溉作物,以減少水在輸送過程中的滲漏和蒸發損失。採用低壓管道灌溉比一般渠道灌溉省水30%~40%,水的利用率可達90%,甚至高達95%。低壓管道灌溉技術節水性能好,管理方便,不受地形影響,對於地形平坦和地塊起伏變化大的田地灌溉均適用,由於雲南省特殊的地形、地貌、氣象特徵等,低壓管灌是雲南省節水灌溉採用最爲普遍的節水工程措施。

  2.2农艺节水措施在高原特色农业中的应用

  農藝節水技術措施是農業節水技術體系的重要組成部分,是指通過農業種植結構調整、應用抗旱節水新品種、採用耕作保墒、覆蓋保墒等農藝措施提高水資源的利用效率和水分生產率的技術。

  2.2.1優化作物種植結構在高原特色農業中的應用根據降雨時空分佈特徵、地下水資源、水利工程現狀,合理調整作物佈局,增加需水與降水耦合性好的作物和耐旱、水分利用率高的作物品種,以充分利用當地水資源;調整作物熟制;使之與水分條件相適宜;調整播期,使作物生育期耗水與降水相耦合,提高作物對降水的有效利用,避免乾旱的影響。如在黃淮豫東平原,春夏播作物需水和降水的耦合關係較好,生長期降雨量佔年降雨量的60%以上,尤以棉花最高,達82%;其次是春播花生、紅薯和高粱等。根據雲南省的實際情況,今後雲南特色農業的發展應加大烤煙、咖啡、橡膠、茶葉等用水率經濟作物的種植比例。

  2.2.2地膜覆蓋技術在高原特色農業中的應用地膜覆蓋可以有效阻斷土壤水分的垂直蒸發和亂流,使水分橫向遷移,增大了水分蒸發的阻力,有效地抑制土壤水分的無效蒸發,覆膜的抑蒸保墒效應促進了土壤—作物—大氣連續體系中水分的有效循環,增加了耕層土壤貯水量,加大作物利用深層水分,改善作物吸收水分的條件。地膜覆蓋適用於多種作物,包括小麥、玉米、菸草等大田作物和蔬菜、瓜類、果樹等園藝作物。地膜覆蓋不僅具有增溫、保墒、改善土壤理化性狀的作用,而且可以促進作物對礦質養分的吸收,促進種子萌發,促進作物早出苗、出壯苗,達到早熟高產的目的。在雲南地膜覆蓋技術主要應用在烤煙、玉米、甘蔗、蔬菜等作物種植上。

  2.2.3水肥耦合技術在高原特色農業中的應用根據土壤肥力和作物生態學原理,在土壤肥力測定的基礎上,建立肥、水、作物產量爲核心的耦合技術,合理施肥,培肥地力,以肥調水,以水保肥,充分發揮水肥協同效應和激勵機制,提高抗旱能力和水分利用效率。增施有機肥料,可以增加土壤有機質含量,促進土壤團粒結構的形成,使土壤容重變小,孔隙度變大,能使雨水和地表徑流水滲入土層中。有團粒結構的土壤能把滲入土壤中的水變成毛管水保存起來,以減少蒸發。因此,增施有機肥既能提高土壤肥力,又可改善土壤結構,增大土壤涵蓄水分的能力,增強根系吸收水分的能力,達到以肥調水、提高水分生產率的效果。通過調節施肥水平也可以獲得較大的作物水分利用效率,通過以肥調水,提高農業用水利用效率。各地區可根據當地的實際情況,尋求以肥調水的最佳方案,在實踐中大力提高水資源利用效率。

  2.3生物节水技术在高原特色农业中的应用

  生物節水技術是農業節水技術中比較新的領域,生物節水途徑包括生理調控、遺傳改良和羣體適應3個方面。水分利用效率(WUE)是一個可遺傳性狀,高WUE是植物適應乾旱環境,同時利於形成高生產力的重要機制之一。作物的抗旱性同樣是一個複雜性狀,而且抗旱性與豐產性之間往往存在矛盾,雖然抗旱育種工作開展較早,但進展遲緩,目前已克隆出若干與抗旱性有關的基因,並獲得了抗旱轉基因植株。如矮稈品種的培育成功,不僅獲得了高產,而且在蒸騰量無明顯變化的情況下,顯着提高了收穫物的WUE。從長遠觀點看,通過遺傳改良培育抗旱節水新品種、新類型,應作爲生物節水的一個核心目標和最爲重要的途徑。


  3结论

  我國是一個水資源非常緊缺的國家,水資源總量約佔全球總量的7%,人均水資源是世界平均水平的30%左右,被聯合國列爲13個貧水國之一,中國要用世界上7%的水維持22%人口的生產和生活。全國517個城市中有300多個城市缺水。雲南省雖然水資源總量豐富,但由於其地形、資源、耕作技術、管理水平和經濟條件差異較大,造成季節性、地區性缺水情況十分嚴重,因而需要根據不同地區的特點制定相應節水措施。其中,滇中地區缺水相對嚴重,今後發展中應加大工程節水技術的力度,特別是輸水渠道防滲技術的投入力度,儘可能減少到達田間之前的損失量;滇西北乾熱河谷地區水資源十分短缺,在發展高原特色農業節水灌溉技術中應以農藝節水措施爲主,如地面覆蓋技術、種植結構調整技術、深鬆耕技術及增施有機肥技術等。滇西南地區雖然水資源豐富,但由於水資源時空分佈差異大,季節性缺水也十分嚴重。因此要加大工程蓄水、保水的力度,以促進區域農業的快速發展。



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