基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51769001) ; 甘肃省科技计划资助项目“日光温室地下滴灌系统加气增温设备研制” (1610ＲJZA087);甘肃农业大学盛彤笙科技创新资助项目(GANSU- STS-1622)
作者简介: 蔺宝军( 1993 年—) ，男，在读硕士研究生。
通信作者: 张 芮( 1980 年—) ，男，教授。
达国家的农田灌溉水有效利用系数已经达到 0. 7 ～
8，我国与之比较，相距甚远，采用有效的节水灌溉措施势在必行。
西北地区高效节水灌溉技术的推广一直是国家农业可持续发展的重点，主要包括喷灌、微灌( 滴灌所占比例最大) 及管灌。自 20世纪 70年代以来，陕西、青海、新疆等地先后建立了喷灌系统，尤其以新疆发展较快，近几年膜下滴灌技术在新疆等地大面积推广，节水、保墒增温效果显著，滴管技术也受到西北各省市的重视，在张掖农场果树以及宁夏的枸杞种植中相继得到实验。2015年国家出台文件
《全国农业可持续发展规划》，提出将水资源紧缺作为农业可持续发展的重点问题解决，并提出在西北地区规模化推进喷灌、微灌、滴灌以及管灌等高效节水工程建设以缓解西北地区水资源供需矛盾和解决灌溉水严重浪费等问题。
1喷灌技术特点及应用现状
喷灌是利用专门的设备将有压水送到灌溉地带， 喷射并散成细小的水滴，滋润作物的一种灌溉方法。喷灌可根据不同的土壤和灌水需求，适时适量的灌 溉，而且不产生深层渗漏和田间径流，保土保肥， 灌水均匀，田间灌水有效利用率高，与地面灌溉相比，一般可节水30%～50%［13-14］;喷灌适用于各种透水性、尤其是透水性大的土壤，常用于经济作物、蔬菜、果树、苗圃等的灌溉，喷灌技术节省劳力， 占耕地少，据统计，与地面灌溉相比，用工可减少1/6，可节省土地 7% ～13% ; 而且喷灌增产效益明显，粮食作物增产 10% ～20% ，经济作物增产 20%
～30% ，蔬菜增产1～2倍［15］; 喷灌也是盐碱地土壤改良的优选方法之一，可缩短治盐周期，脱盐效果好［16］。近几年，喷灌取得了可观的成绩，2013年陕西省发展喷灌面积 5. 2万 hm2［9］。2015甘肃省有效灌溉面积130. 7万hm2 ，其中喷灌占1. 94% ，宁夏地区有效灌溉面积 50. 7万 hm2 ，其中喷灌占 7. 11% ; 新疆地区有效灌溉面积达 494. 5万hm2 ，其中喷灌占
74%［17］。同时，很多学者也致力于喷灌效应的研究。姚素梅等发现与地面灌溉相比，喷灌有利于中筋小麦成熟期籽粒淀粉积累，并在一定程度上提高了中筋小麦淀粉品质［18］，与此同时，喷灌处理后冬 小麦平均灌浆速率和最大灌浆速率均增大，千粒质量也得到了提高［19］。并且节水灌溉( 喷灌 ＞ 滴灌 ＞ 沟灌) 能显著改善土壤通透性、提高土壤微生物丰度［20］。
2微灌技术特点及应用现状
微灌优势显著，尤其是在精准灌溉和水肥一体 化方面，可根据不同需求适时适量的施肥灌水，是 实现水肥耦合的重要措施之一。据统计，滴灌可节水40%～60%，节肥30%～50%［21］;微喷灌较畦灌 而言可减少灌水量 67. 5～75. 0mm［22］。目前，滴灌 是应用最广泛的微灌技术，其中膜下滴灌技术优势 显著，是一种结合了以色列局部浸润滴灌技术和国 内作物覆膜栽培技术优点的新型节水灌溉技术，属 于局部灌溉技术［23］，两者的有效结合使得膜下滴灌 技术在节水增产、减少地表水的深层渗漏的同时还 能够保墒增温、减少土壤棵间的无效蒸发。据统计， 膜下滴灌较传统地面灌溉可节约用水量的 7/8，较喷灌可节水1/2，较普通滴灌节水30%［24］，大幅度提 高了作物水分利用效率;同时膜下滴灌技术还能够有效的改善农田小气候，促进土壤水、气、热、肥 协调运移。据研究，膜下滴灌技术能够降低作物根 区土壤的盐分浓度，形成淡化的脱盐区，防止土壤 次生盐碱化。“十二五”期间，国家将微灌作为西北 地区重点节水灌溉技术进行推广，取得了显著效果。2013年陕西省微灌面积 1. 93万 hm2 ，占有效灌溉面积的1.60%［9］。2014年，西北各省市的微灌面积已达 372. 67万hm2 ，占全国微灌面积的 67% ，仅新疆
( 含兵团) 就达 29. 03万 hm2 ，所占比重最大。2015 年，甘肃省微灌面积达 16. 99万hm2 ，占有效灌溉面积的13.01%［19］;宁夏自治区微灌面积达8.41万 hm2 ，占有效灌溉面积的 16. 58% ; 新疆( 含兵团) 微灌面 积 达 322. 02万 hm2 ， 占 有效灌溉面积的
65. 12% 。其中膜下滴灌也取得了显著成果，膜下滴灌技术最早( 1996) 在新疆实施推广，2004年时膜下滴灌技术推广到 20万hm2以上，2012年膜下滴灌面积已推广至 200万 hm2以上。目前，膜下滴灌技术在我国已推广 7000万亩，并且在 40余种作物种植中得到应用，其中小麦、玉米、棉花等主要大田作物平均增产 30% 以上［25］。膜下滴灌作为高效节水灌溉技术一直是节水灌溉领域热门研究内容。为提高水分利用效率、节约用水，李昭楠、李唯等在西北干旱区戈壁葡萄的种植中采用了膜下滴灌的灌溉技术，并开展了实验与不覆膜常规滴灌进行比较，实验结果表明采用膜下滴灌技术比不覆膜常规滴灌节水33%［26］。为探明干旱地区膜下滴灌玉米土壤水热盐效应及秋浇洗盐灌溉的效果，孙贯芳、屈忠义等进行了大量的田间试验，实验结果表明:气温、灌
水、玉米叶面积指数及土壤含水率共同作用影响土 壤温度，玉米生育期各处理膜内 0～40cm不积盐， 控制灌水下限为 10kPa可有效淋滤 0～100cm土壤盐分［27］。齐智娟、冯浩等为探明干旱地区膜下滴灌大 田玉米在不同覆膜耕作方式下土壤水热的运移规律， 开展了两年的田间试验，发现垄作全膜(LQ)处理较垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)3个处理，在苗期、拔节期、抽雄期，土壤含水率均 有大幅度提高［28］。
1. 3低压管灌技术特点及应用现状
低压管道输水灌溉系统是以压力( 一般不超过
0.2MPa)管道代替明渠的一种输水技术，是井灌各类作物灌溉的一种主要模式，该模式操作简单，便于管理，其特点是出水口流量较大，出水口所需压力较低。据统计，低压管道输水灌溉水利用系数可提高到 0. 95，比衬砌渠道减少渗漏损失 15% ～ 20%［29］，虽不及喷灌和膜下滴灌节水，但就西北各地应用低压管道输水灌溉系统的实践经验来看，地面灌溉仍占主导地位，且低压管道输水灌溉也有其自身的优势，低压管道输水灌溉系统与喷灌系统比较，管材承压较低、不需要加高压的机泵装置，因此投资相对低，工程见效快，与滴灌系统比较，低压管道输水灌溉系统对水质的要求相对较低，无需设置专门的过滤器，因此，被广泛的应用于西北地区的部分省市，据统计: 2013年陕西省发展低压管道输水灌溉面积 21. 33万 hm2 ，占有效灌溉面积的
17.63%［9］。2015年甘肃、宁夏、新疆低压管道输水灌溉面积分别占有效灌溉面积的 11. 99% ，、
1.43%，、2.37%［19］。赵文功对青海土渠、混凝土衬砌渠、PVC管道 3种形式的输水效率进行比较，相比土渠和混凝土衬砌渠道，低压管道输水的渠系水利用系数分别提高了 90. 2% 和 11. 4% ，灌溉水利用系数分别提高了92.3%和11.9%［30］，为低压管道输水在青海浅山区的应用提供了重要依据。
1.4其它高效节水灌溉技术发展情况
微润灌是一种新型地下精准灌溉方式，属于局 部灌溉，是将高分子半透膜微润管埋入地下，连续 的向作物根区供给微量的水、肥，以满足作物生长 需要。其最主要的特点是节水节肥。与沟灌相比， 经微润灌处理的黄瓜在全生育期可节水 54. 9% ，水分利用效率可提高 1. 3倍［31］。与微喷灌相比，经微润灌处理的草坪，生长更好、质量更高［32］。与滴灌 相比，微润灌处理的冬小麦可节水 1/4，节水 50%
～80%［33］。
微润灌、调亏灌溉节水效果明显，优势显著， 但是应用有限，并没有大面积大田实践，要在西北 地区大面积推广，还需解决自身的一些问题，例如 微润灌灌水量小能否及时有效的满足大田作物的需 水要求以及灌水器的堵塞问题等。
2讨论
近些年，西北地区在高效节水灌溉技术推广应用中取得了一定的成绩，但就各类高效节水灌溉技术的推广情况和应用现状来看还存在一些问题。
2.1喷灌技术应用中存在的问题
西北地区经济落后，受地域、资金、技术、设备、灌溉面积的制约，现有的喷灌形式单一，控制面积小。
喷灌设备产品性能较差，设备的可靠性、耐久性较差，设备老化快，使用 2年后，问题较多，维修频繁。
计算机应用和智能化控制、自动化管理方面还 亟待提高。目前，喷灌技术的发展已从过去的水利、机械化控制逐步转向计算机控制，发展到模糊控制 和神经网络控制［34］，向着低能耗精准灌溉和变量施 水精准灌溉方向发展。与国外以及我国一些发展较 快的地区先相比，西北地区的信息化水平还有一定 差距，计算机辅助应用，遥感控制，智能化，现代化操作、管理，基于GPS，GIS，PS的精准灌溉技术还十分欠缺。
2. 2膜下滴灌技术应用中存在的问题
膜下滴灌条件下水肥耦合效应方面的研究欠缺; 长期膜下滴灌会使得灌溉水中的盐分集聚在作物根底，并没有使盐分排除土体［35］，虽然可以防止土壤次生盐碱化，但治标不治本。
膜下滴灌因为涉及到覆膜栽培种植方式，因此 会有大量的地膜残留，有研究表明:残膜对农业生产和生态环境危害甚大，可以破坏土壤结构、抑制 土壤微生物和土壤酶的活性、阻碍水肥的运输，导 致作物减产，且大量的残膜造成白色污染，引发次 生环境问题［36-37］。据统计，西北地区残膜量较华中、 华北、华南、东北、西南等地最大，而且据资料显 示，新疆是我国残膜量最大的地区，残膜量 达128. 12kg/hm2［38］。
2.3低压管道输水灌溉技术应用中存在的问题
田间工程的标准化程度不高，配套设施不够完
善。田间工程从设计到施工再到验收投入使用，缺 乏严格的规范要求，致使有些地区出现地埋管道、井、电、泵、田间灌溉系统不能协调配套的现象， 例如有井无泵、有泵无电等。
管理制度有待提高和完善。重建轻管现象依然 存在，农民对节水灌溉重视不够，认识不够，管理 维护参与意识不够，加之相应的管理制度不够健全， 致使有些工程不能达到设计年限标准和预期节水 效果;
低压管道在田间的使用，依旧沿用传统沟、畦灌的方法，田间水的利用效率虽然有所提高，但相比而言，还是较低。
3解决对策及发展展望
3.1开展喷灌技术信息化探索与应用研究
随着科学技术的发展，喷管机组将更加轻型化， 单机控制面积将更大，机组的种类将更多，适用于 大田作物，草坪灌溉、果树田园喷灌的各类喷灌设 备精细化、多样化发展; 随着数字化、信息化农业技术的发展，网络技术、计算机技术等高新技术将 更多应用于灌溉体系中，实现模糊控制、神经网络 控制; 实现自动化监测土壤养分、温度、含水率、气压等相关指标，自动化监测气象指标等。
3. 2开展滴灌技术与生态农艺技术耦合模式研究
西北地区推广膜下滴灌技术优势显著，但还需 深入研究。膜下滴灌节水效果明显，可以有针对性 的研究膜下滴灌条件下作物的增产机理，探索适合 于膜下滴灌条件下高产、稳产的作物品种和种植模 式; 进一步深入的研究膜下滴灌条件下水、盐、热、肥之间的相互影响与运移规律，探索如何有效的解 决积盐问题; 一方面致力于可降解膜的研究和应用， 另一方面重视残膜的回收，同时生物覆盖技术措施 能增加土壤微生物和土壤养分量，具有蓄水保墒、肥田增产的作用，研究采用生物覆盖技术具有一定 意义。
3. 3重视节水技术研究，提高输水标准
从工程项目的设计、施工、验收、运行、管理每一环节要有严格的规范和要求，提升管道输水工程的标准，提升田间工程的标准和配套程度; 发展推广农业节水的高效综合技术，将农业节水措施和工程节水措施有机结合; 在引用或研制精确量水设备的同时，完善灌区计量设施，实现用水的精准计量和数字化管理，完善灌溉水资源配置调度，从粗
放到精细的转变，实现灌区来用水的计算机实时监控和配置，实现灌区用水管理和行政管理的数字化。在发展工程节水措施的基础上加大对生物节水
措施和农艺节水措施的研究推广，同时加强灌区信息化建设
调亏灌溉，控制性分根交替灌溉，痕量灌溉以 及智能水肥一体化与滴管技术的耦合和精准施肥、精准灌溉等是近几年讨论研究的热点，应重点投入、深入研究。
4结语
“十二五”期间国家将西北地区作为节水灌溉技术研究推广的重点区域，并且取得了显著成果，截止 2015年，喷灌和微灌在内蒙古、新疆、宁夏及甘肃的推广面积占有效灌溉面积的比重均超过全国平均水平。发展节水灌溉技术势在必行，是一项长期而艰巨的工作任务。随着“十二五”规划的完成以及 “十三五”规划的实施，新型的节水灌溉技术在西北地区的发展成绩显著，但同时各种灌溉技术也暴露出很多问题，且调亏灌溉、微润灌、智能水肥一体化技术、痕量灌溉等技术仍在试点研究，还未能大面积推广。西北地区地域辽阔，应因地制宜的推广新型节水灌溉技术，充分水保障微灌、喷灌、管灌等的发展，同时兼顾新的生物节水措施和农艺节水措施的研究推广，令其相辅相成，并且提高灌区信息化水平，充分利用信息技术来提高灌溉工程的智能化和灌区行政管理的数字化程度。
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檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲
( 上接第 21页) 保护河道是我们每个人应尽的义务和责任。我们应该树立绿色发展的理念，与大自然 和谐共处，尽到自己的责任和义务。河长制是促进 涉水部门有效合作的重要抓手，“一河一策”工作 的开展应立足于不同地区，不同河道的实际情况。水环境治理最终也是解决民生问题的一大方面。因 此，全面落实河长制政策，健全相关保障制度，加 强执法监督，对于切实解决河道的水环境问题具有 重要的意义。目前的河道治理实行河长制与片区制 相结合的模式，但其理论和实践仍需进一步的探讨 和完善。为此，我们要走的路还有很远，还要付出 更大的努力。
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