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Irrigation

  根据作物需水要求,人为地向农田等补充水分的农田水利措施。通过灌溉可适时满足作物需水要求,改善土壤水、肥、气、热、盐状况,改善农田小气候,达到农业增产的目的。

  中国是世界上发展农田灌溉最早的国家之一。秦汉之前对农田灌溉称为“浸”,到汉代有称“溉”或“灌”的,西汉时“灌浸”和“溉灌”、“灌溉”并用。唐以后习惯用“灌溉”一词,并沿用至今。

目录

灌溉原理

  作物从种子萌发到植株成熟的全过程需要大量水分。作物需水包括生理需水和生态需水两方面。作物生理需水指作物生命过程中各项生理活动(如蒸腾作用、光合作用等)所需的水分;作物生态需水指生育过程中,为作物生长发育创造良好生活环境所需要的水分。前者用叶面蒸腾量表示,约占作物需水量的60~80%;后者用株间蒸发量表示,约占作物需水量的20~40%。如果植物吸收的水量小于消耗的水量,即植株体内的水分平衡失调时,轻则造成暂时萎蔫,重则干枯死亡。大气干旱或土壤干旱都会使作物茎叶发生不同程度的萎蔫,致使光合作用减弱,影响有机质的生成和积累,同时根系吸水机能变弱,体内有机养料输送受到破坏。缺水现象对于作物幼嫩组织和器官的为害更大。

  灌溉可以补充土壤水分,调节农田水分状况。农田对灌溉的需要及作物灌溉需水量的多少,取决于水文、气象、土壤条件和农业技术水平等因素,降水量和地区干燥度则是其中的决定性因素。干旱地区需要全年供水灌溉;半干旱地区需要雨水失调时的季节性灌溉;半湿润地区的少雨季节需要进行补充性灌溉(在水稻地区则需经常性灌溉);湿润地区雨情不稳定时需在关键时刻抗旱灌溉;沼泽地经排水改良后,可根据需要适当灌溉。总之,由于降水量及降水在时间上和空间上的分布不均匀,为获得农业稳产高产,不同地区都需有一定的灌溉来补充作物需水的要求。特别是在中国西北内陆地区,没有灌溉就没有农业。

  近代科学技术的发展和学科之间的互相渗透,促进了灌溉事业的现代化,也促进了农田灌溉理论的发展。人们正在以植物生理学、农业水文学、农业气象学土壤学、水文地质学、农艺学、农业工程学等学科为基础,研究水在农田-植物-大气体系内的运转和调节作用,探讨农田水、肥、气、热、盐的变化,进一步掌握作物需水规律和农田灌溉原理,以便更合理地利用农业水资源,改良土壤,提高农作物产量。

灌溉类型

  按不同的灌水技术可分为:地面灌溉喷灌滴灌地下灌溉等。按水源条件及引水方式可分为蓄水灌溉(见蓄水灌溉工程)、提水灌溉、引水灌溉(见引水灌溉工程)、井灌污水灌溉等。按水文气象条件及耕作需要的目的可分为:①补墒灌溉。即根据作物需水规律,适时适量把水引入农田,使水蓄储在可供作物利用的土层内(旱作田),或在田面形成水层(水稻田),以满足作物生理需水和生态需水的要求。②施肥(药)灌溉。即将肥料农药)溶解在水中,然后借喷灌、滴灌或其他灌水方法灌入农田。③调温灌溉。即为调节田间小气候而进行的灌溉。如冬灌以利小麦安全越冬,用喷灌防霜冻,喷雾灌防干旱风害或防高温等。④洗盐灌溉。即在盐碱土耕地内,灌水压盐,以改变土壤剖面内盐分的分布及冲洗排盐,以改良盐碱地。⑤放淤灌溉。即利用水沙资源,放淤肥田,以改良土壤。⑥储水灌溉。即在农田需水较少而水源相对丰富的时期,将大量灌溉水储存在土壤中,以备以后使用。⑦除草灌溉。即利用稻田深水淹灌消灭杂草。此外,还有改善土壤耕作性能或防止风蚀的灌溉等。

灌水的技术和标准

  各种灌水技术均应以适时适量和均匀灌水而又不破坏土壤结构为目标。灌溉标准又称抗旱标准,指灌区水利设施对灌溉用水的保证程度。它是反映灌区水利工程供水能力的重要指标,一般以持续干旱期间能保证作物用水的天数表示。灌溉标准根据灌区水土资源、作物种类和需水量、原有水利设施的基础、农业发展要求及当地生产发展水平等因素确定。通常选择设计灌溉工程的典型年所依据的标准称为灌溉设计标准。

  对降水的旱涝标准可用水文分析法检验历史旱涝规律来选定,一般用典型年或用频率法选定代表年。频率法一般以保证率50%、75%、90%3个指标,分别代表中常年、中旱年、干旱年的旱情,据中旱年的旱情设计,以干旱年作校核。按各种作物的种植面积及各该作物的灌溉制度确定灌区的灌溉制度,扣去作物生长期内的有效降水量就得到灌溉需水量与用水过程。然后根据计划灌溉面积和灌溉系统水的有效利用率确定需要从水源引用的水量和引水过程,为灌溉系统的设计和计划用水管理提供依据。根据水源在综合利用条件下向农业供水的能力确定农田灌溉的发展规模和灌溉标准,使灌溉需水、有效降水与水源供水之间有一个良好的较稳定的水量平衡关系。由于江河径流的大小由灌区上游的来水量所决定,其旱、涝频率与灌区内降水频率多不一致,在无蓄水的情况下,必须从合理调整种植结构、作物布局、水土资源利用、计划经济指标等方面来取得水量平衡。在自然径流不足时应发展蓄水灌溉。

灌溉系统

  灌区内由各级渠道和配套的水利工程建筑物组成的输水系统。一般包括 3部分:①水源工程系统,即从河流、水库等取水的建筑物;②输水和配水系统,即将水从渠首输送并分配到灌区各地的各级固定渠道;③田间灌溉网,即末级固定渠道以下的田间管道或临时渠道。农田灌水系统通常与农田排水系统配套,组成灌区的灌溉排水系统。在灌水季节内农田灌溉需水量随雨情的大小而变化,灌溉系统的过水量也相应地在一定幅度内变动,从而引起渠道水位的涨落。这就要求灌溉系统进行调节,使之在低水位时也能达到自流浇地。在水源不足时,还需通过调整灌溉作物的布局、调整灌溉面积、灌水定额来降低灌溉需水量,并在灌区内组织合理的轮灌,使水量达到平衡,以满足农业生产的需要,收到良好的经济效益。

  中国创造的大、中、小型水库和塘堰相结合,蓄水、引水、提水相结合的长藤结瓜式灌溉系统是一个成功的经验。这种灌溉系统能将库、塘及其他水源进行联合运用,调盈补缺,提高了库、塘等水源调蓄和有效地利用水资源的能力。

问题和趋向

  随着世界人口的剧增和工农业生产的发展,世界各国普遍感到水资源不足,灌溉用水紧张、且水源污染日趋严重。能源的紧张和能源价格的提高,还造成了灌溉能源不足、且灌溉成本上涨的状况。在大量引水灌溉条件下,某些地区出现地下水位上升,产生土壤次生盐碱化;由于地下水超采,则导致某些地区地下水位下降,从而产生地面下沉等社会公害。

  因此,农田灌溉技术将向发电、灌溉、防洪等水资源综合利用方向发展;节水、节能新技术将进一步发展;地面灌溉技术和水资源管理将进一步受到重视。在灌溉面积不断扩大的情况下,采用系统分析方法,调整供需水关系,选择供水、灌水最优方案,以满足灌溉需水要求,建立良好的生态平衡;逐步应用电子计算机技术对灌溉系统的运行实现自动控制,以及在适当限制地下水超采的前提下,深入研究人工回灌技术控制地面下沉等,具有重要意义。

  参考书目

  K.K.Framji, Irrigation and Drainage in The World, International Commision on Irrigation & Drainage, New Delhi, 1969.

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