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节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要,也是农业现展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。为此,笔者就我国节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
1.节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间,到被作物吸收、形成产量,主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面:(1)灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。(2)节水灌溉工程技术。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失,提高灌溉效率。(3)农艺及生物节水技术。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。(4)节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术,土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
2.节水灌溉新技术
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:(1)与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。就是从作物生理角度出发,在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度,使作物经历有益的亏水锻炼,改善品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。(2)应用3S技术的精细灌溉技术。就是运用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS),遥感技术(RS)和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术,可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。T是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。(3)智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备,适时地检测土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求来实施变量施水,达到最优的节水增产效果。
3.节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:(1)喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。(2)地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。(3)地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。(4)农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。(5)节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
4.发展节水灌溉技术的政策建议
(1)提高发展节水灌溉技术的认识。我国是一个水资源短缺的国家,随着人口增加、经济发展、社会进步,农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全,只能走内涵式发展的道路,灌溉必须走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度,使全社会都来关心节水灌溉技术,形成一个较好的节水灌溉技术发展环境。
(2)形成发展节水灌溉技术内在机制。通过制定和运用好水价、水权这些经济手段,对农业用水需求进行有效调控,削弱低效益膨胀型的用水需求,杜绝无效益浪费型的用水需求,促进节约农业用水的需求,从而推进节约灌溉技术发展。
【关键词】小河西水库灌区;节水改造;技术
1.前言
小河西水库灌区水毁恢复工程与节水改造规划工作已经完成,并且已经开始建设。小河西水库灌区兴建于1958年,以小河西水库为灌溉地表水源,小河西水库灌区位于通辽市扎鲁特旗中西部,距旗政府所在地鲁北镇25km,地理坐标是东经120°36′-120°43′,北纬44°23′-44°37′,灌区全长74km(其中:香山灌域54km,工农灌域20km),平均宽2km,总面积148km2(合22.2万亩),所辖服务范围香山镇六个村,鲁北镇四个村及香山农场两个村,灌区总耕地面积11万亩,播种面积8.4万亩。灌区原设计灌溉面积5.0万亩,历史最高年度灌溉3.2万亩,最少年份1.1万亩,多年平均灌溉1.6万亩。
2.小河西水库灌区节水改造任务艰巨
根据通辽市水利勘察设计院完成的小河西水库水毁恢复工程设计报告,规划灌溉面积2.3万亩,其中工农灌域2.0万亩,全部为旱田;香山灌域0.3万亩,全部为水田。水田灌溉保证率为75%,旱田灌溉保证率为50%。年可供水量为1160万立方米。小河西灌区兴建于1958年,以小河西水库为灌溉地表水源,该灌区经过40余年的运行,渠系建筑物出现了严重的破损现象。1998年8月8日的特大洪水使小河西水库的主坝决口,水库溢洪道、工农涵洞及香山涵洞被冲毁,水毁以后,水库原有的灌溉能力全部丧失,99年至2003年春旱,灌区人民群众用柴油机水泵从河道抽水解决春种灌溉用水问题。
小河西水库除险加固工程的实施,相继重建了水库香山涵洞及工农涵洞,恢复水库向灌区输水灌溉的功能。小河西灌区工农干渠下游的主要渠系建筑物建设年代久远,多为砌石及草木结构,经多年运行,都相继出现了不同程度的破损现象,并且在98洪水中也遭到了不同程度的破坏,均损毁废弃,因此,小河西水库除险加固的成功实施后,为了能尽快发挥其原有的灌溉效益,解决下游灌区人民群众农田无法灌溉的难题,急需对小河西灌区水毁建筑物进行恢复重建。由于水源有限,为了扩大灌溉面积,必须对灌区进行节水改造。
小河西灌区面临干渠工程不够配套、建设标准偏低、老化失修、管理落后等一系列问题,还面临灌溉水量不足的严峻问题。通过节水改造,不但要解决现状缺水,而且在不增加灌溉用水总量的前提下,还要在灌区控制范围内扩大灌溉面积。灌区节水改造建设周期长,综合性强,投入巨大,技术方案和技术路线既要立足于生产上已经得到验证的成套技术,同时应有必要的前瞻性,制定科学、合理的改造标准,积极、慎重地采用新技术、新材料、新工艺,以增加灌区改造的科技含量、提升灌区功能,保证工程质量,降低建设费用和运行成本,提高灌区经济效益。
3.小河西灌区节水改造的技术问题
根据小河西灌区所处气候条件有显著差异,节水改造技术决策可归纳为下述几个主要方面:
3.1以可供水资源总量确定灌区规模
我国农业面临的水资源严峻形势不仅表现为水资源的人均占有量和亩均占有量低,而且更突出地表现为水土资源配置失衡。小河西水库灌区垦殖率仅为50%左右,即灌区控制范围有近一半的面积为各类荒地。充足的光热资源和丰富的土地资源引起人们以扩大灌溉面积发展农牧业生产的愿望,但往往忽视了水资源承载能力的限制,造成上游开荒、下游弃耕,湖泊干涸,河道断流,绿州萎缩,自然生态恶化的严重后果。因此灌区改造必须正确把握水资源的承载能力,确立以水资源承载能力决定灌区发展规模的技术原则。
水资源承载能力主要取决于水资源条件,一般而言,水资源丰富地区的水资源承载能力大,而水资源匮乏地区的水资源承载能力小。但是,水资源的承载能力又表现出明显的可变性,广义上讲开源、节流都是为了提高水资源的承载能力,当然这种提高是有限制的。水资源开发程度超出安全限度意味着水资源的承载风险加大;超出技术、经济合理性的节流,也必然带来运行、管理上的风险。水资源承载能力还表现为相当大的弹性,例如超采浅层地下水的短期合理性与长期危害性是并存的。正确利用水资源承载能力的弹性可以大大提高水利工程的经济合理性,超出限度则最终会影响农业生产。
在考虑水资源承载能力时,还必须考虑对生态环境的影响。水资源短缺的北方地区,在当前技术水平下,提高水资源对经济发展的承载能力,不能不影响到生态环境用水,因此本地区应首先保证必要的生态环境用水,也要同时从长远上考虑生态环境的承受能力。
3.2 确定不同的灌溉标准
灌区通常采用单一灌溉设计保证率,例如有关规范规定的影响因素中,作物影响是以“作物组成”的形式出现的,并未明确同一灌区的不同作物可采用不同的灌溉设计保证率。这种状况与我国农业传统上强调粮食生产有关,也与规划设计的粗放有关。灌区节水改造中如何正确选择灌溉设计保证率是一个有争议的问题,一方面该区域水资源短缺,不可能选择过高的灌溉标准,另一方面灌区节水改造的效果又应该体现在灌溉保证率的提高上。
小河西灌区建于50~70年代,灌溉设计保证率是根据当时的水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模等因素确定的。80年代以来气候呈现逐年干旱的态势,河流年径流量明显减少,灌区的灌溉实际保证率并未达到设计保证率。例如工农灌域有65%的灌溉面积每年只能灌水1次,且远低于设计灌溉定额。因此,灌区节水改造的效果首先不是体现为提高灌溉设计保证率,而应该体现在恢复灌溉保证率上。
现在农业种植面临重大结构调整,即由目前以粮为主的“粮、经”二元结构变为“粮、经、饲”均衡发展的三元结构,农业用水形态呈多样化趋势。优质、专用粮食作物和大多数经济作物因产值高、适用水肥条件好等原因,要求较高的灌溉保证率,而耐旱牧草和一般粮食作物则不要求较高的灌溉保证率,因此同一灌区应该针对作物要求确定不同的灌溉设计保证率,这是适应农业种植结构调整,发展灌区经济的必然选择。
采用多种灌溉设计保证率给灌区规划设计和运行管理带来技术上的难度,解决的办法应依水源条件不同而异。在单一水源条件下,可通过调整作物种植布局和实行作物区域种植、规模经营的方法解决,在多水源特别是开发利用地下水的条件下,应在供水保证率高的水源受益地区种植要求灌溉保证率高的作物。渠道也可以采用既适合大流量输水,也适合较小流量输水的形式。
3.3 合理开发和运用水资源,建设井渠结合灌区
灌区以小河西水库为主水源,但并未对区内全部水资源实行有效的统一管理。降雨形成的土壤水是水资源的重要赋存形式,有效利用降水是提高农田水份生产效率,解决水资源短缺的重要技术方向。本地区多年平均降水量为399.5mm,降水年内分配不均,主要分布在6~9月份,站全年降水量的80%。属补充灌溉农业,对降水有较大的依赖性。据有关研究表明,本地区土壤水的资源量占降水资源量的60%~70%,玉米生育期土壤水可达其全部耗水量的1/3,但土壤水并未得到充分利用。开始在有效利用降水上做文章。但是降水集中在7、8、9三个月,春季少雨,为此在有条件的地区建设蓄水工程,集蓄雨水,降水不足时则少量利用渠水补足蓄水,形成了“渠引库蓄”的用水模式。这种用水模式大大减少了灌溉用水量,对该类灌区节水改造方向影响深远。
地下水是该灌区的重要水资源,在井渠结合方面取得了不少经验,特别是水库冲毁之后,农民自发地打了部分机电井,为利用地下水打下了基础,地下水开发利用对灌区的意义并不仅仅是增加可供水量,而且能控制耕地盐渍化,为种植结构调整提供便利的水利条件。西因为该地区降水少,浅层地下水主要靠灌溉补给;浅层地下水往往矿化度较高,且在垂直方向和水平方向呈不均匀分布;灌区垦殖率低,灌区内各类荒地大量分布,潜水蒸发损失大,这些因素都给小河西灌区的地下水开发利用带来多方面的特殊性。实行井渠结合是小河西灌区节水改造的重要内容。
3.4以干渠防渗为重点
小河西水库灌区渠系复杂,渠线较长、渠道的工程地质条件为部分强风化岩层和含砾砂壤土层,输水损失大,以渠道防渗作为节水改造主要措施是符合实际情况的。但是渠道防渗耗资巨大,而且还存在冻涨破坏的威胁,如何正确选择渠道防渗措施是灌区节水改造面临的技术决策。干渠与田间渠道比较有以下特点:①干渠一般按续灌方式运行,行水时间长;田间渠道一般按轮灌方式运行,行水时间短。②各级渠道的合计设计流量,田间渠道一般为骨干渠道的几倍至十几倍,即一级田间渠道的合计断面远大于一级干渠的合计断面。③比较单条渠道长度,干渠较田间渠道要大得多,但比较单位灌溉面积的渠道长度,结果正好相反。由此可以看出,干渠输水损失水量一般大于田间渠道输水损失水量,干渠防渗亩均费用一般小于田间渠道防渗亩均费用。因此,从投入的有效性考虑,灌区的渠道防渗应以干渠为重点。
渠道的功能主要是输水、配水,同时还要求不冲、不淤,尽可能减少洇渗对周围农田的影响,缩短行水时间,保证行水安全等。从这些要求上看,干渠防渗也应优先于田间渠道防渗。井渠结合灌区,渠道通常都有引水补源的作用,因此田间渠道除确有必要的渠段外,一般不宜采取防渗措施。根据以上的特点,小河西灌区干渠采取钢筋混凝土防渗是比较经济合理的。
3.5 农艺措施是充分发挥节水改造效益的关键
提高降水利用率和生产效率的农艺措施主要是:①以平整土地为中心的坡地整治措施,②以秸秆和地膜覆盖为重点的覆盖保墒措施,③以少耕、免耕为主的耕作保墒措施,④以平衡施肥和施用抗旱剂为重点的化学调控措施,⑤以选用抗旱品种为重点的生物节水措施,⑥以优化农业资源配置为主的产业化发展措施等等。灌区节水改造的目的是为了提高水利用率和水分生产效率,应在技术方案和技术路线中明确农艺措施的重要作用,也应对农艺措施的筛选和配套提出指导性要求。
4.小河西水库灌区节水改造的几项关键技术和措施
根据小河西灌区的具体条件,面临的问题有其特殊性,对节水改造技术有如下几点需求:
4.1 灌区水循环的模拟和评价技术
灌区引水量的减少以及渠道防渗等节水措施的广泛采用将影响灌区水循环,特别是地下水的补给和消耗将发生显著变化,并进一步影响到土壤盐分运动以及自然植被、人工植被的生态耗水。如何依据节水改造实施前后条件的变化比较准确地推演未来的状况和变化趋势,是对这项技术的基本要求。
4.2 渠道防冻涨措施
由于冬季气候寒冷,防渗渠道破坏的主要原因是冻涨问题,特别是干渠沿线的地下水位有时甚至高于渠底,致使冻涨量过大。国内外渠道防冻涨研究成果和成功经验不少,技术上没有大的障碍,问题在于防冻涨措施的有效性往往和建设费用、运行费用成正比,对于我们这样经济落后地区尚难以承受。灌区渠道防冻涨问题不宜单纯依靠防冻涨措施解决,应提倡针对渠段实际情况采用综合措施解决。例如,干渠两侧地下水补给条件好,水质也较好,可以沿渠布设机井(或埋设水平排水管),将地下水提入渠中,一方面增加了可供水量,另一方面也可有效降低骨干渠道两侧的地下水位,减轻冻涨威胁,比单纯排水的经济性好。
4.3 高标准平整土地技术
高标准平整土地是提高灌区田间水利用率的基础性工作,现在主要用人工和推土机结合进行土地平整,但是精度不高,耕地大平小不平,致使灌水仍不够均匀,灌水定额过大。目前提高田间水利用率的有效措施是划小畦块,缩短沟长,但不利于农机作业。国外采用激光平地,保证灌溉效率。但是由于技术和经济原因近期我们还不可能采用激光技术平整土地,可以在继续采用人工和推土机的同时,瞄准先进的激光技术,一旦实际成熟则立刻采用。也可以向有关科研部门提供实验基地,与科研部门进行合作,实验成功马上申请大面积推广。
4.4 非充分灌溉技术
非充分灌溉缺水灌区节水技术改造的必然选择,但如前所述,由于农艺节水技术的进步和广泛应用,充分灌溉和非充分灌溉界限已发生明显变化。故这里所讲的非充分灌溉,应该是在较好农艺节水措施条件下进行的灌溉。普遍采用非充分灌溉的关键在于需要对灌溉系统功能重新定位,对灌区运行调度也提出严格要求,否则如果按照目前的工程条件和调度能力,作物水分的“短期亏缺”很可能成为“永久亏缺”。给农民带来无法挽回的经济损失 。
4.5 灌排结合,控制耕地盐渍化
小河西灌区因降水稀少,蒸发强烈,以及排水工程不配套等原因,开灌后不同程度存在盐渍化问题,因此必要的排水配套措施应该是这次灌区节水改造的重要内容之一。在干旱、半干旱地区,要解决岩渍化问题,目前最好的办法就是灌排结合,井渠结合,放弃原有的重灌轻排思想,在加强灌溉管理的同时,也要加强排水措施。从田间排水开始,合理布设排水沟渠,使排水通畅。还要注意观察,随时发现和解决排水中的问题,严格控制耕地的岩渍化问题。
4.6 灌区分析评价技术
灌区分析评价包括二方面的目的:一是对现状灌排设施进行调查,总结经验,找准问题;二是根据水资源条件、农业种植结构等变化趋势,提出灌区节水改造的目标、标准、技术方案、技术路线、经济技术指标、管理体制等等。灌区分析评价是灌区节水改造规划工作的基础,也是一项重要的前期性研究工作,但目前这项工作非常薄弱,仍停留在常规现场调查的水平上。
5. 结束语
小河西水库灌区在当地农业和农村经济发展中,起着不可替代的重要作用,但也面临着严峻的水资源短缺、工程设施老化和实现农业现代化等多方面的挑战,进行以节水为中心的重建配套和节水改造势在必行。当地政府和群众已经认识到了水资源短缺对经济和社会生活的影响,意识到了节水的重要性和紧迫性,我们进行节水改造时应该认识到经济和技术方面的困难,但同时也要看到干部群众对节水改造的积极性和能动性,从而增强战胜困难的信心和决心。
参考文献:
[1]扎鲁特旗小河西水库除险加固工程初设报告.
[2]扎鲁特旗小河西水库灌区水毁恢复工程规划报告.
关键词:节水灌溉技术;喷灌系统;优点;缺点
中图分类号:S275 文献标识码:A
引言
我国作为水资源严重缺乏的主要国家之一,相关地区及部门对提高水资源利用效率的重视力度一直很高。农业作为耗水量最为严重的产业,推广及发展节水灌溉技术,对于我国经济、社会及生态的可持续发展具有很重要的作用与意义。基于此,笔者结合自己的经历与经验,对农业节水灌溉技术中喷灌系统的组成、分类及优缺点进行了系统的分析。
1 农业节水灌溉技术
近年来,农业节水灌溉技术得到快速的发展,各地区与相关部门加大了对相关技术的推广及运用力度。节水灌溉技术其实是一种以农作物的实际需要为依据,高效合理利用水资源的方式与手段的概称。节水灌溉技术不仅可以促进农业的发展,产生巨大的经济效益,而且具有很强的正外部性,对生态及社会的发展也具有一定的积极作用。总之,节水灌溉技术的最终目的就是确保在农业生产的过程中以最小的水消耗,获得最大的经济、社会及生态效益。值得强调的是:节水灌溉技术是一个系统的工程。不仅包括水资源的利用,还包括水资源的开发、优化、输配、量测、监控等方面的技术。具体来说,农业节水灌溉技术主要包括渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌、微灌技术以及农业节水措施等。
2 喷灌的系统的组成
通过上面的分析可以看出,喷灌是农业节水灌溉技术中的一种,而喷灌系统则是对这一技术运用过程中各要素的系统化描述。所以,喷灌系统一般由以下几个部分组成:水源、动力设备、管网、喷头及田间工程等[1],具体如下。
水源主要是指河流、渠道、渠道、湖泊、塘库、井泉等。值得强调的是水源的选取必须结合实际的需求,水源提供的水量、流量、水质必须满足喷灌系统的要求。不然的话,不仅不能达到灌溉的目的,而且对于设备的损伤非常严重。
动力设备主要是水泵,一般情况下,水源与灌溉区域的高度差不能满足灌溉的要求,甚至很多时候,水源的地势要地域灌溉地,所以必须要借助外力将灌溉水吸提加压,而水泵就是起到这个作用。其实,水泵不是真正的动力源,因为水泵还要通过电动机、柴油机或者汽油机等设备来带动。另外,拖拉机也可以作为动力机带动水泵。
管网是结合灌溉的需求,用管件铺设成的供水网络。一般来说管网包括干管和支管2级,还有一些连接及控制的部分[2]。管网的作用主要是将有压力的灌溉水输送、分配到田间。管网不仅起到输送灌溉水的作用,而且提高了灌溉的针对性。
喷头是一种喷灌系统中专用的部件,由竖管支撑与支管连接,不然的话,很容易被顺坏。喷头的作用是将灌溉水喷射到空中,形成细小的水滴。细小的水滴不仅有利于农作物的吸收,而且有利于灌溉效率及水资源利用效率的提高。
3 喷灌系统的优缺点分析
喷灌系统主要是利用管网将灌溉水输送及分配到田间,然后通过喷头喷射到空中,形成雾状水,然后均匀地洒落在灌溉区域,以供农作物吸收。由此可以看出,喷灌系统存在一定的优缺点。
3.1 优点
3.1.1 灌溉均匀,节约用水
喷灌系统可以有效地提高灌溉水的利用效率,据相关部门统计喷灌水均匀度可以高达80%~90%,利用率高达60%~85%[3]。
3.1.2 喷灌系统能够提高农作物的产量
这主要是因为喷灌系统可以根据农作物的实际需要,进行适宜的灌溉,使得土壤中的水、热、气比较协调,这对于农作物的成长具有积极的作用,而且能够调节田间小气候。
3.1.3 喷灌系统的灵活性比较强
喷灌的过程对于地形及其平整度要求不高。传统的地面灌溉,土地不平整,很容易在低洼地积水,凸出地又达不到灌溉的效果。
3.1.4喷灌系统的土地占用量及工作量都相对比较小
一般来说,喷灌技术可提高土地利用率7%~10%[4],相对地面灌溉来说,也可以节约大量的劳动力。据相关数据统计,喷灌相对于地面灌溉大概能节省50%左右的劳动力。
3.2 喷灌系统的缺点
喷灌系统的运用受风的影响较大,因为喷灌的雾状水滴,如果风大的话,很容用被吹散,这样不仅不能节约灌溉用水,还有可能造成一定的浪费;喷灌系统是通过管网输水,而且需要动力设备做支撑。
投资相对来说比较大,一些欠发达地区很难运用。另外,如果采用移动式或者半固定式喷灌设备的话,虽然可以在一定程度上减少投资。但是,移动的过程比较麻烦,而且对农作物的损伤比较严重。总的来说,喷灌系统运用虽然存在一定的弊端,但利大于弊。值得在农业生产中推广。
4 结语
通过论文的研究可以看出节水灌溉技术在农业生产中具有很重要的作用与地位,不仅可以带来一定的经济效益,而且有利于社会及生态的可持续发展。而节水灌溉技术中的喷灌系统不仅能够提高水资源的利用效率,而且对灌溉地面的要求不是很高,所以运用范围比较广。
希望论文的研究为相关的工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值。
参考文献
[1] 钱蕴壁,李英能,杨刚,等.节水农业新技术研究[M].郑州:黄河水利出版社,2012(12).
[2] 段爱旺,孙景生,刘钰,等.北方地区主要农作物灌溉用水定额[M].北京:中国农业科技出版社,2011(1).
论文摘要 七台河市新兴区红旗镇的水资源现状急需发展节水灌溉,通过多年来的实践,总结出了适合当地特色的、不同类型区的节水灌溉工程技术模式,如果能在生产生活中得到推广和应用,将会取得显着的节水、增产、增效的效果。同时提出了推广这些节水灌溉模式过程中存在的一些问题及对策。
水利是农业的命脉,粮食的增产往往是通过灌溉面积的增加来实现的,然而灌溉面积的增加已受到水资源总量和用水结构变化的双重制约。因此,发展农业的根本出路在于节水。推广节水灌溉技术模式能更好地使用节水灌溉技术,发展节水农业,提高水资源的利用效率,这是加强农业基础设施建设、加快农业科技进步、提高农业综合生产能力的一种有效措施。红旗镇是七台河市新兴区唯一的乡镇,地处城郊,总面积130km2。全镇辖12个行政村,2个直属场,耕地面积1 950hm2,总户数5 576户,总人口约2.38万人,其中农业人口约1.86万人。由于历史原因,红旗镇与新兴区城区没有明显的地域界限,有6个村属城中村,城乡混居。农业用水主要依靠由桃山水库调剂的倭肯河水和地下水。而七台河市又是一座水资源匮乏、缺水比较严重的煤炭工业城市。多年平均水资源量8.36亿立方米,人均占有水资源量948 m3,是全国人均水平的1/2、全省人均水平的2/5。七台河市区多年平均水资源量2.38亿立方米,人均占有水资源量466 m3;均低于全省水平。桃山水库担负着全市城区居民的饮用水、工业用水,包括红旗镇在内的下游多个城、镇的农业用水。遇到干旱年份,城区居民的饮用水及工业用水都不能完全保证,农业用水更是无从谈起。新兴区是七台河老区,是七台河市四大国有煤矿所在地。全区142km2的土地,大部分都是地下采空区,地下水流失严重,干旱季节,水量远远不能满足小井灌溉需要。
1红旗镇不同类型节水灌溉的工程技术模式
1.1新建井灌区节水增效灌溉工程技术模式
按照“以水定井,统一规划,合理开采,严格管理”的原则,在新建的井灌区发展节水增效灌溉。以开采有稳定可靠补给来源的浅层地下水为主,将井灌建设和节水灌溉结合起来,建设成节水型井灌区,做到既促进农业的发展,又防止地下水超采、环境恶化的结果。这种模式是:合理布井,采用先进的成井工艺提高机井质量,配套小型移动式喷滴灌机等节水灌溉设施。红旗镇按照这种模式可建成中心灌区26.7hm2,辐射区80hm2,项目区建成后灌水定额将会明显下降,年节水预计10万立方米,在全部农田实现全生育期灌溉的同时,地下水将得到有效控制,灌溉期间地下水位将基本保持不变,可有效提高农业抗灾能力。由于取消了田间输水土渠,还可节省渠道占用耕地面积。
1.2灌区田间工程节水改造模式
由于红旗镇原输水渠道防渗衬砌率低,田间工程不配套,灌水方法落后,是发展节水灌溉的重点区域,特别是田间工程部分,由于以群众投入为主,是当前节水灌溉最薄弱的环节。因此,这类灌区在对干、支渠等输水工程进行防渗的同时,对田间工程进行节水改造。改造的模式是:对斗、农渠进行防渗衬砌,平整土地,重新确定沟渠规格,采用小畦灌、沟灌、长畦短灌和波涌灌等先进的地面灌水技术,并通过开展非充分灌溉、水稻控制灌溉、降低土壤计划湿润层深度和采用覆盖保墒等农业综合节水技术,实现渠灌区全方位节水。
1.3节水抗旱灌溉工程技术模式
由于七台河市处在十年九春旱的季节性缺水地区,这类地区在农作物播种季节经常性地发生干旱,而在其他生长季节或生育阶段降雨可满足需水要求,如不采取抗旱灌溉轻者减产,重者绝收。对这类地区,采取的节水灌溉工程技术模式为:选用适宜当地的各种节水灌溉技术,如坐水种、软管灌溉、轻小型移动式喷灌机组等和植树种草培肥土壤、覆盖保墒、合理耕作、采取节水灌溉制度相结合。红旗镇可采用坐水种节水抗旱灌溉模式,利用行走式注水点播机,将开沟、注水、点种、施肥、覆土一次作业完成,主要用于玉米、大豆的抗旱点灌。
2推广对策
2.1加强宣传,提高群众的节水意识
发展节水灌溉必须要加强对节水灌溉技术的宣传普及,实现干部群众观念上的变革。由单纯的浇地向浇作物、科学节水转变,用科学技术手段武装农业。同时,做好节水灌溉的科技交流,让群众认识到农业节水的必要性和重要性,采用先进的取水、输水设施,先进的微灌、喷灌机械,先进的滴灌、渗灌、微灌方法,提高水的有效利用率。
2.2政策配套,提高灌溉用水管理水平
由于节水法规制度建设相对滞后,尤其是灌溉用水的市场机制不键全,农用水价偏低,不利于节水灌溉工作的开展。在推行节水灌溉中,管理是最重要的环节,也是目前最不为人们重视的环节,重建设、轻管理仍是长期以来没有解决好的一个重大问题。当前,灌区的农田灌溉水的水价仅为供水成本价的1/3~1/2。据有关部门统计,目前在水、种、肥农业生产投入三要素中,种子投入占27%,肥料占34%,而灌溉用水只占7%~9%。在一些引河灌区,水费支出仅占平均纯收入的2.1%。由于水价太低,导致农民不爱惜水,不舍得在购买节水灌溉设备上花钱;由于水价太低,灌溉管理单位收取的水费入不敷出,反而鼓励农民多用水;由于水价太低,水利工程难以维修更新,工程老化失修、带病运行,效益日趋下降。在节水灌溉管理中,加快水价改革是最重要的管理措施。1998年中央水利工程供水出库价或河道取水的渠首价平均1.3分/m3;地方水利工程的平均供水价格(批发价)为2.9分/m3;农业用水零售价5分/m3,适当提高水价,逐步达到成本水价,是水价改革的方向。目前不少灌区已开始适度提高灌溉用水的水价,但达到成本水价还很困难。为避免因水价上提,引起农业生产成本轮番上涨,应实行鼓励节约用水的科学水价制度,如容量和计量两部制水价和累进制水价,对于浪费水资源的行为,实行惩罚性水价。此外,在水资源的合理调配和灌溉服务体系的建设方面,也还远不能适应当地经济和社会发展的需要。因此,要根据不同的生产条件对不同类型,特别是小型水利工程因地制宜地实行股份制改造、承包经营、股份合作制、租赁拍卖等多种形式的产权制度改革。大中型灌区要积极推广用水户参与管理的经验,通过提高水价和加强管理,逐步实现以水养水,达到节水的良性循环。要加强灌区内部管理,精简机构,分流冗员,落实多种形式的经营管理责任制,降低成本,提高经济效益。
2.3进一步强调因地制宜,克服推广中的盲目性
目前可供选择的节水灌溉技术有很多种,但都有一定的适宜范围,必须因地制宜,做好调查研究,进行充分论证和多方案比较,特别要考虑当地的实情,选择最适合本地区发展的节水灌溉技术措施。尽管在发展节水灌溉的过程中,主管部门一再强调要坚持因地制宜的原则,但是当前各地在推广应用节水灌溉技术中,仍然出现一些不恰当的做法。如:不按规律办事,行政干预较多,不根据需要和可能,不充分征求农民群众的意见,沿国道成线、成片修建仅为供参观用的所谓样板工程或旅游农业;有的农业节水灌溉工程本已有比较完整的低压管道输水灌溉系统,又在上面重复修建喷灌工程,上级参观时开喷灌,实际生产时用管灌;有的井灌区已严重超采地下水,形成地下水降落漏斗,本应通过修建节水工程减少地下水用量,改善和恢复生态平衡,但却继续扩大灌溉面积,地下水开采量不但不减少反而增加等。造成投入大量资金建成的节水灌溉工程不但不能发挥应有的效益,而且还挫伤了农民发展农业节水的积极性或带来负面的社会效应。
3结语
由于红旗镇地域广阔,各村经济条件不同,作物类型有别,气候差异较大。因此,发展节水灌溉要从各地的实际出发,在充分考虑当地自然条件和农村社会经济水平的基础上,因地制宜地选取各种适宜的节水灌溉技术和模式。发展节水灌溉是一项系统工程,要将农业措施与水利措施相结合、工程措施与非工程措施相结合、软件建设与硬件建设相结合,形成各种节水技术的组装、配套与集成。发展节水灌溉还应以经济效益为中心,以提高水、土资源利用率和增产、增收为目标,通过发展节水技术促进农业结构的调整、促进各种先进适用技术的应用、促进农业质量和效益的提高,推进农业现代化和产业化进程,实现农业增产、增收,使农民得到更多实惠,用显着的经济效益引导广大农民群众发展节水灌溉。
参考文献
[1] 吴景社,李英能,黄修桥,等.推广节水灌溉是中国现阶段先进生产力的发展要求[J].节水灌溉,2001(2):19-21.
论文关键词:低扬程滴灌,节水灌溉技术,运行费低,效益好,局部灌溉
1、综合说明
31团12连棉花低扬程滴灌工程为2008年度31团农业综合开发棉花基地建设项目之一,是低扬程滴灌示范项目工程。低扬程滴灌就是灌溉水经过首部低扬程水泵加压,将水输送到田间管网,再通过棉花膜下滴灌带上的滴水器,以滴流方式,将水灌到棉花根部土壤中的一项节水灌溉技术。该技术通过加大管网管径来减少管网沿程水头损失和在首部过滤系统中仅设置鱼雷式网式过滤器来降低局部水头损失等方式使整个棉花滴灌系统设计中总水头损失较小而采用低扬程、小功率、大流量的水泵从而达到省电,从而降低运行费,同时通过选用压力等级较低的UPVC及PE管材和管件来节省投资。该技术除有节水、节肥、节劳力、效率高外,还具有造价及运行成本较低等特点。同时能够减轻病虫害,降低棉花生产成本,提高棉花的产量和品质,该技术操作简单,实用性强,灌溉效果好,增产作用显著效益好,易被广大农户所接受,其经济效益,社会效益十分显著。
2、棉花低扬程滴灌规划设计
31团12连棉花低扬程滴灌工程设计净总面积3247.8亩。现有条田、渠、林、路及配电线路已配套,设计根据现状,结合水源、气象、地形、土壤作物等自然条件来进行系统规划、滴灌设计及首部设备选取、系统保护和控制、调节及排水设计等四个方面的设计工作,具体设计特点如下:
2.1系统规划
根据条田、道路、林带现实状况,综合考虑各种因素,合理选择首部沉淀池的位置。根据滴灌设计工程处的基础数据和微灌技术规范规定的设计技术要求,来确定每个系统灌溉控制面积。本设计的3247.8亩规划为一个首部,四台水泵,每台水泵均单独控制一个灌溉系统。水泵一控制面积为803.2亩;水泵二控制面积为856.8亩;水泵三控制面积为731.0亩;水泵四控制面积为856.8亩。
2.2滴灌设计
(1)滴灌带选型
根据项目区种植结构、土壤质地,同时考虑铺设、回收等施工、使用管理方便的要求,本工程选用1年1用的单翼迷宫式滴灌带。滴灌带的型号为300-3.2L/h,压力等级为0.10Mpa,滴孔间距0.3米,公称流量3.2L/h,流量公式q=0.8041h0.60。
(2)主要技术参数
设计日耗水强度Ea=6.7mm/d
设计土壤湿润比p=59.3%
设计灌水均匀度Ca≥0.85
灌溉水利用系数η=0.9
设计系统日工作小时数h=20h。
计划湿润土层深度Z=50cm
设计灌水定额m=25.94mm(17.3m3/亩)
灌水周期T=3.5d
设计一次灌水延续时间t=3.7h
(3)滴灌方式及设计方案
考虑到多条田轮灌灌溉方式具有以下缺点:①运行管理极不方便。开关阀门的管理人员要来回跑多个条田,费时费力,功效较低。②水、电费计算复杂。这种水、电按田面积均摊方式农户接受不了,农户为水、电费扯皮的事情时有发生。③无法满足农户施肥要求。而单条田轮灌方式可以避免上述缺点,故该轮灌灌溉方式深受广大农户和建设管理单位欢迎。因此,本项目设计采用单条田轮灌方式论文怎么写。
设计方案采用四级管网控制灌溉方式,即主干管+分干管+支管+毛管方式。具体见下:
滴灌首部设沉淀池、水泵、过滤及施肥系统和泵房,田间管道分主干管、分干管、支管、滴灌带四级,主干管顺条田短边布置,分干管垂直主干管(顺条田长边布置),主干管与分干管之间呈“E”字型布置;支管垂直分干管布置,滴灌带垂直支管(平行条田)布置,支管与分干管、滴灌带和支管之间呈“丰”字型布置。干管、分干管埋于地下,支管、滴灌带全部铺设于地面。
(4)水头损失计算和管网管径确定
根据管网规划方案,在田间布置管线效益好,然后根据条田的实际情况进行轮灌组的划分,找出最不利情况,根据微灌技术规范的相关规定和最不利点毛管进水口的压力要求,采用多孔管道沿程水头损失公式计算出支管水损,然后根据管道沿程水头损失公式计算干管和分干管水损。为了降低管网的水头损失,设计中采用压力等级低,管径大的管材作为设计的各级管网。
(5)水泵选择
通过计算,求出系统的总水损和总流量,根据系统对流量和水损的要求,查有关水泵选型资料,确定水泵型号。设计水泵采用卧式节能型单级单吸直联式ISW200/235-18.5/4(Z)型离心泵,其性能为扬程H=20-15.6m,流量Q=196-336.4m3/h,配套功率N=18.5kw。
(6)水质处理设计
棉花灌溉水通过沉淀池进水口的滤网式拦污栅和池中的级配砾石来过滤藻类和其他有机质;通过沉淀池来沉淀粒径≥0.06mm的砂粒;最后用网式过滤器滤除灌溉水中非常细微的砂粒。
(7)首部沉淀池设计及过滤设备选取
设计中沉淀池取池底长为30m,宽度为4m,深度为1.8m,边坡系数为1:1.75的梯形混凝土预制板池。作用是解决粒径≥0.06mm的砂粒问题。
鱼雷式网式过滤器采用滤网规格为250目,流量280m3/h。目的是在能满足设计要求的前提下,减少局部水损,从而降低滴灌系统的运行费。
2.3系统保护设计
(1)首部保护设计
在卧式离水泵进出口设置闸阀,方便水泵系统的运行和管理,同时方便在灌溉季节水泵维修和更换;在水泵出水管路上安装逆止阀和进、排气阀,保障水泵正常运行。
(2)管网保护设计
为了防止在冬天停灌季节造成管材的损坏,设计时将地埋管网设计埋深在冻层以下;在干管的三通、弯头等处设置镇墩。
2.4控制、调节和排水设计
为方便管理、冲洗和维修管道,在分干管的首端设置闸阀井和闸阀;在分干管的末端设计渗水井;在支管的进水口处设置球阀。为使各滴灌带进口压力平衡,滴灌带和支管之间采用调压稳流三通连接。为使干管便于排水,干管按水流方向设1/2000的纵坡。
3、结语
低扬程滴灌是一种新型的低压节水灌溉技术,它是将农作物所需要的水肥通过田间管网和滴管带上的灌水器,直接、准确地输入到作物根部附近的土壤中,湿润作物根系部分的土壤效益好,因此又称局部灌溉。新疆属于干旱缺水地区,高新节水农业技术的推广与应用是农业可持续发展的必由之路。为此,本着“以农业为本,降低造价,便于操作,提高收益”的宗旨,本人与31团农业科研人员一起研制成功了低扬程滴灌节水技术并应用于实践——31团12连开发区棉花低压滴灌工程经过三年的运行,工程运行工况良好,节水26.3%,增产30.0%,本工程的亩运行费仅为71.4元/亩,年总费用也只有106.5元/亩,灌溉水利用率达到0.95以上,节水增效效益明显,深受广大用户厚爱,具有良好发展前景。
参考文献:
【1】《节水灌溉技术规范》SL207-98;
【2】《微灌工程技术规范》SL103-95;
【3】《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-99;
【4】主编新疆《滴灌》;
【5】傅琳等主编《微灌工程技术指南》;
【6】杨绿乔等主编《塑料管道工程设计与施工》。
论文关键词:以色列高效节水农业的成效及对我国的启示
以色列是个干旱缺水的中东小国。位于地中海东岸,人口近600万,绝大多数是犹太人农业人口占4%左右。以色列自然生态条件很差,属于典型干旱和半干旱地区。国土50%以上被丘陵和沙漠所覆盖森林覆盖率仅为5.7%,人均每年可用水资源300立方米,不到全球平均量的33%约为我国的12.5%,面对如此的自然环境,以色列自1948年建国以来仅用50多年时间就建成了现代农业,解决了自身粮食需要,并有大量的蔬菜,水果,鲜花出口,被誉为[欧洲的菜蓝子]创造了令人惊叹的农业奇迹。
以色列是如何在干旱缺水的恶劣条件下实现了农业奇迹的呢?
一摸清国情家底,树立农业以治水为本的国策
以色列属干旱半干旱的气候类型,降水稀少,水资源匮乏。北部地区年降水量为700-800毫米,中部为400-600毫米,南部仅为25-40毫米。全国每年可资利用的水资源仅为20亿立方米为了解决中南部地区农业生产缺水的问题,以色列从1953年开始,利用世界银行的贷款,动工修建[国家输水工程]即把北部海拔208米的加利利湖的淡水向南一直输送到内格夫沙漠地区该工程历时14年农业论文,投资17亿美元于1967年完工这个[北水南调]的巨大工程为平衡用水发展农业奠定了初步基础。在输水管理方面由国家专门成立了MEKOROT国家输水公司来管理。该公司除了管理输水工程外还从事打井找水,淡化海水,,治理污水等有关工作论文提纲格式。
二以法治水管水
以色列议会于1955年制定了[水法]对全国有限的水资源进行合理开发和有效管理,为经济发展提供保障。以色列[水法,规定全国境内所有水资源为国家所有,必须专门用于国家经济建设需要和居民生活需求并设立水利委员会为全国水资源专门管理机构,负责水政策,发展规划,用水计划和供水份额。以及水土保护,防止污染,废水净化,海水淡化等有关水资源开发和管理的具体工作。委员会内设有一个理事会,成员中的1/3位政府指派,2/3为各行业的水用户代表,每年水利委员会要把75%的用水份额分配给农业经营着,用于农业灌溉,然后由委员会的理事会根据农业生产中各种农作物,如蔬菜,水果,花卉的不同用水量,制定不同的用水分额
三利用高科技手段,发展节水农业
长期以来水资源问题始终是制约以色列农业发展的主要因素。20世纪60年代以来随着工业的发展和科学的进步,以色列在积极挖掘水资源的同时,也不断开发出新的节水灌溉技术与方法,并及时推广到农业生产中去,力争以少量的水生产出更多的农产品主要采取了以下农业节水技术;
1加大使用循环水力度。把工业与城市生产生活产生的废水,集中进行净化处理后二次使用,于农业生产灌溉。对海水谈化后的生活废水也同样如此如位于特拉维夫附近的沙夫丹污水净化厂最初由国家水公司于1987年投资建设的,主要用于处理特拉维夫市排出的工业和生活的污水,现已发展成为全国最大的污水处理中心,处理方式也由当初的大面积水池集水日晒分解污水中的化合物,发展到现在的的新型现代化处理净化方法,不仅大大减少污水处理装置的占的面积,,而且处理能力和生产效率也大为提高。1996年,采用现代化处理技术后,该场的处理设备和装置每天24小时运营,收集和处理各大城市产生的各种污水。日处理污水34万立方米生产过滤后的清水再注入地下宫农业灌溉时抽取用水。原来工厂是有国家水公司投资兴建,工厂只生产而不经营,现在规模扩大后工厂出资购买了股份产权农业论文,所以能够自主经营销售净化水,为鼓励农业经营者多使用二次净化水,净化水价格低廉现在以色列每年把2.3亿立方米的净化水用于农业生产,占农业用水总量12亿立方米的19%2010年农业用水的1/3使用的是净化污水这不仅节约了水资源同时也避免了各种废水的大量排入对有限的土地地资源和环境造成的污染与侵蚀因而大大有利于土地和生态环境的保护
2,不断增建节水设施,以最大限度地收集和储存在雨季的天然降水资源,在农耕时用于生产。
3灌溉时,农民不必守在田间,可以同时从事其他的施肥,剪枝,收割等工作。
4可减少农药的用量,从而节约了资金和劳力的投入,最终降低了耕种的生产成本。
滴灌技术的发明及其发展,是以色列最近几十年农业生产技术发展史上的一个里程碑,更是以色列对世界农业节水灌溉技术方法最大贡献。现在以色列全国灌溉土地都是用了这种压力灌溉技术和方法,是单位面积土地的耗水量下降了50%,而水的使用效率大大提高,农业用水量大量减少以色列的耕地面积为34.7万hm2灌溉面积为18.7万hm2灌溉率为52%单位灌溉量390m3用水量很低。同时以色列80%的灌溉土地都在滴灌时使用水肥灌溉法,即将灌溉与施肥同时进行,一次完成,以色列每年都推出新的滴灌及设备,现在从滴灌技术中又派生出埋藏式灌溉,喷洒式灌溉,散布式灌溉方式,以色列在农业灌溉领域具有良好的经验,以此为基础还开发出了一系列新的灌溉技术并使这些技术成功的走入国际市场。如位于南部内格夫地区的哈采里姆的‘基布兹’农场内的netafim滴灌技术公司有员工1400名,现已发展成为以色列和国际上著名的滴灌设备的大型企业,除了在以色列本土设有4家设备工厂外还在,美国,法国,澳洲,中国,南非,,巴西,印度等20多个国家设立了办事处事处,拥有顾员4100多人,产品销售服务遍及70多个国家和地区年产滴灌用滴头300多亿只,年销售额超过2亿美元,占全球灌溉设备市场总销售额70%现在以色列的滴灌设备生产者NE,FIN公司和污水过滤装置生产者ARKAL公司每年都要推出多种新产品,所生产的灌溉设备80%用于出口农业论文,1995年以色列农用物资出口额为12.18亿美元其中灌溉设备出口额为2.23亿美元占总出口额的18.4%,仅次于化肥(出口额5.56亿美元)居第二位,以色列正是依靠这一整套节水制度和措施,建成了发达的农业,在沙漠中建起了片片绿州使以色列跻身于发达国家之列。
我国人多地少。耕地的后备资源不足,要想解决本世纪中叶16亿人口的吃饭问题,只有转向提高粮食单位面积产量,而灌溉则是提高单产的重要途径,因为灌溉农田粮食产量要比非灌溉农田的产量高1-3倍论文提纲格式。例如我国灌溉面积占耕地面积的一半左右,但生产了70%的农产品,可是我国是水资源相对贫乏的国家,人均水资源占有量只有2220立方米,是世界人均占有量的25%,每公顷耕地平均占水量28320立方米为世界平均数的80%
和以色列相似,我国水资源在时间和空间上分布不均,81%的水资源集中在长江流域及其以南地区;长江以北地区人口和耕地分别占我国的45.3%和64.1%,而水资源仅占全国的19%,农业的季节性区域性干旱缺水问题十分突出。,地表水地下水的严重污染也加剧了水资源短缺状况。目前全国农田的灌溉供水不足,使灌区每年缺水300多亿立方米20世纪90年代以来,农业年均受旱扩大到2667万公顷,比50年代增加了1.5倍以上,我国每年因干旱缺水少产粮食1000亿千克,水资源短缺已威胁了生态环境和农业的可持续发展。我国是农业大国,农业节水有重大意义。目前,农业用水量占总用水量的73%,约为6000多亿立方米,为全国第一用水大户,但我国农业用水中浪费很大。
我国目前灌溉还存在以下问题;许多灌区只修了干,支渠道骨干工程。田间灌排工程不配套,土地不平整,灌溉技术落后,喷,微灌面积不足全国有效面积的5%,打水漫灌水利用效率很低,城市生活,工业生产污水排放无序,许多地方水资源受到污染,管理落后,法规不健全,缺乏鼓励农业合理农业论文,高效用水机制和调控手段,农民经济实力差,节水投入少例如1997年我国有效灌溉面积为5123.9万公顷占耕地面积54%这个比例与以色列相当,但节水灌溉面积只有150万公顷占灌溉面积30%而且标准比较低这与以色列有较大差距。全国灌溉水的有效利用率为40%还不到以色列的50%也就是说每年经过水利工程引灌得4000亿立方米的水在输水,配水和田间灌水过程中有60%的水浪费了。
例如我国80%以上的输水渠道没有防渗处理,从渠首到田间的引水有一半再输水过程中损失了,仅此一项每年损失高达1735亿元,难怪有‘先节水后调水’的呼声了。我国每方水的粮食生产能力只有0.87千克远低于以色列的2.32千克的水平,我国许多灌区的灌溉定额为10000-15000立方米/每公顷,高出农作物实际需要的2-5倍我国东部每公顷灌溉用水9000立米,西北地区为13500立米,个别地区高达22500-30000立米而以色列仅为每公顷用水5500立米,可见我国很多地区出现的水资源短缺现象不是资源型缺水而是工程型和管理型缺水,所以只要采取行之有效技术措施,农业灌溉节水的潜力是很大的。
中国和以色列,社会制度不同,幅员差距很大,发展程度不一,但‘他山之石,可以攻玉’以色列在节水农业方面的很多管理和技术经验和措施还是对我国发展节水农业有可借鉴之处的。
(1中国农业大学人文与发展学院,北京100193;2甘肃省武威市水利技术综合服务中心,甘肃武威733000)
摘要:中国是一个水资源短缺的国家,其中农业生产消耗了大量水资源,因此,发展节水农业势在必行。目前农村地区男性劳动力大量外流,形成了以女性为主的农业生产主体,给节水灌溉技术的推广带来了一定的困难。通过在甘肃省武威市推广节水灌溉技术,利用农民田间学校为平台,结合农业技术研发与推广部门,提高了妇女的节水意识,有效地促进了农村妇女采用节水灌溉技术的积极性,并且形成了一套比较完整的在农业女性化背景下推广节水灌溉技术的新模式。
关键词 :农业女性化;节水灌溉技术;田间学校
中图分类号:C915 文献标志码:A 论文编号:2014-0420
0 引言
中国是全球十三个人均、亩均水资源占有量严重短缺、贫乏的国家之一,世界人均水资源占有量为12900 m3,中国不到这个数字的1/4,是美国的1/5,日本的1/2,加拿大的1/50[1]。据水利部最新数据显示,2011 年全国水资源总量为23256.7 亿m3,比常年值偏少16.1%,为1956 年以来最少的一年[2]。节约用水成为中国应对水资源短缺问题的必然选择,而在水资源消耗当中,农业用水占用水总量的70%,是水资源开发利用的大户[1]。农业灌溉水利用系数一直较低,目前全国平均仅在0.4~0.5 之间,农业灌溉利用率比发达国家低很多[3]。面对严峻的水资源形势,必须发展节水农业,大力推广节水灌溉技术。然而,目前中国农村地区,随着劳动力大量外出务工,精英群体不断外流,形成了以妇女、老人、儿童为主的务农大军,在这其中妇女发挥了非常重要的作用,中国农业生产的女性化趋势日趋明显。从20 世纪90 年代开始,妇女在农业劳动中的比例就超过了一半,且有继续增长的趋势——根据1996 第一次全国农业普查资料显示:女性占从事农业劳动力的51.78%;10 年后的2006 年,女性在从事农业劳动者中的比例已提高到61.3%,而在一些农业大省,女性所占比例更高,如山东省妇女在农业劳动力中的比例达到65%,福建省农业女性化程度甚至在70%以上[4]。但是,农村妇女在接受教育、获得资源以及参与决策中处于弱势地位,一向远离村庄管理的妇女也因缺乏参与制定“游戏规则”的机会而难以公平地享受各种公共服务和产品,导致农业生产发展受到极大限制,农民增收较为缓慢[5-6]。
在农业女性化背景下,仍然是男性改变、决定农业生产的大事,妇女对农业的作用更多地体现在她们对农田的管理上,这与一直以来男性掌握着农业生产的关键技术、知识、信息和社会关系有关,也与妇女长期在教育、培训、对外交往机会与男性不均等有关[7-9]。一般认为,我国农民节水行为旨在追求生产效率和经济效益,具有明显的经济行为特征,但是又呈现出独特的、非经济性的规律[10],受利益动机、自主决策权、信息度和政府行为制约[11]。发展节水农业和推广节水灌溉技术必须给予妇女相应的重视,让妇女在技术培训和推广中受益,并将技术应用于农业生产实践。我国长期以来自上而下的农业技术推广方式,导致了农户技术需求与科研人员及技术推广人员对技术供给的认识脱节[12],适应农村妇女需求的节水技术推广,必须充分认识农业女性化趋势下的农村知识系统、技术需求的性别差异,改变传统的农业技术传播思路、方法和模式[13]。从农民尤其是农村妇女个人层面来看,尽管近年来农民收入有所增加,但由于参加培训的机会成本太大和“预期收益”不明,因此农民不愿投资于培训[14]。农民在节水灌溉方面投入的资金并没有带来其期望的收益,国家对采用节水灌溉的农户也没有适当的补贴激励政策,所以农民参与节水灌溉的积极性不高[15]。为有效推广节水灌溉技术,必须开展更多具有公益性的技术示范推广活动,展示农业节水灌溉的效益,发挥技术研发、管理部门和农民的积极性,让农村妇女学习到具有实用价值的节水灌溉技术。本研究以甘肃省武威市“内陆干旱区交替灌溉节水技术示范与推广试点项目”为例,探讨农业女性化背景下节水灌溉技术推广模式。
1 项目概况及研究方法
甘肃省武威市是全国乃至世界上最干旱缺水的地区之一,其中武威市主干河流石羊河流域内现状可利用水资源量为17.6 亿m3,按现有人口和耕地计,人均775 m3,耕地每公顷均18.67 m3,在社会经济部门总用水量当中,农业总用水量为24.34 亿m3,占总用水量的85.7%[16]。恶劣的自然条件使水资源短缺成为武威市经济社会发展的首要制约因素。多年来,甘肃省坚持把发展节水灌溉作为缓解水资源紧缺矛盾、提高农业综合生产能力的战略举措,积极实施节水灌溉示范项目,节水灌溉工作取得了显著成效[17]。为了推广节水灌溉技术,提高武威市农业水资源的有效利用率,在香港嘉道理基金会的资助下,香港浸会大学、中国农业大学联合武威市水利技术综合服务中心(下称“水技中心”)于2011 年启动甘肃省武威市“内陆干旱区交替灌溉节水技术示范与推广试点项目”。在充分了解村庄基本社会经济情况、水资源利用和灌溉模式等的基础上,决定采用农民田间学校的形式进行技术培训和推广[18]。
项目选取武威市的民勤、古浪、凉州3 个区县的14个试点村开展的节水灌溉试验示范,主要推广隔沟交替灌溉(Partial Rootzone Irrigation, PRI)、膜下滴灌(Drip Irrigation Under Mulch Film, DIUMF)等节水灌溉技术。在社区层面组建节水技术农民田间学校,邀请农民免费加入田间学校作为学员,通过武威市水技中心及各区县水利系统工作人员对农户进行培训,帮助农户学习和使用节水灌溉技术。面对武威市农业女性化十分明显的情况,项目专门邀请妇女参加田间学校和技术培训,开展有针对性的技术推广活动。
在研究方法上,根据项目实施过程中主要依靠参与式方法对妇女进行培训的实际情况,本研究采用参与式农村评估(Participatory Rural Appraisal, PRA),通过妇女学员访谈、关键知情人访谈、实地踏查等方法,结合H型评估图、农事季节历、农户日记图等工具收集资料,对项目试点3 个区县的11 个村进行实地调查。调查内容涉及妇女对节水灌溉技术的需求、节水意识、参与技术试验示范情况、对田间学校的评价以及产量和收入变化等。
2 研究结果
2.1 妇女参与节水技术示范积极性高
从技术传播途径来看,妇女更偏重于人际渠道和村庄内部渠道获得科技知识,因此必须选择更有利于妇女接受的传播渠道[19]。为有效发挥妇女在节水技术试验示范中的积极性,项目在农民田间学校设定初期就由参与农民自主设置规章制度,其中包括接纳女性学员参与田间学校活动,在每个项目试点村至少选取2 名女性参与试验示范活动。自2011 年起,项目给予参与田间学校的女性学员每年不低于200 元补助,并在水技中心技术人员协助下选择自家2~5 分地开展节水技术试验,由于节水试验效果显著、产量增加明显,加之田间学校活动对于女性学员很有包容性,提高了女性学员的地位和发言权,因而妇女参与田间学校活动的积极性逐渐提高,人数明显增加(见表1)。田间学校与技术研发部门和示范推广部门相结合,将节水技术直接传授给妇女,田间学校以本村农民为主,符合妇女偏重于人际渠道和村庄内部渠道学习技术的特点,有效提高了妇女学习节水技术的积极性。
2.2 妇女参与技术试验效果显著
在传统农业技术传播过程中对妇女的重视程度一直不高,存在着对妇女学习和使用技术的质疑,导致女性不能平等地获得技术服务,这种社会偏见进一步影响到女性参与农业生产决策和技术使用。为改变传统技术传播模式对于女性的偏见,项目在选取妇女学员参与田间学校试验的基础上,由技术人员给予女性更多的支持,帮助其选择合适的节水技术和试验农作物品种。妇女在农业生产实践当中积累了丰富的经验,而且对于新技术的使用在可理解的范围内操作更为细致,经过技术人员的指导和田间学校内部的交流,妇女学员有效参与到了技术试验示范中,并将个人在试验中的问题和困惑在田间学校内部进行交流。经过两年的试验示范,妇女学员应用节水技术的效果明显(见表2)。显著的节水效果也促使其他妇女学习和使用新型节水技术,田间学校的示范推广作用得到有效发挥。
2.3 妇女节水意识提高
从节水技术推广的长期目标来看,不仅仅需要让目前农业生产的主力军——妇女学会使用节水技术,最关键的是要提高妇女的节水意识,使其在生产实践中形成使用节水技术并积极节水的观念。通过调研发现,在目前区域内水资源严重不足的情况下,绝大多数妇女都希望节水,但是由于技术匮乏加之盲目节水容易导致产量下降、收入减少等后果,所以农民不敢盲目尝试使用节水技术,而是最大限度地使用每亩地的配水量。农民田间学校妇女学员参与试验,通过小面积试验的方式推广节水技术取得了较好的效果,农民的节水意识明显提升。对于学员来说,减少用水量意味着减少支出,减少灌溉次数意味着外出务工机会增多,其收入也会随之增加,妇女学员的节水意识通过田间学校宣传、亲自试验等方式有所提升。如实例:LYP是武威市凉州区YT村人,她2012 年开始参加项目活动,并加入农民田间学校,连续两年都进行了试验,均使用玉米垄膜沟灌技术,试验面积为0.007 hm2。2012 年试验效果比较好,产量约为100 kg,没有使用节水灌溉技术时产量大约为85~90 kg,增产10~15 kg。两年间她多次参加项目组织的集体学习活动,活动由水技部门人员讲解节水技术,并在田间学校组织下参观学习其他村民的节水技术试验田。村里田间学校目前有16名妇女学员,男性大多外出打工,女性学员参加田间学校并种地。她2012 年试验期间一半地不用垄膜沟灌,另一半地进行垄膜沟灌,效果差别明显。2013 年继续进行同样的试验,虽然垄膜沟灌的玉米播种时间比没有垄膜沟灌的玉米晚10 天,但目前长势比没有使用技术的玉米长势还要好。通过对其访谈了解到,项目促使她学习和使用节水灌溉技术,并且通过自己参与节水技术试验示范,逐步掌握了节水技术。她表示:“我们需要先进的节水技术,但就是不知道怎么用,现在能够学习技术当然愿意节约用水了。”
2.4 促进了妇女之间的技术交流和传播
相对于男性而言,妇女在节水技术的传播过程当中更为边缘化,对于价格、成本更为敏感,并且在技术学习过程中更容易相信熟人和看得见的效果[20]。为了适应农业女性化背景下妇女学习节水技术的特点,必须为妇女在熟人间传播和学习技术提供条件,让心存顾虑的妇女通过试验示范效果决定是否采用节水技术。项目在选取妇女学员进行节水技术试验示范的同时,还通过田间学校举办内部交流活动,由男女学员一起交流技术,并组织妇女学员将自己的试验结果向村民进行展示。
这种在村庄和田间学校内部较为开放的方式对于帮助妇女学员学习节水灌溉技术非常有益,解决了妇女对文字和单纯讲解等技术传播方式不适应的问题,妇女学员参与试验往往能够将自己使用技术的经验较为细致地记录下来,并且能把技术使用心得与其他妇女进行交流,妇女之间的传播带动了技术在村民间的快速使用。2012 年参与试验示范的妇女学员数量相比于2011 年均有大幅增长(见表1),妇女学员在其中的推动作用不可小觑,妇女的积极参与和取得的良好效果促进了节水技术的使用和推广。
2.5 妇女对节水技术推广评价较高
农民作为理性的经济人,在接受新技术方面如果没有得到实惠,不能学以致用,就缺乏参与科技教育培训的积极性和主动性[14]。对于擅长精打细算的妇女而言,这种情况更为明显,只有技术推广模式能够得到妇女的肯定才会促使技术的大规模采用,发挥节水技术应用的作用。部分妇女学员对参与项目整体情况进行了评价,在10 分的满分中,15 位学员给予了8.5 分的平均分,可以看出大多数妇女学员对整体项目运行情况很满意。妇女学员满意点主要集中在产量有所增加、灌溉用电量减少、参与试验有补贴、技术人员服务态度好、用水量和灌溉次数减少、方便与其他村民交流经验等方面;不满意点主要集中在技术指导次数少、灌溉设备价格高、试验面积小且种类少、对其它农业技术讲解少等方面。同时妇女学员也提出了针对性建议,包括:多举行集体交流活动、增加试验农作物品种、增加技术人员指导次数、增加参与试验人员数量、对购买灌溉设备进行补助等。通过参与农民田间学校技术培训和交流活动,妇女能够有效参与到以往只有男性才能参加的技术培训活动中,并且以参与技术试验示范为契机,展现了女性在学习和使用节水技术方面具有可行性。在项目运作过程中,充分运用参与式农村发展的理念,提高了妇女在技术培训过程中的地位,妇女通过技术学习过程也提高了农业生产的决定权,对于应对农业女性化背景下农业节水技术推广十分有益。
3 结论与建议
在农业女性化背景下进行节水技术示范推广工作,对于技术服务部门来说是一个挑战,对于干旱缺水地区而言,农民急需节水灌溉技术,在农业以女性为主的情况下满足农村妇女对于节水灌溉技术的需求,应该从技术传播过程中妇女的特殊性出发,在技术示范推广环节中发挥女性的主体作用,以参与式的推广模式带动农业节水灌溉技术的传播。以农民田间学校为平台,将技术研发部门、推广部门和各类农民结合在一起,通过妇女参与节水技术试验示范来带动节水技术效果展示和采纳行为。这种模式在一定的社会系统内将技术创新部门以特定的传播渠道传授给具有创新精神和采纳意愿的农民,符合新技术扩散的一般过程。但是不可否认的是,这种技术传播模式还有待于进一步完善,其作用可以更加明显。
3.1 增加对节水技术推广的资金支持
对于农民而言,新技术的采用必然要以保证产量和品种为前提,节水技术相对于其它技术而言使用风险更大,对于灌溉时间和次数的掌握会在很大程度上影响作物产量。通过妇女农民参与技术试验和示范,能够向对技术持怀疑态度的其他农民展示技术的适应性和先进性,但这一过程需要给予先行者一定的资金保障,以弥补技术采用初期由于了解不充分而出现的问题。此外,少量的资金支持即可激发妇女参与节水技术试验示范的积极性,对于激励其他农民了解和采用技术也非常有益。
3.2 水利部门与农技部门进行合作
从经济学角度看,建立农民田间学校并支持农民集体的技术学习活动需要花费一定的成本,单纯推广节水灌溉技术其效益并不是最高的,而且不能满足农民在农业生产中的多种技术需求。为此,水利部门可与农技部门合作进行节水技术示范推广,在推广节水灌溉技术的同时根据农民实际生产需求推广其它农业技术,发挥多部门联合的作用。这有助于满足农村妇女的技术需求,同时将新的技术推广模式效用最大化,节水技术与其它农业技术的结合对于农业女性化背景下农村生产水平的提高将产生长远影响。
3.3 开展更多针对妇女的培训
虽然从甘肃省现有项目实施情况看取得了不错的效果,但在男性仍然占主体的农民田间学校和项目活动中,农村妇女的作用仍然没有完全发挥出来,妇女在一定程度上仍然处于弱势地位。对于大多数长期处于相对封闭状态的农村妇女而言,需要有组织有计划地组织其“走出去”,了解相关先进农业生产技术,提高其学习和使用新技术的积极性。同时需要对妇女参与村庄集体活动进行一定的培训,使其了解女性应有的权利,发挥女性潜力,使其在节水技术使用乃至村庄集体事务当中更有发言权。
3.4 技术研究机构应更多地走进农村
目前农业节水灌溉技术研发存在转化率低的问题,技术研发成果很少被农民大规模采用,尤其是农业女性化背景下妇女对技术采用存在很多困难。为此,应更多地激励技术研究机构走进农村,针对农业女性化背景下妇女文化素质相对不高,使用技术在体力和知识水平上都存在局限的情况,将技术不断进行完善。只有切合实际的节水灌溉技术才能满足农村妇女为主体的农村劳动者的需求,才能真正达到节约用水并降低生产成本的目的。
4 讨论
在中国传统节水灌溉技术推广过程中,对节水技术的应用主体——农民,尤其是妇女的技术采纳行为并不重视且研究较少。传统自上而下的节水灌溉技术推广模式没有充分考虑到不同农民对节水技术的不同需求,因此,不能有效调动农民使用节水技术和设备的积极性和主动性。在农业女性化背景下,研究如何在妇女中更好地推广节水灌溉技术,建立一套比较完整的推广节水灌溉技术的新模式对于减少农业用水、促进农业可持续发展有着重要意义。
节水灌溉技术的推广相比于一般农业技术有其特殊性,在水资源短缺的地区更需要推广节水技术,理性的农民采纳节水灌溉技术如果能在保证产量和收益的情况下减少劳动投入和资金投入,便能够调动农民采纳技术的积极性,因此,节水灌溉技术的推广应以缺水地区为主,努力保证技术的采纳给农民带来切实可见的效益。甘肃省武威市打破传统技术推广僵局,以参与式的农民田间学校为平台,通过农业技术研发部门和推广部门相互配合,推广人员针对当地农民对节水技术的实际需求开展妇女培训,使得妇女的主动性和创新性得以充分发挥,节水技术推广取得了显著效果。通过对这一推广模式的探索可以发现,农业女性化背景下的节水灌溉技术推广必须以妇女的需求为基础,改变传统上对女性采纳和使用技术的偏见,通过女性易于接受的村庄内部渠道和熟人交流的方式推广技术,这种具有创新性的技术推广方式有利于节水灌溉技术的传播和应用。
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李壮,陕西咸阳人,1963年生。1983年在延安大学获理学学士,1987年在中国科学院长春应用化学研究所获高分子化学专业理学硕士,1991年获分析化学专业理学博士,1991至1993年,吉林大学光化学研究室博士后。
1993~1995年,为德国Jena分子生物技术研究所分子细胞和电子显微学实验室客座科学家;1995至1998年,为中国科学院长春应用化学研究所电分析化学开放实验室副研究员;1998至2000年,担任实验室副主任、研究员,2000年至今任研究员、博士生导师、中国科学院研究生院教授,电分析化学国家重点实验室副主任。在20几年的科研生涯中,李壮获得了丰硕的成果。例如,是他创造性地提出了利用原子力显微镜制作基因组DNA高分辨物理图的概念,改进和发展了DNA、单链DNA及DNA/限制性内切酶络合物样品制备方法;是他提出利用纳米点样笔技术和纳米粒子搬动技术,制作直径、长度、形状、种类可控的纳米导线及纳米阵列电极方法,为直接实现纳米器件的连接和纳米电化学器件的制备提供了可能;是他提出了将样品浓缩到微米、纳米斑点,为实现超高灵敏拉曼、表面增强拉曼、荧光及发光等检测奠定了基础。据不完全统计,截至目前,李壮已、会议论文200多篇,专著4部4章;申请科技发明专利20项。他参与的“扫描探针显微技术在电化学和生命科学中的基础研究”获2003年吉林省科学技术进步一等奖,“功能化电极界面的研究——从化学修饰到自组装”获2004年吉林省科学技术进步一等奖。
李壮还将环境保护、节能减排作为科研工作指南,组织科技人员成功地研制了农业高效节水灌溉成套设施,以及改善城乡人民如厕环境,解决水冲厕所浪费资源、污染环境问题的设计方案。李壮认为,科研工作者应该关注国计民生,努力为人类提供更好的生存环境,解决人民群众切身的实际问题。他们的这两项研究正是出于这个目的。
我国的水资源紧缺,而农业用水浪费现象极为严重,据统计,我国农业用水量占全国的70%以上,目前农田采用传统的大水漫灌方式,水的有效利用率仅为30%。因此,改变千百年来的灌溉习惯,推广高效节水灌溉技术是缓解水资源紧缺的有效途径。李壮和他的科研团队研发的高效节水灌溉技术采用防渗灌水方式,有效地提高了水利用率,对于节水增产、降低作业成本、提高劳动生产率产生了很好的效果。此外,李壮对我国城乡厕所引发的污染环境的问题,进行了一系列的研究与探讨。
他提出了从源头解决污染,改善生活环境“零污染、零感染、零废弃物排放,变废为宝”的农村城镇学校如厕解决方案。这一方案的进一步研究和发展,有可能从根本上解决人类粪便和化肥对环境的污染及水污染问题;有可能彻底解决粪便的交叉感染,为人类健康提供保障;同时,有可能解决冲水厕所造成的巨大水资源浪费,大大降低水处理厂生活污水处理成本;更重要的是为人类提供了“方便”。这一方案的延伸,还有可能同时解决餐厨垃圾及禽畜粪便对环境的污染。这一方案的进一步研究、发展和实施,将是人类既水冲厕所后的又一次变革,并建议国家设立重大研究专项。
论文关键词:农田,雨水,资源,收集,技术
在干旱半干旱地区,降雨量少且集中在6~9月份,分布不均匀及降雨期与作物生长需水关键期错位,水分亏缺限制了作物其他因子作用的发挥,致使作物产量低而不稳。这些地区如果利用一些有利的条件,以最少的投资将多余的雨水径流收集起来,从时空上调节雨水分配,使水分供给与作物需水相吻合,同时将及其有限的水量采用节水灌溉的方式对农作物实施补灌,解除水分胁迫,将大大提高农作物产量。
一、大棚棚面雨水收集与利用
大棚的塑料薄膜的棚面是一个很好的集雨面积,而绝大部分的大棚建设没有考虑这部分雨水的利用。致使最廉价的水资源浪费甚至对大棚局部水毁。如果能在大棚建设时,在棚前顺棚长修一条有坡度的集水槽,并在棚的边墙附近打水窖或建蓄水池,将降雨时棚面雨水收集,棚内安装高效节水灌溉滴灌设备,棚外用电方便的地方配套电水泵、无电源的地方用手压泵给灌溉设施抽水加压,灌溉大棚作物,是一项费省效宏,简单易做,值得推广雨水利用新技术,特别是干旱半干旱地区发展设施农业更是意义深远。
二、道路路边雨水收集与利用
道路是一个天然的集雨场,特别是近几年建设的高速路等宽路面的道路,降雨时雨水的排水量很大,而道路两边雨水的利用几乎很少,如果在路旁打水窖或建蓄水池,把雨水资源集蓄,既可充分利用路面径流发挥效益,又可防止雨洪给道路的水毁以及农田的冲刷,变水害为水利。在柏油路和水泥路集雨,雨水资源无泥土,不易造成蓄水设施的淤积。利用这些雨水,在遇到作物“卡脖子”旱时或作物的需水关键期进行灌溉,增产效果十分明显。希望有此条件的农户一定要抓住这个一本万利的条件,充分利用雨水资源增产增收。
三、山区道路雨水收集与利用
山区道路的特点就是坡度大、弯度多,大部分路面的横断面成弧形,两边配套排水沟,经过一场暴雨之后道路水毁,特别是排水沟雨水经流冲刷严重。如果对道路的排水沟修成间断的沟壕,即沟宽70厘米,深50厘米,长150--200厘米。沟壕之间留100--150厘米的土档,壕内靠地埂边缘植树,路与沟壕采用斜坡连接,既可安全行车,又能使路面雨水拦蓄,达到壕蓄水、水浇树,树护路、路防冲、增效益的目的。
四、山区荒坡雨水收集与利用