高效节水灌溉技术在乌鲁木齐县土地复耕中的应用
作者： 李晓月 魏登攀［摘 要］ 随着农业政策的调整，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县生活用水与农业用水矛盾愈发严重。基于此，通过讨论高效节水灌溉技术推广的必要性、高效节水灌溉技术的分类及高效节水灌溉技术推广带来的影响，来分析高效节水灌溉技术在此次乌鲁木齐县土地复耕中的应用。
［关键词］ 高效节水灌溉技术；农业现代化；水资源利用
［中图分类号］ S274 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1674-7909（2022）07--4
0 引言
乌鲁木齐县地处新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市南郊，是极度干旱区。2012年，由于乌鲁木齐市政府用水政策的调整，乌鲁木齐县出现了大面积的休耕农田。2021年，由于农业政策调整，乌鲁木齐县对休耕地进行复耕，但因为市区生活用水量的不断增加，加之乌鲁木齐县上游自然降水的减少，以及乌鲁木齐县农业生产方式落后带来的水资源大量浪费等原因，导致乌鲁木齐县生活用水与农业用水矛盾严重。严峻的供水形势促使乌鲁木齐县进行用水结构调整，强化设施农业生产，推广高效节水灌溉技术，把节约下来的水供给城市，确保水资源的高效利用及农业的可持续发展。故乌鲁木齐县对休耕地复耕时选用了高效节水灌溉技术取代原有的大水漫灌技术，以达到节水的目的。
1 乌鲁木齐县农业政策调整
1.1 2021年之前乌鲁木齐县的农业政策
2013年12月23—24日在北京市举行的中央农村工作会议，提出要确保粮食安全，“坚守18亿亩耕地红线”。但同时，由于水资源的短缺，乌鲁木齐县按照上级的要求开始大面积休耕，在中央及市两项政策的叠加下，从2012年开始乌鲁木齐县累计有6 666.67 hm2耕地基本处于休耕状态，没有再种植过任何农作物。中间有承包商愿意承包土地进行农作物种植，在不违反国家政策的条件下，政府予以支持，但全县仍有大量的土地处于休耕状态。
1.2 2021年之后乌鲁木齐县的农业政策
2021年，乌鲁木齐县按照上级要求开始对全县的休耕地进行复耕，但摆在面前的一个难关就是农业用水的短缺。从2021年公布的数据来看，2021年每667 m2地只给水300 m3。农业政策的调整，水量的不足，促使种植户在农业灌溉、管理和经营方式上进行转变，以达到减少水资源用量的目的［1］。经过探索，乌鲁木齐县政府决定发展高效节水灌溉农业。为此，乌鲁木齐县政府通过财政补贴、企业捐款、项目支持等各种途径，在即将复耕的耕地上修建了大量的高效节水灌溉设施，以便于承包耕地的种植户使用，在完成耕地复耕任务的同时，促进农业生产的转型升级，实现农业可持续发展。
2 乌鲁木齐县用水现状
2.1 乌鲁木齐县可支配水资源减少
乌鲁木齐县属新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市辖区，位于天山山脉脚下、准噶尔盆地南部边缘，属中温带大陆性干旱气候区，境内有乌鲁木齐河、头屯河两大水系（均为内陆河）。河道短而分散，发源于山区，以冰雪融水补给为主，水位季节变化大。近年来，由于市区生活用水、工业用水逐年增加，乌鲁木齐市政府陆续在乌鲁木齐县境内修建了大西沟水库及照壁山水库，抽走了大量的水资源，对乌鲁木齐县自身用水造成了极大的影响。加之近年来气候变暖，乌鲁木齐县境内的降雨量、降雪量均有不同程度的减少，造成乌鲁木齐县可支配的水量逐年减少。
2.2 乌鲁木齐县用于道路绿化的水资源逐年增加
近年来，乌鲁木齐县将县域内的大量乡镇移交给乌鲁木齐市进行管理，导致经济发展一落千丈，为了发展经济，乌鲁木齐县提出了“旅游兴县”的口号。为此，乌鲁木齐县修建了从乌鲁木齐市区直达板房沟镇、水西沟镇的公路，并在县域内大量进行道路硬化和绿化建设。为了进行道路绿化及公园修建，乌鲁木齐县移栽了大量的树木和花卉，为了使树木和花卉成活，每年要对移栽的树木和花卉浇水，让乌鲁木齐县本就拮据的水资源更是捉襟见肘。
2.3 乌鲁木齐县农业用水现状
乌鲁木齐县有近13 333.33 hm2的耕地，但从2012年开始陆续有近6 666.67 hm2的耕地休耕。在休耕之前，农民采用的都是大水漫灌的方式种植马铃薯、苜蓿、大麦、青豆等农作物，造成了大量的水资源浪费。休耕之后，农业用水问题得到了极大程度的解决，但由于城市用水的不断增加，乌鲁木齐县的农业用水始终处于用水不足的状态。2021年，乌鲁木齐县实行休耕地复耕，但是由于可用于农业生产的水量较少，故只能发展高效节水灌溉农业。但即使如此，农业用水的问题却始终没有得到妥善解决，大量的农作物因为水量供应不及时或供给不足而出现了不同程度的减产，严重打击了种植大户的种植积极性。
3 高效节水灌溉技术推广的必要性
3.1 引发农业生产方式的变革，提高种植户收入
我国传统的农业生产灌溉方式为大水漫灌，从水井到地头往往有很长的一段距离，在浇水作业中需要大量的人力巡视水渠、清理水渠、进行开关等工作，且水在流动过程中存在着大量蒸发、下渗等情况，使到达地头进行灌溉的水量往往只有总水量的1/2左右［2］。目前，我国农村种植业中灌水量的收费往往是按照水量或者电量进行收费，由于在浇水作业中存在大量的水资源浪费，导致种植户的生产成本进一步提升，降低了生产利润。高效节水灌溉技术使用管道进行输送，在农作物生长位置进行浇水作业，避免了水资源运输过程中的蒸发和下渗，降低了生产成本，提高了种植户的收入。
3.2 改变传统农田水利设施的建设方式，实现工业反哺农业
传统的农田水利设施往往建造简单、功能单一。例如，最常见的水渠大多是由土建成的，而高效节水灌溉技术所要用到的管道、过滤器、阀门等设备往往都是由金属或塑料制作而成，可以极大地消化目前国内的工业产品，间接地推动工业发展，实现工业反哺农业。
3.3 提高水资源利用率，缓解水资源供需矛盾
高效节水灌溉技术相较于传统的大水漫灌生产方式可以极大地节约水资源，且由于可以做到区域化控制，对于所需要的水量可以提前计算，在播种前便可以根据需水量、种植作物种类等多种因素进行协调处理，做到对供水量的控制。采用高效节水灌溉技术还可以做到定点定量服务，以便进行精准灌溉作业，减少水资源浪费，提高水资源利用率，极大地缓解水资源的供需矛盾。
3.4 减少地面农田设施，提高土地利用率
采用高效节水灌溉技术时，可以将部分农田水利设施由建造在地面改为建造于地下，避免由于水利设施的建造而大量占用耕地，增加了单位面积内农作物的种植数量，提高了土地利用率。由于水利设施建造于地下，也可在一定程度上避免农田作业时各类农业机械对水利设施的损坏，延长农田水利设施的使用年限。
3.5 减少民事纠纷，降低农业生产成本
在传统生产方式下，农业生产极其依赖人工，而有人的地方就少不了各种矛盾纠纷，加之以水资源为代表的各种生产资料的不足，很容易产生各类民事纠纷。例如，种植户在进行灌溉过程中，因为时间到了而农田还没有完成灌溉，便很容易与下一家种植户产生矛盾，更甚者大打出手。而应用高效节水灌溉技术后，可改变以户为单位进行的传统农业生产，可以同时对整个村甚至几个村的耕地进行作业，不仅能降低农业生产成本，还能避免种植户之间出现矛盾纠纷。
3.6 改变农作方式，提高劳动生产率
高效节水灌溉技术摒弃了传统农作以人工为主的农作方式，转而向智能化、机械化迈进。通过改变农作方式，将大幅度地减少对人工的需要，可以使用极少的人员完成农业生产的各项作业，极大地提高了单位人员的劳动生产率，提高了劳动效率。
3.7 改善生态环境，减缓土地荒漠化
采用传统的农业生产方式，会让水资源在土壤中大量深层渗漏进而发生超量灌溉，导致地下水位上升、土壤盐渍化和盐碱化，进而导致土壤生产力下降或丧失，造成土地荒漠化。而采用高效节水灌溉技术可以将水资源定点送至农作物周围，使农作物吸收利用，避免了水资源在其他区域的浪费，减缓土壤的盐渍化和盐碱化，降低土地荒漠化的速度。
4 常见高效节水灌溉技术
4.1 喷灌
喷灌是借助水泵及其配套的管道系统或利用自然水源的落差，把水喷到空中，使其散成小水滴或形成水雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。喷灌的特点是在植物表面形成相对均匀的小水珠，类似于人工降雨。
4.1.1 喷灌系统的组成。一个完整的喷灌系统一般包括以下几个组成部分。一是水源。不管农业生产采用什么样的灌溉方式，水源都是源头。按照乌鲁木齐县目前的农业生产方式，水源主要是水库、湖泊。二是首部设施，即将水从水源取出的装置。同时，相关工作人员可根据农业生产的实际需要进行水质处理、增施农药化肥、施加压力等。三是管道系统。乌鲁木齐县农业用水来源于冰川融雪和河流，水源地往往距离需要灌溉的种植区域较远，要将水输送到种植区域，还需要铺设大量的管道。按照口径的不同，管道分为毛管、支管、干管等，这些不同口径的管道通过各个不同的管件、阀门等设备组成了完整的管网系统。此外，目前农业生产上的管道早已由原先的铁管换成了易于施工、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PE管、PVC管等。四是喷头。喷头是将通过管道输送过来的水直接送达种植区域农作物根系的最后一个设备。在自然压力或者加压器的作用下，管道内的水在经过喷头时，会有一个输出的作用力，可以直接喷出几米乃至十几米的距离，在喷出的瞬间经过孔洞的时候，会将水柱变成均匀大小的水滴，在重力的作用下，均匀地降落到种植区域，形成如同降雨一般的场景。
喷灌系统按照喷灌作业过程中可移动的程度分为固定式喷灌系统、半固定式喷灌系统和移动式喷灌系统；按水流获得的压力方式可分为机压式、自压式和提水蓄能式喷灌系统；按喷灌设备的形式可分为管道式和机组式喷灌系统；按喷洒方式可分为定喷式和行喷式喷灌系统。
4.1.2 喷灌系统的优缺点。喷灌具有节约水资源、节省劳动力、提高土地利用率、提高劳动生产率、不损害土壤环境、提高农作物单产、调节农田生长小气候且适合多种复杂地形等优点［3］。但是，任何一项技术在带来便利的同时，也有一定的缺点和局限性。喷灌技术的缺点主要体现在设施投资成本高、受风力和空气湿度等环境条件影响大、耗能和运行费用高及土壤表面较湿润而深层湿润度不足等方面。
4.2 滴灌
滴灌是将管道输送过来的水根据农作物的生产需要，按照提前设置好的距离、水量，将水、农药、化肥和植物生产调节剂等滴入农作物根际的灌溉方式［4］。
4.2.1 滴灌系统的组成。滴灌系统是由首部设施、管道系统和滴头组成。滴头是终端设施，使管道输送过来的水经过微小的孔道，均匀而又缓慢地滴入农作物的根际。滴灌系统因全程利用管道输送，没有地面径流，减少了水资源的浪费，提高了水分利用率。管道系统连接终端滴头和首部设施，将首部设施的水输送到终端滴头，由干管、支管、毛管及必要的调节设施组成。首部设施主要是进行抽水、加药、加肥、加压及过滤处理，并产生一定的压力将水压进管道。
4.2.2 滴灌系统的优缺点。滴灌系统的优点主要有四个方面。一是能有效控制土壤水分，保证土壤透气性良好，不会发生因灌水后土壤中空气显著减少的现象，并可随水掺入肥料，既灌水又施肥，一步完成，节省肥料。二是相比其他灌溉方式省水、省力，便于机械化作业，同时对土地平整度要求不高，高地、坡地均能均匀灌水，避免了灌溉时大水流对土壤的冲刷，并阻止了杂草滋生。滴灌特别适合应用于干旱缺水地区。三是灌水量小，一次浇水作业持续时间相对较长，浇水间隔时间较短，单次浇水作业所用水量较少，可以做到小水勤灌；作业时单次所需压力较小，便于系统化控制，可降低水的蒸发量，减少水资源的浪费。四是滴灌系统还能实现自动化管理，减少人力、物力资源成本。