木友望记
《节水地面灌溉技术的现状及发展》 摘要：地面灌溉技术是目前普遍采用的灌水方法，水资源的匮乏将节水理念引入到了灌溉技术中。发展节水地面灌溉技术，提高各种水资源的利用率，以及改善农业水的有效利用率是目前灌溉技术发展的主要方向。本文分析了国内目前的地面灌溉技术现状和灌溉措施，探讨了新型的灌溉技术发展趋势。 关键字：节水灌溉技术 我国目前普遍采用的灌水方法是地面灌溉，传统的地面灌溉包括漫灌、格田淹灌、沟灌和畦灌，由于土地不平整，灌溉管理粗放，灌溉工程设施不完善等问题，水资源浪费很严重。随着土地经营规模集约化的转变，激光平地技术的应用以及大型农业机具的使用，地面灌溉在灌溉效率和灌溉均匀度两方面都有很大提高。在地面灌溉设计和管理中，计算机技术是辅助地面灌溉改进的有力工具。在发达国家，一些先进的地面灌溉技术也得到了广泛应用，如田间闸管系统、水平畦田灌溉技术和渡涌灌溉技术等，水资源浪费现象有了明显的改善。传统地面灌溉技术随着现代科技的发展也得到巨大的改变，其中，耪细地面灌溉技术引起了世界各国的普遍关注，并进行了实地应用。近年来，我国也加大了对地面灌溉技术的关注度，专门成立课题针对先进地面灌溉技术进行跟踪研究。 我国地面灌溉技术现状 随着水资源紧缺问题的突出，提高灌水质量、改进地面灌溉技术正成为农业节水技术的核心部分。“九五”期间，国家重点科技攻关计划中纳入了节水农业技术研究与示范项目；针对水平畦田灌溉技术和渡涌灌溉技术，中国水科院进行了深入研究，取得了显著的效果；中国水科院引进国外先进设备，结合国外先进技术，研发生产了田间柔性闸管，并积极推广闸管灌溉技术；中国水科院与欧盟联合进行项目研究，系统性地改进地面灌水技术。相对于国外的地面灌溉技术，我国还存在不小的差距，相关的技术研究需要进一步改善和加强。 地面灌水技术措施 由于人口众多，水资源短缺，经济水平较低，广大农村地区的科技普及度不高，难以实现大面积推广先进灌水技术，因此我国必须在今后很长一段时间里加大田间工程的建设力度，积极推广节水地面灌水技术。 1平整土地，设计合理的灌水技术参数与沟、畦尺寸 平整土地是缩短灌水时间，节水增产和提高灌水质量、灌水劳动效率、地面灌水技术的一项重要措施。田间工程改造进行土地平整，改宽畦为窄畦，划长畦为短畦，设计合理的入畦流量和畦沟尺寸，可大大提高灌水效率和灌水均匀度。我国幅员辽阔，各地土质和地形差异较大，无法采用统一标准，各地应根据本地的土质和地形实际情况，建立计算机模型，确定合理的灌水技术参数和硅沟尺寸。 2改善放水方式，发展间歇灌溉 传统的放水方式是一次放水，上世纪80年代，间歇放水技术开始被采用，并被誉为地面灌水技术发展是史上的一大突破。间歇放水的主要原理是利用波涌状水流促进水流速度，加大水流前进距离（约为一次放水的1~3倍），减少水流的深层渗透，使田间用水利用率达到8~9。 3改进地面灌溉湿润方式 传统的地面全部湿润灌溉方式中，非棵阀土壤蒸发量占总蒸发量的比例高，降低了田间用水的利用率。局部湿润灌溉方式弥补了传统方式的这一不足，并且改善了作物根区土壤的通透性，使得根系向深处生长，提高了深层土壤储水的利用率，达到了增产和节水双重效果。实践证明，玉米、棉花等宽行作物隔沟交替灌或隔沟灌，春玉米与春小麦隔畦灌，湿润面积可减少50％，增产幅度5％-10％，节水高达30％以上。玉米坐水种，可节电90-105 kW?h，节水900m3／h㎡，增收幅度约28％，增产幅度约16％。 4改进沟畦放水设施 与人工开口放水相比，采用地面移动闸门孔管（管道输水)或虹吸管(明渠输水) 放水，可以使田间水利用率提高5％~10％。但是，国内现在还未批量生产这些设施，仍处于试验阶段，因此，要加大对这些加工工艺和设施的材料进行深入研究，向着推广应用普及化、生产规模化、技术标准化方向去发展。 新的节水技术 1咸水灌溉技术 咸水灌溉主要包括轮灌和不同水质的水混灌。此外，还有利用地下成水灌溉的技术，主要原理是电渗透作用。 轮灌是根据作物生育阶段、作物种类及其耐盐性和水资源分布等交替灌溉咸淡水的一种方法。如雨后有河水时用淡水，早季用咸水；弱耐盐作物用淡水，强耐盐作物用咸水；播前和苗期用淡水，作物的中后期用成水。轮灌可以高效地发挥咸淡水的作用。 混灌是混合使用两种不同的灌溉水，包括两种不同盐渍度的成水混灌、咸碱(低矿化碱性水)混灌和咸淡混灌，目的是改变其盐分组成或降低灌溉水的总盐渍度。混灌在增加可灌水的总量的同时，也提高了灌溉水的水质，得以利用以前不能使用的高盐渍度的成水或碱水。 奥地利研究人员研制出一种利用电渗透作用原理的灌溉系统。该系统中，地下水经各种孔隙及土壤毛细管上升到地表层，净水从电极周围的盐类中游离出来并上升到地表层供作物利用。设备有两组电极：一组是装有正电极的金属管，置于地下水位以下；另一组是作为负电极的导体橱网，埋于植物根部。根据土壤含盐量及土质结构，接通电源（2~12 V），就会在两极间产生直流电场，形成电渗透效果。地下水较丰富的草坪、固沙植物及干旱区果园等地块可以选用这种灌溉系统。 2污水喷灌技术 污水喷灌是将农业用水与污水处理结合起来的一种灌溉方式，同时又是一种污水处理方式。污水在用作喷灌前要进行处理（沉淀、筛滤和加入消毒杀菌剂），除去固体污物。将污水喷洒在田里，利用作物、微生物和土壤分解污水中的某些成分，并使部分水经净化渗透后再利用，部分水蒸发到大气中。污水灌不适用于蔬菜，对于其它经济作物，最好仅用于作物生育前期。污水灌的土壤以壤质砂土、壤土和砂壤土为好，水量应参考作物的生育期和种类，如在晚秋、早春和作物苗期应少灌。为了避免地表及地下径流，污水灌要不能大定额灌溉，灌溉强度以不产生地表径流和不造成土壤粘闭为原则。可采用污水和清水混合的方法利用不符合灌溉水质标准的污水，使混合后的水质达到标准再进行喷灌，不过此技术设计的方面比较复杂，一定要有专家的指导才能进行。 3利用空气中的水分进行灌溉 利用相关的设施收集空气中的水分，汇集到蓄水池中或直接供给植物利用就是空气水分灌溉法。德国研究人员将一内壁涂有吸聚太阳能涂料的圆筒与数个喷嘴管连接，并将这些喷嘴管掩埋在植物根部之间。夜间降温时，由圆筒内流入到喷嘴管里的空气就凝结成了露珠汇流到植物根部。秘鲁研究人员将一些大型尼龙网垂直张挂在海岸边，收集雾气，雾气凝结为水后汇集到蓄水池，用来灌溉沿海地区的作物。在沙漠上，智利研究人员利用云雾来改造沙漠，他们用巨大的框架支起一张聚丙烯塑料制成的双层网捕捉云雾，云雾变为水后汇集到蓄水池，供沙漠灌溉之用。以上几种节水灌溉技术都是近几年发展起来的新技术，各个地区可以因地制宜选用合适的方式。 结束语 水资源的缺乏使得“节水”成为了灌溉技术的核心，特别是我国，人口众多，发展节水地面灌溉技术是必然的选择。但是，我国地面灌溉技术整体水平落后，要形成一个高效的节水灌溉系统还需要很长的一段路要走。这样的形势下，需要政府领导的大力支持和相关部门研究人员的刻苦钻研，才能保证节水灌溉系统的顺利发展。 参考文献： [1]李益农．农业持续发展的农田水土管理研究[M]．北京：中国水利水电出版社，2000． [2]FAO．地面灌溉系统的设计和评价指南[M]．北京：中国农业科技出版社，1992． [3]许迪，李益农，田两节水灌溉新技术研究与应用[M]．北京：中国农业出版社，2002． [4]许迪，李益农．精细地面灌溉技术体系及其研究的进展[J]．水利学报，2007，38(5)：529—535． 谢谢转载引用本文! 转载时如有可能请保留以下链接， 作者将表示感谢! 本论文由华人论文网提供: 
人与自然环境的关系问题，是普通关注的问题，人们对于这一问题关注的目的在于可持续发展。中国是个文明古国，中华文化之所以在长达数千年的历史而不衰，可持续。近代工业文明以前是为农业文明。KING称以中国为中心的农业为可持续农业。探讨中国传统农学理论与实践中的天人关系。从中得到启示。天人关系指的是人与大自然的关系。[1]在传统的中国人心中，农业中的人与大自然的关系具体表现为人、天、地、稼的关系。故《吕氏春秋·审时》说：“夫稼，生之者，地也；养之者，天也；为之者，人也”。其中天和地是大自然的代表，相当于现在人们所说的环境，人和稼生于天地之间，天人关系也可以理解为人与自然环境的关系，不过其中加入了稼的因素，稼同时具有自然的因素和人的因素。人按照需要与可能选择和种植作物。传统农业中人与自然环境的关系如何？过去在研究农业史时，强调人定胜天，强调人对于环境的改造，过份地强调人及其技术的作用，而技术又过分地强调土壤耕作技术。原始农业中刀耕农业和耜耕农业阶段的划分；传统农业中北方旱作技术体系的形成和南方水田技术体系的形成等，都是主要以土壤耕作技术为依据来划分的。现在，环境问题日益受到重视，人们开始重新用审视的目光看待人与自然环境的问题，在这种背景之下，一些历史地理学家开始强调环境对人的作用，甚至有学者重新祭起了地理环境决定论的大旗，[2]受此影响农业史研究中，一些学者过多地把目光指向环境及其变迁对于农业的影响，指向农业对于环境的破坏，而忽视了人的主观能动性，忽视了人对于环境的保护[3]与改造，更忽视了人对于环境的适应。这些都不符合中国传统农业发展历史的实际。我们认为，中国农业的发展受到环境的制约，环境变迁也引起过中国农业的波动，但真正决定中国农业发展的是人对于环境的适应和改造。一、环境对农业的影响中国人很早就注意到了环境对于农业的影响。同时也注意到环境是由多种因素构成的，各种因素对于农业的影响并不相同，具体说来，天和地对于作物的影响是不同的。古人将它归纳为“生之者，地也；养之者，天也。”地，即土壤。由于在构成环境的诸多因素中，土壤与作物的关系最为直接，因而也最先为人所注意。古人认为作物的种类是由“地”来决定的。经常提到的例子是：“桔逾淮而北为枳，鸐鹆不逾济，貉逾汶则死。”[4]“菘菜不生北土。有人将子北种；初一年，半为芜菁，二年，菘种都绝。有将芜菁子南种，亦二年都变。”[5]前者说“此地气然也”，后者说“土地所宜”。地气和土地，指的都是土壤。土壤是导致变异的根源。[6]在土壤中首先注意到的是土壤上生长的植被。《师旷占术》曰：“五木者，五谷之先；欲知五谷，但视五木。择其木盛者，来年多种之，万不失一也。”《杂阴阳书》则将“五谷”和“五木”一一对应起来，有所谓：禾生于枣或杨，黍生于榆，大豆生于槐，小豆生于李，麻生于杨或荆，大麦生于杏，小麦生于桃，稻生于柳或杨。”孔子也说：“平原大蔽，瞻其草之高丰茂者，必有怪鸟兽居之，且草可财也，如艾而夷之，其地必宜五谷。”植被不仅是土壤状况的标志，同时还可以用作改善土壤的物质。中国人很早就认识到，杂草“可以粪田畴，可以美土疆”，并将“于草木茂盛时芟倒，就地内罨腐烂也”，称为“草粪”。还有意识地种植一些豆科植物充当绿肥。民族学调查表明，中国南方的一些少数民族在进行刀耕火种的时候，首先选择林地而不是草地去作为土地，而在林地的选择方面主要考虑的是林木的长势和种类，而不是土壤的质地。决定什么地种什么庄稼也是根据树木，而不是根据土壤。其次是土壤的性状（颜色、手感、水份、土壤中的生物活动等）。禹平洪水之后，茫茫禹迹，划为九州，九州的土壤，各不相同，《尚书·禹贡》言之凿凿。不同的土壤进而有不同的农产品，《周礼·职方氏》记载甚详。《管子·地员》说：“九州之土，为九十物。每州有常而物有次。”书中还具体指出了九州土壤性状及适宜种植的作物。被李约瑟等称为是最早的地植物学著作。由于决定适宜作物的是土壤而不是行政区划，所以元代孟祺在《论九谷风土及种莳时月》又做了这样的发挥：“苟涂泥所在，厥田中下，稻即可种，不必拘以荆、扬。土壤黄白，厥田上中，黍、稷、粱、菽即可种，不必限于雍、冀。坟、垆、黏、埴，田杂三品，麦即可种，又不必以并、青、兖、豫为定也。”再次是地势。或认为《禹贡》中的“厥田中中”、“厥田中下”等，指的就是地势。“凡草土之道，各有谷造，或高或下，各有草木。”植物的垂直分布也直接影响到了作物的分布，古人说：“三农生九谷”[7]，所谓“三农”，郑司农（众）曰：“三农，平地、山、泽也。”（郑）玄谓三农，“原、隰及平地”。“三农生九谷”，正反映了环境因素中地势对于作物的制约。水流径于地。和土关系最为密切的便是水，有时水甚至是土壤的组成部分，如《禹贡》中所说的“涂泥”，其中的“泥”，实际上就是水和土的混和物[8]。水是生命的重要组成部分，也是生物发生变异的根源，所以古人又说：“桔生淮南则为桔，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何?水土异也。”[9]今人有言，“一方水土养一方人”。对于某些生物来说，水更是须臾不可或缺。如水稻，《天工开物》说：“凡稻旬日失水则死期至。”水成为发展水稻生产最大的制约因素，于是中国历史上就有了“东周欲为稻，西周不下水”的故事发生。上述因素，古人统称之为“土”，“土气”或“地气”、“水土”。不同的土壤是有不同的物产，它们之间的引种是不可能的。即使强行为之，不是死亡，就是变异。于是有“桔逾淮而北则为枳”，“芜菁南种则为菘”的说法。狭义的天，指的是环境中的气候因素。气候随季节而变化，故称之为天时，用之于农业称之为农时。《孟子》说：“不违农时，谷不可胜食也。”《吕氏春秋·审时》更从“得时”和“先时”、“后时”对六种主要粮食作物的不同生产效果作了细致的对比。来论证“时”对庄稼生长的极端重要性。宋人将地势引入到农时之中，提出天时有“地势高下之不同”[10]，认为“高下之势既异，则寒燠肥瘠各不同。”[11]元代农学家更将时与地（纬度和海拔高度）结合起来。不仅指出了气候寒暑与纬度高低的关系，而且强调共性之间的特殊性，要求人们在选择农时的时候，应当考虑当地的实际情况来决定，这就叫做“因地为时”。[12]古人尽管对农时重视有加，但是他们对天时的认识是不全面的。也就是说，古人只是注意到了气候对于作物生长的影响，而没有注意到气候对于作物分布的影响，他们把各地作物不同的原因更多地认为是土壤的不同的结果，尽管元代引入了风土的概念，部分地考虑到了气候的因素，但他们总体上还是将土壤看作是根本的原因。只是到了明末，这种认识才发生了根本性变化。徐光启认为作物栽种中的地区差异性，在引种的过程中“亦有不宜者，则是寒暖相违，天气所绝，无关于地”；是以“果若尽力树艺，殆无不可宜者，就令不宜，或是天时未合，人力未至耳”。“若谓土地所宜，一定不易，此则必无之理”。[13]徐光启明确提出了气候是引起作物分布差异的原因的观点。
