美国加州农业节水灌溉及其启示

摘要：加州农业发达而水资源相对贫乏，为解决这一矛盾，加州采取了各种节水工程技术措施，可以说世界先进节水灌溉技术在加州都得到了较好应用。以下就加州节水灌溉的一些主要措施作一介绍。 

        关键词：美国加州农业节水灌溉

        1　美国加州节水灌溉的主要技术措施  

        加州农业发达而水资源相对贫乏，为解决这一矛盾，加州采取了各种节水工程技术措施，可以说世界先进节水灌溉技术在加州都得到了较好应用。以下就加州节水灌溉的一些主要措施作一介绍。

        1.1　地面灌水技术  

        地面灌水技术在美国农业灌溉中占主导地位，60%以上的农业灌溉采用这种灌水技术，其方法主要有沟灌、畦灌。美国的沟灌与畦灌是经过技术改良的，它融合着现代最新技术成果与科研成就，所以传统的灌溉方法在美国仍然具有较高的科技含量。 

        (1)沟灌。沟灌是美国地面灌溉的主体，约占地面灌溉的70%以上，主要应用于果树和棉花、花生、蔬菜等行棵型种植作物。对果树而言，根据行距的不同，一般两行果树之间开3～5个灌水沟，大田作物则根据其种植特点布置灌水沟。与沟灌相配套的灌水器材主要有：①多口门给水栓，这种给水栓露出地面30～40cm，给水栓周围均匀设置若干个小闸门出水口，每个出水口出水量不大，分别对应一个灌水沟，这种给水栓最多设有8个口门，同时可给8条灌水沟灌水。②多出口输水管，这种管多是铝合金管，在铝合金管上与灌水沟的间距对等布设小闸门，每个小闸门对应一个灌水沟，灌溉时可根据供水量或需要，开启一个或多个口门进行灌溉，亦可进行轮灌。这种管属地面移动管，作物耕种时收起来，种植完后将管摆放在地头，直至收割期。③虹吸管，这种管就是普遍的橡胶管或软塑料管。水是通过防渗渠道送到田间，通过节制闸将水位提高，使水位高出田面，利用虹吸原理，一沟一管将水送到田间。④脉冲沟灌发生器。水流通过管道时，脉冲发生器根据指令，左右放水，水流流量一般较大，在灌水沟中快速向前推进，间隔一段时间后，再进行第二次、第三次冲灌，直至达到灌水要求，利用这一技术较常规沟灌可节水25%～30%，畦长也可增加。⑤尾水利用技术，由于流量较大时，沟灌水流向前推进的速度很快，短时间内就可灌到地头，而这时田间灌水量还没达到灌水要求，为此要持续一段时间，这样水就会源源不断从地头流出，为利用这些尾水，美国因此而采取尾水回收利用技术，就是在地头挖一集水沟，把尾水收集起来，利用低扬程泵重新将水送进管道，循环利用。  

        (2)畦灌。在美国畦灌主要应用于大田密植作物如小麦等，畦宽度10m左右，畦长200m左右，灌溉时采取大流量快速推进方式，每一畦配套一个给水栓，一次灌一畦，畦田规格根据农场、作物、水源情况确定，同时畦田都经过严格的激光平整。因此，美国的畦灌还是相当省水的。这种灌水方式，主要分布在水源相对丰富的河流两岸，或地下水丰富的地区。  

        美国的地面灌水技术无论是沟灌或畦灌，其田间大部分都是采用管道输水，水通过管道直送沟、畦，即使在自流灌区也是如此，因此，输水过程的水损失相当少。田间通过激光平整、脉冲灌水、尾水回收利用等技术，灌水均匀度很高，水流均匀入渗，从而提高灌水效率。输水防渗、田间改造加之相应的配套设备，构成美国地面灌溉节水的三个核心内容。

        1.2　喷灌  

        美国的喷灌形式多种多样，时针式、滚移式、平移式、卷盘式、支架式都有。支架式从微喷、小喷灌到喷灌呈系列化。滚移式、时针式、平移式、卷盘式与世界各地的形式没有大的区别，使用范围上有所侧重，草皮养植场以平移式为主，大田作物则多用时针式、平移式或卷盘式。  

        支架式喷灌即固定式或半固定式喷灌，固定式喷灌与我们常说的概念一致，就是常年不动，从支架到喷头常年放置野外，这种固定式与相应的耕作机构相配套，不会对耕作造成影响。在畦灌支撑杆与输水管道的联接上，以及喷头管材、管件设计上，美国都有独到之处。半固定式与我们习惯概念不完全一样，准确的称谓应为“季节性固定喷灌”。就是耕种时收起来，耕种结束后再放置到田间，直到收割期。小喷灌在美国随处可见，主要用于低矮密植作物，如蔬菜、草莓等。小喷灌是介于微灌和喷灌之间的一种形式，投资省、适用性强。微灌在美国主要用于果树和环境绿化。

        1.3　滴灌  

        滴灌也是美国应用较多的一种节水灌溉技术，主要应用于葡萄。葡萄园采用的都是滴灌技术，滴灌可提高葡萄产量、改善葡萄品质，从而进一步提高葡萄酒的品质，　所以滴灌技术倍受农场主和葡萄酒商的青睐。针对滴灌技术易堵塞的弱点，美国对水质过滤处理极其严格，一般采取3～4级过滤。压力可补偿式滴头的研制与应用是滴灌在美国能得以快速发展的一个主要原因。  

        1.4　浸润灌溉  

        在我国称这项技术为小管出流灌溉，早在1993年山东省新泰市在北京农业大学刘婴谷教授指导下，率先在全国进行研究与试点工作，发展面积达1333万hm2以上。但是由于受灌溉质量所限，这项技术发展速度不快。美国同样如此，但其具有雄厚经济实力，使其在浸润材料研制与应用上，有长足发展，因而使这一技术展现了较好前景。 

        2　几点启示 

        (1)总体上看，美国农业灌溉的节水主要是针对输水、灌水、田间三个环节，地面灌溉特别强调通过提高田间入渗均匀度，实现节水，同时做到输水管道化。美国从60年代发展管道输水灌溉，我国80年代初期开始，目前仅山东省管道灌溉面积达173万hm2以上。长期以来，我国田间改造推行长畦改短畦，宽畦改窄畦。在经济条件较好的地方，自80年代以来大力发展喷灌、微灌技术，还结合自身特点强化渠道防渗，并不断完善有关政策，以实现节水灌溉的硬措施与软措施的有机结合。

        (2)必须下大力气提高农业灌溉的科技含量。我国的灌溉水平与美国相比还有相当大的差距，比如地面平整，美国用激光控制平整，而且一茬作物一平整，而我国用目测，好一点的用水准仪控制平整，且多年不整一次。再如灌溉适宜时间的选择，我国大多凭经验，而美国是通过精密仪器选择灌水时机，张力计、叶面湿度测定仪等被广泛采用。近几年，美国将原本用于军事的测量系统，称之为TDR技术，应用于墒情测报，效果非常好。另外还有一些农场主通过微机中心进行操作，几百英亩的农场灌溉，在一间屋里就可控制完成。 

        (3)节水灌溉技术的发展取决于国家的政策。美国对农业采取强有力的保护政策，联邦以及州政府都尽可能降低农业生产成本，比如水价，美国主体水利工程，诸如水库、主干渠道等的投入都由政府承担，且工程建成后，不计入水成本，所以加州虽然水资源短缺，但农业水价并不高。电费也是如此，农业用电每千瓦时只有0.08美元左右(合人民币0.7元)，而我国目前的农业用电也不低于这个水平，有的还要高出这个水平，达到1元以上，这对于并不富裕的农民来说负担确实太重了，对发展喷灌、微灌等高新技术构成瓶颈制约。因此，必须从投入政策、保护政策、技术创新等多方面入手，扶持农民发展节水灌溉。

        (4)有选择、有针对性、积极稳妥引进推广先进灌溉设备与技术。目前世界节水灌溉技术多种多样，仅喷灌就有五六种之多。但是并不是所有技术都适合我国国情，例如滚移式喷灌机、时针式喷灌机等，在我国大部分地区这项技术可能行不通，除非实现大面积规模经营，而微喷、滴灌、卷盘式喷灌等则较适合，宜扶持发展。其他如墒情测报、激光平整等，可选择条件较好的地方进行试点，为将来的发展总结经验，积累资料。同时，还应在技术消化、创新上多下功夫，采取积极态度，同外商合作，全面推进我国节水灌溉设备生产规模化、产业化、国际化。