黃土丘陵區(qū)治溝造地新造地高效用水技術(shù)研究

1高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件為解決嚴重的問題，對增加洛杉磯高原的耕地面積，確保食品安全，保護生態(tài)環(huán)境，對促進社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有積極意義。治溝造地在黃土丘陵溝壑區(qū)形成了相對平整的土地，發(fā)展農(nóng)業(yè)需要解決水的問題。如何充分利用雨水資源發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是治溝造地水土資源高效利用的一個重要技術(shù)環(huán)節(jié)。目前，我國已經(jīng)初步形成了適合國情且具有一定先進性的節(jié)水灌溉和配套農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，也初步形成了發(fā)展節(jié)水灌溉和旱地農(nóng)業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè)，保證了農(nóng)業(yè)高效用水事業(yè)的健康發(fā)展。在水資源的綜合開發(fā)和聯(lián)合應(yīng)用、渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌、微灌、集雨灌溉、農(nóng)藝節(jié)水、生物節(jié)水等技術(shù)方面，形成了井灌類型區(qū)、渠灌類型區(qū)、天然降水富集灌溉區(qū)、干旱區(qū)、多灌溉水源聯(lián)網(wǎng)調(diào)度類型區(qū)、山丘雨水匯集貯存類型區(qū)農(nóng)藝高效用水模式與產(chǎn)業(yè)化示范，建立了一批有特色的水資源高效利用綜合技術(shù)體系2高效水處理技術(shù)的整合2.1提高水資源的利用率在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益普遍較低的情況下，治溝造地新造地使用高效用水技術(shù)時要把握兩個原則。一方面要減少額外的材料和勞力的投入;另一方面，盡可能地提高水資源的利用率。這兩個原則是互相沖突的，因而所選用的技術(shù)不僅僅是單一的技術(shù)，而是成套的系統(tǒng)技術(shù)。2.2高效利用雨水資源治溝造地新造地可利用的水源有兩類:降水和蓄水設(shè)施的水。首要的是雨水資源高效利用方面的技術(shù)，其次是減少土壤水分蒸發(fā)的技術(shù)。高效用水技術(shù)包括蓄水設(shè)施的設(shè)計與布設(shè)、灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與布設(shè)、以及田間雨水高效利用技術(shù)三部分。2.2.1灌溉制度的制定蓄水設(shè)施是治溝造地流域農(nóng)業(yè)用水和景觀用水的重要保障。蓄水設(shè)施興利庫容時須考慮投資、地形、灌溉面積及灌溉作物四因素。當(dāng)考慮灌溉作物需水量時，一般考慮最不利時(即枯水年，一般為75%所對應(yīng)代表年)的作物需水量作為蓄水池容積的設(shè)計基礎(chǔ)。因此流域內(nèi)主要作物灌溉制度的確定是流域蓄水設(shè)施興利庫容設(shè)計的基礎(chǔ)。本研究根據(jù)黃土丘陵溝壑區(qū)的典型作物制定了其灌溉制度，可為興利庫容的設(shè)計提供技術(shù)參數(shù)。1)黃土丘陵溝壑區(qū)主要作物的灌溉制度(1)典型年的確定收集延安市安塞區(qū)1998-2017年的氣象資料，應(yīng)用Penman-Monteith法計算參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ET0)，參照文獻資料確定主要作物的作物系數(shù)，計算出作物需水量(Etc)。根據(jù)1998-2017年的降水量資料，以5mm作為有效降雨量的界限，提取出有效降雨量。確定理論頻率曲線，根據(jù)偏差系數(shù)C(2)灌溉需水量確定由作物需水量與有效降雨量的差值，計算得水肥充分供應(yīng)條件下作物的灌溉需水量。將豐水年玉米灌溉需水量是460.5mm，換算單位，每畝需要灌溉306m當(dāng)水量充足時，可以根據(jù)表3、表4中不同水平年的灌溉需水量，進行全生育期的灌溉，滿足作物生長對水分的充分需求。但是，絕大部分年份降雨量是不足的，種植戶只能在作物的不同生育階段，進行選擇性地灌溉。(3)灌溉制度的制定生產(chǎn)實際中，我們提倡在作物關(guān)鍵需水期進行灌溉2)蓄水設(shè)施的布設(shè)新造地采用側(cè)向引水的方式，從排洪溝上游處修建引水渠。排洪溝和引水渠應(yīng)同時規(guī)劃、同時建設(shè)。蓄水設(shè)施可為水窖或蓄水池。蓄水設(shè)施盡可能修筑或安置在高位，便于自流灌溉，節(jié)省能源。但為了更好地蓄積洪水，供枯水期用水，在流域農(nóng)業(yè)需水量較大時可考慮在溝底建設(shè)蓄水池或塘壩。為保障蓄水設(shè)施的汛期安全，蓄水設(shè)施需設(shè)置溢洪道，使蓄水設(shè)施蓄滿后多余的水能從排洪溝流走。在用水時，優(yōu)先采用自流的用水方式。地形高差較小時，須采用潛水泵或管道增壓泵抽水，動力可選擇電力、柴油發(fā)電機發(fā)電或太陽能動力。2.2.2田間支管及測量設(shè)施布置有了蓄水設(shè)施存蓄的水或可利用的地下水，就可以利用灌溉技術(shù)來實現(xiàn)高效用水。考慮可利用的水量有限，不宜選用畦灌、溝灌等畝耗水量較大的灌溉類型，采用更為高效的地下暗管輸水、滴灌等灌溉類型。地下暗管輸水按照《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范SL/T153-95》的要求，進行田間干支管的規(guī)劃、設(shè)計和安裝，選擇滿足灌溉質(zhì)量要求的管材、管件、以及附屬設(shè)施。一般情況下，采用耐壓等級為0.32Mpa的U-PVC管，以自流的方式將蓄水池的水引到每個地塊，埋深0.5m以下，低洼處設(shè)置排水，田間設(shè)置給水栓出水口，給水栓的間距為30～60m之間。滴灌按照《微灌工程技術(shù)規(guī)范GB/T50485-2009》進行規(guī)劃設(shè)計。果園根據(jù)樹齡和樹體大小，采用一行一管、一行兩管、環(huán)形等方式布置滴灌管。采用滴頭流量2～4L/h、滴頭間距0.5m、壁厚0.8mm以上的滴灌管。支管一般采用φ50、耐壓0.63Mpa的UPVC管。根據(jù)流量大小，每個灌水小區(qū)的總流量控制在5～10m2.2.3種植種植覆蓋物適宜黃土丘陵區(qū)治溝造地田間雨水高效利用的技術(shù)類型包括:少免耕技術(shù)、壟溝種植技術(shù)、覆蓋技術(shù)、生化保水增滲技術(shù)等四大類。少免耕技術(shù)，即在作物播種前少用、不用犁耙整理土地，播后作物生育期間少用、不使用農(nóng)具進行土壤管理。壟溝種植技術(shù)，宜壟作種植的作物采取壟作方式，借助畜力、機械起壟。馬鈴薯宜單壟單作，壟距0.7～0.9m，壟高0.2～0.4m。覆蓋技術(shù)，覆蓋物可為地膜或秸稈。玉米可采用地膜覆蓋，寬行0.6m、窄行0.4m，膜側(cè)種植。秸稈覆蓋厚度建議為2～5cm。生化保水增滲技術(shù)，高價值經(jīng)濟作物種植應(yīng)使用保水劑、土壤擴蓄增容劑。對平作、壟作、覆膜和秸稈覆蓋4種旱地高效用水技術(shù)種植春玉米的試驗發(fā)現(xiàn)，春玉米產(chǎn)量、水分利用效率和降雨利用效率均是覆膜>秸稈覆蓋>壟作>平作，這為田間雨水高效利用技術(shù)的選擇提供了一定的依據(jù)。3規(guī)模化農(nóng)業(yè)發(fā)展建議黃土丘陵區(qū)治溝造地工程形