我國北方旱區(qū)面積寬廣,灌溉在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上占極重要的地位,有的地區(qū)沒有灌溉沒有農(nóng)業(yè)。
我國旱區(qū)的灌溉水源主要是河川徑流和地下水,部分地區(qū)靠高山積雪融化后匯集而成的河流。也有少部分地區(qū)有地下潛流可資利用,如吐魯番、哈密一帶的坎兒井。
我國旱區(qū)的特點是降雨量少和水源不足,擴大灌溉面積和增加灌溉量有極大困難。有些地區(qū)的地貌多樣,地形復(fù)雜,水土流失嚴重,難以發(fā)展灌溉。水的問題使我國北方旱區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力開發(fā)得很不夠,要開發(fā)我國旱區(qū)農(nóng)業(yè)的潛力,突出的問題是水。在水源不足的情況下,必須注意節(jié)水灌溉和發(fā)展徑流農(nóng)業(yè)(雨養(yǎng)農(nóng)業(yè))以提高灌溉水和自然降水的利用率。
一、節(jié)水灌溉
1985年我國有灌溉面積7.4億畝,占16億畝耕地中的45%。目前所采用的灌溉技術(shù)主要是地面灌溉,,占灌溉面積99%。還有少數(shù)噴灌、微灌(以滴灌為主,霧灌、微噴灌極少)和地下灌溉。噴灌面積占灌溉面積的0.94%,微灌面積僅占灌溉面積的0.03%.
節(jié)水灌溉中的最大問題,是地面灌溉灌水技術(shù)粗放,盲目追求單位面積高產(chǎn),頻繁澆水和超定額灌溉。其中除了局部地區(qū)引起土壤次生鹽漬化、澇害以外,多數(shù)地區(qū)的嚴重問題是大大地耗費了有限的水資源,而且得不償失,貽害后代。在北方旱區(qū),河水資源本來不足,由于浪費嚴重,廣大地區(qū)的河流早已干涸。更值得注意的是,由于該地區(qū)地表徑流資源缺乏,因此,地下水資源儲備非常珍貴,但因?qū)Φ叵滤拇罅砍衫,地下水位已大幅度下降?
由于工農(nóng)業(yè)和人口的發(fā)展,不得不過量汲取貯備水,在這種前提下,節(jié)水更為重要。為了在節(jié)水方面做出努力,減少掠取水資源,節(jié)水灌溉勢在必行。特別是在我國北方旱區(qū),結(jié)合當(dāng)前實際情況,采取逐步改善的辦法,節(jié)水灌溉可以從改進地面灌溉的灌水技術(shù)和大力推廣節(jié)水灌溉的灌水新技術(shù)兩方面入手。
。ㄒ唬└倪M地面灌溉的灌水技術(shù)
小畦灌溉、短溝灌溉、細流溝灌和稻田濕潤灌溉,是節(jié)水灌溉的有效措施。目前畦灌的問題是畦面不平,畦太長、過寬,畦首放水量過大,放水時間過長,畦埂矮而松,畦灌時串水漫灌,灌水不均勻,致使灌水定額過大。一般長畦(50-80米)的灌水定額為每畝50-70立方米,短畦(10-15米)為每畝30-40立方米,但目前,多實行粗放的畦灌,致使灌水定額超過每畝100立方米,引起深層滲漏,浪費極大。因此,宜采用小畦灌溉。
溝灌時,在溝的四周,土壤水分達到或接近飽和含水量,離溝較近處的土壤水分可達到田間持水量,而離溝較遠的土壤水分,則低于田間持水量。因此,溝灌減少了深層滲漏和流失,較畦灌省水1/3。另外,溝灌后的地面蒸發(fā)也較畦灌少得多。溝灌是地面灌水技術(shù)較先進的灌水技術(shù),增產(chǎn)省水效果較明顯。目前溝灌中存在的問題是溝過長、地面不平、灌水不均勻、灌水定額偏大而浪費水。一般溝長20-30米時,灌水定額小于每畝30立方米,溝長超過50米,灌水定額將大于每畝40立方米。
細流溝灌,就是在溝灌的基礎(chǔ)上,采用多溝同時進水,細流長流的一種溝灌法。溝口放水時間長,溝中流量。棵0.2升),在長時間的淺水層的溝灌條件下,土壤浸潤可達到較深厚的土層,而表土又保持疏松良好的結(jié)構(gòu),保墑情況良好。我國新疆地區(qū)的棉田灌溉,就是根據(jù)當(dāng)?shù)卣舭l(fā)量大的氣候條件,采用了細流溝灌,灌水量每畝25立方米左右。
稻田濕潤灌溉,是節(jié)水灌溉的有效措施,一般稻田濕潤灌溉可較淹灌節(jié)省灌溉水40%左右。北方旱區(qū)水稻米質(zhì)優(yōu)良,但由于水資源不足,水稻面積已壓縮。為了挖掘水稻生產(chǎn)潛力,改淹灌為濕潤灌溉可節(jié)約用水。
。ǘ┕(jié)水灌溉新技術(shù)
節(jié)水灌溉新技術(shù)包括有地下灌溉、噴灌、滴灌、霧灌、微噴灌等。可以用較小的灌水定額(每畝10-20立方米)較均勻地浸潤土壤。近幾年來,國內(nèi)外為灌水新技術(shù)提供的灌水設(shè)備,品種不斷創(chuàng)新,質(zhì)量不斷提高,為推廣節(jié)水灌溉新技術(shù)提供了物質(zhì)條件。
1、地下灌溉
地下灌溉是利用埋設(shè)在地下的專門設(shè)施(滲水管道、鼠道等),將水引入地下,再借土壤毛細管作用,自下而上地浸潤土壤。地下灌溉可采用較小的灌水定額(每畝10-20立方米),進行適時適量的灌溉。地下灌溉系統(tǒng)包括水源、輸水渠道和滲水管道。滲水管道可用各種材料制造。目前,應(yīng)用較多的管材,有粘土燒管、瓦管、竹管等,或用鉆有小孔的薄壁硬塑料管、半軟塑料管。也可用鼠道。
地下灌溉不僅可以采用小定額(每畝10-20立方米)進行滲水灌溉,還可以節(jié)省土地,免去筑畦,便于地面的機械化耕作。灌水工作簡單,便于自動化,還可以與其他田間管理工作同時進行。滲入管還可起到排水管的作用,改善土壤透氣性,并有增加雨水入滲,有效地利用雨水。在我國北方旱區(qū),地下灌溉還可減少土壤蒸發(fā)。但地下灌溉的農(nóng)田表土層濕潤較差,對作物幼苗期供水不足。在透水性強的土壤上,仍有一定量的滲漏損失。管道易堵寒。檢修較困難。投資較大,施工費勞力。由于滲水管的埋深、坡度、長度均有一定的局限性。地下灌溉促使土壤返鹽,不宜在鹽堿地上采用。
2、噴灌
噴灌是利用水泵和管道系統(tǒng),在一定的壓力下,把水通過噴頭噴到空中,散為細小水滴,象下雨一樣灌溉農(nóng)作物,是一種比較先進的灌水技術(shù)。
噴灌可以控制噴水量、噴灑強度和噴灑均勻度,從而避免了地面徑流和深層滲漏,防止了水、肥、土的流失。一般噴灌較地面灌溉可以省水50%左右,因此,在北方旱區(qū)水源有限的條件下,采用噴灌可節(jié)約用水,擴大灌溉面積。由于噴灌能適時量下,采用噴灌可節(jié)約用水,擴大灌溉面積。由于噴灌能適時量地滿足作物對水分的要求,減少土壤結(jié)構(gòu)的破壞,保持土壤通氣良好,促使土壤有機質(zhì)分解,提高土壤養(yǎng)分的有效性,并能調(diào)節(jié)田間小氣候,給農(nóng)作物生長創(chuàng)造了良好的條件,因此,噴灌與地面灌溉相比,可使大田作物增產(chǎn)20-30%,蔬菜增產(chǎn)50-100%,從而提高了灌溉水的利用率。
噴灌對土壤、地形、坡度的適應(yīng)范圍廣。地形復(fù)雜的崗坡地,透水性強的沙土地,不宜發(fā)展地面灌溉,或發(fā)展地面灌溉難度較大的地區(qū),可以發(fā)展噴灌。
發(fā)展噴灌主要是一次性投資較大,但從畝產(chǎn)投資來看,噴灌比地面灌投資的增加并不算多。北京市昌平地區(qū)1956-1980年的水利投資7792.5萬元,發(fā)展有效灌溉面積40.3萬畝,畝投資為193元。全北京市同期平均畝投資為200元,平原地區(qū)通縣畝投資為146元。由此可見,非噴灌的水利投資并不低,如用于發(fā)展噴灌,并不一定存在投資大的問題。
在提水灌區(qū)(井灌區(qū)等)尤其是高揚程提水灌區(qū),噴灌增加的能耗與運行費相抵,還略有減少,所以噴灌也并不增加每畝地的能耗與運行費。據(jù)北京順義縣水利局資料,當(dāng)冬小麥噴溉比地面灌溉灌水次數(shù)相同或略多時,噴灌比地面灌每畝地可省電9.48-15.9千瓦·小時-1,平均每畝地可省電12.69千瓦·小時-1,當(dāng)噴灌次數(shù)為9次,地面灌溉為6次時,噴灌比地面灌每畝多耗電25.1-40.3千瓦·小時-1,平均每畝地多耗電32.7千瓦·小時-1。從五個試驗點總的情況看,噴灌平均每畝地耗電85.15千瓦·小時-1,地面灌平均每畝地耗電87.17千瓦·小時-1,噴灌比地面灌溉每畝地平均可省電2.02千瓦·小時-1。
世界先進國家廣泛采用噴灌。蘇聯(lián)在1980年已有噴灌面積1.53億畝。占灌溉面積的47%。美國在1985年有噴溉面積1.35億畝,占灌溉面積的37%。近年來,我國噴灌在蔬菜、果園、茶園、桑園、花生等以濟作物上有較大發(fā)展。據(jù)1985年統(tǒng)計,全國有噴灌面積675萬畝,占灌溉面積的0.94%。我國半干旱和干旱地區(qū)的噴灌面積444萬畝,占全國噴灌面積的65.8%。目前我國的噴灌正在逐步穩(wěn)定地發(fā)展中。
3、滴灌
滴灌是滴水灌溉技術(shù)的簡稱。它是利用低壓管道系統(tǒng)(通常使塑料管道),將水加壓、過濾后,把灌溉水(或化肥溶液)一滴一滴地、均勻而又緩慢地滴入作物根部附近的土層中,使作物主要根區(qū)的土壤經(jīng)常保持在適宜于作物生長的最佳含水量,而作物行間、果樹的行間和株間土壤則保持相對干燥。
滴灌時,當(dāng)水滴離開滴頭進入土壤后,除了在重力作用下,水分垂直向下運動,逐漸浸潤深處的土壤外,而且水分也在毛管力和土壤基模勢的作用下,作垂直運動與水平運動向四周擴散,逐漸濕潤滴頭所在位置附近的土壤。滴灌停止后,在土壤含水量超過田間持水量時,土壤水仍然受重力作用向下移動。隨后,在土壤基模勢的作用下,繼續(xù)緩慢地向下、向四周移動,而達到暫時的平衡狀態(tài)。滴灌與地面灌溉、噴灌相比,浸潤土壤有兩點明顯的不同。一是滴灌地的土壤表面不是全部濕潤的土壤,水分比較均勻。
與其他灌水技術(shù)相比,滴灌最為突出的優(yōu)點是省水。滴灌只浸潤作物根部附近的那部分土體,避免了滲漏的損失,也大大地減少了株間土壤表面蒸發(fā)。滴灌也沒有噴灌時的水滴的漂移損失和蒸發(fā),滴灌的灌水定額約為每畝10立方米左右,是地面灌溉方法灌水定額的1/5-1/4,是噴灌灌水定額的1/3-1/2。在炎熱干旱和土壤透水性強的地區(qū),滴灌的省水效果更為顯著。滴灌能根據(jù)作物需水規(guī)律,適時、適量地、均勻而又緩慢地供水、供肥,使作物根層土壤經(jīng)常保持適宜的水分、空氣和養(yǎng)分狀況。并使作物行間、株間保持干燥,抑制了部分雜草生長,因此,增產(chǎn)效果顯著。與地面灌溉相比,滴灌能使水果增產(chǎn)20-50%,蔬菜增產(chǎn)50-200%,糧食作物增產(chǎn)20-40%。滴灌的水分利用率更高。同噴灌相比,在丘陵山區(qū)少地及土地不平整的耕地上采用滴灌更具優(yōu)越性。此外,它能防止灌區(qū)土壤次生鹽漬化。甚至還可以利用咸水灌溉,因為作物根系土層經(jīng)常保持濕潤狀態(tài),這就是使得土壤中的鹽分始終處于稀釋狀態(tài),并且隨著土壤水分的運動,鹽分向離根系較遠的干土區(qū)移動,所以使用咸水滴灌時,水源的含鹽量可高達3克·升-1,作物也能正常生長,并獲得較高的產(chǎn)量。另外,滴灌不會弄濕作物的基部葉片,避免了鹽分對作物的危害。滴灌的操作技術(shù)簡便,還易于實行自動。滴灌的工作壓力低于噴灌,較噴灌節(jié)省能源。但滴灌的投資較大,容易發(fā)生滴頭堵塞的問題。
近年來,新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院從國外引進薄壁雙壁管,它是由放水孔間距大的內(nèi)管(高壓軟管)和放水間距小的外管(低壓軟管)結(jié)合在一起組成的。薄壁雙壁管起著毛管(內(nèi)管)和滴頭(外管)的作用,它配水均勻,畝投資比用毛管和滴頭便宜30%左右,并可作帶狀盤卷,放收管方便,便于機械化鋪設(shè)和回收。
微噴灌是介于噴灌和滴灌的一種微灌灌水技術(shù)。它既有滴灌的省水、省能源的優(yōu)點,又便于克服滴灌滴頭易堵塞的弊病,目前正在逐步推廣中。
由于滴灌、微噴灌省水、省勞力、省能力、省能源、增產(chǎn)效果顯著,目前發(fā)達國家已在溫室、果園、蔬菜、棉花等經(jīng)濟作物上大力發(fā)展。據(jù)1983年統(tǒng)計,以滴灌為主的微灌面積,美國為278萬畝,占灌溉面積的0.7%,以色列已達到123萬畝,占灌溉面積的34.8%。近年來,我國正在逐步發(fā)展中,1983年微灌面積已有20萬畝。
。ㄈ┘铀俟(jié)水灌溉
目前,我國所采用的灌水技術(shù),主要是地面灌溉,由于受到資金、能源和噴、微灌設(shè)備條件的限制,不可能在短期內(nèi)大量發(fā)展噴、微灌。因此,當(dāng)務(wù)之急是充分利用好現(xiàn)有北方旱區(qū)的水利設(shè)施,改進地面灌溉的灌水技術(shù),同時,要在水源不足的特別干旱的地區(qū)大力發(fā)展噴、微灌。
近十多年來,我國噴灌面積有一定的發(fā)展,1985年噴灌面積為675萬畝,占灌溉面積的0.9%,而我國半干旱和干旱地區(qū)的噴灌面積為444萬畝,占全國噴灌面積的65.8%,目前正在穩(wěn)步發(fā)展中,以滴灌為主的微灌,近幾年來開始起步,1983年我國微灌面積為20萬畝,僅占灌溉面積的0.03%。世界上發(fā)達國家的噴灌、微灌的發(fā)展相當(dāng)?shù)目欤K聯(lián)1980年噴灌面積已達1.53億畝,占灌溉面積的47%。美國1985年噴灌面積1.35億畝,占灌溉面積37%,法國和聯(lián)邦德國的噴灌面積占灌溉面積分別為75%(1980年)91%(1983年)。南斯拉夫、民主德國、保加利亞、匈牙利、羅馬尼亞、捷克的噴灌面積占灌溉面積分別為31%,47%,60%,63%,80%和90%。據(jù)1983年統(tǒng)計,美國和蘇聯(lián)的微灌面積分別為278萬畝和168萬畝,各占灌溉面積的0.7%0.05%。地處西亞干旱地區(qū)的以色列的內(nèi)蓋夫沙漠約為全國的一半,沙漠中生長著一些小灌木,沙漠表面有土壤化層,這里的沙漠只要有水就可以變?yōu)榉饰值耐恋,因此,那里非常重視?jié)水灌溉技術(shù)的使用與發(fā)展。以色列在1966年就有噴灌面積229萬畝,幾乎實現(xiàn)了耕地面積噴灌化。據(jù)1983年統(tǒng)計,以色列微灌面積為123萬畝(柑桔、棉花、水果),其節(jié)水灌溉技術(shù)在世界上是領(lǐng)先的。他們的噴灌、微灌的成果已經(jīng)在實際中得到應(yīng)用。
我國噴灌和微灌的面積是相當(dāng)少的,而我國北方旱區(qū)的疆域相當(dāng)廣闊。該區(qū)水資源不足,灌溉水的利用率又很低。為了充分利用和保護好有限的水資源,造福子孫后代,必須因地制宜地大力發(fā)展噴灌灌水技術(shù)。
我國北方旱區(qū)內(nèi),草甸鹽漬化土壤、沼澤鹽漬化土壤和灌區(qū)次生鹽漬化土壤等地區(qū),貯存有大量淺層地下咸水,可利用礦化度小于3克·升-1的咸水發(fā)展滴灌。這不僅利用了淺層地下咸水的資源,還可促使淺層地下咸水的淡化,降低地下水位,有利于鹽漬化土壤的改良。
要提高我國北方旱區(qū)灌溉水的有效利用率,除了改進灌水技術(shù),推行節(jié)水灌溉之外,還要防止輸水渠道系統(tǒng)和蓄水工程(水庫、坑塘等)的滲漏損失。目前,我國灌區(qū)多為土質(zhì)渠道,不少灌區(qū)的渠道系統(tǒng)紊亂,渠道彎曲多,渠線長,所以渠系有效利用系數(shù)低,一般只有0.3-0.5,而有50-70%的水在渠道系統(tǒng)輸送過程中滲漏和蒸發(fā)損失掉了。為此,我們要進行渠道系統(tǒng)改建,加強計劃用水,實行輪灌,縮短固定渠道輸水時間,也要采取渠道防滲措施。有條件的地方,可推行輸水管道化,使渠道系統(tǒng)的輸水損失降低到最低限度,以提高灌溉水的利用率。
土質(zhì)溝渠、水庫、池塘,因土壤是多孔體,滲漏損失嚴重,并造成鄰近地區(qū)漬水、鹽漬化和土壤侵蝕。
而現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)提供了很多廉價防水材料,可阻止貯水、輸水工程的底、壁透水。例如,對于土壤含粘粒量大于15%的地方,可采用鈉鹽處理。鈉鹽可分散粘粒;又如采用水泥或瀝青護面;也可采用聚乙烯、聚丙烯塑料薄膜做防滲材料,在薄膜上加蓋土壤、礫石,以資保護。較深水庫和石質(zhì)土壤上的水庫,應(yīng)采用較厚、韌性較強的乙烯基,或加強的聚丙烯薄膜。
我國北方干旱地區(qū)的水庫、池塘、溝渠的水面蒸發(fā)十分嚴重,但常被忽視。由于水面暴露面積大,水面蒸發(fā)損失超過了生產(chǎn)用水。抑制水面蒸發(fā)是增加供水量的重要手段,不需增加工程,就能增加蓄水能力。在水面上使用一層阻止水分氣化"阻擋層",可抑制水面蒸發(fā)。例如,自動擴散在水面上,形成密封層的液態(tài)化學(xué)制劑,如十六醇,它的細長分子,在水面排列一個分子厚的分子層,蓋在水面上,15畝水面用量小于60克,需量極少,不限制氧氣進入,對人、魚無毒。但它易受風(fēng)浪影響。又如,漂浮石蠟板,日曬后融化,在水面上成一柔軟的薄膜層。美國亞利桑那州,在一個貯水池覆石蠟4年仍完好,蒸發(fā)抑制率達85%,。該石蠟層在天冷時破裂,而曬熱后又融化,重新成膜。也可以放置一些漂浮水泥板,多孔輕質(zhì)塑料等。在西南非洲一座15畝水面的水庫上,抑制蒸發(fā)效果顯著。用固態(tài)板抑制蒸發(fā)時,可能引起水溫增高,以選用絕熱、淺色、能避免太陽能進入水體的反射材料為好。此外,用粗沙和卵石填充水庫,將水貯存在沙石間的孔隙中,并使水位保持在填充物堆積的表面30厘米以下,也可避免或減少蒸發(fā)。
二、徑流農(nóng)業(yè)(雨養(yǎng)農(nóng)業(yè))
從崗坡地匯集降雨徑流并用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),這就是徑流農(nóng)業(yè)。其基本要求是集水區(qū)來供應(yīng)種植區(qū)足夠的水量。根深的多年生作物更能適應(yīng)徑流農(nóng)業(yè),因為它能利用貯存在土層深處的土壤水。對某些深根、耐旱的果樹,可能取得良好的效果。生育期短的農(nóng)作物(縮短了植物蒸騰和土壤蒸發(fā)損耗水分的時間)也能適應(yīng)徑流農(nóng)業(yè)。用徑流種植飼草可以增加產(chǎn)草量,大大增加草原的載畜量。徑流農(nóng)業(yè)可以延長富含營養(yǎng)的多汁飼料的供應(yīng)季節(jié),甚至可在特別需要時提供青飼。
約在4000年以前,雨水集成的徑流農(nóng)業(yè)就已產(chǎn)生。徑流農(nóng)業(yè)使平均年降雨量少到100毫米的田地,也能進行作物生產(chǎn)。古代中東的農(nóng)民曾清理崗坡上的雜物以增加徑流,又沿等高線堆置石壩來匯集徑流,并引水到較低的農(nóng)田。這些措施使農(nóng)業(yè)在沙漠地區(qū)得以發(fā)展,使許多沙漠地區(qū)受益。以色列內(nèi)蓋夫沙漠的徑流農(nóng)業(yè)使牧草、大田作物和果園都取得極好的收成,產(chǎn)量比旱地農(nóng)業(yè)高得多,而與灌溉農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量相當(dāng)。麥類產(chǎn)量達每畝約80-300公斤,水果每畝約200-1000公斤,苜蓿草(鮮重)每畝約1000-2500公斤。
以色列內(nèi)蓋夫沙漠徑流農(nóng)業(yè)的集水區(qū)與耕地面積比例為20:1。在年降雨量只有100毫米的地區(qū),耕地得到的水量約等于300-500毫米的雨水。它將一些小流域分成1-3公頃的小集水區(qū),使徑流能暢通地流進崗坡上的水渠里,水渠把水引到修成梯田的耕地里。耕地修有石徹水簸箕,還可使集入農(nóng)田多余的水流入比它更低的田塊。
除了較大面積的集水措施外,在內(nèi)蓋夫沙漠地區(qū)也采用微集水面積種植。所謂微集水面積種植,就是在雨水過少、難以形成較大地面徑流的地區(qū),在微集水面積周圍建起集水區(qū),從集水區(qū)上收存雨水形成徑流,集中到較低的平坑內(nèi),只在坑里種一棵樹。微集水面積比起大型集存雨水方法,效率提高了。因為輸水損失減少到最低限度。它在雨小、在別處不能供水時,也照樣能提供徑流。采用微集水面積種植,不需要修水渠、梯田和梯田坎。此外,微集水面積在任何斜坡上都可以修建,甚至包括在幾乎水平的平原地段,對不適于采用徑流農(nóng)場院的大片平坦土地上,也可以采用微集水面積種植。
微集水面積種植方法,在我國有著悠久的歷史,積累了豐富的經(jīng)驗。我國丘陵山區(qū)的水土保持工作中,有很多是利用微集水面積種植的措施。尤其是黃土地區(qū)可以充分發(fā)揮深厚黃土層的土壤貯水作用。甘肅省定西地區(qū)修挖的復(fù)式反坡梯田。就是把梯田田面修成反坡,成為反坡梯田(外高里低)并在反坡梯田上方留有一定坡長的坡地,作為"產(chǎn)流區(qū)",匯集降雨徑流,用坡地產(chǎn)生徑流補充反坡梯田的土壤水分。即采用"以坡補田"的方法;钠略炝炙玫乃綔、魚鱗坑、溝坑相連,也是利用微集水面積的水土保持措施。
采用徑流農(nóng)業(yè)要調(diào)查研究:(1)土壤及其蓄水能力,特別是土層深度、土壤的保水、失水及是否易沖刷等方面的特性。種植地段的土層厚度最低限度要有1.5-2米,土壤要透水性強,有高度的貯水能力。集水區(qū)土壤必須是不易透水的。(2)地形,主要是坡降及天然徑流的流向。(3)降雨特點,主要是降水總量及降水的可靠性等,雨季處在低溫季節(jié),平均雨季降雨量最少要達到80毫米。如雨季處在蒸發(fā)量大的高溫季節(jié),平均雨季雨量必須超過80毫米。在干旱地區(qū),盡管不常下雨,可是將雨水集存起來,其水量仍是可觀的,比如在1公頃的土地上,10毫米的降雨就等于100立方米的水。在平均雨量少到80毫米的干旱地區(qū),集存在雨水是可以采用的。我們可以改變地表狀況的辦法來增加降雨徑流。
。ㄒ唬┨锏貍整
坡降平緩的小集水區(qū)(坡降為1-5%為適宜),集存雨水的效果最好。通過清除坡面上的巖石和草木,并把土壤表面壓實,一般就可以增加降雨徑流量。沿崗坡等高線修筑渠道,可以匯集徑流水,并把徑流水輸入在洼地的坑塘里或引入較低的農(nóng)田。這些簡單的田間工程,主要問題是應(yīng)避免和防止沖刷。所以只有當(dāng)土壤沖刷不嚴重,又有廉價的坡地可利用時,這樣的田地修整,才可以成為很經(jīng)濟的集存雨水的方法。
。ǘ┗瘜W(xué)處理
雨水集存的一種有前途的措施,是用化學(xué)藥品處理土壤,這些化學(xué)藥品能封閉土壤孔隙或使土壤具有斥水性。
鈉鹽能使土壤的粘粒分散,部分地封閉土壤孔隙,使在含有粘粒的土壤上徑流增加。鈉鹽作為土壤封閉劑很值得研究,因為它價廉,容易購備,并且能抑制雜草生長。
斥水化學(xué)藥品,如瀝青和石蠟作為土壤封閉劑,可用在穩(wěn)定的、遇水不膨脹的土壤上。
瀝青用于建造不透水的集水區(qū),是有希望的,特別是它適用于噴灑鋪面。在美國修集水區(qū)時,先在坡面上清除草木、整平地面,灑用消毒劑、除莠劑,再噴上兩層瀝青,一層用來封住土壤毛孔,另一層用來防止風(fēng)化。在適當(dāng)?shù)男逼律希瑸r青集水區(qū)可維持四、五年。近來采用塑料和玻璃纖維加固瀝青,并采用砂石覆蓋集水區(qū),效果更佳。
把顆粒狀的石蠟撒在地上,使其在陽光下融化,滲入土壤毛細孔,也可將溶化的石蠟噴灑在地面上。經(jīng)驗證明,用石蠟處理的小區(qū),產(chǎn)生的徑流為雨量的90%,未處理小區(qū)只產(chǎn)生30%的徑流。石蠟處理區(qū)的徑流含鹽量少(每升少于50毫克),有機物含量少到幾乎測不出來。
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在一些情況下,更好的辦法是用一層防水薄膜將土壤蓋上,而不是把土壤本身制成泄水表面。尤其是對于多孔的、不穩(wěn)定的土壤,采用塑料薄膜建造廉價的雨水匯集區(qū)是有希望的,但薄膜容易被風(fēng)損壞。鋪蓋砂石的塑料薄膜,效果良好,砂石保護了底層的薄膜,防止輻射和風(fēng)的破壞,如妥為修建和管理,有效期可超過20年。
干旱地區(qū)的降雨是零星的、斷續(xù)的,當(dāng)降雨集存技術(shù)用于"徑流農(nóng)業(yè)"時,水就保存在耕種的土壤里。在開采地下水不現(xiàn)實的地區(qū),采用集存雨水措施,發(fā)展徑流農(nóng)業(yè)是適宜的。它還特別適用于小村莊、學(xué)校、家庭、小園地、牲畜和野生動物的供水。有時也可以修建集水小區(qū)來供應(yīng)現(xiàn)存的貯水設(shè)施(水庫、坑塘等)。
在提高水的利率(包括灌溉水和自然降水)方面,本文著重介紹了節(jié)水灌溉和徑流農(nóng)業(yè),也簡要地涉及到減少滲漏損失和抑制水面蒸發(fā)的問題。但值得注意的是,提高水的利用率除應(yīng)采取以上措施外,還應(yīng)注意抑制土面蒸發(fā),抑制蒸騰,選育抗旱優(yōu)良品種,加強農(nóng)作物的田間管理和控制農(nóng)業(yè)環(huán)境等有關(guān)措施,并注意綜合考慮才能取得更好的效果。