新疆的國土面積占全國的1/6，但其綠洲面積僅占國土面積的5%，卻集中了全疆90%以上的人口和社會財富，其他地區(qū)則是不適宜居住的干旱荒漠、冰川、雪山、高山。因新疆地處歐亞大陸腹地，獨特的氣候條件決定了其干旱少雨，大部分地區(qū)年降水量少于200 mm。而新疆農(nóng)業(yè)用水占總用水量的96%，干旱缺水已成為制約新疆經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會穩(wěn)定的主要因素。新疆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)農(nóng)作物單產(chǎn)較低，其灌溉水利用率僅有0.4～0.6，造成綠洲農(nóng)田生態(tài)惡化，典型表現(xiàn)為土壤耕層鹽化、土壤肥力退化、沙化及農(nóng)藥化肥地膜殘留污染的“三化一污”，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)長期徘徊于低速增長，傳統(tǒng)的新疆綠洲農(nóng)業(yè)已越來越不能充分發(fā)揮新疆綠洲的光熱資源優(yōu)勢。針對新疆農(nóng)業(yè)特點，只有走綠洲生態(tài)—農(nóng)田—草田輪作的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)，重點發(fā)展田間節(jié)水，并將節(jié)約的水用來植樹種草，從而達(dá)到良性循環(huán)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。在此前提下，新疆兵團(tuán)經(jīng)過試驗、示范、推廣應(yīng)用，創(chuàng)造性地了發(fā)明了大田膜下滴灌栽培工程技術(shù)，又稱為膜下滴灌技術(shù)，它把滴灌工程節(jié)水與覆膜農(nóng)藝節(jié)水進(jìn)行了技術(shù)集成，其核心技術(shù)具有節(jié)水、抑鹽2個作用，該2項技術(shù)創(chuàng)新同時解決了水和生態(tài)問題，因而其具有可控性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性，該技術(shù)成為綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的技術(shù)平臺，并將驅(qū)動新疆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的飛躍，促進(jìn)新疆農(nóng)業(yè)的良性可持續(xù)發(fā)展。
黨的十六大提出2050年左右全國基本實現(xiàn)現(xiàn)代化，其中最困難就是農(nóng)業(yè)問題，最嚴(yán)重的是農(nóng)民問題，最復(fù)雜的是農(nóng)村問題，所以黨中央把解決“三農(nóng)”難題作為全黨工作的重中之重。十七大提出了2020年建設(shè)全面小康社會，堅持把“發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”作為“首要任務(wù)”。如果2020年建成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，將為2050年實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、徹底解決“三農(nóng)”難題奠定堅實的基礎(chǔ)。
1膜下滴灌的技術(shù)特點
滴灌是微灌技術(shù)的一種，屬于工程節(jié)水的范疇，地膜覆蓋可以增溫保濕、保墑提墑、改善土壤理化性質(zhì)；促進(jìn)種子萌發(fā)，使作物出早苗和壯苗；促進(jìn)作物早熟高產(chǎn)。膜下滴灌就是滴灌技術(shù)與地膜覆蓋技術(shù)的結(jié)合，使工程節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水進(jìn)行集成和創(chuàng)新，從技術(shù)結(jié)構(gòu)上看，只是把滴灌帶放在地膜下，并不復(fù)雜，但是其功能卻出現(xiàn)了飛躍。它是一項現(xiàn)代田間灌溉栽培技術(shù)，基礎(chǔ)功能是能控制農(nóng)業(yè)植物中光合用水的“三水”，即田間灌溉水、土壤水、植物水。而傳統(tǒng)田間灌溉栽培工程技術(shù)，包括現(xiàn)代噴滴灌工程的功能只能控制田間灌溉水，不能控制土壤水和植物水[1]�？刂屏送寥浪�，特別是抑制了旱區(qū)田間棵間蒸發(fā)，就抑制了旱區(qū)綠洲農(nóng)田耕層土壤鹽化的動力，還有膜下滴灌對耕層土壤有局部脫鹽作用；長期膜下滴灌后，杜絕了田間深層滲漏，可使淺層含鹽的地下水位降低到安全深度，就斷絕了鹽化作用鹽分的來源，大幅節(jié)水抑鹽作用將驅(qū)動發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。膜下滴灌如果集成非充分灌溉技術(shù)，可以控制植物水，就是可以按氣候和植物生理來控制作物的營養(yǎng)生長和生殖生長[2]。上述功能同時降低了傳統(tǒng)灌溉的田間需水量（棵間蒸發(fā)和奢侈蒸騰），理論上使需水量降低到有效蒸騰水量，加上田間輸水管道化，實現(xiàn)了大幅度節(jié)水的目標(biāo)。這就是膜下滴灌冠以“現(xiàn)代”二字的涵義，是田間灌溉栽培工程技術(shù)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代的一次飛躍。
2膜下滴灌節(jié)水潛力分析
我國傳統(tǒng)灌溉水的利用系數(shù)平均為0.45，而發(fā)達(dá)國家水的利用系數(shù)都在0.8以上，通過膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，田間的農(nóng)渠和毛渠被管道所代替，田間全部實現(xiàn)管道化，而地膜覆蓋抑制強(qiáng)烈的棵間土面蒸發(fā)，作物降低了作物蒸騰量，因此灌溉水利用系數(shù)可以達(dá)到0.7以上，水分利用率得到極大提高。新疆由于年降雨量較小，在不考慮降雨量的前提下，作物耗水量公式表示為：
傳統(tǒng)灌溉的作物耗水量W0＝E0 /U0（1）
膜下滴灌的作物耗水量W＝E/U（2）
式（1）、式（2）中，W、W0表示為作物耗水量，E、E0表示為田間作物綜合需水量，包括棵間蒸發(fā)、奢侈蒸騰、有效蒸騰；U、U0表示為引水口到田間的水資源利用系數(shù)，即U（U0）=U1（干支渠）×U2（斗農(nóng)渠）×U3（田間）。新疆傳統(tǒng)灌溉條件下，平均水利用系數(shù)U1（干支渠）=0.85、U2（斗農(nóng)渠）=0.78、U3（田間）=0.75，U＝U0＝0.85×0.78×0.75≈0.5，E0＝575 mm，則W0＝E0 /U0＝1 150 mm。
節(jié)水比公式表示為
β＝（W0－W）/W0=1-W/W0（3）
根據(jù)田間灌溉工程到田間作物灌溉的過程分別論述如下：
第一步，傳統(tǒng)灌溉在田間斗農(nóng)渠及毛渠全部管道化后，水利用系數(shù)U＝0.85×1×1＝0.85。田間利用膜下滴灌技術(shù)后，在節(jié)水的同時，抑制了棵間蒸發(fā)。根據(jù)山侖院士在黃土高原半旱區(qū)的研究，作物棵間蒸發(fā)約為需水量的45%，則蒸騰總量為E=（1－0.45）E0＝0.55E0=316 mm，W＝0.55E0 /0.85＝0.65E0=375 mm，理論節(jié)水比為β＝1－0.65U0≈0.67。理論節(jié)水比可達(dá)65%以上，因此可以看出當(dāng)田間進(jìn)行覆蓋后，灌溉大幅提高了水分的利用系數(shù)。
第二步，當(dāng)全部采用管道化輸水后，在田間措施不變的情況下，E＝0.55E0=316 mm，而干支渠管道化水利用系數(shù)等于1，U＝1×1×1＝1，則W0＝0.55E0 /1＝0.55E0=316 mm，理論節(jié)水比為β＝1－0.55U0≈0.72，理論節(jié)水比達(dá)到70%以上。
第三步，當(dāng)田間作物采用非充分灌溉后，康紹忠教授研究指出，奢侈蒸騰占作物蒸騰總量的20%～30%，全面推廣非充分灌溉技術(shù)后以25%估算，則E＝（1－0.45）（1－0.25）E0＝0.4E0=230 mm，水利用系數(shù)U＝1，于是W＝0.4E0 /1＝0.4E0=230 mm，則節(jié)水比為β＝1－0.4U0≈0.80，理論節(jié)水比可達(dá)80%以上。
根據(jù)以上計算，在第一、第二和第三步節(jié)水措施實施后，理論節(jié)水比分別達(dá)到65%、70%和80%以上，田間作物灌溉耗水由1 150 mm，逐步降低到375、316、230 mm，節(jié)水潛力十分明顯。如果節(jié)水2/3，前1/3可用于當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，余下1/3可建設(shè)新疆綠洲生態(tài)，還有1/3可用于發(fā)展新疆的二、三產(chǎn)業(yè)。由此可見，膜下滴灌技術(shù)全面推廣應(yīng)用將為節(jié)水潛力的充分發(fā)揮提供了有力的技術(shù)支撐。
3發(fā)展膜下滴灌的意義
膜下滴灌作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水工程技術(shù)，其主要作用有3個：一是節(jié)水抑鹽。旱區(qū)農(nóng)田耕層土壤次生鹽漬化的動力是棵間蒸發(fā)，膜下滴灌抑制了強(qiáng)烈的棵間蒸發(fā)，也就抑制了鹽分向耕層的運(yùn)移。二是控制作物耗水量。通過地膜覆蓋，減少了田間棵間蒸發(fā)和作物中的奢侈蒸騰。三是為作物提供了良好的生長環(huán)境。使光、熱、水、氣、土、肥、鹽等要素通過滴灌進(jìn)行良好的配置，使作物能夠充分利用光能，向著最大凈光能利用率、最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量方向耦合[3]。
膜下滴灌系統(tǒng)工程，其首部設(shè)在傳統(tǒng)灌溉的斗口，并將田間斗農(nóng)渠和田間毛渠全部實現(xiàn)管道化，使田間灌溉由手工化變成工程化，遠(yuǎn)期還可實現(xiàn)自動化及遠(yuǎn)程化。膜下滴灌技術(shù)把滴灌工程節(jié)水同覆膜農(nóng)藝節(jié)水有機(jī)集成，進(jìn)一步利用非充分灌溉技術(shù)將形成了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水工程的技術(shù)平臺[4]。因此，大力發(fā)展膜下滴灌技術(shù)，是建設(shè)新疆綠洲現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的技術(shù)平臺，只有通過建設(shè)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的建設(shè)，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高效持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)徘徊低效增長的局面，為新疆經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。
4結(jié)語
新疆膜下滴灌節(jié)水潛力的開發(fā)可分三步走：第一步，建設(shè)山區(qū)水庫和全面推廣大田覆蓋微灌工程，解決持續(xù)均供水和減少田間作物奢侈蒸騰，提高水資源的分配效率，降低作物需水量；第二步，建設(shè)平原水庫工程，實現(xiàn)干支渠管道化，提高輸水效率；第三步，建設(shè)沖積扇滯洪壩和綠洲打井工程，實現(xiàn)庫水與井水聯(lián)合調(diào)度，保證灌溉供水及時有效。對膜下滴灌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)出覆蓋（砂石、耕層土壤、秸稈、地膜等）微灌（滲灌、涌泉灌、微噴、滴灌等）技術(shù)，若在新疆綠洲約400萬hm2全部灌溉面積上進(jìn)行推廣，節(jié)水潛力將十分驚人[5]。膜下滴灌技術(shù)的實踐已走在理論研究的前面，因此仍需對膜下滴灌進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)的試驗研究，測定新疆作物的棵間蒸發(fā)、奢侈蒸騰以及綜合需水量，為全面推廣膜下滴灌技術(shù)奠定堅實的理論基礎(chǔ)[6]。
5參考文獻(xiàn)
[1] 嚴(yán)以綏.膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.
[2] 山侖.節(jié)水農(nóng)業(yè)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001：126-128.
[3] 嚴(yán)以綏.中國農(nóng)業(yè)節(jié)水革命[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.
[4] 張志新.新疆微灌發(fā)展現(xiàn)狀、問題和對策[J].節(jié)水灌溉，2000（3）：8-10.
[5] 王麗娜.張家口地區(qū)實施膜下滴灌技術(shù)的意義及措施[J].河北農(nóng)機(jī)，2010（3）：36.
[6] 楊國成.膜下滴灌節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用和意義[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009（21）：33-34
黨的十六大提出2050年左右全國基本實現(xiàn)現(xiàn)代化，其中最困難就是農(nóng)業(yè)問題，最嚴(yán)重的是農(nóng)民問題，最復(fù)雜的是農(nóng)村問題，所以黨中央把解決“三農(nóng)”難題作為全黨工作的重中之重。十七大提出了2020年建設(shè)全面小康社會，堅持把“發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”作為“首要任務(wù)”。如果2020年建成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，將為2050年實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、徹底解決“三農(nóng)”難題奠定堅實的基礎(chǔ)。
1膜下滴灌的技術(shù)特點
滴灌是微灌技術(shù)的一種，屬于工程節(jié)水的范疇，地膜覆蓋可以增溫保濕、保墑提墑、改善土壤理化性質(zhì)；促進(jìn)種子萌發(fā)，使作物出早苗和壯苗；促進(jìn)作物早熟高產(chǎn)。膜下滴灌就是滴灌技術(shù)與地膜覆蓋技術(shù)的結(jié)合，使工程節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水進(jìn)行集成和創(chuàng)新，從技術(shù)結(jié)構(gòu)上看，只是把滴灌帶放在地膜下，并不復(fù)雜，但是其功能卻出現(xiàn)了飛躍。它是一項現(xiàn)代田間灌溉栽培技術(shù)，基礎(chǔ)功能是能控制農(nóng)業(yè)植物中光合用水的“三水”，即田間灌溉水、土壤水、植物水。而傳統(tǒng)田間灌溉栽培工程技術(shù)，包括現(xiàn)代噴滴灌工程的功能只能控制田間灌溉水，不能控制土壤水和植物水[1]�？刂屏送寥浪�，特別是抑制了旱區(qū)田間棵間蒸發(fā)，就抑制了旱區(qū)綠洲農(nóng)田耕層土壤鹽化的動力，還有膜下滴灌對耕層土壤有局部脫鹽作用；長期膜下滴灌后，杜絕了田間深層滲漏，可使淺層含鹽的地下水位降低到安全深度，就斷絕了鹽化作用鹽分的來源，大幅節(jié)水抑鹽作用將驅(qū)動發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。膜下滴灌如果集成非充分灌溉技術(shù)，可以控制植物水，就是可以按氣候和植物生理來控制作物的營養(yǎng)生長和生殖生長[2]。上述功能同時降低了傳統(tǒng)灌溉的田間需水量（棵間蒸發(fā)和奢侈蒸騰），理論上使需水量降低到有效蒸騰水量，加上田間輸水管道化，實現(xiàn)了大幅度節(jié)水的目標(biāo)。這就是膜下滴灌冠以“現(xiàn)代”二字的涵義，是田間灌溉栽培工程技術(shù)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代的一次飛躍。
2膜下滴灌節(jié)水潛力分析
我國傳統(tǒng)灌溉水的利用系數(shù)平均為0.45，而發(fā)達(dá)國家水的利用系數(shù)都在0.8以上，通過膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，田間的農(nóng)渠和毛渠被管道所代替，田間全部實現(xiàn)管道化，而地膜覆蓋抑制強(qiáng)烈的棵間土面蒸發(fā)，作物降低了作物蒸騰量，因此灌溉水利用系數(shù)可以達(dá)到0.7以上，水分利用率得到極大提高。新疆由于年降雨量較小，在不考慮降雨量的前提下，作物耗水量公式表示為：
傳統(tǒng)灌溉的作物耗水量W0＝E0 /U0（1）
膜下滴灌的作物耗水量W＝E/U（2）
式（1）、式（2）中，W、W0表示為作物耗水量，E、E0表示為田間作物綜合需水量，包括棵間蒸發(fā)、奢侈蒸騰、有效蒸騰；U、U0表示為引水口到田間的水資源利用系數(shù)，即U（U0）=U1（干支渠）×U2（斗農(nóng)渠）×U3（田間）。新疆傳統(tǒng)灌溉條件下，平均水利用系數(shù)U1（干支渠）=0.85、U2（斗農(nóng)渠）=0.78、U3（田間）=0.75，U＝U0＝0.85×0.78×0.75≈0.5，E0＝575 mm，則W0＝E0 /U0＝1 150 mm。
節(jié)水比公式表示為
β＝（W0－W）/W0=1-W/W0（3）
根據(jù)田間灌溉工程到田間作物灌溉的過程分別論述如下：
第一步，傳統(tǒng)灌溉在田間斗農(nóng)渠及毛渠全部管道化后，水利用系數(shù)U＝0.85×1×1＝0.85。田間利用膜下滴灌技術(shù)后，在節(jié)水的同時，抑制了棵間蒸發(fā)。根據(jù)山侖院士在黃土高原半旱區(qū)的研究，作物棵間蒸發(fā)約為需水量的45%，則蒸騰總量為E=（1－0.45）E0＝0.55E0=316 mm，W＝0.55E0 /0.85＝0.65E0=375 mm，理論節(jié)水比為β＝1－0.65U0≈0.67。理論節(jié)水比可達(dá)65%以上，因此可以看出當(dāng)田間進(jìn)行覆蓋后，灌溉大幅提高了水分的利用系數(shù)。
第二步，當(dāng)全部采用管道化輸水后，在田間措施不變的情況下，E＝0.55E0=316 mm，而干支渠管道化水利用系數(shù)等于1，U＝1×1×1＝1，則W0＝0.55E0 /1＝0.55E0=316 mm，理論節(jié)水比為β＝1－0.55U0≈0.72，理論節(jié)水比達(dá)到70%以上。
第三步，當(dāng)田間作物采用非充分灌溉后，康紹忠教授研究指出，奢侈蒸騰占作物蒸騰總量的20%～30%，全面推廣非充分灌溉技術(shù)后以25%估算，則E＝（1－0.45）（1－0.25）E0＝0.4E0=230 mm，水利用系數(shù)U＝1，于是W＝0.4E0 /1＝0.4E0=230 mm，則節(jié)水比為β＝1－0.4U0≈0.80，理論節(jié)水比可達(dá)80%以上。
根據(jù)以上計算，在第一、第二和第三步節(jié)水措施實施后，理論節(jié)水比分別達(dá)到65%、70%和80%以上，田間作物灌溉耗水由1 150 mm，逐步降低到375、316、230 mm，節(jié)水潛力十分明顯。如果節(jié)水2/3，前1/3可用于當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，余下1/3可建設(shè)新疆綠洲生態(tài)，還有1/3可用于發(fā)展新疆的二、三產(chǎn)業(yè)。由此可見，膜下滴灌技術(shù)全面推廣應(yīng)用將為節(jié)水潛力的充分發(fā)揮提供了有力的技術(shù)支撐。
3發(fā)展膜下滴灌的意義
膜下滴灌作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水工程技術(shù)，其主要作用有3個：一是節(jié)水抑鹽。旱區(qū)農(nóng)田耕層土壤次生鹽漬化的動力是棵間蒸發(fā)，膜下滴灌抑制了強(qiáng)烈的棵間蒸發(fā)，也就抑制了鹽分向耕層的運(yùn)移。二是控制作物耗水量。通過地膜覆蓋，減少了田間棵間蒸發(fā)和作物中的奢侈蒸騰。三是為作物提供了良好的生長環(huán)境。使光、熱、水、氣、土、肥、鹽等要素通過滴灌進(jìn)行良好的配置，使作物能夠充分利用光能，向著最大凈光能利用率、最大經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量方向耦合[3]。
膜下滴灌系統(tǒng)工程，其首部設(shè)在傳統(tǒng)灌溉的斗口，并將田間斗農(nóng)渠和田間毛渠全部實現(xiàn)管道化，使田間灌溉由手工化變成工程化，遠(yuǎn)期還可實現(xiàn)自動化及遠(yuǎn)程化。膜下滴灌技術(shù)把滴灌工程節(jié)水同覆膜農(nóng)藝節(jié)水有機(jī)集成，進(jìn)一步利用非充分灌溉技術(shù)將形成了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水工程的技術(shù)平臺[4]。因此，大力發(fā)展膜下滴灌技術(shù)，是建設(shè)新疆綠洲現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的技術(shù)平臺，只有通過建設(shè)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的建設(shè)，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高效持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)徘徊低效增長的局面，為新疆經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。
4結(jié)語
新疆膜下滴灌節(jié)水潛力的開發(fā)可分三步走：第一步，建設(shè)山區(qū)水庫和全面推廣大田覆蓋微灌工程，解決持續(xù)均供水和減少田間作物奢侈蒸騰，提高水資源的分配效率，降低作物需水量；第二步，建設(shè)平原水庫工程，實現(xiàn)干支渠管道化，提高輸水效率；第三步，建設(shè)沖積扇滯洪壩和綠洲打井工程，實現(xiàn)庫水與井水聯(lián)合調(diào)度，保證灌溉供水及時有效。對膜下滴灌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)出覆蓋（砂石、耕層土壤、秸稈、地膜等）微灌（滲灌、涌泉灌、微噴、滴灌等）技術(shù)，若在新疆綠洲約400萬hm2全部灌溉面積上進(jìn)行推廣，節(jié)水潛力將十分驚人[5]。膜下滴灌技術(shù)的實踐已走在理論研究的前面，因此仍需對膜下滴灌進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)的試驗研究，測定新疆作物的棵間蒸發(fā)、奢侈蒸騰以及綜合需水量，為全面推廣膜下滴灌技術(shù)奠定堅實的理論基礎(chǔ)[6]。
5參考文獻(xiàn)
[1] 嚴(yán)以綏.膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.
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[6] 楊國成.膜下滴灌節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用和意義[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009（21）：33-34
