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灌溉

灌溉就是人为方式使用天然降水（雨水）以外的其他水源供给土地或土壤水分，多半是用来种植农作物或其他植物，也可以用来维持地貌景观，或在干燥地带或是在过度降雨后的地区进行植被重建（英语：revegetation），灌溉对农作物也有其他的好处，包括保护植物免于霜害[1]、在粮食区抑制杂草成长[2]，并且抑制土壤固结[3]。不用灌溉而以雨水为唯一水源的农业称为旱田。

鸟瞰撒哈拉沙漠中的灌溉系统
美国堪萨斯州卫星照片，显示由于时针式喷灌设施造成的圆形农田

灌溉系统也会用来抑制灰尘、排放污水以及矿物的堆摊浸滤（英语：heap leaching）。灌溉系统常会和排水系统一起研究，后者是用天然或人工的方式除去某一区域地表或是地表以下的水分。

灌溉是五千多年来农业的中心特征，也是许多文化的成果，是许多国家经济及社会的基础。

概论

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灌溉所需的水源可以是附近也可以是距离比较远的水体甚至冰雪，例如河流、泉水、湖泊、地下水、井、积雪等，可以直接引入农田或先储存在水库或蓄水池中，取决于是否是季节性降雨或水源的远近，也可以将建筑屋顶或没有农田的山区雨水储存起来，为以后灌溉使用。

如何从水源引入水，并将水引入农田，有多种灌溉技术，主要目的是将水不多不少地平均分配给整个田地中的每一株植物。

历史

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从公元前60世纪在埃及和美索不达米亚平原，人类已经采用灌溉技术[4]，在古埃及12王朝的法老已经将湖泊当作灌溉用的贮水库，贮存每年尼罗河泛滥的水用于干旱季节灌溉农田。

在秘鲁的安第斯山中，考古学家发现了3条水渠，是公元前4000年、3000年和9世纪的，是美洲已知最早的灌溉系统，在公元前4000年的那条水渠下面可能还有一条公元前5000年的水渠。

古代波斯（今伊朗）亦有灌溉技术，可追溯到前6千纪[5]，公元前800年的古代波斯所使用的坎儿井是现在还在使用的最古老的灌溉技术，用一系列的竖井打通地下的渠道，从水源地引水使水渠比水源地低可以自流，同时防止在地上蒸发[6]。现在，坎儿井也应用于亚洲、中东和北非干旱地区。

古代斯里兰卡的灌溉系统是当时世界上最复杂的系统，发明了带闸门的水渠，12世纪时国王在33年内就主持建造了165个堤坝、3910条水渠、163个大型蓄水池和2376个小型蓄水池，以支持繁荣的农业。

在巴基斯坦和北印度也有前2600年的灌溉水渠。

在中国，公元前250年左右建成的著名的都江堰水利系统也是为灌溉修建的[7]。

从20世纪起，柴油和电力运转的机械，可以帮助人们抽取地下水用于灌溉。

形式

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美国怀俄明州山区草地的有控制阀的管道灌溉

漫灌

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漫灌要挖沟渠，以前用人工，后来用牲畜、拖拉机，后来最先进的用激光测距的先进机械，取决于 经济和地理条件，例如需要灌溉的地域面积大小，有什么可用的技术，人工费用等。植物在畦和陇沟中排成行或在苗床上生长，水沿着渠道进入农田，顺着陇沟或苗床边沿流入。也可以在田中用硬塑料管或铝管引水，在管上间隔距离开孔灌溉，用虹吸管连接渠道。

应用管道可以控制水流量，由于温度、风速、土壤、渗透能力等不同，漫灌容易造成有的地方水多，有的地方水不足的现象，管道可以移动，因此可以控制不产生这种不均的现象。尤其是如果采用自动阀门更可以增加效率。

但由于漫灌比较浪费水资源，需要较多的劳动力，并且容易造成地下水位抬高，因此使土壤盐碱化，在发达国家已经逐渐被淘汰。但由于只需要少量的资金和技术，在多数发展中国家中仍然被广泛使用。

喷灌

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主条目：喷灌

喷灌是由管道将水送到位于田地中的喷头中喷出，有高压和低压的区别，也可以分为固定式和移动式。固定式喷头安装在固定的地方，有的喷头安装在地表面高度，主要用于需要美观的地方，如高尔夫球场、跑马场草地灌溉、公园、墓地等。

喷头的压力一般不能超过200巴，过高会产生水雾，影响灌溉效益，喷头有可以转动的，转动可以是360度回转也可以是转动一定角度。也有喷枪式。可以在275-900巴的压力下工作，喷射较远，流量达到3-76升/秒。喷枪还可以用于工业防尘。

如果将喷头和水源用管子连接，使得喷头可以移动，为移动式喷灌，将塑料管卷到一个卷筒上，可以随着喷头移动放出，也可以人工移动喷头。

喷灌的缺点是由于蒸发也会损失许多水，尤其在有风的天气时，而且不容易均匀地灌溉整个灌溉面积，水存流在叶面上容易造成霉菌的繁殖，如果灌溉水中有化肥的话，在炎热阳光强烈的天气会造成叶面灼伤。

时针式喷灌机

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时针式喷灌机的枢轴

时针式喷灌机是一种移动式喷灌机，喷灌头安装在有轮子支撑的电镀钢管或铝管上，围绕一个中心旋转，从中心枢轴输送水，整个喷灌机喷灌面积形成一个圆。这种喷灌机械在美国使用的很普遍。

 
时针式喷灌机

这种机械喷头可以吊在钢管上，只在植物上面喷撒，有的可以几乎吊到地面上，直接在植物之间的地面上喷洒，因此可以节约由于蒸发损失的水。

时针式喷灌机的旋转可以由水力推动，也可以由电机推动，目前大多数都使用电机。这种机械灌溉面积是一个圆形，因此在每个圆形之间的空档不能被灌溉利用，只适合在耕地面积充分的地区使用。

 
美国爱达荷州的平移式喷灌机


平移式喷灌机

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也叫连续直线移动式喷灌机，是一个长管道，每隔一定间隔有一个支架，支架上有轮子，喷头在管子上，整个管道平行移动喷洒，水由管道一头输入，所以喷灌面积可以大到几千公顷。

微喷灌

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微喷灌是利用折射、旋转、或辐射式微型喷头将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式，隶属于微灌范畴。 微喷灌的工作压力低，流量小，既可以定时定量的增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候，广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所，以及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。

滴灌

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滴灌头
主条目：滴灌

滴灌是将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式，滴水流量小，水滴缓慢入土，可以最大限度地减少蒸发损失，如果再加上地膜覆盖，可以进一步减少蒸发，滴灌条件下除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散。

但如果滴灌时间太长，根系下面可能发生浸透现象，因此目前滴灌都是由高技术的计算机操纵完成，也有由人工操作的。滴灌水压低，节水，可以用于对生长不同植物的地区，对每棵植物分别灌溉，但对坡地需要有压力补偿，用计算机可以依靠调节不同地段的阀门来控制，关键是控制调节压力和从水中去除颗粒物，以防堵塞滴灌孔。水的输送一般用塑料管，应该是黑色的，或覆盖在地膜下面，防止生长藻类，也防止管道由于紫外线的照射而老化。滴灌也可以用埋在地下的多孔陶瓷管完成，但费用较高，只有时用于草皮和高尔夫球场。

渗灌

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渗灌技术已经在地下水位较高的地方应用许多年了，是人工将地下水位抬高，直接从底下为植物根系供水的方法。

渗灌常用于商业温室产品，如对盆花进行灌溉，还可以施肥，用含有肥料的水溶液从底部浸泡花盆10 到20分钟，然后水可以回收，这种运作需要高技术自动操作，设备费用贵，但节省人力、水和化肥，同时维护和操作费用也很低，原理和地下滴灌一样。

井灌

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井灌是中国大陆防治土地盐碱化的重要手段。井灌抽取深层的地下淡水用作灌溉，同时淋湿地表盐分。同时并用“井排”，即抽去浅层的咸水使得地下水位下降。

技术挑战

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土地盐碱化过程示意图

灌溉技术要解决许多技术上及经济上的问题，同时又要使对环境的负面影响减到最小[8]。

另见

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参考资料

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  1. ^ Snyder, R. L.; Melo-Abreu, J. P. Frost protection: fundamentals, practice, and economics (PDF). Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2005. ISSN 1684-8241.  |volume=被忽略 (帮助)
  2. ^ Williams, J. F.; S. R. Roberts; J. E. Hill; S. C. Scardaci; G. Tibbits. Managing Water for Weed Control in Rice. UC Davis, Department of Plant Sciences. [2007-03-14]. （原始内容存档于2007-04-03）. 
  3. ^ Aridpoop -05-15. [2012-06-19]. （原始内容存档于2017-04-25）. 
  4. ^ Hill, Donald: A History of Engineering
  5. ^ The History of Technology – Irrigation. Encyclopædia Britannica, 1994 edition. 
  6. ^ Qanat Irrigation Systems and Homegardens (Iran). Globally Important Agriculture Heritage Systems. UN Food and Agriculture Organization. [2007-01-10]. （原始内容存档于2008-06-24）. 
  7. ^ 都江堰灌溉区域图. 四川省测绘地理信息局. [2015-02-22]. （原始内容存档于2015-02-22）. 
  8. ^ ILRI, 1989, Effectiveness and Social/Environmental Impacts of Irrigation Projects: a Review. In: Annual Report 1988, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands, pp. 18 – 34 . On line: [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  9. ^ Rosegrant, Mark W., and Hans P. Binswanger. "Markets in tradable water rights: potential for efficiency gains in developing country water resource allocation." World development (1994) 22#11 pp: 1613–1625.
  10. ^ 雲林縣地層下陷紀實. 水资源管理与政策研究中心. 地层下陷防治资讯网. [2015-02-22]. （原始内容存档于2015-02-22）. 
  11. ^ EOS magazine, september 2009
  12. ^ World Water Council
  13. ^ Hukkinen, Janne, Emery Roe, and Gene I. Rochlin. "A salt on the land: A narrative analysis of the controversy over irrigation-related salinity and toxicity in California's San Joaquin Valley." Policy Sciences 23.4 (1990): 307-329. online 互联网档案馆的存档，存档日期2015-01-02.
  14. ^ Drainage Manual: A Guide to Integrating Plant, Soil, and Water Relationships for Drainage of Irrigated Lands. Interior Dept., Bureau of Reclamation. 1993. ISBN 0-16-061623-9. 
  15. ^ Free articles and software on drainage of waterlogged land and soil salinity control in irrigated land. [2010-07-28]. （原始内容存档于2010-08-16）. 
  16. ^ UV treatment http://www.uvo3.co.uk/?go=Irrigation_Water （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  17. ^ ultrasonic algae control http://www.lgsonic.com/irrigation-water-treatment/ （页面存档备份，存于互联网档案馆）

外部链接

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维基共享资源中相关的多媒体资源：灌溉
 
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  本条目包含来自公有领域出版物的文本: Chisholm, Hugh (编). Encyclopædia Britannica (第11版). London: Cambridge University Press. 1911. 

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