第一期:工程节水技术措施
4 微灌技术
4.1 微灌的节水增效作用
（1）省水：微灌系统全部由管道输水，很少有沿程渗漏和蒸发损失；微灌属局部灌溉，灌水时一般只湿润作物根部附近的部分土壤，灌水流量小，不易产生地表径流和深层渗漏。另外，微灌能适时适量根据作物生长需要供水，较其他灌水方法水的利用率高，灌溉水利用率可达85%~90%，一般可比地面灌溉省水1/3~1/2，比喷灌还处水15%~20%。
（2）节能：微灌是在低压力条件下运行，灌水器的工作压力一般为50~150千帕，比喷灌低，又因微灌省水，灌溉水的利用率高，对提水灌溉来说，意味着减少了能耗。
（3）灌水均匀：微灌系统能有效地控制每个灌水器的出水量，灌水均匀度高，一般可达80%~90%。
（4）增产：微灌能适时适量地向作物根区供水供肥，有的还可调节田间小气候，不会造成土壤板结，为作物生长提供了良好的条件，因而有利于实现高产稳产和提高品质，经济作物采用微灌一般较其他灌水方法可增产30%~50%。
（5）适应性强：微灌系统的灌水速度可快可慢，因此对土壤的适应性强，又由于微灌是用压力管道输水，对地形的适应性也很强。
（6）节省劳力：微灌不需平整土地，开沟打畦，可实行灌溉自动化，因此可降低劳动强度和节省劳动力。
4.2 微灌技术与应用
（1）技术原理：是一种新型的最节水的灌溉工程技术，包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和地下渗灌。微灌可根据作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以很小的流量均匀、准确、适时、适量地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中进行灌溉，从而使灌溉水的深层渗漏和地表蒸发减少到最低限度。微灌常以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，因此主要用于局部灌溉。
①滴灌：是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器，将水一滴一滴、均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方式。灌水时仅滴头下的土壤得到水分，灌后沿作物种植行形成一个一个的湿润圆，其余部分是干燥的。由于滴水流量小，水滴缓慢入渗，仅滴头下的土壤水分处于饱和状态外，其他部位的土壤水分处于非饱和状态。土壤水分主要借助毛管张力作用湿润土壤。
②微喷灌：采用低压管道将水送到作物根部附近，通过流量为50~200升/时、工作压力为100~150kp的微喷头将水喷洒在土壤表面进行灌溉。微喷灌一般只湿润作物周围的土地，一般也用于局部灌溉。微喷灌不仅可以湿润土壤，而且可以调节田间小气候。此外，由于微喷头的出水孔径较大，因而比滴灌抗堵塞能力强。
③涌泉灌：也称小管出流灌。是通过安装在毛管上的涌水器或微管形成的小股水流，以涌泉方式涌出地面进行灌溉。其灌溉流量比滴灌和微喷灌大，一般都超过土壤渗吸速度。为了防止产生地面径流，需要在涌水器附近的地表挖小穴坑或绕树环沟暂时储水。由于出水孔径较大，不易堵塞。
④地下渗灌：是通过埋在地表下的全部管网和灌水器进行灌水，水在土壤中缓慢地浸润和扩散湿润部分土体，故仍属于局部灌溉。
（2）技术要点：要实施微灌，就要建设微灌系统。微灌系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成。①选用适宜的水源，江河、渠道、湖泊、水库、井、泉等均可作为微灌水源，但其水质需符合微灌要求。②建立首部枢纽：包括水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力及流量量测仪表等。如果有足够自然水头的地方可不设置水泵和动力机。③铺设输水管网：包括干管、支管和毛管三级管网，通常采用聚乙烯或聚氯乙烯管材，一般干、支管埋入地面以下一定深度，毛管可埋入地下，也可铺设在地面。④选用安装适合的灌水器：包括滴头、微喷头、滴灌带、涌水器和渗水头，应根据使用条件选用。⑤根据作物的需水规律和微灌系统的运行要求，开启微灌系统进行灌溉。
（3）适用条件：微灌适用于所有的地形和土壤，特别适用于干旱缺水地区，我国北方和西北地区是微灌最有发展前途的地区，南方丘陵区的经济作物因常受季节性干旱影响也很适宜采用微灌。微灌系统可分为固定式和半固定式两种，固定式常用于宽行作物，半固定式可用于密植的大田作物及宽行瓜类等。
（4）推广应用前景：微灌特别适合灌溉干旱缺水地区的经济作物，如新疆地区的棉花滴灌。微灌也很适宜经济林果灌溉，如北方和西北地区的葡萄、瓜果等适用滴灌；南方的柑桔、茶叶、胡椒等适用微喷灌；食用菌、苗木、花卉、蔬菜等适用微喷灌。因此，在我国有着广阔的应用前景。
4.3 微灌工程投资与效益
微灌系统可分为固定式和半固定式两种，固定式全部管网固定在地表或埋入地下，灌溉时不再移动，常用于宽行作物，半固定式的干、支管固定，田间毛管可在数行作物中移动，灌完一行后，移至另一行再灌，常用于密植的大田作物和宽行瓜类作物。不同形式的微灌系统投资见表4-1。
表4-1 不同形式微灌系统单位面积投资（单位：元/公顷）
另据甘肃、河南、江苏、新疆等省区19个大型灌区微灌投资及节水成本调查，如表4-2所示。
表4-2 典型灌区微灌投资及节水成本分析
注：半固定式地上部分按投资的70%计算，地下部分按投资的30%计算，固定式地下部分按投资的70%计算，地上部分按投资的30%计算，折旧年限地上部分按10年计算，地下部分按20年计算，年运行费按年投资额的8%计算，单方水投入平均值按有效灌溉面积加权平均计算。
从表4-2可以看出，微灌单位投资在8750~32402元/公顷，平均在13523元/公顷，节约单方水所需投入为0.20~6.83元/立方米，平均为0.51元/立方米。
微灌工程由于投资大，运行成本高，一般用于果树、蔬菜、花卉苗木等经济作物，特别是设施栽培作物的灌溉，具有较好的经济回报率。下面以山东省平邑县资邱乡时家村东岭高效生态农业示范区内的13.4公顷的微灌节水示范工程为例进行投资与效益分析。该区微喷灌6.7公顷，滴灌6.7公顷。灌溉树种为6年的苹果和杏。工程投资费用包括管网，首部枢纽及应用分摊的机泵和主管道投资费用，经计算得，微喷灌工程投资费用为105800元，滴灌工程投资费用为89750元；年费用包括折旧费和年运行费，按有关规定计算，微喷灌的年总费用为13543元，滴灌的年总费用为11862元。据1999~2000年二年的实测结果，采用微喷灌较土渠灌溉节水1440立方米/公顷年，滴灌较土渠灌节水2160 立方米/公顷年，滴灌较微喷灌节水720立方米/公顷年。将土渠灌改为微灌，虽然增加了水泵的扬程，能耗增加，但微喷灌和滴灌毛灌定额比渠灌小的多，减少了用水量，缩短了抽水时间，因而也减少能耗，降低费用，经实测微喷灌较土渠多用电260千瓦•时/公顷年，多用电费156元/公顷年；滴灌较土渠少用电1827千瓦•时/公顷年，节省电费1096.2元/公顷年，节能效果明显；微喷灌和滴灌减少了管理人员，缩短了灌水周期，减少用工，经调查，微喷灌较土渠灌溉，省工率为76%，节省工值费1552元/年，滴灌为69%，节省工值费1392元/年，由于滴灌年灌水次数多于微喷灌，故年节省工值费低些；微喷灌和滴灌配水管道铺设于地下，故节省了渠道占地。据实测比渠灌可节约用地1.5%~2.5%，相应地增加了经济林栽植面积；将工程建设前1996~1998年三年的平均产量为基础，与工程建成后(1999~2000年)二年的实际产量进行对比，微喷灌和滴灌的增产效益分别达到了71229元/年和74094元/年，并且果品质量得到改善。采用动态经济效益分析，以还本年限T，效益费用比R，内部回收率I，三项指标为评价指标，经计算微喷灌的三项指标分别为T=2.03年，R=5.46，I=42%；滴灌的三项指标分别为T=1.55年，R=7.06，I=53%。投资分析结果表明：微灌工程虽然一次性投资大，但在节水、增产效益等方面显著，特别是在水资源短缺地区，对于农业可持续发展以及水资源可持续利用方面，其效益更为明显，值得大力推广。应该指出的是，建设微灌工程一定要同发展高效农业结合起来，这样才能使工程发展更大的效益。