灌溉

灌溉就是人為方式使用天然降水（雨水）以外的其他水源供給土地或土壤水份，多半是用来种植农作物或其他植物，也可以用來維持地貌景觀，或在乾燥地帶或是在過度降雨後的地區進行植被重建（英语：revegetation），灌溉對農作物也有其他的好處，包括保護植物免於霜害、在糧食區抑制雜草成長，並且抑制土壤固結。不用灌溉而以雨水为唯一水源的农业称为旱田。 灌溉系統也會用來抑制灰塵、排放污水以及礦物的堆摊浸滤（英语：heap leaching）。灌溉系統常會和排水系統一起研究，後者是用天然或人工的方式除去某一區域地表或是地表以下的水份。 灌溉是五千多年來農業的中心特徵，也是許多文化的成果，是許多國家經濟及社會的基礎。 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。 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，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，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。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。 從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。 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，有什麽可用的技术，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。 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。 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。 井灌是中國大陸防治土地鹽鹼化的重要手段。井灌抽取深層的地下淡水用作灌溉，同時淋溼地表鹽分。同時並用「井排」，即抽去淺層的咸水使得地下水位下降。 灌溉技術要解決許多技術上及經濟上的問題，同時又要使對環境的負面影響減到最小。 对地表水權的争夺 地下水層（英语：aquifers）過度使用（枯竭） 地層下陷（例如路易斯安那州的新奥爾良、台灣的嘉南平原） 灌溉不足或是只夠植物使用的灌溉方式（滴水线灌溉）會造成土壤鹽化，在高蒸發率的土壤中產生有毒的鹽類，需要用沥滤（英语：leaching (agriculture)）方式將鹽類溶於水中，再排水使鹽類排掉。若利用滴水线灌溉，最好定期進行沥滤（水量只需要略多一些），因此鹽類可以沖洗到植物根部以下。 由於分佈均勻性（英语：distribution uniformity）不佳或是灌溉管理問題造成的過度灌溉，會浪費水、農藥，也可能會造成水污染。 過度灌溉產生的深排水會帶來地下水位（英语：Water table）的上昇，有時會產生土壤鹽化的問題，需要某種水系進行地下水位控制（英语：Watertable control）。 若用鹽水或是鈉吸附比（英语：高鈉）的水灌溉，會形成鹽鹼地，破壞土壤結構。 過濾器堵塞：多半是因為藻類繁殖而堵塞過濾器，滴水裝置和噴嘴，紫外線及超音波可以控制灌溉系統中的藻類生長。 各国土地灌溉面积列表 亏水灌溉（英语：Deficit irrigation） 灌溉對環境的影響（英语：Environmental impact of irrigation） 农业用水 杰济拉计划（英语：Gezira Scheme） 灌溉分區 (美國)（英语：Irrigation district） 灌溉管理（英语：Irrigation management） 灌溉統計（英语：Irrigation statistics） 葉感測器（英语：Leaf sensor） 提灌（英语：Lift irrigation） 各國土地灌溉面積列表 稻田 坎兒井 表面灌溉（英语：Surface irrigation） 潮汐灌溉（英语：Tidal irrigation） Snyder, R. 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