農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造及實(shí)踐應(yīng)用

臺淑萍

（甘肅省平?jīng)鍪星f浪縣水務(wù)局，甘肅 平?jīng)?744699）

聯(lián)合國2021 年《世界水發(fā)展報(bào)告》指出，全球69%的淡水資源使用為農(nóng)業(yè)用水。我國作為農(nóng)業(yè)大國，為實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水和可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)，應(yīng)在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下，盡可能減少農(nóng)業(yè)活動對淡水資源的需求。與傳統(tǒng)的農(nóng)田澆灌方式相比，農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效應(yīng)對淡水資源不足與農(nóng)田灌溉用水量大之間的矛盾，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水目標(biāo)的同時，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的綜合經(jīng)濟(jì)效益，推動我國農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。結(jié)合實(shí)際情況來看，我國在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造及實(shí)踐應(yīng)用過程中仍然存在一些問題，應(yīng)結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，合理提出農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造措施和實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)，以確保農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造的有序推進(jìn)。

一、河南省農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

河南省境內(nèi)現(xiàn)有1500 余條主干河流，其中，流域面積超過100 km2的河流有493條，水資源儲量較為充沛。然而，河南省境內(nèi)水資源分布極不均勻，農(nóng)業(yè)用水量相對較大的豫北、豫東等區(qū)域的水資源儲量較少，并且人均用水量高于全省平均水平。另外，河南省地表水和地下水資源流失較為嚴(yán)重，其中，地表水儲量隨季節(jié)變化，枯水期和汛期之間的地表水資源儲量差距達(dá)到2～3倍?？傮w來說，河南省的水資源較為匱乏，其對省內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動造成了一定的負(fù)面影響。

為應(yīng)對農(nóng)業(yè)用水資源不足的問題，河南省很早便開始推動農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，并且采用的節(jié)水灌溉技術(shù)也多種多樣，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮出較好的農(nóng)田節(jié)水作用。由于其中大部分節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建造時間相對久遠(yuǎn)，并且年久失修，使得很多農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)中存在能耗高、效率低、老化嚴(yán)重等問題，從而大幅降低農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)的節(jié)水作用，大量的水資源在輸送和使用過程中被浪費(fèi)。此外，河南省部分地區(qū)仍然使用傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉方式，水資源利用率相對較低，這進(jìn)一步加劇水資源浪費(fèi)和水資源不足的問題。

二、河南省農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造措施

（一）新型噴灌技術(shù)

新型噴灌技術(shù)作為當(dāng)前農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中的常用技術(shù)，在實(shí)際技術(shù)改造中應(yīng)優(yōu)先滿足以下兩個應(yīng)用目標(biāo)：一方面，新型噴灌技術(shù)必須滿足農(nóng)田中農(nóng)作物生長用水量需求；另一方面，新型噴灌技術(shù)實(shí)施農(nóng)田水利節(jié)水灌溉時，應(yīng)最大限度地提高水資源利用率，降低農(nóng)田灌溉用水量需求。在具體技術(shù)改造過程中，應(yīng)合理應(yīng)用水泵等動力設(shè)備為水源提供壓力支持。另外，將灌溉設(shè)備設(shè)置在預(yù)定高度上，并通過重力作用為水體提供二次加壓。在水壓的影響下，水體通過灌溉管路到達(dá)灌溉區(qū)域，并通過噴孔形成線狀或者絲狀水流向周邊農(nóng)田進(jìn)行噴灌。相較于傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，新型噴灌技術(shù)可以使灌溉分布更加均勻合理，進(jìn)而為農(nóng)作物提供更良好的水資源保障，提高農(nóng)田灌溉中的水資源利用率，降低農(nóng)田灌溉用水量需求。

作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中理想、高效的農(nóng)田灌溉技術(shù)之一，新型噴灌技術(shù)在河南省農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中，可以根據(jù)農(nóng)田灌溉范圍差異，采用不同的技術(shù)改造措施。其中，針對小范圍農(nóng)田灌溉，可以采用固定式噴灌技術(shù)，即將噴灌設(shè)備進(jìn)行固定處理，應(yīng)用新型噴灌技術(shù)后，噴灌設(shè)備可以自動對周邊區(qū)域農(nóng)田進(jìn)行定點(diǎn)灌溉，降低噴灌設(shè)備使用中的人力需求，提高噴灌效率及效果；針對大范圍的農(nóng)田灌溉，可以采用移動式噴灌技術(shù)，即通過噴灌機(jī)等移動式噴灌設(shè)備實(shí)現(xiàn)大范圍農(nóng)田的全方位噴灌。相較于固定式噴灌技術(shù)，移動式噴灌技術(shù)采用的噴灌設(shè)備可實(shí)現(xiàn)移動噴灌效果，可在一定程度上降低噴灌設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)需求和噴灌設(shè)備投入成本。針對部分復(fù)雜地形區(qū)域的農(nóng)田灌溉也可以采用移動式噴灌技術(shù)，具體技術(shù)改造可根據(jù)地形地貌情況合理實(shí)施技術(shù)調(diào)整，部分情況下可采用“移動式+固定式”噴灌。

（二）滴灌節(jié)水技術(shù)

滴灌節(jié)水技術(shù)可通過塑料管道將水直接輸送至農(nóng)作物根部區(qū)域，再通過滴頭對農(nóng)作物進(jìn)行持續(xù)澆灌。與新型噴灌技術(shù)相比，滴灌節(jié)水技術(shù)對水資源的利用率在95%以上，可以有效降低農(nóng)田灌溉中水資源浪費(fèi)和灌溉用水量，更適用于干旱缺水地區(qū)。另外，在具體應(yīng)用過程中，滴灌節(jié)水技術(shù)還可以與水肥技術(shù)相結(jié)合，以滴灌方式同時向作物進(jìn)行澆水和施肥，既提高了水資源利用率，又增強(qiáng)了農(nóng)田施肥效果，降低施肥所需人力。同時，滴灌節(jié)水技術(shù)也存在一定的技術(shù)局限性，即使用過程中易出現(xiàn)滴頭結(jié)垢堵塞情況，所以滴灌節(jié)水技術(shù)對水源要求較高，一般在具體灌溉前需對滴灌用水進(jìn)行過濾處理，保障水中不存在或者只存在較少的雜質(zhì)。在河南省農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中應(yīng)用時，可參考新型噴灌技術(shù)的使用特點(diǎn)合理選用固定式滴灌技術(shù)、移動式滴灌技術(shù)以及“固定+移動”式滴灌技術(shù)，并且部分情況下可將滴灌節(jié)水技術(shù)與雨水蓄積利用技術(shù)相結(jié)合，加大雨水資源的儲用管理。在提高雨水資源利用率的同時，在一定程度上降低農(nóng)田水利灌溉對區(qū)域地表水、地下水資源的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)。

（三）防滲灌溉技術(shù)

現(xiàn)階段，農(nóng)田灌溉用水的主要輸送方式為渠道輸水，這是水資源浪費(fèi)的主要源頭之一，為有效提高農(nóng)田水利灌溉中的水資源利用率，應(yīng)實(shí)施農(nóng)田灌溉水渠防滲處理，此過程中采用的防滲技術(shù)就是防滲灌溉技術(shù)。在具體技術(shù)改造過程中，應(yīng)根據(jù)灌溉水渠斷面結(jié)構(gòu)合理確定防滲灌溉技術(shù)。通常情況下，可采用混凝土護(hù)面、漿砌石襯、塑料薄膜等方式來做好水渠防滲處理，合理采用防滲灌溉技術(shù)處理后，可以有效降低渠道輸水過程中的水資源損耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在應(yīng)用防滲灌溉技術(shù)以后，渠道輸水下滲量的控制效果可達(dá)到70%～80%，實(shí)際防滲效果較為優(yōu)秀。在具體技術(shù)改造過程中，可首選混凝土護(hù)面和漿砌石襯，并且將輸送水渠的形狀改造為U 形，如此不僅可以大幅度提高渠道輸送量，還可以縮小渠道過水?dāng)嗝?，提高農(nóng)田灌溉效率及效果。

（四）生理節(jié)水技術(shù)

生理節(jié)水技術(shù)將農(nóng)作物水分生理調(diào)控機(jī)制與農(nóng)作物高效用水技術(shù)相結(jié)合，可以有效提高農(nóng)作物的水資源利用效果?，F(xiàn)階段，生理節(jié)水技術(shù)主要包括分根區(qū)交替灌溉、覆膜保水等多種技術(shù)手段。其中，分根區(qū)交替灌溉是結(jié)合農(nóng)作物生理特點(diǎn)，在不傷害作物和影響作物產(chǎn)量的情況下，在作物生長發(fā)育等階段主動減少水源供給量，為作物施加水分脅迫，促使作物可以在缺水條件下將光合作用產(chǎn)物向生產(chǎn)所需組織器官進(jìn)行優(yōu)先傾斜，以此來提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉效果。在該技術(shù)具體應(yīng)用過程中，可在作物周邊的某個水平面或者垂直剖面區(qū)域保持干旱，僅讓部分區(qū)域保持灌水濕潤，進(jìn)而形成濕潤和干旱交替存在環(huán)境，使作物的不同區(qū)域根系生長受到水分脅迫，增強(qiáng)作物的根系吸收補(bǔ)償功能。覆膜保水技術(shù)是較為常用的節(jié)水技術(shù)，其在應(yīng)用中需要在作物所在區(qū)域土壤表面覆蓋塑料薄膜，以薄膜來降低土壤蒸騰作用，抑制土壤水分流失，以此來實(shí)現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)的效果。

（五）雨水蓄積利用技術(shù)

雨水蓄積利用技術(shù)是農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中一種較為重要的技術(shù)手段。相較于其他節(jié)水灌溉技術(shù)來說，雨水蓄積利用技術(shù)多用于干旱、半干旱及季節(jié)性干旱地區(qū)，在其他地區(qū)的應(yīng)用相對較少。雖然雨水蓄積利用技術(shù)的應(yīng)用范圍較為狹窄，但實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢較為突出。一方面，應(yīng)用雨水蓄積技術(shù)可以有效防止因降水所導(dǎo)致的水土流失問題，增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境保護(hù)效果；另一方面，通過雨水蓄積技術(shù)所積蓄的雨水可以作為干旱時期農(nóng)田灌溉用水，降低旱季農(nóng)田灌溉對地下水的需求。雨水蓄積利用技術(shù)具有較高的應(yīng)用成本，其在應(yīng)用過程中除了需要建設(shè)對應(yīng)的儲水設(shè)施以外，還需要聯(lián)合防滲灌溉技術(shù)、新型噴灌技術(shù)及滴灌節(jié)水技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)全面改造升級，綜合改造成本較高。同時，雨水蓄積利用技術(shù)也存在實(shí)施難度大的缺陷，其在具體技術(shù)改造的全過程均應(yīng)在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行，確保改造后的農(nóng)田水利節(jié)水工程可以真正滿足區(qū)域節(jié)水灌溉需求。

三、河南省水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)

（一）合理優(yōu)化水資源配置

河南省水資源分布極為不均，所以在實(shí)施水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造時，應(yīng)充分了解項(xiàng)目地區(qū)水資源的分布情況，在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)水用水等目標(biāo)的情況下，合理優(yōu)化水資源配置，保障區(qū)域農(nóng)業(yè)的長久健康發(fā)展。具體來說，水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造應(yīng)優(yōu)先關(guān)注當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特點(diǎn)，根據(jù)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)思路持續(xù)優(yōu)化地區(qū)生產(chǎn)、生活及生態(tài)用水，并積極實(shí)施區(qū)域環(huán)境監(jiān)測和綜合評估，保障水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造問題的及時發(fā)現(xiàn)和處理，降低對區(qū)域環(huán)境的影響。在實(shí)際水資源配置中，應(yīng)始終堅(jiān)持總量控制和配合管理的原則，明確區(qū)域內(nèi)每個用水單位的實(shí)際用水量，此用水量既要滿足區(qū)域農(nóng)田的灌溉用水需求，又要將用水總量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。同時，還需要做好節(jié)約用水宣傳，幫助用水單位及個人樹立節(jié)約用水意識，確保區(qū)域內(nèi)有限水資源可以分配和利用到最需要區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)高效用水的目標(biāo)。

（二）建設(shè)節(jié)水灌溉示范工程

不同地區(qū)的水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造內(nèi)容及特點(diǎn)也存在一些差異，示范工程能夠提高技術(shù)改造效果，并為區(qū)域居民提供示范參考。應(yīng)結(jié)合區(qū)域特征合理建設(shè)節(jié)水灌溉示范工程，以工程帶動區(qū)域水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造的持續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)。在具體節(jié)水灌溉示范工程建設(shè)中，應(yīng)著重凸顯節(jié)水灌溉特點(diǎn)，嚴(yán)格控制示范工程灌溉技術(shù)指標(biāo)，合理實(shí)施示范工程農(nóng)業(yè)連片和分區(qū)，幫助示范區(qū)域農(nóng)民實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，保障生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益雙豐收，形成具有區(qū)域特色的農(nóng)田節(jié)水灌溉示范工程。想要達(dá)成此效果，需要在構(gòu)建節(jié)水灌溉示范工程前，科學(xué)實(shí)施工程選址，具體選址可遵循以下原則：第一，優(yōu)先選擇不能自流灌溉、地面高低差較大且缺水較為嚴(yán)重的區(qū)域；第二，優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，并且種植經(jīng)濟(jì)作物的區(qū)域；第三，優(yōu)先選擇群眾思想較為開放且對農(nóng)田節(jié)水灌溉設(shè)施建設(shè)支持度較高的區(qū)域。將以上作為農(nóng)田節(jié)水灌溉示范工程建設(shè)區(qū)域，可以有效提高節(jié)水灌溉示范工程建設(shè)速度，提高應(yīng)用效果，進(jìn)而對周邊區(qū)域發(fā)揮一定的帶動作用。

（三）應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)

在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造過程中，合理應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)是核心關(guān)鍵點(diǎn)。因此，在實(shí)施技術(shù)改造過程中，應(yīng)結(jié)合區(qū)域水資源分布及地形地質(zhì)特點(diǎn)，合理選擇高效節(jié)水灌溉技術(shù)，利用先進(jìn)技術(shù)提高農(nóng)田水利節(jié)水灌溉效果。同時，在具體技術(shù)改造中，需要持續(xù)加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)與灌溉水資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)等傳統(tǒng)節(jié)水灌溉技術(shù)的有效利用，并結(jié)合先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，共同保障農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造效率及效果。

（四）科學(xué)利用先進(jìn)技術(shù)手段

隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，如今可在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中應(yīng)用的各類先進(jìn)技術(shù)手段也在日益豐富。常用的先進(jìn)技術(shù)手段包括生物調(diào)控技術(shù)、3S 遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、微電子及信息技術(shù)等。其中，生物調(diào)控技術(shù)通過對農(nóng)作物生理周期的全面研究分析，確認(rèn)農(nóng)作物的主要生理周期特征，并以此為基礎(chǔ)合理調(diào)整農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中的水資源供應(yīng)量。例如，在農(nóng)作物營養(yǎng)生長和生長時期增加水資源供應(yīng)，在農(nóng)作物開花后適當(dāng)減少水資源供應(yīng)量。另外，還可以根據(jù)本土農(nóng)作物的水需求和水消耗規(guī)律來實(shí)施農(nóng)用水資源優(yōu)化配置。如改進(jìn)農(nóng)作物種植布局，構(gòu)建節(jié)水型農(nóng)作物種植體系。例如，根據(jù)區(qū)域降水及季節(jié)變化特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)節(jié)農(nóng)作物播種期和成熟期，順應(yīng)自然降水規(guī)律，促使農(nóng)作物生長需水時期與自然澆水時期保持高度重合，降低農(nóng)作物生長對地上和地下水資源的需求。3S 技術(shù)是指GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)、RS（遙感）技術(shù)及GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，相關(guān)技術(shù)在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造中應(yīng)用時，可以幫助研究者和農(nóng)戶精準(zhǔn)掌握各區(qū)域農(nóng)作物的生長變化情況，進(jìn)而根據(jù)生長變化特點(diǎn)動態(tài)化調(diào)整各區(qū)域水資源供應(yīng)，選用最合適的節(jié)水灌溉技術(shù)，達(dá)成農(nóng)田高效節(jié)水灌溉的目的。微電子及信息技術(shù)可與自動化技術(shù)、生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建農(nóng)田節(jié)水灌溉自動化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長檢測及土壤水分分析自動化、智能化發(fā)展，將原本的人工灌溉控制改為自動化灌溉控制，進(jìn)一步降低農(nóng)田節(jié)水灌溉中的人力需求，增強(qiáng)節(jié)水控制綜合成效。

四、結(jié)語

綜上所述，與我國其他地區(qū)相較而言，河南省存在水資源分布不均、區(qū)域農(nóng)田灌溉用水匱乏等問題。針對此種情況，本文結(jié)合河南省農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題，合理介紹多種農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造措施，相關(guān)技術(shù)措施已經(jīng)過多方驗(yàn)證，確認(rèn)具有較強(qiáng)可行性，均可在河南省農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造工程中進(jìn)行參考應(yīng)用。另外，為進(jìn)一步提高技術(shù)改造效果，對農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析說明，主要包括合理優(yōu)化水資源配置建設(shè)節(jié)水灌溉示范工程、應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)、科學(xué)利用先進(jìn)技術(shù)手段等。相關(guān)實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)可對農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造措施的有效應(yīng)用提供重要支持和保障，進(jìn)而推動區(qū)域農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造效率及效果的持續(xù)提升，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)長久健康發(fā)展。