農田節(jié)水灌溉中滴灌技術的應用優(yōu)勢特點及技術操作要點分析

王中國

灌溉是農業(yè)生產中不可或缺的環(huán)節(jié)，灌溉方式的合理性，以及灌溉技術的適用性，不僅會影響農作物的產量和質量，還容易使農業(yè)生產成本支出增加。目前，農業(yè)生產提倡綠色節(jié)能，節(jié)水灌溉逐漸成為主流，最為常見的節(jié)水灌溉技術便是滴灌技術。為提高節(jié)水灌溉的質效，發(fā)揮滴灌技術的優(yōu)勢，立足農田水利節(jié)水灌溉中的滴灌技術應用情況，做好技術應用要點分析至關重要。

一、農田節(jié)水灌溉中滴灌技術的應用優(yōu)勢與特點

在農田節(jié)水灌溉當中，提高水資源利用率、節(jié)約灌溉水源是技術運用的基本要求。作為農田水利節(jié)水灌溉的代表性技術，滴灌技術有著省水、省工、省肥特點，技術應用過程中不僅能夠以較少的水量滿足作物需水要求，更可實現(xiàn)灌溉水量的精準控制以及農田灌溉的自動化管理。與常規(guī)灌溉方式相比，滴灌有著自動化程度高、水源蒸發(fā)損耗少、增產增收效果強且土壤保護作用佳的特點與優(yōu)勢。通常來說，使用滴灌技術灌溉農田可利用細小水滴浸潤土壤，并且基于肥水一體化技術實現(xiàn)肥水均勻控制，能保證針對性施肥與灌溉，可從根本上提升田間管理的有效性。

當然，滴灌技術還有著節(jié)省勞動力以及避免土壤侵蝕塌陷的優(yōu)勢。在運用該技術時，可依靠自動或手動閥門控制滴灌系統(tǒng)。這樣一來，農田灌溉不再完全依賴人工，可通過降低勞動力投入達到降本增效目的。而由于滴灌模式下，土壤不會受到大流量水沖刷，所以能夠一直保持穩(wěn)定結構，并且隨著水肥滲透逐步發(fā)展成適合農作物生長的良性環(huán)境。需要注意的是，以滴灌方式進行農田灌溉也并非毫無缺點。事實上這種技術十分容易引起鹽分積累，若將滴灌技術運用到土壤含鹽量較高的地區(qū)，就會因這種灌溉方式導致鹽分在濕潤土壤中快速積累，一旦遭遇降水便會引起鹽害導致農作物減產。除此之外，應用滴灌技術也容易造成農作物根系發(fā)展受限，更存在使用成本高的問題。作物根系具有向水性特征，滴灌模式下根系會集中生長在田間土壤濕潤的部分，會因為擁擠而導致根系難以發(fā)展；而且，滴灌技術落地需要以滴灌系統(tǒng)為支撐，灌水器是其中最為重要的設施，但該裝置易堵塞，堵塞時會讓系統(tǒng)停擺甚至報廢，進而增加灌溉成本。

二、農田節(jié)水灌溉中常見的滴灌技術類型

在滴灌技術支持下，農田的灌溉水源利用率高達95%，這種技術在果園、農田、溫室大棚灌溉中都十分適用。隨著時間推移，滴灌技術越來越受青睞，技術類型以及應用方式也不斷豐富。目前，農田節(jié)水灌溉中常用的滴灌技術有兩種：其一為地表滴灌技術，其二為地下滴灌技術。而且，滴灌系統(tǒng)的布設以及控制形式也十分多樣，使得技術適用性進一步增強。

1、技術類型

①地表滴灌

地表滴灌技術是最傳統(tǒng)也最常見的滴灌技術，使用中需要在土壤表面設置毛管和灌水器，通過向植物根部滴水的方式完成灌溉。地表滴灌技術有著安裝便捷且維護方便的特點，毛管和灌水器都被固定在田間的特定位置，只需定期打開閥門即可完成農田灌溉。實踐中，田間管理人員可隨時檢查土壤濕潤度，還能根據農作物生長情況及時調整滴頭的流量變化。

②地下滴灌

地下滴灌技術與地表滴灌技術擁有相同原理，但地下滴灌技術需要將毛管以及灌水器埋入地下，所以這種技術也被稱為地埋式滴灌。與地表滴灌技術相比，地下滴灌技術在降低灌溉水源蒸發(fā)量方面更具優(yōu)勢，可進一步提高水肥控制效果。使用地下滴灌技術時，水流將直接流入作物根系層土壤，可事半功倍地完成灌溉；而且，該模式下，毛管無需拆卸，不僅不會對田間耕作產生影響，更能讓設備使用壽命得以延長。

2、應用形式

結合實踐可知，在農田節(jié)水灌溉中有效運用滴灌技術必須保證滴灌系統(tǒng)建設安裝合理性。通常來說，滴灌系統(tǒng)有固定式滴灌系統(tǒng)和非固定式滴灌系統(tǒng)之分；前者的所有管網位置皆固定在某一位置不再移動，后者則有著干支管道固定但毛管移動特點。滴灌技術運用環(huán)節(jié)，相關工作人員不僅可將裝置固定在地上或地下，也可在灌水期間不斷根據灌溉需要調整灌溉系統(tǒng)位置；前者采用固定式滴灌系統(tǒng)支撐灌溉，而后者則采用移動式滴灌系統(tǒng)支撐實踐。實踐中，滴灌系統(tǒng)的運行方式相對多樣，使用期間大多采用手動控制與半自動控制方式保證系統(tǒng)正常運轉，少部分區(qū)域會采用全自動控制滴灌系統(tǒng)。

三、農田節(jié)水灌溉中的滴灌技術應用要點

從當前情況來看，在農田節(jié)水灌溉當中有效利用滴灌技術十分必要。想要達到這一目標，要求田間管理人員正確認識滴灌技術價值，明確技術原理與技術應用重點，從滴灌系統(tǒng)安裝與運行管理兩方面著手保證應用效果。

1、滴灌系統(tǒng)安裝

選用先進的技術設備是保證滴灌技術有效運用于農田節(jié)水灌溉的重要基礎，優(yōu)化滴灌技術的過程中，相關工作人員需要高度重視滴灌系統(tǒng)的設計，滴灌裝置的合理安裝。為合理運用滴灌技術，相關工作人員需要因地制宜構建滴灌系統(tǒng)。此環(huán)節(jié)應先采集農田基本信息，了解農田地理位置、氣候條件，確認種植區(qū)域的水文地質狀況以及水資源利用情況。在確認種植區(qū)域的基本情況后，相關工作人員應當立足現(xiàn)實選用滴灌形式。以自壓滴灌系統(tǒng)安裝為例，自壓滴灌技術與固定式滴灌技術擁有相同的應用模式，不過自壓滴灌技術在灌溉期間無須像固定式滴灌技術一樣進行動力加壓，能直接借助自然高差滿足系統(tǒng)需要的壓力，所以自壓滴灌系統(tǒng)的能耗小、運行費用低，在擁有高位水源或具備可利用承壓水的區(qū)域十分常用。使用期間，自壓滴灌系統(tǒng)安裝主要經過以下流程：

①設計安裝方案

正如前文所言，運用滴灌技術時需要秉承因地制宜的原則。所以安裝自壓滴灌系統(tǒng)也要結合農田灌溉地區(qū)的地形特點和水文地質條件做出針對性規(guī)劃。農田自壓滴灌系統(tǒng)不僅包括灌溉系統(tǒng)，還需配置相關的水源輸送系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，因此安裝方案設計階段既保證子系統(tǒng)設計合理，也要確保整體系統(tǒng)結構完整、運行合理。設計階段，科學選用灌溉設施、給排水設施以及控制裝置最為重要，而且完成設備的精準定位和安裝同樣十分必要。

②建設引水渠道

自壓滴灌系統(tǒng)安裝環(huán)節(jié)，合理建設引水渠道是保證滴灌技術優(yōu)勢發(fā)揮的根本要求。作為引入灌溉水源的重要裝置，引水渠道與壓力前池相連，直接影響灌溉穩(wěn)定性和安全性。農田水利節(jié)水灌溉中，主要采用混凝土澆筑建設引水渠道，以整體澆筑使引水渠道擁有良好防滲性和使用安全。滴灌技術應用期間，也要強調渠道表面打磨與清理，避免泥沙沉積。

③打造壓力前池

所謂壓力前池，就是自壓滴灌系統(tǒng)中扮演臨時存水加壓角色的裝置，該裝置結構并不復雜，主要包括“進水+沉淀+出水”三個區(qū)域。建設壓力前池時，技術人員立足地形地貌選址，做好水源壓力、落差計算。施工階段，同樣采用混凝土澆筑保證防滲有效性，還要在頂部覆蓋石棉瓦等材料，降低灌溉水源被污染風險。

④設計首部樞紐系統(tǒng)

應用自壓滴灌技術時，有效設計和搭建首部樞紐系統(tǒng)是發(fā)揮技術優(yōu)勢的核心要求。首都樞紐系統(tǒng)中設有眾多設備儀器，承擔著取水、配水、送水、濾水重任，系統(tǒng)運行期間必須保證各種裝置安全穩(wěn)定協(xié)調運行。比如，設計基于PLC技術的首部樞紐系統(tǒng)，依托于自動化控制技術提高系統(tǒng)功能性。實踐中，可利用傳感器采集信息，實時監(jiān)測土壤情況以及設備運行狀態(tài)信息，為評估土壤環(huán)境、精準控制用水量以及合理調度控制滴管流量和頻率提供保障。

⑤安裝輸配水管網

農田水利節(jié)水灌溉中，滴灌技術應用必須保證輸配水管網設計安裝合理性。在此期間，應當重視各種基礎設施的有效連接，并合理選用水管壓力閥以及進排氣閥，還要配備調節(jié)設備、計量設備以及監(jiān)測設備。自壓滴灌系統(tǒng)建設環(huán)節(jié)，相關工作人員主要采用垂直連接方式鋪設管網，盡可能保證管道獨立運行。比如，在等高線垂直方向布設引水管，合理構建壓力前池的管網；嚴格依照農田種植密度、農作物灌溉需要鋪設毛管，提高“末端管+排水井”銜接有效性。實際作業(yè)環(huán)節(jié)，主要選用鋼管或PVC—U型管鋪設輸配水管網，部分地區(qū)也選擇利用玻璃夾砂管構建管網。

2、滴灌系統(tǒng)運維

現(xiàn)階段，人們在設計滴灌系統(tǒng)時十分青睞遠程控制系統(tǒng)，即依靠移動通信技術、互聯(lián)網、大數據、物聯(lián)網等先進技術打造智能控制模式，讓滴灌系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程控制。這樣一來，能進一步降低滴灌技術應用環(huán)節(jié)的勞動力投入，全面提升滴灌自動化程度，可為發(fā)展智慧農業(yè)提供有力支持。當然，滴灌系統(tǒng)運維期間，不僅要關注系統(tǒng)控制也要強調運行裝置檢修維護。

①遠程控制

為保證滴灌技術在農田節(jié)水灌溉中的有效運用，相關工作人員應該從加強滴灌技術應用監(jiān)控角度出發(fā)，積極推動信息化、智能化滴灌體系建設，合理設計農田滴灌遠程監(jiān)控系統(tǒng)。此時，主要遵循有效性、經濟性、可靠性、魯棒性原則設計系統(tǒng)，并且在實踐中著力提高系統(tǒng)界面操作便捷性、信息采集全面性以及業(yè)務流程清晰性。實際作業(yè)環(huán)節(jié)可按圖1所示的體系架構設計農田滴灌遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在物聯(lián)網支撐下實現(xiàn)滴灌技術應用情況的全過程、遠程自動監(jiān)控。

農田滴灌遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計期間，最為重要的工作便是選定傳感網絡形式。此時，既可以單獨選用Zig Bee無線傳感網絡或GPRS遠程廣域網絡支撐系統(tǒng)通信，也可基于二者結合支撐系統(tǒng)通信。系統(tǒng)感知層設計階段，傳感網絡設計、物聯(lián)網網關設計是重點；網絡層總體設計需以保證信息安全、穩(wěn)定傳輸為重點；應用層設計中，必須做好應用軟件設計，強調設備監(jiān)控模塊、農產品管理模塊以及數據咨詢模塊功能設計完善性，做好用戶中心設計。實踐中，設計人員必須重點關注設備監(jiān)控模塊，通過合理設計感知設備監(jiān)控子模塊、數據管理與可視化子模塊、數據觸發(fā)動作管理子模塊和遠程設備控制模塊，保證滴灌裝置遠程控制有效性。

②檢修質控

滴灌技術應用環(huán)節(jié)，十分容易出現(xiàn)裝置堵塞現(xiàn)象，若不對其進行及時處理不僅會影響灌溉質量，還會造成系統(tǒng)崩潰。所以，定期開展檢修工作十分必要。農田節(jié)水灌溉期間，滴灌技術人員應當根據農作物生長特性、灌溉頻率以及滴灌裝置使用標準，編制周期性運維檢修計劃并保證精準施行。在運維檢修期間，相關工作人員不僅要做好日常維護，也需要強調不定期抽檢和針對性維護，強調化學處理手段與物理維護手段并用。而且，運維管理人員還應當明確滴灌裝置性能、使用壽命差異性，為及時更換裝置做好準備。為保證滴灌技術應用質量，田間管理人員不僅需要對滴灌裝置運行狀態(tài)進行監(jiān)控，更要避免在滴灌系統(tǒng)應用期間犯錯。滴灌技術人員應該在實踐中合理調整灌溉制度，基于作物各個生長階段的灌溉需求差異以及當地氣候條件變化及時調整灌溉周期，精準控制灌溉量，以免因不合理的灌溉制度影響作物生長，降低滴灌技術應用效果。

同時，應用滴灌技術時也應該避免發(fā)生滴頭不當和裝置配備不全的錯誤。滴灌模式下，常用的滴頭為壓力補償式滴頭，有著出水均勻、灌溉效果良好的特點，不過使用成本相對較高。部分地區(qū)也會選用非壓力補償式，但無論選用哪一種滴頭都必須秉承因地制宜原則，否則會讓該裝置使用效果大打折扣。所謂裝置配備不全，主要是指滴灌技術應用環(huán)節(jié)人們常常忽略過濾設備配置，由于缺少過濾器使得灌溉水源內部的雜質無法被及時清除，大大加劇了滴頭阻塞風險，也降低了滴灌系統(tǒng)運行安全性。不僅如此，使用滴灌技術時還應該避免以下錯誤：一方面，水肥施入不同步；許多地區(qū)在使用滴灌技術時，并未利用滴灌系統(tǒng)進行水肥同步施入，導致水肥利用率不足，滴灌技術的水肥一體化管理優(yōu)勢難以發(fā)揮。另一方面，忽視長期運行費用；滴灌系統(tǒng)前期投入相對較大，但使用壽命、覆蓋面積大，綜合性價比頗高；可是許多使用者并未關注長期運行的管理，既沒有做好系統(tǒng)設計也未能有效開展后期運維，導致后期運行成本大增，嚴重削弱了滴灌技術的應用優(yōu)勢。

四、滴灌技術在農田節(jié)水灌溉中的應用保障

從當前情況來看，滴灌技術的高效節(jié)水效果已經備受認可，在各大農業(yè)生產區(qū)中也得到了大面積推廣應用?；诘喂嗉夹g的深度融入，我國傳統(tǒng)農業(yè)用水方式發(fā)生了巨大改變，農業(yè)生產中的水資源利用率快速提升，為田間管理期間進一步解放生產力與改善生態(tài)環(huán)境奠定了堅實基礎。為進一步促進滴灌技術應用提質增效，必須高度重視滴灌技術應用基礎夯實工作，為滴灌技術推廣、落實創(chuàng)設更優(yōu)越的環(huán)境?；诖?，在農田節(jié)水灌溉過程中，我們可采用以下措施為滴灌技術有效應用提供保障。首先，加大資金投入與政策支持；發(fā)揮政府宏觀調控以及輿論引導作用，為降低滴灌技術應用成本、促進滴灌技術產業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎。其次，加大技術推廣力度，構建立體化技術宣傳推廣系統(tǒng)；通過整合政府、企業(yè)、機構以及農民等多主體力量，溝通打造滴灌技術學習、推廣、應用模式，依靠傳統(tǒng)媒體與新媒體聯(lián)動構建滴灌技術融媒體宣傳。最后，加強人才培養(yǎng)，加速技術研發(fā)；大力培養(yǎng)技術技能型人才，為滴灌技術研發(fā)、應用與推廣儲備優(yōu)秀人才，建設高素質農技指導隊伍，為促進滴灌技術推廣提質增效做好準備，加速研發(fā)速度，持續(xù)豐富滴灌技術類型、推動滴灌裝置更新?lián)Q代。需要注意的是，雖然滴灌技術適用性強、應用范圍廣，但為了保證該技術能得到高效利用，在推廣期間也應當著重關注水資源短缺的區(qū)域，通過以需求為導向的針對性推廣和指導，促進滴灌技術大面積推廣與高質量應用。

綜上所述，滴灌技術是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展中最具代表性和實用性的節(jié)水灌溉技術，是農田水利工程中極為重要的組成部分，在促進現(xiàn)代農業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著巨大作用。事實上，滴灌技術在農業(yè)生產中的應用質量已經成為影響農業(yè)生產質量與綜合效益的關鍵性因素，因此技術應用環(huán)節(jié)必須結合實際，合理選用滴灌技術類型，并且嚴格按照滴灌技術標準做好基礎建設與應用監(jiān)控。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣龍王廟鎮(zhèn)農業(yè)農村服務中心）