農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)及科學(xué)應(yīng)用效果提升策略的研究

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程中，農(nóng)田水利灌溉扮演著至關(guān)重要的角色，特別是在我國(guó)這一農(nóng)業(yè)大國(guó)，其依賴于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)的革新與突破。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重視程度的不斷提升，農(nóng)田水利灌溉管理也日益趨向于精細(xì)化與規(guī)范化，旨在推動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)的全面發(fā)展。本文核心聚焦于探討農(nóng)田水利節(jié)水灌溉領(lǐng)域內(nèi)幾種主流灌溉技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并進(jìn)一步深入分析提升這些節(jié)水灌溉技術(shù)實(shí)施成效的具體策略，旨在構(gòu)建高效、穩(wěn)定且生態(tài)和諧的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。通過(guò)廣泛推廣與應(yīng)用這些節(jié)水灌溉技術(shù)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著更加綠色、高效、可持續(xù)的方向邁進(jìn)。

一、常用的農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)

基于水利部門(mén)近年來(lái)公布的權(quán)威數(shù)據(jù)，我國(guó)總體水資源狀況顯現(xiàn)出日益緊缺的態(tài)勢(shì)。為有效應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，提升水資源利用效率，并充分滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)水資源的需求，我國(guó)農(nóng)業(yè)管理部門(mén)已將節(jié)水灌溉技術(shù)深度整合至農(nóng)田水利工程的規(guī)劃與建設(shè)之中，此舉被視為緩解水資源壓力、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性策略。以下，將系統(tǒng)闡述農(nóng)田水利領(lǐng)域內(nèi)幾種常用的節(jié)水灌溉方式：

1、噴灌

（1）技術(shù)原理

噴灌技術(shù)作為當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉領(lǐng)域的主流，主要包括水泵與管道的集成系統(tǒng)。該技術(shù)在實(shí)施時(shí)，首先通過(guò)提升水壓，將水高效輸送至農(nóng)田上空，隨后水在空中被精細(xì)化為水滴或微霧狀，最終在重力的牽引下，均勻?yàn)⒙溆谧魑飬^(qū)域。這一灌溉過(guò)程不僅確保了水資源的精準(zhǔn)利用，而且顯著優(yōu)化了灌溉效率。相較于傳統(tǒng)的大水漫灌方式，噴灌技術(shù)展現(xiàn)出了卓越的節(jié)水性能，其節(jié)約的水資源量高達(dá)40%以上，為緩解農(nóng)業(yè)用水壓力、促進(jìn)水資源可持續(xù)利用提供了有力支持。噴灌過(guò)程中存在一定的水分蒸發(fā)損耗，但這并未影響其作為節(jié)水灌溉技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。尤為重要的是，噴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用得益于其相對(duì)簡(jiǎn)便的設(shè)施安裝流程與較低的后期維護(hù)管理難度。這些特性不僅降低了農(nóng)民的技術(shù)操作門(mén)檻，還減輕了長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此，該技術(shù)迅速贏得了廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)者的青睞與廣泛應(yīng)用，成為推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉事業(yè)發(fā)展的重要力量。

（2）應(yīng)用要點(diǎn)

在噴灌節(jié)水系統(tǒng)的構(gòu)建中，噴頭規(guī)格對(duì)噴灌工作的質(zhì)量具有直接且顯著的影響。根據(jù)噴灌射程的不同，噴頭可細(xì)分為小、中小、中、大四類，每類噴頭均展現(xiàn)出特定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與性能特點(diǎn)。具體而言，小射程噴頭以其高強(qiáng)度噴灌和出色的水資源均勻分布能力，不僅適用于小型農(nóng)田灌溉，還廣泛應(yīng)用于灌木叢、綠籬等區(qū)域的澆灌。中小射程噴頭，其噴灑范圍介于4-11m之間，噴灑高度則維持在0.1-0.3m，這一特性使得其成為中型農(nóng)田及花卉綠地灌溉的理想選擇。中等射程噴頭則主要針對(duì)中、大型農(nóng)田與綠地，而大射程噴頭，憑借其高材料強(qiáng)度與卓越的抗沖擊性，在廣袤農(nóng)田與大型綠地的灌溉中展現(xiàn)出非凡效能。此外，噴頭布置方式同樣是決定噴灌工作質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在農(nóng)田水利工程實(shí)踐中，噴頭布置需充分考慮灌溉區(qū)域的地形特征與方向，靈活采用矩形或三角形布局策略以優(yōu)化灌溉效果。矩形布置因其規(guī)整性，更適用于地形較為平整的農(nóng)田地塊；而三角形布置則憑借其出色的抗風(fēng)性和水資源分布均勻性，在邊緣不規(guī)則地塊中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，噴灌節(jié)水技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中，水珠化易受風(fēng)力影響，進(jìn)而對(duì)噴灌效果構(gòu)成挑戰(zhàn)。因此，在選擇噴頭類型與確定布置方案時(shí)，需細(xì)致評(píng)估農(nóng)田區(qū)域的氣候條件，特別是風(fēng)力與風(fēng)向因素，并據(jù)此調(diào)整噴頭間距以應(yīng)對(duì)不同風(fēng)速環(huán)境。當(dāng)風(fēng)速處于0-5km/h時(shí)，噴頭間距建議設(shè)定為1.2R；風(fēng)速提升至6-11km/h范圍內(nèi)，則應(yīng)將間距調(diào)整為1.1R；若風(fēng)速進(jìn)一步增加至12-20km/h，則應(yīng)將間距縮短至1.0R，以確保噴灌系統(tǒng)在不同氣候條件下的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2、微灌

（1）技術(shù)原理

微灌技術(shù)，作為一種高效節(jié)水灌溉策略，巧妙融合了水泵、電機(jī)、灌水器等先進(jìn)設(shè)備，旨在將加壓水精準(zhǔn)輸送至農(nóng)田區(qū)域。其核心在于通過(guò)精細(xì)調(diào)控的灌水器，以微小而均勻的流量滲透至作物根系周邊的土壤中，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的精準(zhǔn)灌溉。這一技術(shù)體系憑借其操作便捷性、設(shè)備耐用性以及相對(duì)低廉的灌溉成本，在廣大種植戶中贏得了極高的認(rèn)可與青睞。在眾多節(jié)水灌溉技術(shù)中，微灌技術(shù)以其多樣化的灌溉方式脫穎而出。根據(jù)灌水器的不同設(shè)計(jì)與應(yīng)用，微灌技術(shù)可細(xì)分為滴灌、微噴灌及涌泉灌溉三大類。①滴灌技術(shù)利用系統(tǒng)末端管道上精密布置的滴灌孔，以每小時(shí)2-12L的微小流量，將水滴精準(zhǔn)滴入作物根際土壤，有效滿足了作物對(duì)水分的精細(xì)需求。值得注意的是，滴灌系統(tǒng)末端管道的布置方式靈活多樣，既可直接鋪設(shè)于地表進(jìn)行地表滴灌，亦可深埋地下約30-40cm處，實(shí)現(xiàn)地下滴灌，以適應(yīng)不同的農(nóng)田環(huán)境與作物需求。②微噴灌技術(shù)則側(cè)重于將微灌灌水器直接安裝于系統(tǒng)末端管道，借助水壓驅(qū)動(dòng)，以灑水形式將水分均勻噴灑至土壤表面。其水流量范圍相對(duì)較大，一般介于每小時(shí)20-250L之間，適用于需要較大面積均勻濕潤(rùn)的灌溉場(chǎng)景。③涌泉灌溉則是一種利用直徑約4mm的塑料小管作為灌水器的特殊灌溉方式。這些小管與節(jié)水灌溉系統(tǒng)的末端管道緊密連接，以連續(xù)水流的形式局部浸潤(rùn)作物周圍的土壤，流量通常在每小時(shí)40-250L之間。此種方式特別適用于對(duì)土壤濕度要求較高的作物區(qū)域。鑒于不同地區(qū)的地理環(huán)境、自然條件及農(nóng)作物種類的差異性，為實(shí)現(xiàn)灌溉效果與水資源利用效率的最大化，實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，精心選擇并調(diào)整微灌技術(shù)的實(shí)施方案。這要求相關(guān)工作人員不僅需具備深厚的專業(yè)知識(shí)與技能，還需具備高度的責(zé)任心與敏銳的洞察力，以確保微灌技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠發(fā)揮出最佳效益。

（2）應(yīng)用實(shí)例

在探討某地區(qū)棉花種植領(lǐng)域的節(jié)水灌溉實(shí)踐時(shí)，本文以一特定棉花種植區(qū)為例，深入分析了滴灌技術(shù)作為主導(dǎo)灌溉策略對(duì)提升水資源利用效率的關(guān)鍵作用。隨著該地區(qū)對(duì)膜下滴灌技術(shù)研究的不斷深化，科研人員成功揭示了不同土壤類型下膜下滴灌系統(tǒng)中土壤水分運(yùn)移的精確模式。這一突破性發(fā)現(xiàn)，結(jié)合棉花生長(zhǎng)發(fā)育周期內(nèi)膜下滴灌的具體耗水特征，促成了科學(xué)灌溉制度的建立，不僅如此，還精準(zhǔn)量化了膜下滴灌系統(tǒng)中水肥耦合的最優(yōu)參數(shù)，為棉花作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。該棉花種植區(qū)自引入滴灌技術(shù)以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)水效果。在技術(shù)應(yīng)用的首年，每畝地的耗水量高達(dá)868.86m3，而經(jīng)過(guò)15年的持續(xù)優(yōu)化與實(shí)踐，每畝地的實(shí)際灌溉量已降至562.52m3，顯示出滴灌技術(shù)在減少水資源消耗方面的巨大潛力。在此期間，伴隨著滴灌技術(shù)的廣泛應(yīng)用與不斷優(yōu)化，該區(qū)域的灌溉面積逐年擴(kuò)大，棉花產(chǎn)量亦實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)步增長(zhǎng)。尤為值得一提的是，這一系列的積極變化還伴隨著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的明顯改善，彰顯了滴灌技術(shù)在促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面的重要作用。

3、井灌

在追求淺層地下水資源高效利用的同時(shí)，為確保地下水位的合理調(diào)控，引入井灌節(jié)水灌溉技術(shù)于當(dāng)前農(nóng)田水利灌溉實(shí)踐顯得尤為重要。目前，我國(guó)已有約1.76億畝農(nóng)田采用了井灌技術(shù)，其中絕大多數(shù)集中在北方地區(qū)。此技術(shù)的應(yīng)用不僅顯著提升了農(nóng)田的生產(chǎn)能力，還有效保障了干旱季節(jié)農(nóng)作物對(duì)水分的迫切需求。在規(guī)劃與實(shí)施井灌系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)核心考量因素在于對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及農(nóng)田周邊水資源狀況的細(xì)致評(píng)估?；诖?，工作人員需科學(xué)劃分井灌區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。

4、運(yùn)輸節(jié)水技術(shù)

渠道輸水技術(shù)作為當(dāng)前我國(guó)農(nóng)田灌溉領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成之一，其在資源調(diào)配與利用上扮演著至關(guān)重要的角色。傳統(tǒng)土渠輸水系統(tǒng)，其效率普遍局限于0.3-0.5的范圍內(nèi)，顯著受限于運(yùn)輸過(guò)程中的滲漏與蒸發(fā)現(xiàn)象，導(dǎo)致大量寶貴水資源無(wú)謂流失。鑒于此，構(gòu)建高效防滲漏的輸水渠道體系已成為節(jié)水灌溉策略的核心要義，旨在從源頭上遏制水資源的無(wú)端損耗。將防滲技術(shù)融入渠道系統(tǒng)后，能夠顯著降低因渠道滲漏導(dǎo)致的水資源損失，減幅高達(dá)50%-90%，進(jìn)而促使渠道水資源的有效利用系數(shù)躍升至0.6-0.85。這一技術(shù)革新不僅在經(jīng)濟(jì)效益上展現(xiàn)出巨大潛力。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控地下水位，該技術(shù)還可有效預(yù)防了灌溉區(qū)域次生鹽堿化的發(fā)生，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。此外，在新建水渠的規(guī)劃與實(shí)施階段，現(xiàn)代科技手段的融合進(jìn)一步提升了灌溉系統(tǒng)的智能化水平。工作人員首先依托3S（遙感技術(shù)RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS）技術(shù)，對(duì)農(nóng)田地形地貌、作物分布及生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)繪與分析；隨后，借助AI技術(shù)的強(qiáng)大算力，科學(xué)設(shè)計(jì)灌溉渠道布局，確保每一寸土地都能得到恰到好處的灌溉滋養(yǎng)；最后，通過(guò)引入自動(dòng)水閘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉水流的精細(xì)化控制，最大限度地減少了水資源在輸送途中的損失，從而全面提升了水資源的綜合利用效率與效益。

5、步行式灌溉技術(shù)

步行式灌溉技術(shù)，作為一種創(chuàng)新的節(jié)水灌溉策略，其核心在于將農(nóng)村地區(qū)既有的農(nóng)機(jī)設(shè)備與電力資源巧妙融合，作為驅(qū)動(dòng)水源流動(dòng)的關(guān)鍵動(dòng)力源，進(jìn)而與適配的灌溉體系相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)靈活的移動(dòng)灌溉作業(yè)。此技術(shù)設(shè)計(jì)初衷在于提升灌溉效率與資源利用率，尤其在當(dāng)前農(nóng)田灌溉實(shí)踐中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。步行式灌溉技術(shù)的實(shí)施過(guò)程并不依賴于復(fù)雜、高成本的專用設(shè)備購(gòu)置，而是巧妙地通過(guò)現(xiàn)有農(nóng)機(jī)設(shè)備的組裝與集成，快速構(gòu)建起一套行之有效的灌溉系統(tǒng)。這種即插即用的靈活性，極大地降低了技術(shù)應(yīng)用的門(mén)檻與成本，使其能夠迅速響應(yīng)并滿足多樣化的農(nóng)業(yè)灌溉需求。更為重要的是，相較于傳統(tǒng)及現(xiàn)代灌溉技術(shù)，步行式灌溉技術(shù)展現(xiàn)出一系列獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

（1）其高度的適應(yīng)性使其能夠靈活應(yīng)對(duì)不同地形、作物種類及水資源條件的農(nóng)田環(huán)境，確保灌溉作業(yè)的精準(zhǔn)高效。

（2）使用上的便捷性也是該技術(shù)的一大亮點(diǎn)，簡(jiǎn)化的操作流程與維護(hù)要求，使得農(nóng)民無(wú)需經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)即可上手操作，有效降低了技術(shù)應(yīng)用的難度。

（3）步行式灌溉技術(shù)還特別注重灌溉的精準(zhǔn)性與針對(duì)性，能夠根據(jù)作物生長(zhǎng)的實(shí)際需求，精確調(diào)控灌溉量與灌溉時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)水資源的最大化利用。

（４）由于該技術(shù)無(wú)需構(gòu)建復(fù)雜的灌溉渠道系統(tǒng)，因此避免了大量的人力物力投入及后續(xù)維護(hù)成本，不僅節(jié)省了寶貴的農(nóng)業(yè)資金，還顯著減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。

6、膜上灌溉技術(shù)

膜上灌溉技術(shù)，作為一種創(chuàng)新的地面灌溉方法，其實(shí)際應(yīng)用流程精細(xì)且高效。在實(shí)際操作中，技術(shù)人員首先于溝渠內(nèi)鋪設(shè)地膜，并沿膜面輸送灌溉用水。隨后，水分經(jīng)由農(nóng)作物預(yù)設(shè)的放苗孔及灌水孔精準(zhǔn)滲透至土壤之中，實(shí)現(xiàn)了水分的直接供給與精準(zhǔn)控制。作為一種先進(jìn)的局部灌溉策略，膜上灌溉技術(shù)展現(xiàn)出了多重顯著優(yōu)勢(shì)。它不僅能夠有效節(jié)水，保留土壤肥力，還通過(guò)減少水分蒸發(fā)提高了土壤溫度，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造了更加有利的環(huán)境條件。尤為值得一提的是，該技術(shù)還能有效抑制田間雜草的滋生，進(jìn)一步促進(jìn)了農(nóng)作物產(chǎn)量的提升。通過(guò)深入的調(diào)查與對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)膜上灌溉技術(shù)在節(jié)水性能上相較于傳統(tǒng)的溝灌技術(shù)有著更為卓越的表現(xiàn)。在棉花種植實(shí)踐中，采用膜上灌溉技術(shù)實(shí)現(xiàn)的節(jié)水量高達(dá)40.8%，而在玉米生產(chǎn)中，該技術(shù)的節(jié)水效率更是達(dá)到了58%，充分驗(yàn)證了其在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉領(lǐng)域的巨大潛力與應(yīng)用價(jià)值。

二、提升節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果的方法

1、合理劃分灌溉區(qū)域

鑒于地表水與地下水資源的非均衡分布特性，各地農(nóng)田的灌溉需求展現(xiàn)出顯著差異。當(dāng)前，為了在確保農(nóng)作物得到充分灌溉的同時(shí)，有效控制灌溉系統(tǒng)建設(shè)成本，工作人員需依據(jù)農(nóng)田區(qū)域的詳細(xì)情況，采取科學(xué)合理的灌溉區(qū)域劃分策略，此舉旨在為灌溉設(shè)施的后續(xù)配置奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。灌溉區(qū)域的劃分過(guò)程應(yīng)始于對(duì)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)域氣候條件及水文地質(zhì)條件的深入分析。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合各區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的具體種植需求，精心設(shè)計(jì)灌溉計(jì)劃。隨后，以該灌溉計(jì)劃為藍(lán)本，精選適宜的灌溉技術(shù)手段，旨在促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量的雙重提升，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。通過(guò)這一系列精細(xì)化的規(guī)劃與執(zhí)行，不僅能夠滿足農(nóng)作物的灌溉需求，還能顯著降低灌溉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用與合理配置。

2、應(yīng)用智能化灌溉技術(shù)

隨著信息技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，為優(yōu)化節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用效能與質(zhì)量，有必要將智能化與信息化技術(shù)深度融入農(nóng)田水利節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，以此促進(jìn)灌溉作業(yè)的精細(xì)化與智能化轉(zhuǎn)型。在智能節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，該系統(tǒng)能夠依托先進(jìn)傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)條件、農(nóng)作物生長(zhǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)及氣候環(huán)境參數(shù)的全面采集與綜合分析。這一過(guò)程確保了系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)評(píng)估農(nóng)田土壤的水分狀態(tài)，并據(jù)此判斷其是否能夠滿足作物在各個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)的具體需水要求?；谏鲜鼍C合分析結(jié)果，智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉量與灌溉時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)灌溉作業(yè)的精確控制。這種精準(zhǔn)化灌溉策略不僅能夠有效保障農(nóng)作物生長(zhǎng)所需水分的適時(shí)適量供給，為其創(chuàng)造最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，同時(shí)還能夠顯著提升水資源的利用效率，減少不必要的浪費(fèi)。

綜上所述，在新時(shí)代背景下，為積極響應(yīng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的迫切需求，我國(guó)顯著增強(qiáng)了對(duì)農(nóng)田水利工程的重視與投入。這一戰(zhàn)略導(dǎo)向促使了一系列與水利工程緊密相關(guān)的節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備的廣泛應(yīng)用，深入滲透至農(nóng)田水利工程的各個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)。此舉不僅實(shí)現(xiàn)了水資源利用效率的顯著提升，有效緩解了農(nóng)業(yè)用水緊張的問(wèn)題，還進(jìn)一步推動(dòng)了農(nóng)田水利工程項(xiàng)目整體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化升級(jí)。更為重要的是，這些技術(shù)的應(yīng)用為農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)構(gòu)筑了堅(jiān)實(shí)的基石，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。農(nóng)田水利工程的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型與節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛應(yīng)用，已成為推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的關(guān)鍵因素。

（作者單位：256206山東省濱州市鄒平市長(zhǎng)山鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心）