高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利中的應(yīng)用

我國農(nóng)業(yè)用水量巨大，水資源分布不均、利用率低的問題已嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，尤其是在干旱和半干旱地區(qū)，水資源短缺與灌溉效率低下更為突出。隨著科技進步，各類高效節(jié)水灌溉技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為農(nóng)田水利工程提供了新的發(fā)展機遇。這些技術(shù)，如滴灌、噴灌、微灌等，不僅能夠精準(zhǔn)供水，有效緩解農(nóng)業(yè)用水壓力，還能夠顯著提高作物產(chǎn)量和農(nóng)民收入，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與生態(tài)改善具有重要意義。因此，研究和推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，已成為推動農(nóng)業(yè)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用價值

（一）改善生態(tài)環(huán)境

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水資源的高效利用對于生態(tài)環(huán)境保護尤為重要。高效節(jié)水灌溉技術(shù)的合理應(yīng)用，可優(yōu)化水分供應(yīng)，使土壤保持適當(dāng)濕潤，從而抑制土壤風(fēng)蝕與沙化，減少農(nóng)田土壤退化現(xiàn)象。同時，滴灌、微灌等技術(shù)避免了傳統(tǒng)漫灌造成的地表徑流，有效減少土壤流失。在一些容易發(fā)生鹽堿化的地區(qū)，應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)可控制水分滲透，改善土壤含鹽量，抑制鹽堿化趨勢，從而保護生態(tài)環(huán)境。此外，節(jié)水灌溉在維持地下水位、減少地面沉降等方面也發(fā)揮著積極作用，尤其是在地下水資源緊缺的干旱地區(qū)，節(jié)水灌溉通過合理控制水量，有助于地下水的有效補給，維持生態(tài)平衡。

（二）提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益

高效節(jié)水灌溉技術(shù)通過精準(zhǔn)供水，可降低農(nóng)業(yè)灌溉成本，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，帶來顯著的經(jīng)濟效益。滴灌、微灌等技術(shù)將水直接輸送至作物根部，有效減少水分蒸發(fā)和滲漏，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。適量的水分供應(yīng)可促進根系發(fā)育，增強作物抗病蟲害能力，減少農(nóng)藥和化肥的施用量，進一步降低生產(chǎn)成本。在果樹、蔬菜等經(jīng)濟作物中，利用節(jié)水技術(shù)提高了灌溉效率和作物質(zhì)量，增加了農(nóng)民收入，并推動節(jié)水農(nóng)業(yè)的良性發(fā)展。

（三）加快新技術(shù)創(chuàng)新和推廣速度

高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新。以滴灌、微灌為代表的節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅推動了灌溉設(shè)備的智能化升級，還促進了自動化控制技術(shù)的引入和應(yīng)用。例如，通過智能化滴灌系統(tǒng)可以實時監(jiān)控土壤濕度，依據(jù)作物需求調(diào)節(jié)灌溉水量，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。同時，智能灌溉技術(shù)的普及帶動了數(shù)據(jù)分析、傳感器等高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，進一步提高了灌溉效率。各類先進節(jié)水技術(shù)的不斷完善，提高了灌溉作業(yè)的自動化、精準(zhǔn)化程度，極大地減輕了人工灌溉的負(fù)擔(dān)。此外，科技創(chuàng)新帶來的節(jié)水技術(shù)推廣應(yīng)用，也為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了重要保障，推動了節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)村的廣泛普及，為構(gòu)建現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)體系奠定了堅實的基礎(chǔ)。

二、高效節(jié)水灌溉技術(shù)的根本原則

（一）因地制宜

高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)基于各地的自然條件和農(nóng)業(yè)需求，因地制宜地選擇合適的灌溉方式。我國地域廣闊，氣候、地形和土壤差異顯著，農(nóng)業(yè)用水需求也各不相同。例如，在干旱的西北和華北地區(qū)，滴灌和膜上灌溉的節(jié)水效果更加明顯，而南方水資源豐富的地區(qū)則可采用噴灌以滿足大面積作物的需求。同時，根據(jù)作物類型和生長階段調(diào)整灌溉量和頻率也十分關(guān)鍵。對于需水量大的經(jīng)濟作物，如葡萄和蘋果，滴灌不僅能夠確保充足的水分供應(yīng)，還能夠顯著減少水資源浪費。因此，科學(xué)合理的灌溉方案需要綜合考慮當(dāng)?shù)厮Y源、土壤、作物需求和氣候條件，以實現(xiàn)最佳的節(jié)水效果。

（二）統(tǒng)一規(guī)劃

節(jié)水灌溉的推廣需要統(tǒng)一規(guī)劃和政策支持。各地政府應(yīng)根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，制訂適合當(dāng)?shù)氐墓喔韧茝V方案，明確節(jié)水技術(shù)目標(biāo)，配套財政支持和技術(shù)服務(wù)，保障項目持續(xù)推進。規(guī)劃內(nèi)容應(yīng)包括水源保護、取水調(diào)控和灌溉系統(tǒng)布局，各級水利和農(nóng)業(yè)部門需要協(xié)同統(tǒng)籌水資源，避免區(qū)域需求不均導(dǎo)致的浪費。通過政策引導(dǎo)和資源整合，將節(jié)水灌溉納入農(nóng)業(yè)整體規(guī)劃，形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；墓芾砟Ｊ?，有效提高應(yīng)用效率。

（三）技術(shù)創(chuàng)新

高效節(jié)水灌溉的核心在于不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，以提高灌溉的效率和精準(zhǔn)度。通過研發(fā)與改進現(xiàn)代灌溉設(shè)備，如智能化滴灌、自動化噴灌和精細化微灌等，將信息技術(shù)與灌溉系統(tǒng)深度結(jié)合，推動農(nóng)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。例如，自動化滴灌系統(tǒng)可以根據(jù)土壤濕度、氣溫、光照等數(shù)據(jù)，智能調(diào)整灌溉頻率和水量，不僅能節(jié)省水資源，還能減少人工操作帶來的誤差。此外，創(chuàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用要求政府和企業(yè)的合作，積極鼓勵農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研創(chuàng)新，加大對現(xiàn)代灌溉設(shè)備的研發(fā)投入。通過技術(shù)進步，節(jié)水灌溉可逐步朝智能化、無人化和自動化的方向發(fā)展，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加高效、便捷的水資源管理解決方案，全面提高水資源利用率。

三、常見的高效節(jié)水灌溉技術(shù)

（一）滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是通過低壓管道系統(tǒng)，以小水滴形式直接輸送水分至作物根部，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。一般來說，滴灌系統(tǒng)的管道壓力維持在0.1～0.3 MPa，出水量控制在1～4 L·h-1，有效減少輸水過程中的蒸發(fā)和滲漏損失。研究表明，在干旱和半干旱地區(qū)，使用滴灌技術(shù)的水資源利用率可提高30%～50%，且與傳統(tǒng)漫灌相比，可節(jié)水60%～70%。此外，滴灌可與施肥系統(tǒng)結(jié)合，形成水肥一體化管理，每次施肥濃度在0.2%～0.5%，不僅減少了化肥用量，還提高了作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，在葡萄種植中，使用滴灌技術(shù)可提高產(chǎn)量在20%以上，同時節(jié)約用水約50%。

（二）噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)利用加壓系統(tǒng)將水均勻噴灑至作物區(qū)域，模擬天然降水，適用于較大面積的灌溉。噴灌系統(tǒng)的工作壓力通常為0.2～0.4 MPa，噴頭的出水量在20～50 L·h-1，覆蓋范圍為半徑10～30 m。數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)溝灌相比，使用噴灌技術(shù)能夠節(jié)水40%～60%，特別是在小麥和玉米等大田作物的灌溉中，噴灌可提高水分利用效率約30%，滿足作物均勻灌溉需求，同時減少了地表水的徑流和蒸發(fā)損失。然而，由于噴灌受風(fēng)速和溫度的影響較大，建議在風(fēng)速低于4 m·s-1、氣溫較低的條件下操作，以獲得最佳的節(jié)水效果。

（三）微灌技術(shù)

微灌技術(shù)是一種精準(zhǔn)度較高的灌溉方法，包括微型噴霧、滴灌和涌泉澆灌等形式。微灌系統(tǒng)的水壓通?？刂圃?.05～0.2 MPa，水流量為10～30 L·h-1，適合溫室和花卉等高附加值作物。在使用微灌時，根據(jù)作物需水量和土壤濕度進行小范圍調(diào)控，能夠?qū)⒐喔刃侍岣叩?0%～90%。微灌技術(shù)對溫室大棚作物的節(jié)水效果尤為顯著，例如，在草莓種植中，使用微灌技術(shù)可節(jié)水約60%，且保證均勻的水分供應(yīng)，提高了果實的商品率。此外，結(jié)合智能監(jiān)控系統(tǒng)的微灌能夠?qū)崟r調(diào)整灌溉量，進一步提高水資源的利用效率。

（四）渠道防滲漏技術(shù)

渠道防滲漏技術(shù)通過使用防滲材料減少水資源在輸送過程中的流失。在傳統(tǒng)土渠的基礎(chǔ)上，通過鋪設(shè)厚度為15～30 mm的混凝土或瀝青層，滲漏率可降低70%～80%。例如，在寧夏灌區(qū)的試驗中，采用渠道防滲漏技術(shù)后，單位長度渠道的滲漏量從原來的200 L·h-1減少到50 L·h-1以下，節(jié)水效果顯著。防滲渠道不僅能降低水分流失，還能有效避免水體污染，適合在水資源緊缺或灌溉成本較高的地區(qū)使用。盡管這種技術(shù)在建設(shè)初期投入較大，但其在長期灌溉過程中可減少50%以上的水資源浪費，降低了維護成本。

（五）膜上灌溉技術(shù)

膜上灌溉結(jié)合地膜覆蓋，通過在地膜上開設(shè)小孔，將水分定向輸送至作物根部，有效抑制水分蒸發(fā)。研究表明，膜上灌溉的水資源利用率在85%以上，相比傳統(tǒng)灌溉方法節(jié)約水資源25%～30%。在棉花種植中，通過膜上灌溉技術(shù)能夠提高產(chǎn)量10%～15%，并減少雜草生長約70%，大幅降低除草成本。同時，覆蓋膜下的水分不會受到風(fēng)吹和陽光直射的影響，確保水分的有效利用。因此，膜上灌溉技術(shù)特別適用于需要長期保持濕潤的作物，如棉花、蔬菜等，尤其是在西北干旱區(qū)應(yīng)用廣泛，既節(jié)水又提高了作物產(chǎn)量。

為了便于比較各類灌溉技術(shù)的基本參數(shù)和適用性，表1中總結(jié)了滴灌、噴灌、微灌等常見高效節(jié)水灌溉技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)，包括工作壓力、出水量、節(jié)水效果及適用作物。

表1清晰展示了各類灌溉技術(shù)的核心參數(shù)與實際應(yīng)用，為選擇合適的高效節(jié)水灌溉技術(shù)提供了直觀參考。不同灌溉方式在適應(yīng)不同作物的同時，也各具節(jié)水特點，可根據(jù)作物需求、氣候條件及水資源狀況選擇適宜的灌溉技術(shù)，從而達到最佳的節(jié)水效果。

四、高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用

（一）加強技術(shù)推廣和農(nóng)戶培訓(xùn)

為確保高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)村的廣泛應(yīng)用，必須開展有效的技術(shù)推廣與農(nóng)戶培訓(xùn)。研究顯示，在推廣節(jié)水灌溉技術(shù)的地區(qū)，受過培訓(xùn)的農(nóng)戶水資源利用率平均提高20%，單位面積的灌溉用水量減少15%～30%。通過農(nóng)技推廣站、農(nóng)業(yè)合作社等渠道，技術(shù)人員可以組織講解會和實地演示，幫助農(nóng)戶掌握滴灌、噴灌等技術(shù)的正確操作方式。例如，在滴灌系統(tǒng)中，農(nóng)戶需要了解如何調(diào)節(jié)水壓、清理滴頭，確保出水量保持在1～4 L·h-1，從而達到最佳的灌溉效果。為加大推廣力度，還可以利用廣播、電視等傳播方式，將節(jié)水技術(shù)的效益與應(yīng)用實例傳播到更廣泛的農(nóng)村地區(qū)。通過長期有效的推廣與培訓(xùn)，農(nóng)戶不僅能掌握設(shè)備操作，還能增強節(jié)水意識，為水資源管理奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）制訂科學(xué)有效的灌溉方案

針對作物在不同生長階段對水分需求的差異，灌溉方案應(yīng)依據(jù)作物特性、土壤含水量和當(dāng)?shù)貧夂驐l件進行科學(xué)設(shè)計。例如，對于需水量較大的經(jīng)濟作物如葡萄，在果實膨大期需保持較高的土壤濕度（一般保持在60%～70%），而在生長期土壤濕度控制在40%～50%。以葡萄種植為例，每年平均灌水量為3000～3500 m3·hm-2，而在果實膨大期灌溉量會增加30%。為優(yōu)化灌溉頻次，可通過土壤濕度傳感器監(jiān)測土壤含水量，結(jié)合氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)定灌溉時間和灌水量。這樣一來，不僅能夠避免水分浪費，還能夠確保作物獲得穩(wěn)定的水分供給，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。通過制訂科學(xué)、靈活的灌溉方案，各地能夠最大限度地發(fā)揮水資源的節(jié)約效益。

（三）完善灌溉管網(wǎng)設(shè)施

灌溉管網(wǎng)設(shè)施的質(zhì)量和布局直接影響水資源的輸送效率和均勻性。在管網(wǎng)設(shè)計中，灌溉管道應(yīng)根據(jù)地形和作物布局進行合理布置，確保水壓平衡，以避免因壓力差異導(dǎo)致出水不均的情況。例如，管道鋪設(shè)過程中應(yīng)保證坡度在0.2%～0.5%，這樣能夠減少流速變化對水壓的影響。在一些干旱半干旱地區(qū)，建議使用耐高溫、防滲漏的PE或PVC材質(zhì)管道，以降低蒸發(fā)和漏水損失。實踐表明，使用防滲管材可以減少30%～40%的水資源損失。灌溉設(shè)施運行中，定期維護至關(guān)重要，管網(wǎng)堵塞或破裂容易導(dǎo)致水資源浪費。定期清理管道、檢查接頭密封性，能夠使水資源利用率提高15%～25%。通過合理規(guī)劃管網(wǎng)，科學(xué)選擇管道材質(zhì)與鋪設(shè)方式，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)能高效運行，從而確保水資源的最大化利用。

（四）提高智能灌溉水平

智能灌溉系統(tǒng)在現(xiàn)代節(jié)水灌溉中起著重要作用，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象數(shù)據(jù)實時調(diào)節(jié)灌溉頻率和水量，從而減少不必要的水資源消耗。智能系統(tǒng)通常配備土壤濕度傳感器、氣象監(jiān)測站、遠程控制設(shè)備等，通過數(shù)據(jù)的實時反饋，系統(tǒng)會根據(jù)土壤濕度狀況自動啟動或停止灌溉。例如，在濕度低于40%時，系統(tǒng)會啟動灌溉，直至濕度恢復(fù)到60%，確保土壤保持適宜的含水量。

為了更清晰地展示智能灌溉系統(tǒng)在不同季節(jié)的節(jié)水效果，圖1展示了智能灌溉系統(tǒng)全年節(jié)水率的變化。圖1表明，智能灌溉系統(tǒng)在干旱季節(jié)節(jié)水效果顯著，可在旱季達到40%的節(jié)水率，而在多雨季節(jié)，通過適時停灌節(jié)省了大量水資源。

圖1的數(shù)據(jù)表明，智能灌溉全年平均節(jié)水率在30%左右，尤其是在干旱季節(jié)能夠?qū)⑺Y源利用效率提升至80%以上。物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)的引入進一步推動了智能灌溉的普及，使農(nóng)田灌溉更具數(shù)據(jù)支持和科學(xué)性。通過長期數(shù)據(jù)積累，智能灌溉系統(tǒng)還能生成作物生長和用水的長效管理方案，為未來的灌溉決策提供可靠依據(jù)。

五、結(jié)語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水資源的合理利用關(guān)乎生態(tài)平衡和經(jīng)濟效益，高效節(jié)水灌溉技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵手段，彰顯了其在可持續(xù)發(fā)展中的重要地位。通過因地制宜的技術(shù)選擇、科學(xué)的灌溉方案、完善的管網(wǎng)設(shè)施及智能化的水資源管理，不僅能夠減少水資源浪費，還能夠提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，保障農(nóng)業(yè)長久收益。這些技術(shù)的推廣和應(yīng)用，不僅為農(nóng)田水利工程提供了穩(wěn)固的支撐，也為緩解水資源短缺、保護生態(tài)環(huán)境和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提供了有效途徑。未來，隨著技術(shù)的進步與推廣力度的加大，高效節(jié)水灌溉將進一步推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，為實現(xiàn)水資源與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

作者簡介：俞琴（1986—），女，甘肅古浪人，本科，工程師，主要從事水利工程建設(shè)與運行管理研究。