高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田生產(chǎn)中的實際應(yīng)用與對比分析

近年來，全球氣候變化較大，部分地區(qū)的水資源逐漸匱乏，農(nóng)業(yè)是支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點產(chǎn)業(yè)，農(nóng)作物種植離不開水分灌溉。在傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉模式下，通常采用人工澆灌，水分用量較難把控，較易在澆灌過程中造成水資源浪費。因此，應(yīng)積極運用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，可在保障農(nóng)產(chǎn)品生長質(zhì)量的同時，節(jié)省水資源提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文重點圍繞常見的高效節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行分析，為農(nóng)田水利工程提供創(chuàng)新思路，優(yōu)化完善灌溉技術(shù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植可持續(xù)發(fā)展。

一、噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)的工作原理在于，運用專業(yè)噴灑灌溉設(shè)施，將水加壓輸送至指定農(nóng)田灌溉區(qū)域，水會從噴灑裝置的噴頭均勻灑出，通過模擬自然降雨，起到農(nóng)田灌溉作用，為農(nóng)田提供適量、均勻的水分。噴灌技術(shù)能嚴(yán)格控制水量，避免灌溉時出現(xiàn)地面徑流和深層滲漏，造成水資源浪費，進(jìn)而達(dá)成高效節(jié)水目標(biāo)。首先，噴灌技術(shù)還具有較多優(yōu)勢，目前大部分農(nóng)田已經(jīng)實現(xiàn)自動化灌溉作業(yè)，噴灌工作無需進(jìn)行平整土地、溝渠挖掘、畦灌改水等操作，有效減少農(nóng)田灌溉工作量。其次，噴灌技術(shù)的適應(yīng)力較強(qiáng)，可根據(jù)不同農(nóng)田情況調(diào)整噴灌方式，做到因地制宜，對于山丘地區(qū)的農(nóng)田，灌溉優(yōu)勢更為明顯，能有效避免出現(xiàn)因灌溉引起的水土流失問題，在保證水分供應(yīng)的同時，保護(hù)農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)。噴灌技術(shù)的節(jié)水能力較為顯著，部分農(nóng)田會使用節(jié)水型噴頭，根據(jù)農(nóng)田地形與農(nóng)作物布局，合理規(guī)劃噴頭分布，不僅能保證灌溉均勻性，還能將水分精準(zhǔn)輸送至農(nóng)作物根部，確保灌溉質(zhì)量。最后，為保障高效節(jié)水，還需合理控制噴灌時間與用水量，結(jié)合自然風(fēng)向、風(fēng)力控制噴灌操作，若遇風(fēng)力較大的天氣，還需及時停止灌溉，避免影響灌溉效果，造成水資源浪費。以山東某農(nóng)業(yè)示范田為例，該農(nóng)田種植的農(nóng)作物為西紅柿，西紅柿的不同生長階段對于水分的需求差異性較為明顯，為確保灌溉效率，該農(nóng)田引進(jìn)了智能自動化噴灌系統(tǒng)。為避免水資源浪費，還為噴灌設(shè)備更換了節(jié)水噴頭，經(jīng)過優(yōu)化后，該農(nóng)業(yè)示范田的產(chǎn)量相比傳統(tǒng)灌溉提升了25%，水資源利用率提高30%以上，以此體現(xiàn)噴灌技術(shù)在高效節(jié)水灌溉方面的實效性。

二、滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)在我國干旱地區(qū)的應(yīng)用效果較好，較適用于丘陵、山區(qū)等地勢存在坡度條件的農(nóng)田，滴灌系統(tǒng)由滴頭、總管、支管、滴灌管、滴灌控制器等組成。近年來，滴灌技術(shù)也在不斷創(chuàng)新優(yōu)化，據(jù)統(tǒng)計，滴灌技術(shù)可將水資源利用率提升93%左右，可實現(xiàn)農(nóng)田全方位灌溉，減少水資源在空中的蒸發(fā)損失，既能提高灌溉效率，又能避免水資源浪費，應(yīng)用較為廣泛，有助于高效種植各類農(nóng)作物、蔬菜、果樹等。

在農(nóng)作物種植方面，滴灌是較為常見的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉方式，水資源通過灌溉系統(tǒng)可精準(zhǔn)輸送至農(nóng)作物根部，效率較高且風(fēng)險性較小，可有效避免水分蒸發(fā)、流失等問題。運用滴灌技術(shù)能保證農(nóng)作物根部土壤時刻保持濕潤，為其生長提供充足的水分，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，還能防止土壤板結(jié)，進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)，從而增加農(nóng)作物產(chǎn)量，實現(xiàn)高效節(jié)水種植。

在蔬菜種植方面，滴灌技術(shù)的優(yōu)勢更為顯著，因大部分蔬菜生長周期中，每個階段的水分需求不同，種植過程中需精準(zhǔn)控制供水量。滴灌技術(shù)可根據(jù)不同種類的蔬菜，結(jié)合其生長階段水分需求，靈活調(diào)節(jié)水分供應(yīng)，避免因灌溉量不均衡造成水資源浪費，影響蔬菜生長速度，進(jìn)而提高蔬菜品質(zhì)。

在果樹種植方面，為確保灌溉效率，應(yīng)在樹苗兩側(cè)安裝灌水器，運用加壓設(shè)備將水直接輸送至植物根部，提升農(nóng)田灌溉質(zhì)量，保證果實發(fā)育正常。同時，傳統(tǒng)灌溉方式較易因水分過多，導(dǎo)致果樹產(chǎn)生病蟲害，不僅會影響果樹產(chǎn)量，還會降低果實質(zhì)量。運用滴灌技術(shù)，能減少水分與葉片的接觸面積，避免水分蒸發(fā)或葉片過于潮濕，可降低果樹病蟲害發(fā)生概率，保障果樹種植的經(jīng)濟(jì)效益。

三、微灌技術(shù)

農(nóng)田灌溉工程應(yīng)從高效節(jié)水的角度出發(fā)，運用微灌技術(shù)不僅能合理設(shè)置定量灌溉，還能根據(jù)不同農(nóng)作物的生長需求，采取加壓灌溉方法，將水資源加壓輸送至灌水設(shè)備，直接高壓灌入農(nóng)作物根部，使水分能儲存在農(nóng)作物根部土層中，保持土體濕潤，滿足其水分需求。微灌系統(tǒng)主要包括水泵、供水管、總開關(guān)、過濾器、沖洗閥等設(shè)施組成，新型微灌系統(tǒng)還能實現(xiàn)水肥一體化管理，微灌技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉相比。節(jié)水率可達(dá)到50%以上，為發(fā)揮最佳灌溉作用。

以小麥種植為例，小麥生長各階段水分需求不同，且對水分具有敏感性，其質(zhì)量與產(chǎn)量與水分供應(yīng)息息相關(guān)。在種植過程中運用微灌技術(shù)，水資源可通過微灌管道精準(zhǔn)輸送到小麥根部，與傳統(tǒng)種植小麥相比，微灌技術(shù)種植的小麥長勢更好，因此，微灌技術(shù)還被譽(yù)為“節(jié)水增糧”的小麥種植新模式。并且，針對氣候干旱地區(qū)，可通過小麥淺埋、科學(xué)化微灌，緩解用水矛盾，據(jù)統(tǒng)計，某小麥種植基地在使用微灌水肥一體化機(jī)械后，與傳統(tǒng)種植相比，每畝節(jié)肥20%、節(jié)水30%，并且機(jī)械操作還可節(jié)省50%人工成本，種植產(chǎn)量每畝增產(chǎn)6%-11%，節(jié)本增效140元以上。

除此之外，微灌技術(shù)的適應(yīng)力較強(qiáng)，適用于各類地形、氣候環(huán)境，無論是砂性土壤還是粘性土壤，皆可發(fā)揮高效灌溉作用。運用水肥一體技術(shù)，可滿足農(nóng)作生長過程中的各類需求，為其生長營造良好環(huán)境，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，粗略計算可增產(chǎn)30%左右，具有較高應(yīng)用價值，促進(jìn)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

四、渠道防滲技術(shù)

在建設(shè)農(nóng)田水利工程時，渠道防滲技術(shù)是最為關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)，可有效避免水體滲漏、蒸發(fā)等問題，將水資源利用率可提高55%-75%，有效節(jié)省水資源，保障農(nóng)田灌溉效果更為持久。在傳統(tǒng)灌溉模式下，沒有渠道防滲技術(shù)的保障，農(nóng)田灌溉過程中，水資源滲透較為嚴(yán)重，輸水損失率較高，水資源利用率相對較低，難以滿足環(huán)境節(jié)約建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。基于此，為促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，應(yīng)加大農(nóng)田灌溉渠道建設(shè)力度，合理控制灌溉用水量，盡量將水資源損失降到最低。在農(nóng)田防滲渠道建設(shè)過程中，常見的渠道建設(shè)類型包括砌石防滲、涂料防滲、瀝青防滲等，具有輸水快、防止次生鹽堿化、調(diào)控地下水位、減少渠道維修費等優(yōu)勢。并且，近些年，渠道防滲技術(shù)得到農(nóng)業(yè)的廣泛關(guān)注，因此項技術(shù)的適應(yīng)性較強(qiáng)，被不同地區(qū)積極采用，旨在降低水資源滲透損失，提高水資源利用效率。今年4月，央廣網(wǎng)發(fā)布了關(guān)于一篇新疆墨玉縣防滲渠建設(shè)的文章，文章指出墨玉縣鄉(xiāng)村農(nóng)田灌溉渠道大部分為土渠，老化、坍塌、破損現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致水資源浪費、灌溉效率低等問題，制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為改善現(xiàn)狀，墨玉縣積極參與防滲渠道重建項目，修建5.2公里的防滲渠，不僅顯著提升了水資源利用率，還幫助農(nóng)民改善了農(nóng)田灌溉條件，使農(nóng)田灌溉工作更加節(jié)水高效。經(jīng)數(shù)據(jù)查詢得知，采用渠道防滲技術(shù)，渠系水利用系數(shù)可從傳統(tǒng)的0.4-0.5，提升至0.75-0.85，減少水資源滲透損失75%-90%，實現(xiàn)農(nóng)田高效節(jié)水灌溉的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

五、低壓灌溉技術(shù)

當(dāng)前，我國農(nóng)田灌溉方式多以明渠灌溉為主，其缺點在于輸水過程中，水資源會滲透到土壤中，造成較大損失，因此，為避免此種情況，提高水資源利用率，應(yīng)加強(qiáng)低壓管道推廣應(yīng)用。低壓灌溉技術(shù)的工作原理為，在農(nóng)田內(nèi)安裝輸水管網(wǎng)，在水泵的動力支撐下，將水資源輸送至灌溉低壓灌溉系統(tǒng)中，可精準(zhǔn)控制輸水量，減少水資源浪費。同時，此項技術(shù)還具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢，在節(jié)能方面，低壓灌溉技術(shù)能精準(zhǔn)控制水流大小，并根據(jù)不同作物需求進(jìn)行設(shè)置，減少水分滲漏蒸發(fā)損失，通?？晒?jié)水30%左右；在土地使用方面，因低壓灌溉系統(tǒng)管道皆為地埋式安裝，對于農(nóng)田內(nèi)耕地面積占用比較小，進(jìn)而保障農(nóng)田使用面積，可省地5%，增加農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。以北方玉米種植為例，與南方相比，北方地區(qū)的水資源較為貧乏，為節(jié)省水資源，部分小麥種植會使用低壓灌溉技術(shù)，使用低壓管道實現(xiàn)水分的精準(zhǔn)輸送。在水分供應(yīng)充足合理的條件下，可有效提升玉米產(chǎn)量與質(zhì)量，每畝地可增產(chǎn)20%左右，不僅能進(jìn)一步提高水資源利用率，還能保障農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量，為農(nóng)民帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能發(fā)展。

六、步行式灌溉技術(shù)

此種灌溉技術(shù)相比之下較為傳統(tǒng)，是最原始的澆灌技術(shù)延續(xù)而來，在農(nóng)民的實踐過程中不斷更新優(yōu)化，是農(nóng)業(yè)種植過程中最常見的一種澆灌方式。與傳統(tǒng)放水灌田方式不同，此項技術(shù)的操作更為精準(zhǔn)，通常由人力進(jìn)行，使用可攜帶式集水裝備，完成農(nóng)田灌溉操作，適用于小型農(nóng)田。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，此種步行式灌溉技術(shù)也逐漸被農(nóng)業(yè)機(jī)械所替代，農(nóng)民只需操作農(nóng)業(yè)機(jī)械，配合對應(yīng)灌溉設(shè)備，使用電能、機(jī)械能操控完成高效灌溉工作。此種技術(shù)的優(yōu)勢在于節(jié)水，通過人工操作可根據(jù)不同作物精準(zhǔn)控制灌溉量，避免出現(xiàn)水資源浪費情況。并且，通過結(jié)合現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)設(shè)備，在農(nóng)業(yè)種植過程中，無需修建輸水渠道，可有效節(jié)省土地資源，灌溉時還可根據(jù)不同農(nóng)作物的生長周期選擇性灌溉，使灌溉工作更具針對性，以此提升灌溉質(zhì)量，實現(xiàn)農(nóng)作物整體增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

七、數(shù)字化灌溉技術(shù)

在新時代背景下，在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的同時，還需不斷優(yōu)化完善各類灌溉設(shè)備，促進(jìn)農(nóng)田水利工程智慧化、數(shù)字化發(fā)展，在高效節(jié)水灌溉層面，應(yīng)積極利用信息技術(shù)，為灌溉工作賦能，起到智能管控作用。數(shù)字化灌溉技術(shù)融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、集成傳感器等方面技術(shù)，實現(xiàn)高效、節(jié)能、精準(zhǔn)的灌溉方式。以智慧化農(nóng)田為例，在水分管理方面，會在農(nóng)田安裝各類傳感器設(shè)備，如作物生長傳感器、土壤濕度傳感器、水質(zhì)檢測器等，通過數(shù)字化灌溉系統(tǒng)，實時收集農(nóng)田的溫濕度、光照、風(fēng)速、作物生長情況等方面數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，精準(zhǔn)判斷農(nóng)田土壤情況，若土壤含水量低于農(nóng)作物生長標(biāo)準(zhǔn)，會向plc系統(tǒng)下達(dá)指令，驅(qū)動自動化灌溉程序?qū)嵤┕喔裙ぷ?。同時，數(shù)字化灌溉系統(tǒng)還可根據(jù)不同農(nóng)作物的生長周期、適應(yīng)條件等方面因素，智能規(guī)劃灌溉時長、灌溉量以及灌溉范圍，工作人員還可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，不僅有效提升灌溉效率，還能實現(xiàn)精準(zhǔn)、定向的灌溉目標(biāo)。除此之外，數(shù)字化灌溉系統(tǒng)，還能監(jiān)測田間濕度情況，當(dāng)濕度超過標(biāo)準(zhǔn)時，為避免引發(fā)病蟲害，系統(tǒng)會利用傳感器計算病蟲害發(fā)生概率，并制定科學(xué)合理的除濕方案，自動打開排水系統(tǒng)，有效控制農(nóng)田濕度。由農(nóng)田排出的多余水分，則會被回收至水利工程的沉淀池內(nèi)，通過過濾形成可循環(huán)利用的水資源，用于農(nóng)田內(nèi)微灌或滴灌，構(gòu)建循環(huán)灌溉體系，在保障農(nóng)作物健康生長的同時，提高水資源利用率。為提高數(shù)字化灌溉系統(tǒng)性能，還可引進(jìn)人工智能技術(shù)，使灌溉系統(tǒng)操作更便捷、功能更全面，更為精準(zhǔn)地調(diào)控灌溉水量與時長，有效提升30%-50%節(jié)水率，體現(xiàn)數(shù)字化灌溉系統(tǒng)在高效節(jié)水方面的實效性。

八、雨水集蓄灌溉技術(shù)

此項技術(shù)是一種環(huán)保高效的水資源循環(huán)利用方式，通過收集、儲存、處理雨水，將其用于農(nóng)業(yè)灌溉，不僅能保障農(nóng)作物水分供應(yīng)，還避免水資源產(chǎn)生浪費情況?？捎行Ь徑馑Y源短缺情況，并降低土壤對地下水、地表水的依賴性，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)作用。雨水集蓄灌溉技術(shù)的重點在于收集與儲存雨水，應(yīng)建設(shè)雨水收集裝置，如雨水收集管道、收集池、過濾設(shè)備等。為確保雨水質(zhì)量滿足農(nóng)作物灌溉標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對收集到的雨水進(jìn)行沉淀過濾處理，將雨水中有害物質(zhì)、重金屬元素等清除，再將處理后的雨水輸送至灌溉系統(tǒng)，為后續(xù)開展灌溉工作奠定基礎(chǔ)。將此項技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉，具有易收集、低成本等優(yōu)勢，并且雨水中含有較多營養(yǎng)物質(zhì)，灌溉農(nóng)作物也有效提升土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，為農(nóng)作物提供良好的生長環(huán)境。以上?；ɑ芷髽I(yè)為例，該企業(yè)建設(shè)雨水收集與花田灌溉相結(jié)合的高效節(jié)水裝置（如圖1所示），形成高效節(jié)約、綠色生態(tài)的生產(chǎn)模式。據(jù)統(tǒng)計，利用雨水集蓄灌溉技術(shù)節(jié)省70%人工成本，室外花田每年可節(jié)約水資源2.5萬立方米。溫室內(nèi)部每年可節(jié)約16.5萬立方米，極大地降低了灌溉用水成本，在節(jié)水利用方面取得顯著成效，促進(jìn)企業(yè)綠色環(huán)保發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

九、薄淺濕曬灌溉技術(shù)

在農(nóng)田水利工程中，薄淺濕曬灌溉技術(shù)具有較強(qiáng)的針對性，重點用于水稻種植，因水稻屬于水生農(nóng)作物，生長過程中對水資源的需求量較大。且水稻不同生長周期的水分需求也具有差異性，若不能采取科學(xué)合理的灌溉方式，較易造成水資源浪費。因此，為保障水稻高質(zhì)高產(chǎn)，應(yīng)運用薄淺濕曬灌溉技術(shù)，針對水稻不同生長周期開展針對性灌溉工作。如，在水稻返青期，灌溉方式應(yīng)采取潛水灌溉，合理控制灌溉頻率，促進(jìn)其快速生長，避免水分過多引發(fā)病蟲害。在水稻分蘗盛期，對于水分需求增加，應(yīng)做好灌溉水分供應(yīng)，保持土壤濕潤，后期對于水分需求明顯下降，此時應(yīng)停止灌溉，并加強(qiáng)田間通風(fēng)，確保水稻能得到足夠的光照，進(jìn)行曬田操作。再如，當(dāng)水稻處于開花期，對水分的需求也會隨之減少，此時應(yīng)降低灌溉頻率與灌溉量，保持淺水灌溉即可；待水稻生長迎來乳熟期、黃熟期，應(yīng)根據(jù)水稻實際生長情況，動態(tài)調(diào)整田間灌溉方案，防止水分供應(yīng)不規(guī)范影響其產(chǎn)量。水稻是我國重要的糧食作物之一，為提高其經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)從前期栽種再到成熟收獲，做好這期間的每一個生長階段的灌溉工作，運用薄淺濕曬灌溉技術(shù)，能在滿足水稻水分需求的前提下，合理管控用水量，避免盲目灌溉造成的水資源浪費，以此實現(xiàn)水稻高產(chǎn)，提高水資源合理利用率。

總而言之，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，灌溉是重要的環(huán)節(jié)之一，不僅影響農(nóng)作物生長質(zhì)量，還與農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。通過不斷總結(jié)經(jīng)驗，創(chuàng)新農(nóng)田灌溉技術(shù)，規(guī)范灌溉流程，既能保障水資源利用率，又能降低灌溉人工成本與水資源成本支出。相關(guān)部門應(yīng)加大高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣工作，實現(xiàn)能源節(jié)約的生產(chǎn)目標(biāo)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：256655 山東省濱州市濱城區(qū)楊柳雪鎮(zhèn)人民政府）