農(nóng)田水利中節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用及對(duì)灌溉效率影響的研究

農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題正逐漸成為限制我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要障礙。傳統(tǒng)的灌溉方法，特別是大水漫灌，不僅造成了水資源的大量浪費(fèi)，還加劇了土壤鹽堿化和次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)作物的正常生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。隨著科技的飛速發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加速推進(jìn)，一系列先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)正逐漸被采納并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這些技術(shù)的實(shí)施，旨在通過(guò)更精細(xì)的灌溉管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉水量和時(shí)間的精確控制。在這樣的背景下，深入研究新型節(jié)水灌溉技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。通過(guò)精確管理灌溉過(guò)程中的水量和時(shí)間，可以顯著提高水資源的使用效率，從而最大化農(nóng)業(yè)灌溉的效益。這不僅有助于緩解當(dāng)前農(nóng)業(yè)用水的緊張狀況，還為我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

一、農(nóng)田水利中節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響

1、提高水資源利用率

在傳統(tǒng)的灌溉方法中，水資源在流經(jīng)地表時(shí)會(huì)遭受明顯的蒸發(fā)和滲漏損失，這導(dǎo)致作物實(shí)際吸收的水分比例相對(duì)較低。為了解決這一問(wèn)題，節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種技術(shù)通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)和精確的控制機(jī)制，旨在將上述損失降至最低。滴灌技術(shù)，作為節(jié)水灌溉的一種重要形式，其運(yùn)作原理是直接將水分輸送至植物的根部區(qū)域。這種方式顯著減少了地表水分的蒸發(fā)，從而提高了水資源的整體利用效率。通過(guò)滴灌系統(tǒng)的精準(zhǔn)實(shí)施，每一滴水都能被有效利用，減少了不必要的浪費(fèi)。此外，節(jié)水灌溉技術(shù)還具備根據(jù)作物需水規(guī)律靈活調(diào)整灌溉量的能力。這一特性確保了灌溉活動(dòng)既能避免“過(guò)灌”導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，又能預(yù)防“少灌”引發(fā)的作物生長(zhǎng)受限。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控灌溉量，節(jié)水灌溉技術(shù)確保水資源發(fā)揮出最大效能，為作物的健康成長(zhǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2、改善作物生長(zhǎng)環(huán)境

恰當(dāng)?shù)乃止?yīng)對(duì)于作物的健康成長(zhǎng)至關(guān)重要。無(wú)論是水分供應(yīng)過(guò)多還是不足，都會(huì)對(duì)作物造成顯著的不良影響，因此，精確控制水分供應(yīng)顯得尤為關(guān)鍵。節(jié)水灌溉技術(shù)便是一種能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的有效工具。通過(guò)精確的水分調(diào)節(jié)，節(jié)水灌溉確保作物在其生長(zhǎng)的各個(gè)階段都能得到適量的水分。這項(xiàng)技術(shù)不僅滿(mǎn)足了作物根系對(duì)水分的基本需求，還促進(jìn)了根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，為作物的健康成長(zhǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的支持。此外，節(jié)水灌溉在維持土壤濕度方面也至關(guān)重要。它能夠有效避免土壤過(guò)濕或干旱的情況，保持土壤濕度在適宜的范圍內(nèi)。這一特性不僅有助于減少病蟲(chóng)害的發(fā)生，還能增強(qiáng)作物的抗逆性，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。更為關(guān)鍵的是，合理的水分管理還能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的通氣性。這一變化為根系生長(zhǎng)創(chuàng)造了更為有利的條件，從而進(jìn)一步促進(jìn)了作物產(chǎn)量與品質(zhì)的提升。

3、減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本

傳統(tǒng)的灌溉方法在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中導(dǎo)致了諸多資源浪費(fèi)的問(wèn)題。這種灌溉方式不僅造成了水資源的大量流失，還導(dǎo)致了化肥和農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品的過(guò)度使用。與之形成鮮明對(duì)比的是，節(jié)水灌溉技術(shù)通過(guò)實(shí)施科學(xué)和合理的水資源管理策略，顯著減少了水資源的浪費(fèi)，并相應(yīng)地節(jié)約了灌溉成本。節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)不止于水資源管理。該技術(shù)還能大幅減少農(nóng)藥和化肥的使用量。這一轉(zhuǎn)變不僅有助于減輕因過(guò)度使用農(nóng)藥和化肥而引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題，還促進(jìn)了農(nóng)業(yè)資源的高效利用。通過(guò)減少這些化學(xué)物質(zhì)的使用，節(jié)水灌溉技術(shù)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約。此外，節(jié)水灌溉技術(shù)還推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的革新。它有效降低了人工成本，減少了機(jī)械設(shè)備的使用頻率。這一轉(zhuǎn)變進(jìn)一步降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合成本，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。因此，節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣不僅有助于降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體成本，還顯著提升了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。

4、促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展

在全球氣候變暖和人口持續(xù)增長(zhǎng)的雙重壓力下，水資源短缺的問(wèn)題正變得越來(lái)越嚴(yán)重，成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。在這樣的背景下，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)必須采取的戰(zhàn)略選擇。其中，節(jié)水灌溉技術(shù)作為緩解我國(guó)水資源緊張狀況的關(guān)鍵手段之一，其重要性不言而喻。節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效應(yīng)對(duì)水資源短缺的挑戰(zhàn)，更在降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)精準(zhǔn)控制灌溉量與灌溉時(shí)機(jī)，該技術(shù)有助于維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少對(duì)土壤生態(tài)的破壞，同時(shí)保障水資源的合理利用，避免了對(duì)水環(huán)境的進(jìn)一步污染。這一系列正面效應(yīng)，共同促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。進(jìn)一步而言，科學(xué)且合理的水分管理策略，是提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的核心途徑之一。它要求我們?cè)诖_保作物正常生長(zhǎng)需求的前提下，最大限度地減少水資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置。這一管理策略的實(shí)施，不僅能夠直接提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，更是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要保障，對(duì)于確保我國(guó)農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

二、農(nóng)田水利中節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用

1、滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)因其卓越的節(jié)水性能和增產(chǎn)潛力，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了普遍采納和應(yīng)用。為了使滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝策略與實(shí)際情況緊密相連，設(shè)計(jì)者必須綜合考慮作物種類(lèi)、土壤特性、水源質(zhì)量以及氣候條件等多種因素，以實(shí)現(xiàn)因地制宜的最優(yōu)配置。在農(nóng)作物的栽培實(shí)踐中，滴灌技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛。鑒于作物根系通常較為發(fā)達(dá)，深入土壤各層，傳統(tǒng)灌溉方式難以確保水分均勻滲透至根系分布的各個(gè)層面。因此，通過(guò)在作物下方合理布置4～6個(gè)滴頭， 每個(gè)滴頭流量約為4L/h，并通過(guò)精確控制灌溉時(shí)長(zhǎng)，可確保每日為作物提供20～30L的水分。這一灌溉策略不僅滿(mǎn)足了作物的水分需求，還有效減少了水分浪費(fèi)，顯著提升了灌溉水的利用效率。滴灌技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)領(lǐng)域同樣展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。以番茄種植為例，番茄作為高耗水作物，其不同生長(zhǎng)階段對(duì)水分的需求差異顯著。通過(guò)采用滴灌技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)番茄生育期內(nèi)水分供給的精準(zhǔn)調(diào)控。這種精細(xì)化的水分管理方式，能夠有效避免土壤水分過(guò)多或不足的情況，為番茄的健康生長(zhǎng)創(chuàng)造有利條件，進(jìn)而提升其產(chǎn)量與品質(zhì)。

在溫室農(nóng)作物種植中，對(duì)灌溉水的要求更為嚴(yán)格。以黃瓜為例，由于大棚內(nèi)種植密度較高，傳統(tǒng)灌溉方式往往導(dǎo)致土壤水分分布不均，影響作物的正常生長(zhǎng)。而滴灌系統(tǒng)的引入，使得灌溉器能夠直接設(shè)置于每株黃瓜的根部，每個(gè)灌溉器流量控制在1～2L/h。根據(jù)黃瓜不同生長(zhǎng)階段的具體需求，可對(duì)灌溉時(shí)間和次數(shù)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。在日光溫室環(huán)境下，黃瓜能夠獲得持續(xù)、均勻且適量的水分供給，有效避免了因缺水而引發(fā)的病害問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與品質(zhì)的雙重提升。此外，滴灌技術(shù)還在葡萄、柑橘和草莓等多種經(jīng)濟(jì)作物上得到了廣泛應(yīng)用。這些作物同樣受益于滴灌技術(shù)所帶來(lái)的精準(zhǔn)灌溉和高效用水，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。

2、噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)，作為一種旨在模擬自然降雨過(guò)程的灌溉方法，其核心在于通過(guò)噴頭將水精準(zhǔn)地噴灑至作物表面。此技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于大面積農(nóng)田及草地覆蓋，而且在面對(duì)不規(guī)則地形時(shí)，展現(xiàn)出卓越的覆蓋性能。此外，噴灌系統(tǒng)具備靈活的調(diào)節(jié)能力，能夠依據(jù)實(shí)際需求調(diào)整噴灑距離及水量，從而實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，尤其在水資源短缺的地區(qū)，其節(jié)水效果尤為顯著。噴灌技術(shù)的成功應(yīng)用，關(guān)鍵在于噴頭與水泵系統(tǒng)的合理配置。噴淋頭的選擇是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需綜合考慮作物種類(lèi)、地形特征、氣候條件等多重因素。例如，旋轉(zhuǎn)噴頭因其覆蓋面積廣、液滴細(xì)小，特別適合于大面積灌溉，能有效減少水資源浪費(fèi)。以雨鳥(niǎo)5000+系列旋轉(zhuǎn)式噴淋頭為例，其噴灑半徑介于7.6～15.2m，流速范圍在0.34～2.19m3/h，通過(guò)合理布局此類(lèi)噴頭，可確保農(nóng)田每一寸土地均獲得充分且均勻的灌溉。與此同時(shí)，水泵系統(tǒng)的選用與安裝同樣至關(guān)重要。在選擇水泵時(shí)，需確保其能穩(wěn)定輸出，并預(yù)留一定余量以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。格蘭福士CR系列泵便是一個(gè)理想選擇，其流量范圍涵蓋1～180m3/h，能夠滿(mǎn)足不同規(guī)模噴灌系統(tǒng)的需求。在我國(guó)北方干旱地區(qū)，傳統(tǒng)灌溉方式因耗水量巨大而加劇了水資源短缺問(wèn)題。引入噴灌技術(shù)后，通過(guò)科學(xué)配置噴頭、水泵、土壤濕度傳感器及整合氣象資料，實(shí)現(xiàn)了灌溉的精準(zhǔn)管理。實(shí)踐證明，在這些地區(qū)實(shí)施噴灌技術(shù)后，節(jié)水效果顯著，不僅有效緩解了區(qū)域水資源壓力，還帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

3、地下滲灌技術(shù)

地下滲灌技術(shù)，作為一種創(chuàng)新的灌溉方法，其核心優(yōu)勢(shì)在于直接將水分輸送到植物根系附近。通過(guò)在地下埋設(shè)管道或滲灌帶，水分得以緩慢且均勻地滲入土壤。這種方法顯著減少了水分的蒸發(fā)，特別是在干旱和半干旱地區(qū)，其應(yīng)用潛力尤為顯著。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，地下滲灌技術(shù)已被廣泛采用，尤其在種植農(nóng)作物、蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物方面顯示出顯著的優(yōu)勢(shì)。確保水分能夠高效且均勻地滲透到植物根系的關(guān)鍵區(qū)域，從而提高作物對(duì)水分的利用效率，并最終促進(jìn)產(chǎn)量的提升。在實(shí)際應(yīng)用中，滲灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)需要綜合考慮作物種類(lèi)、土壤條件和氣候特征。以農(nóng)作物種植為例，通常選擇埋深在30～40cm的滲灌管道，以確保水分直接輸送到作物根系的主要分布區(qū)域。同時(shí)，滴灌管的間距一般設(shè)定在50～100cm之間，以有效覆蓋作物根區(qū)，進(jìn)一步提高水分利用率。以10hm2農(nóng)作物種植為例，可設(shè)計(jì)使用直徑為16mm、埋深35cm、管間距75cm的滲灌管道系統(tǒng)。每個(gè)滲灌管道上的灌水器間距設(shè)置為30cm，每個(gè)灌水器的流速為2L/h。在這樣的設(shè)計(jì)參數(shù)下，整個(gè)滲灌系統(tǒng)的流量可達(dá)200m3/h，足以滿(mǎn)足農(nóng)作物對(duì)水分的需求。此外，地下滲灌系統(tǒng)的安裝過(guò)程也至關(guān)重要。在埋設(shè)滲灌管道之前，必須先對(duì)土壤進(jìn)行深松處理，以確保土壤疏松并有利于水分滲透。隨后，根據(jù)設(shè)計(jì)的管網(wǎng)布置方案，采用開(kāi)溝器或人工開(kāi)挖的方式，在規(guī)定的深度內(nèi)準(zhǔn)確埋設(shè)滲灌管道。這些步驟的嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行，是確保地下滲灌系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。

4、覆膜灌溉技術(shù)

覆膜灌溉技術(shù)是一項(xiàng)旨在提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和作物產(chǎn)量的先進(jìn)灌溉方法。其核心在于在作物行間鋪設(shè)地膜，并通過(guò)滴灌等精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，將水分直接輸送至作物根系區(qū)域。這一策略不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)水增效的目標(biāo)，還顯著促進(jìn)了作物的增產(chǎn)。

覆膜技術(shù)不僅能夠有效減少土壤水分的蒸發(fā)，進(jìn)而節(jié)約灌溉用水，同時(shí)還具備維持地溫穩(wěn)定、抑制雜草生長(zhǎng)以及提高灌水效率等多重優(yōu)勢(shì)。通過(guò)減少土壤蒸發(fā)，覆膜技術(shù)有助于保持土壤濕度的穩(wěn)定，為作物生長(zhǎng)提供了更為適宜的水分環(huán)境。此外，地膜還能有效阻擋外部熱量的散失，從而維持地溫的穩(wěn)定，這對(duì)于作物的生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用中，覆膜滴灌技術(shù)的實(shí)施需遵循嚴(yán)格的科學(xué)程序與技術(shù)規(guī)程。鋪設(shè)塑料薄膜時(shí)，需確保薄膜的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，且鋪設(shè)過(guò)程規(guī)范，以避免因薄膜質(zhì)量問(wèn)題或鋪設(shè)不當(dāng)而導(dǎo)致的灌溉效果下降。一般而言，聚乙烯薄膜因其良好的透光性和耐久性而被廣泛應(yīng)用，厚度通常在0.01～0.02mm，能夠在生長(zhǎng)季保持穩(wěn)定的物理性能。鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)確保薄膜緊貼地面，避免褶皺或空隙的產(chǎn)生，以最大限度地減少水分蒸發(fā)。

在鋪設(shè)地膜之后，緊接著便是滴灌系統(tǒng)的安裝。滴灌管一般選用直徑為16mm的聚乙烯管材，其鋪設(shè)間距及灌水器間距需根據(jù)具體作物品種及種植密度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。灌水器的間距通?？刂圃?0～50cm，而滴灌管的間距則在60～100cm。設(shè)計(jì)的滴灌流量應(yīng)確保每株植物每小時(shí)能夠獲得適量的水分，一般為2～4L/h，以保證植株根系能夠均勻獲得所需的水分。覆膜灌溉技術(shù)的灌水次數(shù)和灌水量需根據(jù)土壤水分狀況、氣象條件以及作物需水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)土壤水分及氣象參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉時(shí)機(jī)和水量的精確控制。這一措施有助于避免因缺水而導(dǎo)致的過(guò)量灌溉，同時(shí)確保作物能夠在最適宜的水分條件下生長(zhǎng)。一般而言，大部分作物適宜的土壤含水量應(yīng)保持在田間含水量的60%～80%。此外，為防止雜草滋生，應(yīng)盡量將整行作物進(jìn)行覆蓋，并將薄膜邊緣埋入土中5cm以上，以防止風(fēng)吹起薄膜邊緣。采用覆膜灌溉技術(shù)不僅能夠有效減少雜草的萌發(fā)，還能減少除草劑的使用量，進(jìn)而減輕對(duì)環(huán)境的污染。然而，在應(yīng)用覆膜灌溉技術(shù)時(shí)，也需注意土壤中鹽分的積累問(wèn)題。塑料薄膜在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致土壤表面的鹽分累積，進(jìn)而減少雨水的自然滲入。因此，定期監(jiān)測(cè)土壤鹽分狀態(tài)，并采取適當(dāng)?shù)南贷}措施對(duì)于保持土壤健康至關(guān)重要。通過(guò)這些措施的實(shí)施，可以確保覆膜灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

三、節(jié)水灌溉技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

未來(lái)節(jié)水灌溉技術(shù)的進(jìn)步，迫切需要在新技術(shù)的開(kāi)發(fā)上取得重大突破。目前，滴灌和噴灌技術(shù)已在多個(gè)地區(qū)廣泛推廣并取得顯著成效。盡管如此，對(duì)新型灌溉技術(shù)的探索仍需不斷深化。例如，基于納米技術(shù)的微灌系統(tǒng)，已經(jīng)顯示出對(duì)水分進(jìn)行精確控制的巨大潛力，有望顯著減少水資源的浪費(fèi)。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高灌溉效率，可以考慮將土壤濕度傳感器與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合。這一創(chuàng)新方案能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤的水分狀況，并據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉水量，從而顯著提升水資源的利用效率。此外，該技術(shù)的實(shí)施還有助于優(yōu)化灌溉策略，確保作物生長(zhǎng)所需的水分得到精確供給。利用再生水進(jìn)行灌溉將成為另一個(gè)重要的研究方向。這一做法旨在降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)淡水資源的依賴(lài)，對(duì)于緩解水資源短缺問(wèn)題具有重大意義。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟和完善，再生水灌溉有望成為節(jié)水灌溉領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)。

綜上所述，農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)在提升農(nóng)業(yè)用水效率方面展現(xiàn)出了顯著成效。該技術(shù)通過(guò)一系列創(chuàng)新手段，不僅大幅度減少了水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，還切實(shí)提高了水資源的利用效率。此外，這一技術(shù)的應(yīng)用對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的提升也起到了積極的推動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與質(zhì)量的雙重飛躍。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)進(jìn)一步提升節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用水平，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，以確保其在應(yīng)對(duì)氣候變化及水資源短缺等全球性挑戰(zhàn)中發(fā)揮更大的作用。這不僅有助于保障我國(guó)的糧食安全，也將為全球的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣水務(wù)局）