農(nóng)田水利灌溉的主要模式及節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用與實施探討

作為全球領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)大國，我國的農(nóng)田種植活動在社會經(jīng)濟的穩(wěn)定增長中扮演著不可或缺的角色。其發(fā)展水平不僅深刻塑造了社會經(jīng)濟的總體趨勢，而且直接關(guān)聯(lián)到國家糧食安全這一核心議題，與億萬民眾的日常生活息息相關(guān)。近年來，我國農(nóng)業(yè)政策體系不斷完善，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新與進步提供了堅實的制度支持。在這樣的背景下，節(jié)水技術(shù)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心要素，其研究與實踐取得了顯著成就，并逐步走向成熟。然而，不可忽視的是，我國農(nóng)業(yè)種植用地多集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)等經(jīng)濟相對落后的地區(qū)，這些區(qū)域的技術(shù)應(yīng)用水平普遍不高，節(jié)水技術(shù)的普及與推廣面臨諸多挑戰(zhàn)。鑒于我國淡水資源日益緊缺的現(xiàn)實，以及提升農(nóng)田種植效率的迫切需求，加強節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用力度顯得尤為關(guān)鍵。這不僅有助于實現(xiàn)水資源的有效保護與合理配置，還能進一步推動我國農(nóng)業(yè)向更加高效、環(huán)保的方向發(fā)展，為確保國家糧食安全和促進社會經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

一、農(nóng)田水利灌溉模式

1、粗放式灌溉

長期以來，大水漫灌的粗放式灌溉模式被廣泛采用，并延續(xù)至今，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的農(nóng)田灌溉中，漫灌模式依然是主流。該灌溉模式以其操作簡便性而著稱。它利用管道系統(tǒng)將農(nóng)田附近的水資源引入農(nóng)田范圍內(nèi)，隨后，水資源會沿著壟溝的自然走向均勻地流入農(nóng)田，從而實現(xiàn)全面的灌溉覆蓋。這一過程中，對灌溉設(shè)備的要求相對較低，且所需的勞動量較小，使得成本投入維持在較低水平。因此，這種灌溉模式受到了廣大農(nóng)田種植戶的青睞。不容忽視的是，我國面臨著淡水資源短缺的嚴峻挑戰(zhàn)。在這一背景下，漫灌模式的水資源利用效率低下問題愈發(fā)凸顯。大量水分未經(jīng)有效控制即流入土地，不僅造成了水資源的浪費，還對土壤環(huán)境產(chǎn)生了不利影響。過多水分的滲透會降低土壤的呼吸能力，進而影響土壤中有機物質(zhì)的含量，導致土壤肥力逐漸下降。更為嚴重的是，長期漫灌可能導致土壤出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，這將對農(nóng)田的種植質(zhì)量產(chǎn)生深遠的負面影響。

2、精細化灌溉

精細化灌溉模式專注于土壤濕度的精確控制，其核心理念是利用綜合分析降水概率和天氣狀況來制定科學合理的灌溉策略。這種模式尤其適合于大規(guī)模農(nóng)田種植，能夠顯著提高農(nóng)田灌溉的精確度和科學性。它在提高水資源利用效率的同時，確保農(nóng)作物產(chǎn)量保持穩(wěn)定。在實際操作中，精細化灌溉模式以自然氣象條件和實時監(jiān)測的天氣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，深入分析土壤含水量及其儲水能力。這一過程充分考慮了不同農(nóng)作物在生長周期中對水分需求的差異，從而能夠根據(jù)作物特性定制個性化的灌溉計劃。通過精確計算所需灌溉的水資源量，該模式不僅優(yōu)化了灌溉效果，還有效減輕了種植者的勞動強度。

3、智慧化灌溉

智慧灌溉標志著我國科技發(fā)展的一個關(guān)鍵里程碑，它巧妙地結(jié)合了大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等尖端信息技術(shù)，引領(lǐng)了農(nóng)田灌溉的數(shù)字化革命。這一創(chuàng)新不僅顯著提升了水資源的利用效率，還極大地增強了農(nóng)田灌溉決策的科學性，為確保農(nóng)作物的高品質(zhì)與高產(chǎn)量奠定了堅實基礎(chǔ)，進而為農(nóng)田種植戶創(chuàng)造了更為可觀的經(jīng)濟效益。在具體實施過程中，種植戶能夠借助先進的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)田灌溉的遠程精準操控。這一系統(tǒng)的工作機制在于，智能感應(yīng)系統(tǒng)通過部署在農(nóng)田中的各類傳感器，全面收集天氣狀況、土壤條件以及農(nóng)作物生長狀態(tài)等關(guān)鍵信息。隨后，這些信息被傳輸至人工智能系統(tǒng)，進行深度分析與精確計算?；谶@些分析結(jié)果，人工智能系統(tǒng)會制定出一套科學合理的灌溉方案，為種植戶提供明確而實用的灌溉指導。通過這一流程，智慧灌溉系統(tǒng)不僅提高了灌溉的精準度，還使得灌溉決策更加科學、合理。這一技術(shù)的應(yīng)用，無疑為農(nóng)田種植戶帶來了更加便捷、高效的灌溉管理手段，進一步推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化進程。

二、節(jié)水技術(shù)價值及使用原則

1、應(yīng)用價值

（1）提高資源利用率

在我國的農(nóng)田灌溉實踐中，傳統(tǒng)的灌溉方法正面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是水資源的大量消耗和低效利用問題尤為突出。這種灌溉方式不僅耗費了大量寶貴的水資源，而且在進行大水漫灌時，還引起了土壤結(jié)構(gòu)的顯著變化，具體表現(xiàn)為土壤硬度的增加，這對農(nóng)作物的正常生長產(chǎn)生了不利影響，從而加劇了水資源和土地資源的雙重浪費。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)，如滴灌和噴灌應(yīng)運而生。這些技術(shù)通過精確控制灌溉水量，顯著減少了水資源的消耗，并提高了水資源利用的精確性?；诖?，農(nóng)作物的根系能夠與水資源充分接觸，為它們的生長提供了更有利的環(huán)境條件，從而奠定了堅實的基礎(chǔ)。此外，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用還帶來了另一項重要益處。由于灌溉過程中使用的水量大幅減少，土壤表層的濕潤程度得到了合理控制，這確保了土壤與空氣之間的接觸面積不受影響。這一變化有利于土壤中的呼吸活動順利進行，為土壤中的有機生物和微生物提供了更加適宜的生存環(huán)境。

（2）提高土地生產(chǎn)能力

在全球變暖這一宏觀背景下，全球氣溫持續(xù)攀升，呈現(xiàn)出一種不可逆轉(zhuǎn)的上升趨勢。與此同時，氣候變化的不可預測性和難以控制性愈發(fā)凸顯，給農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域帶來了前所未有的干旱挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一嚴峻形勢，農(nóng)田灌溉中節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用變得尤為重要。節(jié)水技術(shù)的引入顯著降低了單次灌溉所需的水量，進而減少了農(nóng)作物整個生長周期內(nèi)的灌溉用水總量。這一改變不僅確保了農(nóng)田周邊水系流量的穩(wěn)定，還維護了河流水系對自然環(huán)境的必要調(diào)控功能，對于維持生態(tài)平衡具有深遠的意義。更為重要的是，節(jié)水技術(shù)的實施減少了水資源的整體使用量，為農(nóng)田種植區(qū)域的土地提供了更為充裕的自我調(diào)控空間。在這一前提下，土壤肥力得以保持，避免了因過度灌溉而導致的土壤退化問題。此舉不僅為農(nóng)作物的健康生長創(chuàng)造了有利條件，同時也促進了其他植物種類的繁茂生長，實現(xiàn)了土地生產(chǎn)能力的全面提升。此外，節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用還有助于維持生物多樣性，通過保護土壤和植被的多樣性，為生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與繁榮奠定了堅實的基礎(chǔ)。這一做法與我國當前積極倡導的自然環(huán)境保護政策高度契合，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護的和諧統(tǒng)一。

2、使用原則

（1）擴大適用范圍

在實施農(nóng)田灌溉采納節(jié)水技術(shù)的過程中，首要任務(wù)是詳盡分析節(jié)水灌溉設(shè)備的覆蓋范圍?；谵r(nóng)田種植區(qū)域的具體面積，建設(shè)地點的選擇需經(jīng)過合理考量，以確保灌溉效果得以充分保障。為此，種植戶需對種植區(qū)域內(nèi)的水資源狀況進行詳盡調(diào)研。結(jié)合所種植農(nóng)作物的生長特性及其水分需求，選擇最為適宜的灌溉技術(shù)顯得尤為重要。鑒于我國幅員遼闊，南北方的自然環(huán)境特征顯著不同，土地結(jié)構(gòu)與土壤肥力亦存在顯著差異。這些因素共同導致了農(nóng)田種植方式及農(nóng)作物選擇的多樣性。在環(huán)境溫度較高且水資源相對匱乏的地區(qū)，為確保農(nóng)作物正常生長并維持其產(chǎn)量與質(zhì)量，必須著力提升當?shù)厮Y源的利用效率。相比之下，在自然環(huán)境溫和且淡水資源相對豐富的地區(qū)，則應(yīng)注重減少灌溉水量的使用。在保障土地肥力不受影響的同時，積極采取措施保護當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。在此類地區(qū)，應(yīng)廣泛推廣并應(yīng)用節(jié)水技術(shù)，力求實現(xiàn)節(jié)水率50%以上的目標，從而在保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，促進生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

（2）重視制度管理

在我國，農(nóng)田種植主要以個體農(nóng)戶為單位，這種模式導致了灌溉方式在地域上的分散性和多樣性，對節(jié)水灌溉的效果產(chǎn)生了深遠的影響。灌溉方式的多樣性在一定程度上限制了節(jié)水措施的統(tǒng)一執(zhí)行和效果評估。在灌溉實踐中，經(jīng)濟條件較好的地區(qū)趨向于集體化和規(guī)?；姆N植模式，這些地區(qū)普遍采用噴灌、滴灌等先進的節(jié)水技術(shù)，顯著提高了水資源的利用效率。相反，在經(jīng)濟條件較差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，農(nóng)田種植仍以個體化為主，灌溉方式多為傳統(tǒng)的漫灌，節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用率相對較低。這種差異不僅加劇了水資源的不均衡利用，也限制了節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛推廣。因此，地方政府迫切需要建立一套科學合理的農(nóng)田灌溉管理體系。該體系的目標是引導個體農(nóng)戶認識到節(jié)水技術(shù)的重要性，通過政策激勵和技術(shù)支持，協(xié)助他們建立節(jié)水灌溉設(shè)施，逐步轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的灌溉方法。這樣的措施不僅能夠提升當?shù)氐墓?jié)水效率，緩解水資源短缺的問題，還能推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)打下堅實的基礎(chǔ)。

（3）提高管理力度

農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程具有廣泛的輻射效應(yīng)、易于管理以及減輕勞動強度的特點，且其實施范圍十分廣泛。鑒于這些特點，在水利工程的規(guī)劃與運用階段，必須強化管理效能，采取科學的方法推進節(jié)水工程建設(shè)，旨在保證農(nóng)作物生長質(zhì)量的同時，優(yōu)化水資源的利用效率。①各級地方政府需深刻認識到節(jié)水技術(shù)的實際效用與重要性。為此，應(yīng)向當?shù)剞r(nóng)戶廣泛傳播節(jié)水技術(shù)的基礎(chǔ)知識，為他們構(gòu)建節(jié)水工程的概念框架，奠定堅實的理論與實踐基礎(chǔ)。這一步驟對于后續(xù)節(jié)水工程的有效實施至關(guān)重要。②在工程的具體建設(shè)過程中，地方政府應(yīng)主動提供必要的技術(shù)支撐。此外，通過制定并實施一系列優(yōu)惠政策，可以有效激發(fā)農(nóng)戶參與節(jié)水工程建設(shè)的積極性，進一步推動節(jié)水技術(shù)的普及與應(yīng)用。③當節(jié)水工程順利投入運營后，相關(guān)技術(shù)人員需持續(xù)為農(nóng)戶提供詳盡的技術(shù)指導，確保節(jié)水技術(shù)在實際操作中能夠發(fā)揮最大效用。這一舉措不僅能夠鞏固節(jié)水工程的實施成果，還能夠使節(jié)水技術(shù)的優(yōu)勢得以充分展現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

3、農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)應(yīng)用分析

（1）管道技術(shù)

低壓管道灌溉技術(shù)憑借其低廉的投入成本和簡便的管理，已在我國蔬菜種植領(lǐng)域廣泛推廣。該技術(shù)利用管道系統(tǒng)直接將天然水資源與農(nóng)田相連，不僅保障了水資源的順暢流通，還顯著提高了水資源的利用效率。在實施過程中，首先需要精確測量水源與農(nóng)田之間的實際距離，并根據(jù)作物的具體需水量，合理選擇管材，通常采用硬塑管道以滿足實際需求。接著，管道的鋪設(shè)應(yīng)遵循輻射范圍廣泛、線路簡潔明了以及低壓輸水暢通無阻的原則。根據(jù)當?shù)厮Y源流量、水泵性能和農(nóng)田種植面積等因素，科學合理地規(guī)劃管道布局。為確保低壓輸水，管道鋪設(shè)應(yīng)盡量保持下坡趨勢，并減少不必要的管道彎曲，以保障水資源的流動速度和灌溉面積的覆蓋效果。對于地形平坦的平原地區(qū)，管道鋪設(shè)可沿作物種植線進行，以最大化灌溉效率。而在地形復雜的地區(qū)，則需根據(jù)具體情況制定科學合理的鋪設(shè)方案。對于需要多方向輸水的管道系統(tǒng)，應(yīng)確保主管道兩側(cè)的支管道長度和口徑相等，鋪設(shè)位置相近，以平衡水流分布，避免單側(cè)水流過大導致的浪費和損失。在管道鋪設(shè)前的準備工作階段，需根據(jù)管道設(shè)計方案進行溝槽開挖，并確保溝底平整，為水資源的平穩(wěn)流動打下堅實基礎(chǔ)。

（2）噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)是一種創(chuàng)新的農(nóng)田灌溉方法，它通過霧化設(shè)備將水資源轉(zhuǎn)化為水霧或微小水滴的形式。在農(nóng)田灌溉實踐中，該技術(shù)的運用顯著降低了水資源的使用量，有效緩解了傳統(tǒng)漫灌模式對土地帶來的負面影響，從而提高了水資源的利用效率，為農(nóng)作物營造了一個更為適宜的生長環(huán)境。在具體實施過程中，噴灌系統(tǒng)通過管道從水源中取水，利用水泵的吸力，使水資源經(jīng)過過濾器后在管道內(nèi)流動。隨后，通過壓力泵的加壓作用，水流被轉(zhuǎn)化為水霧或水滴，均勻噴灑至農(nóng)田，完成灌溉作業(yè)。這一過程不僅高效，而且確保了水資源的充分利用。在構(gòu)建噴灌系統(tǒng)時，需綜合考慮多方面因素以確保其效能。①應(yīng)根據(jù)種植農(nóng)作物的具體需水量以及土壤的儲水能力，科學合理地制定灌溉方式與灌溉時間。②結(jié)合農(nóng)田的種植面積以及所選噴頭的輻射半徑，精心選擇噴灌系統(tǒng)的建設(shè)位置及所需數(shù)量。③還需根據(jù)灌溉所需水量以及水源與噴頭之間的距離，選用直徑適宜的管道，以避免因壓力過大而導致的管道破裂問題。

噴灌技術(shù)的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在提高水資源利用效率上，其產(chǎn)生的水霧還具有多重積極作用。一方面，水霧增加了農(nóng)田內(nèi)的空氣濕度，擴大了農(nóng)作物與水資源的接觸面積，有助于降低農(nóng)作物表面的溫度，進而促進農(nóng)作物的光合作用和生長發(fā)育。另一方面，由于農(nóng)田環(huán)境的濕度增加，病蟲害在潮濕環(huán)境中難以繁衍生長，從而有效減少了病蟲害的發(fā)生概率，并有助于控制病蟲害的擴散范圍。

（3）滴灌技術(shù)

滴灌，作為一種局部灌溉技術(shù)，其獨特之處在于能夠精確控制，保持農(nóng)作物周圍土壤的適宜濕潤度，而大部分農(nóng)田區(qū)域則保持干燥。在這種灌溉模式下，水滴的流量均勻且流速緩慢，保證了土壤中水分的適度，有利于土壤迅速回溫，為作物生長創(chuàng)造了理想的環(huán)境條件。在作物的生長周期中，雖然水資源的供給至關(guān)重要，但根據(jù)作物生長的具體需求合理施肥同樣至關(guān)重要。滴灌系統(tǒng)在這方面展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)勢：①通過將肥料溶解后直接注入滴灌系統(tǒng)，肥料能夠精確地送達作物根部，確保了肥料的均勻分布，實現(xiàn)了水肥一體化的高效管理。這種做法不僅顯著提高了肥料的利用率，還大幅減少了田間管理所需的時間，有效減輕了種植者的勞動強度。②滴灌技術(shù)在施肥過程中的應(yīng)用，能夠有效控制肥料與土壤的接觸面積，防止肥料過度擴散，從而減少了肥料的使用量，降低了種植者的成本支出。同時，這種精確施肥方式還有助于保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，對可持續(xù)發(fā)展具有積極影響。③滴灌系統(tǒng)對水質(zhì)的要求較高。由于滴水器和管道的孔徑較小，水源中的雜質(zhì)容易堵塞出水口，影響灌溉效果。因此，在建設(shè)滴灌系統(tǒng)時，必須根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，合理配置過濾設(shè)備，以確保系統(tǒng)的順暢運行。為了充分挖掘滴灌技術(shù)的潛力，相關(guān)工作人員應(yīng)積極推廣，讓種植者充分認識到滴灌技術(shù)的經(jīng)濟效益。通過加強滴灌技術(shù)的推廣力度，可以使其更好地服務(wù)于農(nóng)田種植，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更大的效益。

綜上所述，農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)作為農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵組成部分，已經(jīng)歷了顯著的改進與完善。這些技術(shù)革新不僅提升了水資源的利用效率，還引領(lǐng)了農(nóng)田種植向更加科學、高效的方向轉(zhuǎn)型?？茖W的灌溉技術(shù)有助于優(yōu)化農(nóng)田的水分管理，減少不必要的水資源浪費，進而保障了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。通過精準灌溉，可以最大限度地發(fā)揮每一滴水的價值，從而為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣水務(wù)局）