農(nóng)田水利工程的節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)化措施

摘要：在應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)、水資源供需矛盾日漸凸顯的嚴(yán)峻形勢下，農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要支撐，其節(jié)水效能直接關(guān)乎國家糧食安全和生態(tài)安全的戰(zhàn)略大局。然而，當(dāng)前相關(guān)技術(shù)面臨推廣受限、資金不足以及設(shè)備管理不善等困境，農(nóng)民認(rèn)知不足、財(cái)政支持有限、設(shè)備維護(hù)缺位等問題突出。為此，需從多維度優(yōu)化，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新適配，融合物聯(lián)網(wǎng)與人工智能開發(fā)智能系統(tǒng)；構(gòu)建多元推廣體系，整合政府、企業(yè)、農(nóng)戶多方力量；創(chuàng)新資金保障機(jī)制，完善財(cái)政補(bǔ)貼、引入社會(huì)資本、優(yōu)化金融服務(wù)，助力節(jié)水灌溉技術(shù)廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利工程；節(jié)水灌溉；技術(shù)優(yōu)化

在全球水資源短缺與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的雙重背景下，農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，其節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)化至關(guān)重要。我國農(nóng)業(yè)用水占比超60%，但傳統(tǒng)灌溉方式水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，水資源利用率不足50%。如何通過技術(shù)升級(jí)、模式創(chuàng)新破解用水困局，是確保糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。本文聚焦節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用瓶頸，探索適配我國國情的農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)化路徑，以期為農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供理論參考。

1 農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的重要性

在全球氣候變化和水資源短缺的雙重挑戰(zhàn)下，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心議題。作為農(nóng)業(yè)大國，我國人均水資源量僅為世界平均水平的四分之一，且時(shí)空分布極不均衡，華北平原的春旱、西北地區(qū)的常年缺水等問題長期制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。傳統(tǒng)漫灌方式每畝次用水量高達(dá)100～150 m3，水利用率不足40%，而滴灌、噴灌等節(jié)水技術(shù)通過壓力管道輸送與精準(zhǔn)控制，可將水利用率提升至75%～95%，以新疆棉花滴灌系統(tǒng)為例，每年節(jié)水超30億m3。從作物生長機(jī)制來看，節(jié)水灌溉技術(shù)能將土壤含水率精準(zhǔn)維持在田間持水量的60%～80%，避免因過度灌溉導(dǎo)致的根系缺氧與土壤鹽漬化。山東壽光蔬菜基地采用膜下滴灌結(jié)合水肥一體化技術(shù)后，黃瓜產(chǎn)量提高28%，維生素C含量提升15%，同時(shí)，減少30%化肥使用量。在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展層面，節(jié)水灌溉不僅降低地下水開采強(qiáng)度，還通過減少面源污染保護(hù)流域生態(tài)。寧夏引黃灌區(qū)推廣低壓管道灌溉后，年減少農(nóng)田退水氮磷排放量超1 200 t，有效緩解黃河水體富營養(yǎng)化問題。這些實(shí)踐充分證明，節(jié)水灌溉技術(shù)已成為保障國家糧食安全、推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略選擇。

2 農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 技術(shù)推廣受阻

在推廣節(jié)水灌溉技術(shù)的過程中，農(nóng)民群體對新技術(shù)的接受程度不足構(gòu)成了主要的障礙。受長期農(nóng)耕習(xí)慣影響，部分地區(qū)農(nóng)民仍固守大水漫灌的傳統(tǒng)灌溉方式，對滴灌、噴灌等節(jié)水技術(shù)存在認(rèn)知誤區(qū)。部分農(nóng)民認(rèn)為新設(shè)備安裝流程繁瑣，操作界面復(fù)雜，擔(dān)心難以掌握設(shè)備使用方法；同時(shí)，考慮到節(jié)水灌溉設(shè)備前期采購、鋪設(shè)管道等成本較高，對投資回報(bào)持懷疑態(tài)度，即便知曉節(jié)水技術(shù)的優(yōu)勢，也不愿輕易嘗試。從技術(shù)宣傳層面來看，當(dāng)前的推廣模式較為單一，多以發(fā)放宣傳手冊、舉辦短期講座為主，缺乏系統(tǒng)性、持續(xù)性的宣傳策略[1]。宣傳內(nèi)容往往側(cè)重于理論知識(shí)，未結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，難以引起農(nóng)民共鳴。培訓(xùn)體系也存在明顯短板，專業(yè)培訓(xùn)課程數(shù)量有限，且培訓(xùn)時(shí)間與農(nóng)忙時(shí)節(jié)沖突，導(dǎo)致農(nóng)民參與積極性不高。此外，基層水利服務(wù)體系不健全，專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量嚴(yán)重不足，分布不均衡。偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)缺乏常駐技術(shù)指導(dǎo)人員，農(nóng)民在設(shè)備調(diào)試、故障排查等操作過程中遇到問題時(shí)，無法獲得及時(shí)有效的幫助，問題長期積壓使得農(nóng)民對節(jié)水灌溉技術(shù)的信心受挫，進(jìn)一步加劇了新技術(shù)落地的難度。

2.2 資金投入不足

在應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)時(shí)，資金短缺問題如同攔路虎，嚴(yán)重制約其推廣與發(fā)展。節(jié)水灌溉技術(shù)從設(shè)備采購、工程建設(shè)到后期維護(hù)均需大量資金，以滴灌系統(tǒng)為例，每畝設(shè)備購置與安裝成本約800～1 500元，微灌工程的建設(shè)成本更是高達(dá)每畝2 000～3 000元。然而，地方財(cái)政在農(nóng)田水利建設(shè)方面的資金分配捉襟見肘，受限于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的財(cái)政收入存在局限性，能夠劃撥給節(jié)水灌溉項(xiàng)目的資金遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模推廣的需求。一些縣級(jí)財(cái)政每年用于節(jié)水灌溉的專項(xiàng)資金不足百萬元，僅能覆蓋少量農(nóng)田的改造升級(jí)。農(nóng)民作為節(jié)水灌溉技術(shù)的直接使用者，卻面臨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱的困境。我國多數(shù)農(nóng)戶以小規(guī)模種植為主，鑒于年收入有限，難以承擔(dān)昂貴的設(shè)備購置及安裝成本。對于普通農(nóng)戶而言，一次性投入數(shù)千元甚至上萬元購置節(jié)水灌溉設(shè)備，無疑是一筆沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，即便知曉節(jié)水灌溉技術(shù)能帶來長期收益，也因缺乏啟動(dòng)資金望而卻步。資金投入的長期不足，還使得已建成的節(jié)水灌溉設(shè)備面臨老化、損壞后無法及時(shí)維修更換的窘境。噴灌系統(tǒng)的噴頭、水泵等部件長期使用后易出現(xiàn)磨損、故障，滴灌系統(tǒng)的滴灌帶、過濾器也需要定期更換，但由于缺乏維護(hù)資金，許多地區(qū)的設(shè)備超期服役，滴灌帶破損漏水、噴頭堵塞無法正常噴灑的現(xiàn)象屢見不鮮，導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)運(yùn)行效率大幅下降，甚至完全癱瘓，不僅浪費(fèi)前期建設(shè)資金，更嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常開展。

2.3 設(shè)備管理不善

在應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)時(shí)，農(nóng)田水利工程設(shè)備管理不善已成為制約其高效運(yùn)行的突出問題。當(dāng)前，許多地區(qū)尚未建立健全規(guī)范的設(shè)備維護(hù)管理機(jī)制，缺乏統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)與流程。以滴灌系統(tǒng)為例，其運(yùn)行需要定期對滴灌帶進(jìn)行壓力測試、對過濾器進(jìn)行反沖洗，噴灌系統(tǒng)的噴頭角度和射程也需根據(jù)農(nóng)作物生長情況適時(shí)調(diào)整，但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的維護(hù)規(guī)程，農(nóng)戶往往忽視這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行粗放式管理。農(nóng)民群體普遍缺乏專業(yè)的設(shè)備保養(yǎng)知識(shí)，對節(jié)水灌溉設(shè)備的維護(hù)認(rèn)知停留在表面[2]。部分農(nóng)民錯(cuò)誤地認(rèn)為只要設(shè)備能出水就無需維護(hù)，不了解水質(zhì)對滴灌系統(tǒng)的影響，未對灌溉水源進(jìn)行必要的沉淀、過濾處理，導(dǎo)致泥沙、雜質(zhì)堵塞滴頭。對于噴灌系統(tǒng)的水泵、管道等設(shè)備，農(nóng)民也不清楚定期潤滑、防腐的重要性，使得設(shè)備加速老化。據(jù)調(diào)查，因缺乏專業(yè)維護(hù)，部分地區(qū)滴灌系統(tǒng)的滴頭堵塞率在使用2年后高達(dá) 30% 以上，噴灌設(shè)備的水泵故障率較規(guī)范維護(hù)地區(qū)高出近一倍。同時(shí)，設(shè)備維護(hù)保障體系缺失嚴(yán)重。在廣大農(nóng)村地區(qū)，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)，專業(yè)維護(hù)隊(duì)伍極為稀缺。多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站人員配置不足，且身兼多項(xiàng)工作，難以對節(jié)水灌溉設(shè)備進(jìn)行及時(shí)、有效的維護(hù)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，農(nóng)民往往只能自行摸索維修，或等待上級(jí)部門協(xié)調(diào)維修人員，維修周期長。如遇灌溉高峰期管道爆裂、滴灌系統(tǒng)大面積堵塞等緊急情況，無法及時(shí)搶修，導(dǎo)致農(nóng)作物錯(cuò)過最佳灌溉時(shí)機(jī)，造成減產(chǎn)損失。設(shè)備長期帶病運(yùn)行，不僅降低了灌溉效率，更使設(shè)備使用壽命從設(shè)計(jì)的5～8年縮短至2～3年，極大增加了后期設(shè)備更新成本，形成惡性循環(huán)。

3 農(nóng)田水利工程中的節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)化措施

3.1 強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新與適配

在節(jié)水灌溉技術(shù)的演進(jìn)歷程中，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新與適配是突破現(xiàn)有瓶頸的核心路徑。依托產(chǎn)學(xué)研深度融合機(jī)制，鼓勵(lì)中科院、農(nóng)科院等科研機(jī)構(gòu)與農(nóng)業(yè)科技企業(yè)建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，圍繞智能感知、精準(zhǔn)控制等關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署于田間，實(shí)時(shí)采集土壤溫濕度、酸堿度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)，同時(shí)，接入氣象部門的風(fēng)速、降雨量、光照強(qiáng)度等信息，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合平臺(tái)。通過人工智能算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，構(gòu)建農(nóng)作物需水模型，使智能灌溉系統(tǒng)能夠根據(jù)作物生長周期的需水規(guī)律，自動(dòng)調(diào)整灌溉時(shí)間與水量，真正實(shí)現(xiàn) “作物需多少水，就供多少水”，較傳統(tǒng)灌溉方式節(jié)水效率可提升40%以上[3]。

針對復(fù)雜多樣的地形條件與作物特性，開展專項(xiàng)技術(shù)研發(fā)。在噴頭設(shè)計(jì)方面，采用流線型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與自清潔濾網(wǎng)相結(jié)合的方式，研發(fā)抗堵塞性能更強(qiáng)的噴頭，當(dāng)水中雜質(zhì)進(jìn)入噴頭時(shí)，可通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖洗功能清除堵塞物；針對山地坡度大、地形起伏的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的山地專用滴灌設(shè)備，利用重力與壓力協(xié)同控制技術(shù)，確保不同海拔高度的農(nóng)田都能獲得均勻灌溉。同時(shí)，積極探索復(fù)合式節(jié)水灌溉模式，在溫室大棚內(nèi)推廣“微噴灌+滲灌”結(jié)合的方式，微噴灌用于調(diào)節(jié)空氣濕度、補(bǔ)充表層土壤水分，滲灌則滿足作物根系深層需水，既提高灌溉效率，又能有效抑制土壤水分蒸發(fā)與雜草生長。通過這些創(chuàng)新舉措，全面提升節(jié)水灌溉技術(shù)對不同場景的適配能力，為農(nóng)業(yè)高效用水提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

3.2 構(gòu)建多元推廣體系

構(gòu)建多元推廣體系需打破傳統(tǒng)單一模式，整合政府、企業(yè)與農(nóng)戶等多方資源，形成協(xié)同推進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)普及新格局。第一，強(qiáng)化政府主導(dǎo)作用，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門聯(lián)合水利機(jī)構(gòu)制定系統(tǒng)推廣方案，利用電視、廣播開設(shè)專題節(jié)目，邀請專家以通俗易懂的語言講解滴灌、噴灌等技術(shù)原理；第二，借助于抖音、快手等短視頻平臺(tái)，制作系列科普短視頻，通過動(dòng)畫演示節(jié)水灌溉設(shè)備的運(yùn)行過程，結(jié)合數(shù)據(jù)對比展示其節(jié)水增產(chǎn)效益。例如，通過短視頻直觀呈現(xiàn)采用滴灌技術(shù)后，棉花每畝節(jié)水150 m3、增產(chǎn)20%的真實(shí)案例，增強(qiáng)農(nóng)戶對新技術(shù)的認(rèn)同感[4]。第三，積極引入企業(yè)參與推廣，鼓勵(lì)節(jié)水設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)與地方政府合作，在糧食主產(chǎn)區(qū)、果蔬種植基地等區(qū)域建設(shè)千畝級(jí)示范基地。示范基地內(nèi)設(shè)置不同節(jié)水灌溉技術(shù)的對比試驗(yàn)區(qū)，滴灌玉米區(qū)、微灌果蔬區(qū)、噴灌小麥區(qū)等分區(qū)展示，配套安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測大屏，實(shí)時(shí)顯示土壤濕度、用水量、作物生長指標(biāo)等數(shù)據(jù)。定期組織農(nóng)戶現(xiàn)場觀摩，邀請技術(shù)人員實(shí)地講解設(shè)備操作要點(diǎn)、維護(hù)方法以及帶來的經(jīng)濟(jì)效益，讓農(nóng)戶通過直觀體驗(yàn)消除對新技術(shù)的疑慮。第四，深化產(chǎn)教融合，聯(lián)合職業(yè)院校開設(shè)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程與培訓(xùn)項(xiàng)目。職業(yè)院校與地方農(nóng)業(yè)部門、企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案，課程涵蓋節(jié)水灌溉設(shè)備原理、安裝調(diào)試、故障維修等實(shí)用內(nèi)容。培養(yǎng)“雙師型”技術(shù)指導(dǎo)員他們不僅擁有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，還積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。可深入田間地頭為農(nóng)戶提供設(shè)備安裝指導(dǎo)、使用培訓(xùn)服務(wù)；同時(shí)，選拔有學(xué)習(xí)熱情的農(nóng)戶參與培訓(xùn)，將其培養(yǎng)為“農(nóng)民技術(shù)員”，負(fù)責(zé)本村或本片區(qū)節(jié)水灌溉設(shè)備的日常維護(hù)與簡單故障處理。通過構(gòu)建“技術(shù)指導(dǎo)員+農(nóng)民技術(shù)員”的幫扶隊(duì)伍，為農(nóng)戶提供從設(shè)備安裝到后期使用的全程技術(shù)支持，切實(shí)解決農(nóng)戶在應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)過程中所面臨的困難，推動(dòng)節(jié)水灌溉技術(shù)在廣大農(nóng)村地區(qū)落地生根。

3.3 創(chuàng)新資金保障機(jī)制

創(chuàng)新資金保障機(jī)制需構(gòu)建多層次、多渠道的投入體系，整合政府、市場與金融資源，破解節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的資金瓶頸。在財(cái)政支持層面，中央財(cái)政聯(lián)合地方政府設(shè)立農(nóng)田水利節(jié)水灌溉專項(xiàng)補(bǔ)貼資金，通過差異化補(bǔ)貼策略激發(fā)農(nóng)戶積極性。對經(jīng)濟(jì)條件較好地區(qū)，對購置智能灌溉設(shè)備（如物聯(lián)網(wǎng)控制滴灌系統(tǒng)、自動(dòng)氣象監(jiān)測噴灌設(shè)備）的農(nóng)戶給予40%～60%的購置補(bǔ)貼；重點(diǎn)針對三區(qū)三州地區(qū)深度貧困現(xiàn)狀，實(shí)施全額補(bǔ)貼政策，確保節(jié)水技術(shù)推廣“零門檻”。同時(shí)，建立動(dòng)態(tài)補(bǔ)貼調(diào)整機(jī)制，根據(jù)設(shè)備市場價(jià)格波動(dòng)、農(nóng)戶承受能力等因素，每年調(diào)整補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，并簡化申報(bào)流程，通過“一卡通”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼資金直達(dá)農(nóng)戶賬戶[5]。

推動(dòng)政府與民間資本合作（PPP）模式的實(shí)施，制定《大型灌區(qū)節(jié)水改造PPP項(xiàng)目操作指南》，明確項(xiàng)目識(shí)別、準(zhǔn)備、采購、執(zhí)行、移交全流程規(guī)范。通過稅收優(yōu)惠、運(yùn)營補(bǔ)貼等政策，鼓勵(lì)水務(wù)集團(tuán)、環(huán)保企業(yè)等社會(huì)資本踴躍參與大型灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目。以河套灌區(qū)節(jié)水改造工程為例，該工程成功應(yīng)用了“建設(shè)—運(yùn)營—移交（BOT）”模式，由企業(yè)投資建設(shè)智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，政府通過水價(jià)收益分成、財(cái)政補(bǔ)貼等方式保障企業(yè)合理回報(bào)，既緩解地方財(cái)政壓力，又引入企業(yè)先進(jìn)技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏。強(qiáng)化金融支持力度，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)銀行、農(nóng)村信用社等金融機(jī)構(gòu)開發(fā)“節(jié)水貸”專屬產(chǎn)品。針對農(nóng)戶資金需求特點(diǎn)，推出“一次授信、隨借隨還”的循環(huán)貸款模式，貸款額度根據(jù)種植規(guī)模、信用評(píng)級(jí)確定，最高可達(dá)50萬元；貸款利率較普通農(nóng)業(yè)貸款下浮20%～30%，貸款期限延長至5～8年，與設(shè)備使用壽命相匹配。同時(shí)，創(chuàng)新金融服務(wù)模式，探索灌溉設(shè)備融資租賃服務(wù)，農(nóng)戶只需支付設(shè)備價(jià)款10%～20%的保證金，即可獲得設(shè)備使用權(quán)，后續(xù)通過節(jié)水收益分期支付租金，有效降低前期資金投入壓力。

4 結(jié)語

優(yōu)化農(nóng)田水利工程中的節(jié)水灌溉技術(shù)，對于緩解水資源的匱乏以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。面對當(dāng)前技術(shù)推廣、資金保障及設(shè)備管理等方面的困境，需以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，多元協(xié)同為抓手，資金支持為后盾。通過產(chǎn)學(xué)研深度融合提升技術(shù)適配性，整合多方資源構(gòu)建推廣網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新機(jī)制拓寬資金渠道，方能打破發(fā)展瓶頸。未來，隨著優(yōu)化措施的持續(xù)推進(jìn)與完善，節(jié)水灌溉技術(shù)將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大效能，為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和生態(tài)環(huán)境保護(hù)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

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