農(nóng)田水利領域高效節(jié)水灌溉技術分類特征與集成應用研究

水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生命線，而灌溉則是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)。但傳統(tǒng)灌溉方式存在水資源浪費嚴重、效率低下等問題，難以適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對高效、可持續(xù)發(fā)展的要求。面對全球水資源日益緊張的現(xiàn)狀，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源需求不斷增長的矛盾，高效節(jié)水灌溉技術的研究和應用，成為解決這一問題的有效途徑。高效節(jié)水灌溉技術通過科學設計和管控，能實現(xiàn)最大限度地減少灌溉過程中的水分損失，提高水資源的利用效率。這些技術包括滴灌、噴灌、微灌等多種形式，具有節(jié)水與增產(chǎn)等多重優(yōu)勢。在干旱和半干旱地區(qū)，這些技術的應用不僅可以緩解水資源短缺的壓力，還能顯著提升作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文就針對節(jié)水灌溉技術的實際應用展開研究。

一、高效節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利中的應用價值

1、提升水資源利用效率

高效節(jié)水灌溉技術通過精確控制灌溉水量和灌溉時間，最大限度減少水資源的浪費。例如，滴灌技術能夠?qū)⑺苯虞斔偷阶魑锔?，減少水分蒸發(fā)和滲漏損失，顯著提高灌溉水利用效率。噴灌技術則可根據(jù)作物需水情況進行均勻噴灑，減少無效灌溉，提高水資源利用率。

2、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益

高效節(jié)水灌溉技術能夠為作物提供適量的水分和養(yǎng)分，促進作物生長和產(chǎn)量提升。通過精確控制灌溉，作物能夠獲得最佳的生長環(huán)境，減少病蟲害的發(fā)生，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。此外，高效節(jié)水灌溉技術還能延長灌溉季節(jié)，增加作物種植面積和復種指數(shù)，進一步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

3、節(jié)約灌溉成本

高效節(jié)水灌溉技術通過減少用水量和提高用水效率，能夠顯著降低灌溉成本。自動化和智能化的灌溉系統(tǒng)，如智能滴灌和智能噴灌，可根據(jù)土壤水分、氣象條件和作物需水情況自動調(diào)節(jié)灌溉水量，減少人工操作和管控成本，提高灌溉系統(tǒng)的運行效率和可靠性。

4、多樣化灌溉技術選擇

高效節(jié)水灌溉技術包括多種形式，如滴灌、地下滴灌等，能夠適應不同地區(qū)和作物的灌溉需求。通過選擇適合的灌溉技術，可以實現(xiàn)最佳的節(jié)水效果和經(jīng)濟效益。例如，在干旱缺水地區(qū)，滴灌和地下滴灌技術能夠有效減少水分蒸發(fā)和流失，提高水資源利用效率。

二、高效節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利中的應用

1、噴灌技術

噴灌技術作為一種高效的節(jié)水灌溉手段，已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。該技術通過水泵和動力設備將水均勻地噴灑至農(nóng)田，使水分能夠被農(nóng)作物充分吸收，從而實現(xiàn)高效灌溉。與傳統(tǒng)的大水漫灌方式相比，噴灌技術能夠?qū)⑺志鶆虻貒姙⒃谵r(nóng)田中，有效減少水分蒸發(fā)和滲漏損失，節(jié)省至少 30% 的灌溉用水，顯著提升水資源利用效率。這種技術尤其適用于密植型農(nóng)田作物，能夠提供適量的水分，促進作物健康生長。通過均勻噴灑水分，噴灌技術可以為作物提供穩(wěn)定的生長環(huán)境，減少因水分分布不均導致的生長差異，從而提升作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，增強其抗逆性，并降低病蟲害的發(fā)生風險。然而，噴灌技術也存在一些局限性。 ① 該技術依賴于水泵和動力設備，相比傳統(tǒng)灌溉方式，其能耗較高。 ② 噴灌系統(tǒng)需要持續(xù)的動力供應和設備維護，這增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本和管控難度。 ③ 噴灌設備的購置和維護費用較高，對于經(jīng)濟條件較差的農(nóng)戶而言，可能造成一定的經(jīng)濟負擔。而且，噴灌技術對水源質(zhì)量有一定要求，水中若含有大量雜質(zhì)和化學物質(zhì)，容易堵塞噴頭，影響灌溉效果。因此，在使用噴灌技術時，需要對灌溉水源進行必要的處理和凈化，以確保水質(zhì)符合要求。此外，噴灌技術在噴灑過程中，水分容易受到環(huán)境因素的影響，例如溫度和風力等。特別是在高溫和干燥的氣候條件下，水分蒸發(fā)速度較快，導致灌溉效率降低。同時，當風力超過3級時，噴灌方向容易發(fā)生傾斜，造成水資源的浪費。因此，在實際應用中，噴灌技術需要充分考慮環(huán)境因素的影響，以優(yōu)化其使用

效果。

2、滴灌技術

滴灌技術作為一種高效的節(jié)水灌溉方式，在農(nóng)田水利灌溉中得到了廣泛應用。該技術通過滴灌設備，將水分和作物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)精準地輸送到農(nóng)作物根部，從而顯著提高了水資源的利用效率。與噴灌技術相比，滴灌的應用范圍更廣，且資源浪費更少，尤其適用于經(jīng)濟價值較高的作物。在實施過程中，滴灌管或滴灌帶將水分和營養(yǎng)物質(zhì)直接輸送到作物根部，實現(xiàn)精準灌溉。這種灌溉方式最大限度地減少了水分蒸發(fā)和滲漏損失，大幅提升了水資源利用效率。作物根部直接吸收水分和養(yǎng)分，有助于促進作物健康生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

滴灌技術的適用范圍非常廣泛，不僅適用于蔬菜、水果、花卉等經(jīng)濟價值較高的作物，還適用于干旱缺水地區(qū)、鹽堿地等特殊環(huán)境下的作物種植。滴灌系統(tǒng)的靈活性使其能夠根據(jù)不同作物的需水特性進行定制化設計，滿足各類作物的灌溉需求。與噴灌技術相比，滴灌技術能夠顯著減少水資源的浪費。通過精確控制灌溉水量和灌溉時間，滴灌系統(tǒng)避免了水分的過度噴灑和蒸發(fā)損失。在干旱少水的區(qū)域，滴灌技術是提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益的重要手段，有助于緩解水資源緊張問題，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，滴灌技術能夠延長灌溉季節(jié)，增加作物種植面積和復種率，從而進一步增強農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟收益。在鹽堿等特定條件下，滴灌技術還能減少土壤中鹽分的積累，預防土壤鹽堿化。滴灌系統(tǒng)可根據(jù)土壤濕度進行調(diào)節(jié)，避免過度灌溉對環(huán)境造成的影響，確保地下水和地表水的長期可持續(xù)使用。

3、渠道防滲技術

渠道防滲技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有至關重要的意義，尤其在提高水資源利用效率和減少浪費方面表現(xiàn)突出。由于國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中超過 80% 的水資源通過渠道輸送，而渠道滲漏問題嚴重制約了水資源的有效利用，因此，推廣和應用渠道防滲技術能夠顯著改善這一狀況，提升農(nóng)業(yè)灌溉的效率與可持續(xù)性。渠道防滲技術的核心在于對渠道表面進行處理，以減少水資源在運輸過程中的滲漏損失。傳統(tǒng)的土質(zhì)渠道由于其結構松軟，水流通過時容易發(fā)生滲漏，造成大量水資源的浪費。而通過應用渠道防滲技術，例如鋪設防滲材料(如混凝土、塑料薄膜等)，可以有效減少滲漏現(xiàn)象，提高水資源的輸送效率與利用率，同時降低灌溉成本。應用該技術后，水資源在渠道運輸過程中的損失將大幅減少，從而確保更多的水資源能夠用于作物灌溉。這種減少資源浪費的方式對于水資源稀缺的地區(qū)尤為重要，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。此外，渠道滲漏還會導致地下水位持續(xù)上升，容易引發(fā)土壤鹽漬化問題，影響作物生長。通過防滲處理，可以有效減少渠道水滲入地下，維持合理的地下水位，保護土壤結構和生態(tài)環(huán)境。不僅如此，該技術在應用中還能夠提高渠道的抗沖擊力和耐久性。傳統(tǒng)的土渠容易受到水流沖擊和侵蝕，從而影響其使用壽命。而通過加固渠道表面(如混凝土襯砌、塑料薄膜覆蓋等），可以增強渠道的結構穩(wěn)定性，延長其使用壽命，并降低維護成本。

4、低壓管道輸水技術

低壓管道輸水技術是一種高效的節(jié)水灌溉技術，通過將輸水管道埋設于農(nóng)田土壤深處，使水資源能夠直接抵達農(nóng)作物根部，實現(xiàn)精準灌溉。該技術利用低壓環(huán)境進行輸水，借助設備輔助，確保灌溉過程高效且穩(wěn)定。目前，低壓管道輸水技術被廣泛認可為最高效的節(jié)水灌溉技術之一，具有成本低、應用范圍廣的優(yōu)勢。在實際應用中，該技術通過將輸水管道埋設于土壤深處，使水資源直接觸達作物根部，從而實現(xiàn)精準灌溉。這種方式最大限度地減少了水分蒸發(fā)和滲漏損失，顯著提高了水資源的利用效率。作物根部直接吸收水分，有助于促進作物健康生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

低壓管道輸水技術主要依靠低壓環(huán)境進行輸水，通過設備輔助創(chuàng)設低壓條件，確保灌溉工作的順利進行。這種輸水方式不僅節(jié)能環(huán)保，還能減少設備的磨損，延長設備使用壽命，降低維護成本。低壓環(huán)境下平穩(wěn)的輸水過程，有助于提高灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，該技術在建設和應用過程中無需耗費大量成本，具有較高的經(jīng)濟實用性。相比復雜的高壓灌溉系統(tǒng)，低壓管道輸水技術的設備結構簡單，操作便捷，初期投資和運行維護成本較低。這使得該技術即使在經(jīng)濟條件較差的地區(qū)也能得到廣泛應用。傳統(tǒng)的地面灌溉方式容易導致水分蒸發(fā)和土壤鹽堿化等問題，而低壓管道輸水技術能夠有效減少這些環(huán)境問題的發(fā)生，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，農(nóng)戶只需通過簡單的設備調(diào)節(jié)，即可實現(xiàn)精準灌溉。低壓環(huán)境下的輸水系統(tǒng)運行平穩(wěn)，不易出現(xiàn)故障，減少了人工操作和管控成本。這種簡便的操作方式，使低壓管道輸水技術在實際應用中更加便捷高效。

5、步行式灌溉技術

步行式灌溉技術是一種通過外部設備輔助，使節(jié)水灌溉機具能夠在農(nóng)田中開展灌溉作業(yè)的高效節(jié)水灌溉技術。根據(jù)使用目的的不同，該技術可以大致分為兩種類型，抗旱保苗節(jié)水灌溉技術和節(jié)水播種技術。這兩種技術在提高水資源利用效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益方面都具有重要意義。 ① 抗旱保苗節(jié)水灌溉技術主要依據(jù)農(nóng)作物對水分的具體需求進行定量灌溉。通過精確的灌

1121農(nóng)天致富液

溉量控制，確保每株作物都能獲得適量的水分，促進作物的健康生長。這種技術通過將灌溉用水直接送達農(nóng)作物的根部，減少了水分在地表的蒸發(fā)和滲漏損失，進一步提高了水資源的利用效率。在干旱和缺水季節(jié)，抗旱保苗節(jié)水灌溉技術能夠為作物提供持續(xù)和適量的水分供應，確保作物的正常生長和發(fā)育。這對于提高作物的抗旱能力和產(chǎn)量具有重要的意義。 ② 節(jié)水播種技術將灌溉和播種結合在一起，通過在播種的同時進行灌溉，確保種子在適宜的環(huán)境中發(fā)芽和生長。這種技術不僅提高了灌溉效率，還減少了播種后的水分補充需求。通過將灌溉和播種結合，減少了2次單獨操作的時間和成本。農(nóng)戶可以在1次作業(yè)中完成播種和灌溉，提高了勞動效率，降低了生產(chǎn)成本。節(jié)水播種技術通過在播種時提供適量的水分，優(yōu)化了種子發(fā)芽和幼苗生長的土壤條件。適宜的水分條件有助于種子快速發(fā)芽，幼苗健康成長。通過對土壤水分的精確控制，節(jié)水播種技術能夠促進作物的生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。特別是在干旱地區(qū)，這種技術的應用效果更為顯著。同時，步行式灌溉技術通過機動性強的設備，能夠適應不同大小和形狀的農(nóng)田，靈活進行灌溉作業(yè)。這對于地形復雜或小規(guī)模農(nóng)田的灌溉具有顯著優(yōu)勢。另外，步行式灌溉設備操作簡便，農(nóng)戶無需復雜的引導即可熟練使用。這種易操作性使得該技術在農(nóng)村地區(qū)普及率高，應用廣泛。

三、合理應用高效節(jié)水灌溉技術建議

1、制定區(qū)域性技術應用規(guī)劃

① 要調(diào)查當?shù)氐乃Y源供應情況，包括地下水、地表水、降雨量等，了解水資源的分布和可用性。并分析不同地塊的土壤類型，了解土壤的保水能力、透水性和肥力等特性。進一步研究當?shù)氐臍夂驐l件，包括溫度、濕度、風速和降雨量等，評估這些因素對灌溉需求的影響。根據(jù)種植的作物類型，調(diào)查其不同生長階段的需水量，了解作物對水分的敏感性和需求特點。 ② 要結合調(diào)研結果，選擇最適合當?shù)貤l件的高效節(jié)水灌溉技術。并要注意根據(jù)作物類型和需水特點，確定具體的灌溉方式。例如，蔬菜和果樹適合滴灌，而大田作物可以采用噴灌或微噴灌。此外在設計和實施灌溉技術方案時，充分考慮對生態(tài)環(huán)境的影響。減少水分蒸發(fā)和滲漏，避免土壤鹽堿化和水土流失，保護當?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。通過高效節(jié)水灌溉技術，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。尤其是在水資源匱乏的地區(qū)，節(jié)水灌溉技術的應用可以大幅提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

2、現(xiàn)代化科學技術的用水量監(jiān)測

隨著科學技術的不斷進步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可以通過引入現(xiàn)代化技術來提高灌溉用水量的監(jiān)測和管控精度，從而實現(xiàn)更加高效的節(jié)水灌溉。 ① 可以安裝土壤濕度傳感器，實時監(jiān)測土壤中的水分含量。這些傳感器可以安裝在不同深度和位置，提供全面的土壤濕度數(shù)據(jù)，幫助農(nóng)民準確判斷灌溉時機和水量。也可以在農(nóng)田周圍設置氣象站，監(jiān)測溫度、濕度、風速、降雨量等氣象參數(shù)，為灌溉決策提供科學依據(jù)。氣象數(shù)據(jù)可以提前預測干旱或降雨情況，幫助農(nóng)民調(diào)整灌溉計劃。 ② 安裝自動化灌溉控制系統(tǒng)，通過傳感器和氣象站收集的數(shù)據(jù)，自動調(diào)整灌溉時間和水量。這些系統(tǒng)可以與手機或電腦連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。并使用灌溉管控軟件，幫助農(nóng)民記錄和分析灌溉數(shù)據(jù)，生成灌溉建議和報告?；蛘呖梢岳梦锫?lián)網(wǎng)平臺，將各種傳感器和設備連接起來，形成一個整體的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，農(nóng)民可以實時獲取農(nóng)田的各項數(shù)據(jù)，及時調(diào)整灌溉策略。在此基礎上，有關技術團隊也要建立一個實時監(jiān)測系統(tǒng)，將傳感器、氣象站和無人機等設備的數(shù)據(jù)集成在一起，提供全方位的灌溉用水監(jiān)測。系統(tǒng)可以實時顯示各項數(shù)據(jù)，幫助農(nóng)民及時作出決策。此外要建立技術支持團隊，為農(nóng)民提供實時的技術支持和咨詢服務。技術支持團隊可以通過電話、網(wǎng)絡或現(xiàn)場指導，幫助農(nóng)民解決技術應用中的問題，提升技術在實際應用中的優(yōu)勢，共同推動高效節(jié)水灌溉技術的普及和應用。

綜上所述，高效節(jié)水灌溉技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中至關重要。通過研究和應用這些技術，不僅可以顯著提升農(nóng)田水資源的利用效率，還能有效促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。本研究對不同類型的高效節(jié)水灌溉技術進行了探討，分析了其在實際農(nóng)田水利中的應用效果和優(yōu)勢，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐提供了科學依據(jù)和技術支持。通過對技術創(chuàng)新和科學應用，顯著地提升了農(nóng)田水利系統(tǒng)的節(jié)水效率和綜合效益，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供了堅實基礎，也為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和生態(tài)文明建設作出更大貢獻。

（作者單位：274300山東省單縣水務局）