關(guān)于農(nóng)田灌溉模式和節(jié)水技術(shù)措施的運(yùn)用探討

2024年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)方案（2024一2030年）》（以下簡(jiǎn)稱《方案》），在《方案》提出后，我國(guó)水利部門為配合《方案》執(zhí)行明確表示應(yīng)結(jié)合水網(wǎng)工程建設(shè)，開(kāi)展水土資源平衡分析，編制了全國(guó)農(nóng)田灌溉發(fā)展規(guī)劃，研究提出了未來(lái) 5～10 年灌溉面積的發(fā)展規(guī)模、數(shù)量和布局。當(dāng)前，我國(guó)水利部門已經(jīng)對(duì)農(nóng)田灌溉提出新要求，不僅要求農(nóng)田水利建設(shè)保證灌溉效率，還要求灌溉做到節(jié)水、節(jié)能。基于此，相關(guān)部門應(yīng)聯(lián)合基層農(nóng)業(yè)單位和農(nóng)戶共同研究節(jié)水節(jié)能的農(nóng)田灌溉模式及相關(guān)技術(shù)，為農(nóng)田灌溉及農(nóng)業(yè)發(fā)展提供建議。

一、農(nóng)田灌溉模式和節(jié)水技術(shù)措施運(yùn)用的重要性

農(nóng)田灌溉模式創(chuàng)新與節(jié)水技術(shù)推廣，是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑，對(duì)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源高效利用具有重要意義。

（一）優(yōu)化灌溉模式

科學(xué)選擇與創(chuàng)新應(yīng)用可顯著提升灌溉效率，減少水資源浪費(fèi)。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)田灌溉模式多元，涵蓋步行式灌溉、微灌、噴灌及低壓管道輸水灌溉等，各類模式適配不同農(nóng)田環(huán)境與作物需求。以微灌技術(shù)為例，其通過(guò)低壓管道系統(tǒng)與特制灌水設(shè)備，將水肥精準(zhǔn)輸送至作物根系，有效降低水分蒸發(fā)與深層滲漏，較傳統(tǒng)灌溉方式可節(jié)水 30%～50% 。在實(shí)際應(yīng)用中，需綜合考量區(qū)域水資源稟賦、作物需水特性等因素，因地制宜選擇灌溉模式，以實(shí)現(xiàn)灌溉效能最大化。

（二）應(yīng)用節(jié)水技術(shù)

應(yīng)用節(jié)水技術(shù)對(duì)緩解我國(guó)水資源短缺問(wèn)題具有重要作用。我國(guó)水資源長(zhǎng)期面臨時(shí)空分布不均、部分地區(qū)供需矛盾突出等挑戰(zhàn)，推廣節(jié)水技術(shù)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。渠道防滲技術(shù)通過(guò)襯砌渠道、優(yōu)化輸水結(jié)構(gòu)，減少滲漏與蒸發(fā)損耗；管道輸水技術(shù)以封閉管道替代明渠，輸水效率提升 20%～30% ；覆蓋保墑技術(shù)（如地膜、秸稈覆蓋）可降低土壤水分蒸發(fā)，保水效果顯著。這些技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，能有效提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水與生產(chǎn)效益的雙贏。

二、農(nóng)田灌溉模式運(yùn)用研究

農(nóng)田灌溉模式是指在特定區(qū)域內(nèi)實(shí)施農(nóng)田灌溉所遵循的理念與技術(shù)方式，不同灌溉模式因技術(shù)原理、設(shè)備配置和操作流程的差異，形成了各自獨(dú)特的灌溉特性，適用于不同地理環(huán)境、作物類型和水資源條件的地區(qū)。通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)踐的調(diào)研分析，當(dāng)前農(nóng)田灌溉中廣泛應(yīng)用的典型模式主要涵蓋以下幾種類型：

（一）渠道防滲灌溉模式運(yùn)用研究

1.渠道防滲灌溉模式基本原理。渠道防滲灌溉模式是一種在傳統(tǒng)渠道灌溉模式基礎(chǔ)上優(yōu)化而來(lái)的新型灌溉模式，其具體應(yīng)用是在利用渠道進(jìn)行灌溉時(shí)，采用防滲技術(shù)對(duì)渠道進(jìn)行改造，以優(yōu)化渠道結(jié)構(gòu)和材料，減少渠道在灌溉過(guò)程中的滲漏浪費(fèi)。傳統(tǒng)渠道通常是泥土溝渠，通過(guò)自然挖通溝渠來(lái)實(shí)現(xiàn)灌溉，這種渠道能夠引導(dǎo)水流進(jìn)行定向灌溉，相較于大田灌溉方式具有一定的節(jié)能性。然而，在渠道灌溉過(guò)程中，渠道中的水資源會(huì)因滲漏作用直接滲透到地下，從而造成水資源的浪費(fèi)。渠道防滲灌溉模式對(duì)傳統(tǒng)模式進(jìn)行了改進(jìn)。在灌溉前，使用新材料設(shè)計(jì)灌溉渠道，建造專門用于農(nóng)田灌溉且具有防滲功能的渠道，以此防止灌溉過(guò)程中渠道出現(xiàn)滲水問(wèn)題。例如，在渠道建造中應(yīng)用砌體石塊、混凝土等材料，利用這些材料的防滲性能實(shí)現(xiàn)灌溉優(yōu)化，減少灌溉過(guò)程中的水資源浪費(fèi)。

2.渠道防滲灌溉模式的主要優(yōu)勢(shì)。渠道防滲灌溉模式已經(jīng)在當(dāng)代農(nóng)田灌溉中廣泛應(yīng)用且展現(xiàn)出獨(dú)特作用，主要包括節(jié)水、低成本、高效率等。一是節(jié)水。渠道防滲灌溉模式在應(yīng)用中利用防滲材料減少灌溉中水資源滲漏浪費(fèi)，在其運(yùn)用中展示出良好的節(jié)水優(yōu)勢(shì)。據(jù)測(cè)算，采用防滲措施后，渠道滲漏損失可以減少 50%～90% 。二是成本低。該模式不僅減少水資源浪費(fèi)節(jié)約成本，而且渠道養(yǎng)護(hù)更加方便，渠道堵塞問(wèn)題得到有效規(guī)避，所以整體的維修和維護(hù)成本更低。三是高效率。該模式灌溉效率高的主要原因是建造渠道后，比傳統(tǒng)泥土渠道表面更加光滑，水流速度更快，所以灌溉效率更高。

3.渠道防滲灌溉模式實(shí)踐應(yīng)用研究。研究A地區(qū)農(nóng)田灌溉模式發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)傳統(tǒng)灌溉模式為泥土渠道，滲漏比較高。因此，該地區(qū)在近兩年實(shí)施農(nóng)田灌溉模式改造，改造中利用石砌板塊建造新型防滲渠道。渠道應(yīng)用水泥砂漿和碎石料制作的新型砌體石板，拼裝中利用水泥砂漿連接磨平（見(jiàn)下頁(yè)圖1），構(gòu)建新型渠道，提升渠道防滲，減少灌溉水資源浪費(fèi)。整個(gè)改造項(xiàng)目總計(jì)改造34條渠道，總長(zhǎng)度 16.83km 投資1323萬(wàn)元。另外，該渠道改造工程中部分渠道設(shè)計(jì)U形斷面，也有助于降低水損失。

該工程歷經(jīng)數(shù)月完成，當(dāng)月地區(qū)內(nèi)的灌溉效率就開(kāi)始提升，減少滲漏量 95% ，U形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可降低5%～10% 的滲漏量。實(shí)踐表明，渠道防滲灌溉模式已全面應(yīng)用，且體現(xiàn)出節(jié)水和低成本的優(yōu)勢(shì)，適合在防滲工程中推廣。

（二）復(fù)合型灌溉模式運(yùn)用研究

1.復(fù)合型灌溉模式基本原理。復(fù)合型灌溉模式是指基于區(qū)域農(nóng)田的差異化用水需求，整合多種灌溉技術(shù)與模式，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)灌溉效能最大化的新型管理體系。該模式突破單一灌溉方式的局限性，通過(guò)技術(shù)疊加與協(xié)同應(yīng)用，顯著提升水資源利用效率與灌溉精準(zhǔn)度。例如，將噴灌技術(shù)與渠道防滲灌溉相結(jié)合，前者通過(guò)均勻噴灑實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效，后者通過(guò)減少輸水損耗保障水量供給；將智能化灌溉系統(tǒng)與微灌技術(shù)融合，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤情，精準(zhǔn)控制微灌設(shè)備進(jìn)行水肥一體化輸送，既避免水資源浪費(fèi)，又滿足作物精細(xì)化生長(zhǎng)需求。這種技術(shù)集成模式有效克服了單一灌溉方式的短板，推動(dòng)農(nóng)田灌溉向高效化、精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。

2.灌溉模式的主要優(yōu)勢(shì)。一是提升水資源利用率。復(fù)合灌溉模式在應(yīng)用過(guò)程中，借助多種新型灌溉模式和技術(shù)實(shí)施灌溉，使灌溉效率大幅度提升，灌溉得到了有效保護(hù)。復(fù)合灌溉模式與傳統(tǒng)的溝灌、漫灌相比，節(jié)水率可提高 50% 。二是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。復(fù)合灌溉模式通常與滴灌、噴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，只需打開(kāi)閥門，合上電閘，就可以輕松完成灌溉和施肥任務(wù)，大幅減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.灌溉模式的實(shí)踐應(yīng)用研究。B地區(qū)根據(jù)水源蓄水量，對(duì)原有灌溉設(shè)施進(jìn)行改造，同時(shí)，新建部分節(jié)灌設(shè)施，利用的主要形式是小流域徑流庫(kù)壩攔蓄 + 渠道、管道輸水 + 溝臺(tái)地節(jié)水噴灌、畦灌 + 節(jié)水農(nóng)業(yè)配套技術(shù)等形式發(fā)展灌溉。該灌溉模式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)節(jié)水80%～90% ，已經(jīng)在該地區(qū)廣泛推廣應(yīng)用。

（三）智能一體化灌溉模式研究

1.智能一體化灌溉模式基本原理。智能一體化灌溉模式是融合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、智能化與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的創(chuàng)新型灌溉體系。該模式依托智能灌溉設(shè)備，將灌溉與施肥環(huán)節(jié)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物水分與養(yǎng)分的同步供給，在優(yōu)化灌溉效能的同時(shí)，顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng)。此模式以先進(jìn)智能化設(shè)備為核心，構(gòu)建起“感知一分析一執(zhí)行”的閉環(huán)系統(tǒng)：前端傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，涵蓋土壤濕度、溫度、風(fēng)速、土壤情等關(guān)鍵指標(biāo)；數(shù)據(jù)通過(guò)傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能分析系統(tǒng)，經(jīng)算法模型精準(zhǔn)計(jì)算農(nóng)作物的需水量與需肥量；執(zhí)行系統(tǒng)依據(jù)分析結(jié)果，同步完成灌溉與施肥作業(yè)。該模式通過(guò)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化操作，大幅提升水肥管理效率，減少人工干預(yù)，有效減少資源浪費(fèi)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

2.灌溉模式的優(yōu)勢(shì)。一是節(jié)水節(jié)肥，提升資源總體利用率。智能一體化灌溉系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中可精準(zhǔn)完成農(nóng)田灌溉以及施肥，按照農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)和基本環(huán)境狀態(tài)智能計(jì)算需求量，繼而實(shí)現(xiàn)水肥合理高效利用。系統(tǒng)在內(nèi)部設(shè)置傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分以及養(yǎng)分狀況，可根據(jù)作物生長(zhǎng)需求自動(dòng)完成灌溉和施肥調(diào)節(jié)，有效避免水資源以及肥料浪費(fèi)。根據(jù)水肥一體化應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，安裝智能灌溉控制系統(tǒng)可節(jié)約灌溉用水 20% ，減少肥料流失及浪費(fèi)，從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。二是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。智能一體化灌溉系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)出保持土壤水分及營(yíng)養(yǎng)的作用，有利于改善作物生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的提升。例如，系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中可以借助智能化技術(shù)定時(shí)、定量對(duì)農(nóng)作物供應(yīng)水肥，系統(tǒng)能夠滿足農(nóng)作物不同生長(zhǎng)階段需水需肥規(guī)律，提升種植成效。研究發(fā)現(xiàn)，安裝智能灌溉控制系統(tǒng)可提高作物產(chǎn)量 5% ，農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)率也可得到顯著提升。三是省時(shí)省力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)灌溉方式在應(yīng)用的過(guò)程中投入大量人工，效率低下。智能一體化灌溉模式借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化水肥管理方式。例如，用戶可以利用手機(jī)APP或系統(tǒng)后臺(tái)管理，即可遠(yuǎn)程打開(kāi)閥門實(shí)施灌溉以及施肥，無(wú)須實(shí)地操作。

3.灌溉模式的實(shí)踐應(yīng)用研究。C地區(qū)農(nóng)田灌溉智能化管理中開(kāi)始嘗試應(yīng)用智能一體化農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，在應(yīng)用中可提升灌溉效率。該系統(tǒng)由傳感器、網(wǎng)關(guān)、云平臺(tái)、小型氣象站、PC端等多個(gè)模塊組成（見(jiàn)圖2），各個(gè)模塊的融合應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)多元灌溉與處理，保證系統(tǒng)高效應(yīng)用，提升灌溉效率。

智能一體化灌溉系統(tǒng)具備智能化監(jiān)測(cè)和控制功能。通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)采集器（見(jiàn)表1至表3）、無(wú)線閥門控制器等設(shè)備，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度、大氣溫度等氣象要素，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整灌溉和施肥的參數(shù)。例如，當(dāng)土壤濕度達(dá)到預(yù)設(shè)的下限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟電磁閥進(jìn)行灌溉；當(dāng)土壤含水量達(dá)到預(yù)設(shè)的灌水定額后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電磁閥。

B地區(qū)應(yīng)用水肥一體化滴灌技術(shù)，采用耐特菲姆壓力補(bǔ)償式滴灌，省水省肥效果顯著提升，頭部和尾部滴水量能保持一致，支管道的每個(gè)滴頭間隔 30cm ，流量?jī)H有 0.35L?h^-1 ，讓作物“細(xì)酌慢飲”，灌溉效果良好。通常情況下，水肥一體化技術(shù)可使水分利用率提高 30%～40% ，灌水均勻度可提高至 80%～90% ，在同等條件下，還能節(jié)約肥料 30%～50% ，大大提高了水肥利用率，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)水節(jié)肥的目標(biāo)，助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

三、農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)措施應(yīng)用

農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)措施應(yīng)用是當(dāng)前農(nóng)田灌溉發(fā)展的重要模塊，對(duì)于我國(guó)農(nóng)田灌溉有重要的影響。

（一）滴灌節(jié)水技術(shù)應(yīng)用

滴灌節(jié)水技術(shù)是一種利用管道系統(tǒng)將水以點(diǎn)滴形式緩慢而均勻地輸送到作物根部土壤中的灌溉技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于滴頭或滴灌帶等設(shè)備，將水直接輸送到作物根系附近，確保作物根系得到充分而不過(guò)量的水分。滴灌技術(shù)能夠精確控制水量，減少水分蒸發(fā)和滲漏損失，可節(jié)水 50%～60% ，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，滴灌技術(shù)能夠大幅降低農(nóng)田灌溉用水量，且可保證作物根系獲得充分而不過(guò)量的水分和養(yǎng)分供應(yīng)。

滴頭是滴灌系統(tǒng)的核心部件，其設(shè)計(jì)和流量控制直接影響灌溉效果，現(xiàn)代滴頭通常采用微孔或狹縫結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的水量控制，且滴頭還具有防堵塞功能，能夠確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。滴灌系統(tǒng)通過(guò)管道系統(tǒng)將水輸送到田間地頭，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和壓力調(diào)節(jié)對(duì)灌溉效果具有直接影響，通常采用低壓管道和壓力補(bǔ)償?shù)晤^，能夠確保在不同地形和土壤條件下實(shí)現(xiàn)均勻灌溉。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，滴灌系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，通過(guò)安裝傳感器和控制器等設(shè)備，滴灌系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分、氣溫等環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)作物生長(zhǎng)需求自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉量和灌溉時(shí)間。

（二）滲灌技術(shù)運(yùn)用

滲灌技術(shù)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)節(jié)水處理中應(yīng)用的新技術(shù)之一，該技術(shù)主要是借助地下管道系統(tǒng)實(shí)施灌溉管理。灌溉中可將水輸送到作物根系活動(dòng)層，利用土壤毛細(xì)管將水分均勻地滲透到農(nóng)作物根系周圍，對(duì)作物實(shí)施有效灌溉。滲灌技術(shù)與傳統(tǒng)的地面灌溉方式相比，滲灌技術(shù)能夠顯著減少地表蒸發(fā)和深層滲漏，提高灌溉水的利用率。滲灌技術(shù)通過(guò)直接將水分輸送到作物根系活動(dòng)層，減少了地表蒸發(fā)和深層滲漏，灌溉水的利用率可超過(guò) 95% ，比漫灌節(jié)水 70% ，比噴灌節(jié)水 30% 。例如，在溫室、大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)中，滲灌技術(shù)通過(guò)地下管道系統(tǒng)將灌溉水輸送到作物根系活動(dòng)層，實(shí)現(xiàn)作物的有效灌溉；因?yàn)榈乇肀３指稍铮瑵B灌技術(shù)能夠顯著降低溫室、大棚內(nèi)的濕度，減少棚膜結(jié)露和水滴，增加光照強(qiáng)度，降低植物病害的發(fā)生率。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代化農(nóng)田灌溉模式以節(jié)水高效為核心目標(biāo)，智能水肥一體化灌溉模式憑借其精準(zhǔn)化、智能化優(yōu)勢(shì)，有望成為未來(lái)農(nóng)田灌溉的主流發(fā)展方向。在節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域，滴灌、滲灌等技術(shù)已形成成熟的應(yīng)用體系，具備顯著的節(jié)水增效優(yōu)勢(shì)，將在未來(lái)農(nóng)業(yè)灌溉中持續(xù)發(fā)揮核心支撐作用。

作者簡(jiǎn)介：李瑾（1991—），女，甘肅莊浪人，本科，助理工程師，主要從事水利工作。