高效節水灌溉技術探究

冉淑琴

（甘肅利原水利工程質量檢測有限公司 甘肅定西 743000）

水是人類賴以生存的重要資源，水資源的匱乏短缺會給社會的可持續發展帶來災難性影響。近年來，全球各地水資源枯竭加劇，我國水資源短缺問題也更加嚴重。南北水資源供需不平衡，人均水資源占有量減少，北方旱災頻發，這一系列的現實問題都迫使我們不得不探索與發展更為高效節約的灌溉技術，最大限度地提高水資源利用率，減少水資源損耗與浪費。在以往，我國多采用大水漫灌技術，不僅需要大量水資源投入，而且作物對水的吸收率并不高，容易造成水資源的無端浪費。鑒于此，噴灌、滴灌等更先進的節水灌溉方式先后被提出來，并在農業灌溉中有了應用。下面結合實際，就新時期高效節水灌溉技術做具體分析。

1 高效節水灌溉技術

1.1 噴灌技術

噴灌技術是利用各種專用的設備，通過一定的壓力，將水輸送、分配到田間，再利用噴頭噴射到空中，形成細小的雨滴，像天然降雨一樣降落到地面，最終均勻地撒在灌溉面積上，借助毛細管力和重力作用滲入土壤灌溉作物，讓作物生長需求得到滿足[1]。噴灌技術的主要構成有噴頭、水泵、動力裝置、管道、水源以及田間工程系統等。相較于傳統灌溉技術，噴灌技術也能達到一定的節約水源、提高水資源利用率的目的。噴灌技術比較靈活高效，應用噴灌技術時，可根據具體的灌溉需求以及土壤特質靈活調節灌溉量，從而獲得比較理想的灌溉效果。與傳統灌溉技術相比，噴灌技術具有節水、灌溉均勻、不會產生田間徑流與深層滲漏等優勢，能起到很好地滋潤作物以及保土保肥的作用。且相較于地面灌溉技術，噴灌技術的節水效果更好，可節約30%～50%的水資源。當前噴灌技術正在被廣泛地應用中，苗圃灌溉、果樹灌溉、蔬菜以及經濟作物的灌溉中都常用到噴灌技術。噴灌技術除了能大大提高水資源利用率，讓水資源得到有效節約外，也能對鹽堿地土壤起到一定的改良作用，合理運用噴灌技術能讓鹽堿地治理周期縮短，讓土壤盡快恢復正常健康狀態，合理運用噴灌技術也能有效提升土壤通透性，讓土壤微生物豐度得到提高。

1.2 微灌技術

現階段，微灌技術在農業灌溉領域也發揮著重要作用。應用微灌技術對植物進行灌溉時，可以根據不同的灌溉需求適度調節灌水量，同時也能讓灌水與施肥一體化進行，微灌技術為水肥耦合的實現提供了保障。研究與實踐證明，合理運用微灌技術能獲得十分好的節水節肥效果。如有相關研究指出，微灌可節水40%～60%，節肥30%～50%[2]。微灌技術在農業灌溉中的操作方法比較多樣，膜下滴灌就是微灌技術體系中的一種灌溉方法，膜下滴灌技術是將以色列局部浸潤滴灌技術與國內作物覆膜栽培技術進行結合，在兩項技術的基礎上發展而來。與傳統技術相比，膜下滴灌技術不僅能大大減少地表水的深層滲漏、提高水資源利用率，而且還能增溫保墑，減少土壤間的無效蒸發。同時，經研究與實踐證明，在農業灌溉中合理運用膜下滴灌技術，可促進農田小氣候改善，讓農田小氣候更適合作物成活生長，科學運用膜下滴灌技術能讓土壤內的熱、氣、肥、水等有序協調運轉，從而充分滿足作物生長需求。科學使用膜下滴灌技術，能讓作物根區土壤鹽分濃度得到降低，讓土壤次生鹽堿化現象得到有效改善。

1.3 低壓管灌技術

低壓管灌技術是以管道代替明渠，利用壓力推動水流滲透到作物根部，讓作物得到浸潤。低壓管灌技術屬于井灌模式的一種，其具有出水口出水量大、出水口所需壓力低、操作難度低、節水效率好等優點，目前在農業灌溉領域也發揮著重要作用。有研究指出，若能合理運用低壓管灌技術，灌溉水的利用系數將會被提高到0.95左右。與噴灌系統相比，低壓管道輸水灌溉系統的結構要更為簡單，該系統對管材以及水質的要求較低，且不需要設置專門的過濾器與高壓機泵裝置等，因此，系統運行成本相對較低，但灌溉效率高。

1.4 微潤灌技術

微潤灌技術屬于一種新型的地下精準灌溉方式，多運用于局部灌溉。在應用微潤灌技術時，是先在地下埋設高分子半透膜微潤管，利用該管道向作物根部區域連續供給微量的水肥，為作物的成活與生長提供保障。研究與實踐證明，微潤灌技術也具有很好的節水節肥效果，與溝灌相比，經微潤灌處理的黃瓜在全生育期可節水54.9%，水分利用率能提高1.3倍。在微潤灌技術條件下，水分蒸發量會大大減少，水資源利用率高，且整個灌溉過程比較便捷，容易操作，同時，該種灌溉技術不會對土壤結構造成破壞，有利于提升土壤肥力，維護農作物良好生長態勢[3]。微潤灌技術雖然有良好的節水節肥效果，但是受技術、經驗、環境等條件限制，該項技術在當前并沒有得到廣泛應用。

2 高效節水灌溉技術發展不足分析

近年來，我國農業灌溉技術水平不斷提高，微灌、滴灌等先進灌溉技術在農業灌溉領域起到了重要作用，但與此同時，各項高效節水灌溉技術在發展與應用過程中也出現了一些問題。具體分析如下。

2.1 噴灌技術應用存在的問題

噴灌技術在農業灌溉領域中的應用需要有一定的資金、設備、技術等的支持，由于當前我國一些地區經濟發展水平還相對落后，資金、設備與技術不足，從而使噴灌技術未能得到很大的發展。經調查發現，噴灌技術雖然被運用到農業灌溉領域，但是噴灌形式并不豐富，灌溉精度并不高，節水作用并沒有得到充分體現。并且，當前一些噴灌設備性能較差，耐久性不足，老化速度較快，在使用時間達到兩年甚至一年后就會出現較多問題，給正常的灌溉活動帶來很大影響。此外，噴灌技術在應用過程中還存在信息化水平、自動化水平不高的問題，噴灌技術與當代的計算機、互聯網、人工智能等技術未能深度結合起來，噴灌過程仍依賴于人工控制，智能化與自動化噴灌操作還未能實現。鑒于此，在當前背景下，就應進一步推進噴灌技術與GIS、GPS、人工智能、計算機以及互聯網等先進技術的結合，進一步提高噴灌技術的精準化水平，讓噴灌技術發揮出更大的作用。

2.2 膜下滴灌技術應用存在的問題

經調查研究發現，膜下滴灌技術雖然在當前的農業灌溉領域中有了相對廣泛的應用，但是人們對該項技術的研究并不多，尤其是對膜下滴灌條件下水肥耦合效應的研究更是有所欠缺。這些問題導致在農業灌溉中膜下滴灌技術只起到了節約水資源的作用，而并沒有起到淡化鹽分、預防土壤次生鹽堿化等作用。另外，從環保角度來講，膜下滴灌技術也還有許多需要改進的地方。如應用膜下滴灌技術容易導致大量地膜殘留到土壤中，使土壤受到污染，讓農作物的生長受到影響。有研究表明，殘膜會對生態環境與農業生產帶來很大影響，殘膜長時間、大量堆積在土壤中會使土壤結構受到破壞，讓土壤微生物的生長繁衍受到抑制，讓土壤酶的活性降低，從而造成土壤肥力大大降低，導致作物大量減產，更重要的是，在處理不及時的情況下會引發次生環境問題[4]。

2.3 低壓管道輸水灌溉技術應用存在的問題

低壓管道輸水灌溉技術在應用過程中表現出來的問題是技術應用標準、應用規范不夠統一，一些地區在使用低壓管道輸水灌溉技術時沒有嚴格的技術應用規范，進一步導致了地埋管道、井、泵等田間灌溉系統不配套，造成正常的灌溉工作無法進行。此外，在管道埋設以及田間灌溉系統建設等工作中，有關地區與人員不注重對質量的管控，在系統試用期間不會定期進行檢查與維護，使灌溉工程的可用年限大大縮短，一些灌溉工程還沒有達到設計年限就已經無法使用。

3 高效節水灌溉技術優化發展建議

3.1 推進信息化技術在噴灌技術中的應用

前文簡單提及，若能將噴灌技術與GIS、自動化控制技術計算機技術等有機結合，那么噴灌精度將會更高，效率也會更快，噴灌技術的節水效果會更為理想。因此，在當前背景下，應進一步推進信息化技術與噴灌技術的結合運用，采用合理手段在噴灌技術體系中引進自動化技術、計算機技術以及網絡技術等，并運用神經網絡、模糊控制等對整個噴灌體系進行優化，讓噴灌技術體系可以自動監測土壤養分，自動采集土壤環境信息，同時對土壤溫度、濕度、氣壓等做出判斷，并結合分析判斷結果自動調節灌溉水量與灌溉次數等，讓農業灌溉更加智能高效。

3.2 研究與構建“滴灌技術+生態農藝技術”耦合模式

膜下滴灌技術具有很好的節水效果，并且如果能將膜下滴灌技術與作物種植、田間管理等技術有機協調配合，就能讓作物生長環境得到有效改善，從而使高產高收的目標順利實現。因此，在當前應進一步加大對膜下滴灌技術的研究與優化，進一步研究膜下滴灌技術條件下水、熱、肥以及鹽之間的相互影響關系與運移規律，讓膜下滴灌技術發揮出更大的作用。

3.3 推進污水灌溉建設標準、使用規范發展與統一

前文已經提及，在將高效節水灌溉技術應用于農業灌溉領域時，由于沒有統一的建設標準與使用規范，而導致灌溉工程耐久性不足、實用性不高，使各項節水灌溉技術無法充分發揮出作用。基于此，就應結合節水灌溉技術的特征特點以及使用要求，對灌溉工程設計標準、施工標準以及運行與管理規范等進行統一優化，有關部門可結合國家要求與當地實際情況，制定節水灌溉工程建設與使用細則，從而讓各項高效節水灌溉技術得到更規范、更科學地應用。

4 結語

綜上所述，在經過較長時間的探索與發展后，我國高效節水灌溉技術已經較為豐富。噴灌、滴灌、低壓管灌以及微潤灌等各項技術在農業灌溉領域發揮了重要作用，這些先進技術大大提高了水資源利用率，為農業的可持續發展提供了保障。但與此同時，高效節水灌溉技術在發展與應用方面也還存在一些問題，為此要進一步加大對各高效節水灌溉技術以及相關配套設施的研究與優化，讓節水灌溉技術充分發揮出作用。