高效節水灌溉技術在農田水利中的應用分析

高雁

在農業基礎設施建設過程中，需要重視水資源利用效率，這是保障農業灌溉效率的基礎條件。目前，為了切實促進現代農業長遠發展，需要應用更為先進的節水灌溉技術，節約灌溉資源、精準灌溉，有利于提高農產品的品質和產量，增加農戶收益，并從根源上提高農田水利工程水資源的利用效率，為促進社會經濟發展、助力鄉村振興保駕護航。

一、高效節水灌溉技術概述

高效節水灌溉是指對地表漫灌及土渠輸水之外所有灌水、輸水方式的概況，以灌溉技術的發展進程為依據開展分析，在土渠的基礎上經過管道輸水及防滲渠兩個階段，將輸水過程的水利用系數從0.30提升至0.95，從水的利用系數從0.30提升至0.98，分別提高了0.65和0.68。由于我國人口基數眾多，對農業生產及糧食的需求極高。因此，在開展農業生產的階段，應確保植物的正常生長，對其進行灌溉則是其中最重要的問題。結合傳統的灌溉方式進行分析，在澆灌過程中，水分會因滲透、蒸發而導致水資源的浪費，這使得我國本就緊缺的水資源更為緊張。所以，應通過高效節水灌溉技術，實現最大農田面積灌溉使用最少水資源的目標，并以科學的灌溉方式進行灌溉，確保水資源的灌溉效率，促進農作物的生長，提升農作物的產量，這都有利于我國的農業工作及環保工作開展。

二、高效節水灌溉技術在農田水利灌溉中的應用意義

1、提升淡水資源利用率

我國淡水資源分布呈南多北少的特點，北部降水具有明顯的季節性，冬季和春季易發生旱災，導致北方農田水利建設的水資源供應短缺，水資源利用率低，難以滿足農業生產的正常需求。此外，在廣大農村地區，許多農民缺乏節水意識，在農業生產中不能采取綜合、高效的節水措施，導致水資源浪費現象嚴重。通過推廣高效節水灌溉技術，可以在一定程度上解決農業水利工程用水短缺問題，提高水資源利用效率，促進農業水利工程的持續健康發展。

2、提升農業經濟效益

目前，由于環境及氣候的劇烈變化，產生了更多、更復雜的自然災害，部分地區甚至發生了極端的自然災害，如冰雹、旱災、洪水等，天氣及氣候的變化對農業發展產生了相當大的影響。在農業生產過程中合理利用節水灌溉技術，能夠進一步促進水資源的有效使用，給農作物栽培帶來豐沛的水分，保證植株正常生長發育，減少用水成本的同時提高種植業的經濟效益。

3、提高農業產量

如果將高效節水灌溉技術運用于現代農業，可以極大地提高農業產量，滿足人們糧食需求，推動經濟發展。高效的節水灌溉技術可以根據不同的條件，對作物的品質進行相應調整，從而提高產品品質，增強農產品競爭力。此外，可以針對本地的特點，對優勢產業進行改造和升級，改善本地農業產業結構，為長期發展打下堅實基礎，助推農業現代化。

三、影響高效節水灌溉技術應用的因素

1、設計方案因素

在當前我國農田水利工程基礎建設的階段，合理的設計工程方案，才能確保高效節水灌溉技術能夠呈現自身的技術優勢。為確保水利工程的順利進行，應與當地灌溉情況及自然環境相結合，制定出合理、科學的水利灌溉設計方案。但是，在工程實際開展過程中，對當地的自然環境及地質結構缺乏足夠的了解，很難結合當地的地形、地貌從多角度、立體化的層面搜集并分析數據，導致農田水利設計方案存在不合理之處，從而使得高效節水灌溉技術的應用效率與范圍受到影響，也導致相關的技術很難真正發揮出實際作用。

2、高效節水灌溉技術選擇不合理

在選擇高效節水灌溉技術時，一定要根據當地農業生產發展的實際情況選擇合理、有效的技術方案。但是，現有的部分節水灌溉工程在建設之前，工程設計人員并未對實地進行仔細考察，也沒有充分考慮環境因素的影響，導致節水灌溉工程與當地農田實際情況和農業生產實際嚴重不符，高效節水灌溉技術應用趨于形式化。高效節水灌溉技術選擇不合理，既增加了灌溉工程建設成本，也使灌溉工程實際應用效果與預期相差甚遠。

3、環境因素

雖然我國幅員遼闊，但是南北之間經緯度的跨度巨大，所以我國具有復雜多變的氣候環境，從南到北依次為熱帶、溫帶及寒帶。由于條件不同，造成了全國各地區域的氣象環境、季風影響、太陽輻射和空氣流速等均有很大的差異，給農田水利灌溉設備的正常使用產生了巨大的干擾，各區域內可栽培農作物的質量和數量也有所不同，其灌溉所需的用水量也有很大的差別。

四、有效節水灌溉方式的應用策略

1、定期監測灌溉水量

隨著現代科學技術的飛速發展，農田通過大規模水利灌溉工程智能節水的能力，已日益得到了顯著的提高。利用現代化農用信息科學技術和現代農業精細化灌溉的科學技術，通過優化和融合，將有助于明確農作物各個生長發育階段的精確用水量澆灌要求，并通過監測信息，建立一套科學的農作物日用水量精確澆灌方案，以實現農作物各個生長發育階段的精確用水量澆灌要求，進而真正實現農業精確澆灌的主要目標，從而達到澆灌的全面現代化。針對幼苗栽培規模大的地區，尤其在新的幼苗出土時新芽形成階段，要充分利用有效的節水施肥灌溉技術，對幼苗出土后實施定時節水澆灌，從而使得幼苗得以繼續健康成長。此外，為了能讓噴灌技術工作人員在具體的生產技術環節中合理控制水分揮發，還需要通過對現場觀察的數據進行合理精確化的判斷，并在土壤表面及時鋪上一層地膜，以確保噴灌后的水分能夠有效、合理地運用。

2、引進先進節水配套設施

當前在節水灌溉過程中，一般采取溝渠的形式進行灌溉，雖然節水方法的使用已經初步普及，但水資源蒸發與滲透等情況仍舊時有發生，基于此，在農田水利工程建設過程中，在采取節水灌溉技術時，應當引入先進的科學技術，通過對現有灌溉方式的改變，使得噴灌與滴灌的效率明顯提升。同時在新技術與新手段應用時，也會涉及到設備的功能，需要相應的資金支持。在構建節水灌溉工程時，也應當積極向國家申請相應的資金補助，并通過對技術的推廣，組織農民參與到灌溉技術的建設之中，進而實現灌溉技術的全面推廣，實現節水性能的有效提升。除此之外，相關管理人員也應當加入到科技創新發展之中，選擇與農作物生長習性相吻合的技術，并優先選擇使用自動化灌溉技術，比如選擇智能化節能灌溉技術的使用，使得節水效果明顯提升。

3、高效噴灌技術

高效節水灌溉技術的應用，主要目的在于充分有效地進行農田灌溉。此項技術的應用，需要管道、加壓設備及動力設備等專業化的硬件設備進行支持。在實際操作中，連接水資源運輸管道時，可以結合農田基礎地形高度數據差距，對壓力進行持續增加，進而開展體系化的數據傳輸工作，再利用噴嘴設備開展全面噴灑，確保農業的生產種植能夠獲得充足的水資源支持。當前，我國大多數的農田水利建設，都會運用到高效噴灌技術。其中又分為半固定模式噴灌、固定模式噴灌及移動模式噴灌。根據類型的差異，應選擇不同的灌溉模式。移動式噴灌設備的特點是所有部件均可以移動，更加適用于在環境較為惡劣的地區灌溉，其優勢在于機動性更好。農田范圍較大的地區適合使用只有噴頭可以移動、其余部分不能移動的固定式噴灌設備。而半固定式設備，較固定式設備，其機動性相對較好，它的噴頭支管具有可移動性，噴頭也可以移動。

噴灌節水灌溉技術好處還在于其節水效果，噴灌能節水80%，相較于地面灌溉，噴灌模式灌溉能節省50%水資源，且能使作物大幅增產，通常增產率可達35%。這是由于取消了畦埂、田間灌、毛渠、農渠的灌溉，使得播種面積的灌溉率增加了18%，而且灌溉效果均勻，農業生態環境及田間小氣候得到改善，有利于保全苗及搶季，防止土壤板結。

4、微灌溉技術

微灌溉技術的灌溉模式較多，包括涌泉灌溉、脈沖灌溉、微噴霧灌溉、滴灌技術等。當前我國大部分地區進行農田灌溉，設備壓力是灌溉技術的核心工作技術，而微灌溉技術包括重力微灌溉系統及常壓微灌溉系統，而一旦設備作為農田水利灌溉系統及運轉模式開展工作，其基礎灌溉系統就需要由地下與地上兩種微灌溉技術共同協調開展工作。微灌溉技術的機理在于從綜合角度使用水資源傳輸渠道、水利灌溉控制系統及水資源過濾結構體，且其系統能夠對水資源進行控制。所以，依靠滴灌水帶區域、噴水帶區域、穩定器區域、分水器區域、滴水頭區域的組合對農田進行微灌溉，在農作物結構體上，將可水解物質或化學肥料進行精準控制，進而確保農作物能夠健康生長。微灌溉技術通過管道系統將水輸送至灌溉地段，通過管道灌水器以小流量輸出所需的水，均勻輸入作物根部附近的土壤。微灌溉相較于傳統的地面灌溉，它屬于局部灌溉，以較小的流量使根部區域的部分土壤得以濕潤。作為當前最為重要的節水灌溉工程技術之一，微灌溉的優勢還在于其適應性強，省工、節能、節水、節地，提升作物品質，根據灌水器的出水形態進行分析，小管出流灌溉、滴灌、微噴灌這3種方式為微灌的類型。其中，小管出流灌溉是借助小管及穩流器穩流將水流分散，在土壤表面灌入小股水流，其流量相當于微噴灌；而微噴灌是利用微噴帶、微噴頭，在作物根區的土壤表面進行灌水，以噴灑的方式將壓力水進行噴灌，微噴頭的流量為20～240 L/h；滴灌是使水在直徑約10 mm毛管的滴頭或孔口上流過，以局部灌溉的方式對農作物進行灌溉，水資源的利用率高于95%，它是通過滴頭、滴灌帶以細小水流或滴水的形式，濕潤作物根部附近的土壤，滴頭的流量應<12 L/h。

此外，微灌溉在灌溉方式方面，需要合理選擇滴水器，按照直徑大小進行區分，微灌噴頭可以選擇霧化噴頭或普通噴頭，其出水量為30～90 L/h。簡易滴灌帶、管上補償式、內嵌式為3種滴灌帶模式。其中，簡易滴灌帶的單支鋪設長度應<50 m，它是由6根軟管穿孔形成，單孔流量為20～40 L/h，孔間距為0.20～0.50 m；管上補償式的單支鋪設長度為200 m，對于有一定落差的地形均適用，滴頭流量為2.30～3.75 L/h，滴頭間距為0.50～1.25 m；內嵌式的滴頭流量為1.5～3 L/h，滴頭間距應為0.30～0.50 m。同時，在管道補償上，工作壓力應控制為15～35 m水頭，滴頭間距應為0.50～1.25 m，滴頭流量應為2.30～3.75 L/h；而在滴灌設施中，應將內鑲式滴灌帶的工作壓力控制在5～20 m水頭，滴頭間距應為0.30～1.50 m，滴頭流量為1.38～2.70L/h。在管道壓力>40 m的情況下，可以使用壓力閥進行調節，見表1。

5、痕灌技術

痕灌技術的推出，使農作物“被動補水”的方式被打破，農作物可以按需自主吸水。痕灌技術是化學層面的痕量元素與微量元素相結合而產生的概念，它的特點在于可以通過超微流量的方式長久對作物供水，在單位時間內，痕灌的出水量能夠達到滴灌的1/100～1/1000。痕灌控水頭是痕灌技術的核心節水部件，其毛細管的導水性能及過濾性能良好，控水頭在作物根系附近，而充滿水的管道則與毛細管束相連，能夠感知土壤的水勢變化。作物根系周圍水勢的降低，與作物吸水相關，這也是發出的需水信號，根系周圍不斷有控水頭內的水流入，直到作物的吸水停止。毛細管束可以被控水頭內的痕膜保護，可避免毛細管束的堵塞現象，能夠使系統長期穩定的工作。痕灌技術節水效果更明顯，節水技術能耗更少，特別可以在常規節水灌溉方面使用廣泛，經過多年的田間試驗研究表明，痕灌技術比滴灌技術更加節水，節水量達到50%，尤其適合在無法推廣滴灌的地區使用。

6、步行式灌溉技術

該技術的工作原理主要是借助農用機械、電力裝置等設備帶動節水灌溉機具在農田進行作業。該技術主要包括兩種類型，分別為抗旱保苗節水灌溉技術、節水播種技術。抗旱保苗節水灌溉技術是根據農作物需求，將定量的水灌溉至農作物根際土壤中，從而有效緩解干旱地區水資源緊缺狀況。節水播種技術主要是對農作物種子四周部分土壤進行灌溉，可同時完成施肥、播種和灌溉。該技術在干旱和半干旱地區尤為適用。

7、膜上灌溉技術

膜上灌溉技術的主要特點是在地膜種植的基礎上，由原來的地膜上灌溉方式向薄膜上灌溉方式轉變，促進農作物的進一步成長。薄膜上灌溉方式的重點是在地膜上沿線的苗孔內，同時薄膜上也要設置一定的滲孔，在薄膜上澆水后，會使水分從滲孔中進入薄膜內，由于混合土的存在可以減少水分的揮發速率，使土地長期保持濕潤狀態。膜上技術的廣泛使用，能夠進一步節約灌溉過程中25%的水資源，也能夠使整個水資源的利用效率提高至80%。如果在實際使用過程中，將膜上澆灌技術和管網式輸水澆灌技術兩者結合，能夠實現90%的水資源利用效率，從而產生更大的經濟效益。

8、渠道防滲技術

傳統的渠道灌溉技術，其水分流失達到50%。而渠道防滲技術在實際的操作過程中，可以最大限度的降低系統內部結構渠道的水資源滲透性能，避免水資源的浪費。使用運輸渠道防滲技術可避免水資源的浪費。當前，在高效節水灌溉的大背景下，主要使用整體斷面為U型斷面作為水資源的運輸渠道，其核心材料為瀝青混凝土、混凝土及水泥土，被稱為瀝青護面防滲技術，還有塑料薄膜防滲、混凝土襯砌及磚襯砌等類型。

綜上所述，高效節水灌溉技術能提高水資源利用率，擴大灌溉面積，且可以使農產品的產量及質量得到提升。尤其是我國作為一個農業大國，應采取高效節水灌溉措施提高農田灌溉效率及質量。當前我國水利部門對高效節水灌溉技術進行深入研究，在節水灌溉技術上有所突破，需要通過多元化的方式，完善農田水利工程的發展，應用先進的高效節水灌溉技術，確保在節約水資源的情況下，促進農業發展。

（作者單位：011500內蒙古自治區呼和浩特市和林格爾縣水務局）