小型農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)及具體發(fā)展思路探討

鄭彩萍

關(guān)鍵詞： 小型農(nóng)田 水利灌溉 節(jié)水技術(shù) 措施

中圖分類號： S274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 1672-3791（2024）01-0152-03

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長，我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)已有顯著提升，這主要?dú)w功于科學(xué)地管理農(nóng)田，不僅確保了農(nóng)田的適宜耕作，也達(dá)到了節(jié)約用水的灌溉工程建設(shè)的目標(biāo)。鑒于中國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國，水資源構(gòu)成了中國社會(huì)生態(tài)環(huán)境發(fā)展的核心元素，因此推廣節(jié)水灌溉技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。盡管我國如今的農(nóng)業(yè)水利設(shè)施仍面臨許多技術(shù)問題，但對于微型的農(nóng)業(yè)水利設(shè)施的節(jié)約用水技術(shù)，必須給予充分的關(guān)注。人們要清楚地理解農(nóng)業(yè)節(jié)約用水的規(guī)定和發(fā)展方向，以適應(yīng)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的長期增長需求。

1 小型農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)的意義

1.1 改善生態(tài)環(huán)境

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源的需求非常緊迫，水資源的充裕程度會(huì)直接決定農(nóng)業(yè)的進(jìn)步。換句話說，利用高效的節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中，不僅能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水資源需求，還能有效地增強(qiáng)淡水資源的使用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的高效生產(chǎn)，提升農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，這對于改善生態(tài)環(huán)境和后續(xù)的生態(tài)環(huán)境開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值［1］。

1.2 提高農(nóng)作物產(chǎn)量

節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效降低農(nóng)田水利工程中的耗水量，同時(shí)增加作物的生長速度和產(chǎn)量。通過優(yōu)化灌溉方式和時(shí)間安排，使作物吸收水分更合理，從而達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。

1.3 節(jié)約能源成本

節(jié)水灌溉技術(shù)可以通過控制灌溉量和灌溉周期，最大限度地減少電力消耗和燃料費(fèi)用。這樣，農(nóng)民就可以節(jié)省大量用于購買電能和燃料的資金。首先，節(jié)水灌溉技術(shù)通常比傳統(tǒng)的灌溉方法更簡單易行，并且不需要太多的人力投入，能夠幫助農(nóng)民獲得更高的利潤。其次，節(jié)水灌溉技術(shù)還可以減少廢水排放量，為環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

1.4 提高農(nóng)業(yè)收益

農(nóng)業(yè)受到氣候條件的限制。農(nóng)作物的產(chǎn)出與降雨量緊密相連，但同樣也會(huì)面臨氣溫高低、干旱多雨等自然災(zāi)害的威脅，這對農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化過程造成了阻礙。然而，在實(shí)施高效節(jié)水灌溉技術(shù)之后，水資源的利用效率和農(nóng)業(yè)的防災(zāi)減災(zāi)能力顯著增強(qiáng)，農(nóng)作物的健康生長得以保障，農(nóng)業(yè)的收益也隨之提升。

2 小型農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)

2.1 人工漫灌

人工漫灌是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)，它可以在旱季期間進(jìn)行灌溉工作。這種技術(shù)的特點(diǎn)是可以保證作物的正常生長發(fā)育，同時(shí)也可以避免大量水資源的浪費(fèi)。此外，人工漫灌技術(shù)也可以減輕地下水開采的壓力，有利于保護(hù)水源環(huán)境［2］。因此，中國的農(nóng)村開始在新型農(nóng)村建設(shè)項(xiàng)目和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目中積極推廣管道輸水技術(shù)，對小規(guī)模農(nóng)田的水利灌溉進(jìn)行改良。這種技術(shù)的優(yōu)勢能夠根據(jù)各種環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)和均衡灌溉，便于實(shí)施機(jī)械化的操作，降低管理人員的數(shù)量，降低勞動(dòng)力開銷，同時(shí)也能達(dá)到節(jié)約用水的灌溉目標(biāo)。

2.2 滴灌和微灌

滴灌方法是一種在有灌溉系統(tǒng)的農(nóng)田中，使用如毛管、塑料管道等低壓工具來運(yùn)輸水，然后借助這些工具的微小空隙施加壓力，把灌溉液推向植物根部的周圍土地，從而達(dá)到平衡吸收和積累，最終達(dá)到節(jié)省水資源和肥料的效果［3］。微灌的定義是，將特定比例的肥料、灌溉水和生長調(diào)節(jié)劑等混合并調(diào)勻，然后通過微灌管道系統(tǒng)進(jìn)行輸送，在作物的根部附近構(gòu)建一個(gè)微型水庫，以滿足作物對水分和營養(yǎng)的需求。

（1）對土地的水分情況進(jìn)行研究。土地的水分濃度對微灌溉的成功有著決定性的影響。微噴灌機(jī)的操作過程必須維持適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Γ@將導(dǎo)致負(fù)壓與正壓的出現(xiàn)。（2）為了滿足農(nóng)作物的發(fā)展需要及保持灌溉的均勻，應(yīng)該采取如管道系統(tǒng)和滴頭控制等方法來搭建灌溉系統(tǒng)，同時(shí)，應(yīng)該把灌溉管設(shè)計(jì)為垂直的管道系統(tǒng)［4-5］。（3）必須確保滴灌管和地表是垂直排列的，以避免滴頭被阻塞；確保充分的水流，以維持根部附近的土壤處于潮濕的環(huán)境；確保滴灌管被穩(wěn)固地放置在地表或者支撐架上；而且滴灌管需要被安裝在灌溉渠道（微噴式灌溉渠道）內(nèi)。（4）微噴滴灌設(shè)備應(yīng)置于農(nóng)田中，并保持與植物的距離約為10 cm。（5）為了延長管道的使用壽命，需要確保水流不會(huì)對其造成沖刷，同時(shí)微灌水器的設(shè)置方向也需要有利于作物的根系發(fā)育和操作。

2.3 渠道防滲與襯砌

對于農(nóng)田灌溉來說，防止?jié)B透和進(jìn)行襯砌不僅是實(shí)現(xiàn)其有效作用的關(guān)鍵策略，同時(shí)也是增強(qiáng)農(nóng)業(yè)灌溉使用水量的主要方法［6］。然而，傳統(tǒng)的水利渠道襯砌通常使用的是砌石結(jié)構(gòu)，這樣的方法容易導(dǎo)致滲漏、水位下降以及維修成本過高。通過引入先進(jìn)的渠道襯砌技術(shù)，能夠成功地規(guī)避之前的一些弊端。該類型的渠道襯砌設(shè)備擁有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)、高度的防壓防滲性、快速的建造時(shí)間以及較少的保養(yǎng)成本。相比之下，傳統(tǒng)的水利渠道襯砌通常使用混凝土，但是這樣的做法會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，并且建設(shè)效率也相對較低。伴隨現(xiàn)代科技的持續(xù)進(jìn)步和運(yùn)用，新穎的防滲及襯砌方法已經(jīng)被大規(guī)模地引入并使用于農(nóng)田灌溉。

2.4 管道輸水技術(shù)

2.4.1 高壓供水

借助高壓泵把高壓的水流至儲(chǔ)水庫，接著經(jīng)過增壓與篩選，最終經(jīng)由供水管路引導(dǎo)至農(nóng)田建設(shè)。

2.4.2 低壓供水

在供水系統(tǒng)里，使用低壓供水管路作為終點(diǎn)，把水流引導(dǎo)至農(nóng)田建設(shè)終點(diǎn)。

2.4.3 自動(dòng)化操作

利用智能化的控制器來操作管道系統(tǒng)，以達(dá)到管道灌溉的全流程。考慮到其高度的靈活性、適應(yīng)力以及穩(wěn)健的特點(diǎn)，這種輸水系統(tǒng)已經(jīng)被廣大的農(nóng)田灌溉工作所采納。

2.5 水肥一體化系統(tǒng)

首先，把水溶性肥料、水以及營養(yǎng)液經(jīng)由管路系統(tǒng)混合，待它們完全溶解之后，再把它們傳遞到植物的根部。其次，依照農(nóng)作物的各個(gè)成長階段以及土地的水分、營養(yǎng)情況，選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)肥料的有效施用。盡管傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉技術(shù)主要依賴肥料的葉面噴灑，但其實(shí)際應(yīng)用并未達(dá)到預(yù)期的效果。這是由于肥料的成分豐富，而且水分充足，這些都阻礙了植物的根部發(fā)育。只有當(dāng)作物處于生長階段或者土壤濕度低的時(shí)候，人們才會(huì)考慮施用肥料。再次，因?yàn)榈晤^的阻塞、管路的破損，灌溉所需的水分和營養(yǎng)元素的分配可能會(huì)出現(xiàn)失調(diào)，這會(huì)對植物的健康生長產(chǎn)生負(fù)面效果。最后，傳統(tǒng)的農(nóng)田滴灌方式依賴于眾多的手動(dòng)操作以及保養(yǎng)設(shè)備，這也帶來了人力資源的浪費(fèi)和勞動(dòng)成本的增加等一系列問題。一體化的水肥技術(shù)能夠顯著地規(guī)避這些缺陷，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的水資源使用效益。

3 小型農(nóng)田水利工程實(shí)施高效節(jié)水灌溉技術(shù)的具體發(fā)展策略

3.1 合理分配水資源

由于我國面臨著嚴(yán)峻的水資源短缺問題，因此，必須堅(jiān)決維護(hù)水資源的公平分配與利用，并且對水資源的利用效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾怼Ｔ诖龠M(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的提升階段，除了關(guān)注農(nóng)業(yè)的發(fā)展，更需要重視水資源的高效、適當(dāng)?shù)睦谩Ｔ趯?shí)施農(nóng)業(yè)灌溉的節(jié)水策略中，需要全面評估本地的具體情況，對此地的地形條件及其水資源的分配有深入的了解，這樣才能最大限度地發(fā)揮水資源的效益。此外，農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)該努力實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的平衡發(fā)展，確保農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、順暢地發(fā)展，同時(shí)也應(yīng)該盡力保持生態(tài)環(huán)境的完備。在開始實(shí)施水利灌溉節(jié)約用水的計(jì)劃之前，必須對本地的水資源及其環(huán)境做出有力的管理和評價(jià)，從而盡可能充分地使用水資源。另外，必須妥善、有力地管理所有需要灌溉的小型農(nóng)田，倡導(dǎo)“節(jié)約用水”的理念，確保每一處需要水的區(qū)域都可以獲取充足的水資源，這樣才能達(dá)到最大化的水資源使用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定增長。

3.2 積極采用高效且節(jié)約用水的技術(shù)

農(nóng)業(yè)要達(dá)到優(yōu)秀且完美的水利灌溉結(jié)果，技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，尤其是在節(jié)水方面的技術(shù)應(yīng)用。這就讓引入尖端技術(shù)變得必然，因?yàn)檫@些技術(shù)能夠顯著增強(qiáng)水利灌溉的節(jié)水能力。目前，多種創(chuàng)新的水利灌溉節(jié)水策略已經(jīng)被普遍應(yīng)用。（1）基于生物科學(xué)的水利調(diào)控灌溉技術(shù)，主要核心就是根據(jù)農(nóng)作物的生長周期進(jìn)行灌溉調(diào)整，即能夠在特定的時(shí)間范圍內(nèi)使農(nóng)作物保持濕潤。通過限制它的過度擴(kuò)張，從而優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的性能與質(zhì)地，實(shí)現(xiàn)了在水資源管理中的有效節(jié)約，并提升了經(jīng)濟(jì)回報(bào)。（2）3S 技術(shù)是一種把GPS、GIS 和RS 先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與水利灌溉結(jié)合的手段。借助3S 技術(shù)，人們能夠?qū)r(nóng)作物的發(fā)展?fàn)顩r有更為深刻且完整的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也能獲取農(nóng)作物成長的全部數(shù)據(jù)。借助電腦中的數(shù)據(jù)分析，能確定最佳的水利灌溉時(shí)期，從而達(dá)成高效且節(jié)約的灌溉目的。

3.3 建設(shè)智能平臺(tái)

我國小型農(nóng)田灌溉項(xiàng)目的智能化管理和自動(dòng)化供水系統(tǒng)通常包括終端設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控的灌溉區(qū)域設(shè)備以及管理信息處理中心。

3.3.1 農(nóng)戶與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的終端

此終端系統(tǒng)能對農(nóng)田使用水資源實(shí)時(shí)跟蹤，并且能夠向使用者提供數(shù)據(jù)檢索與在線服務(wù)。

3.3.2 信息處理中心

該中心的主要職責(zé)是對用戶進(jìn)行查詢和數(shù)據(jù)分析，向他們提供有關(guān)水資源的信息，同時(shí)也為各種農(nóng)作物制訂水資源的使用計(jì)劃。智能監(jiān)控系統(tǒng)主要包括傳感器、信號收集、設(shè)備操作以及決策算法等元素。該系統(tǒng)主要利用傳感器獲取土壤的水分含量和環(huán)境參數(shù)，然后通過傳輸設(shè)備把這些信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。服務(wù)器會(huì)把這些信息傳遞給各地的用戶端，以便收集數(shù)據(jù)。這個(gè)系統(tǒng)不僅僅可以監(jiān)測用戶的用水量，還可以通過手機(jī)App 快速了解各農(nóng)田的土壤濕度狀況，迅速了解農(nóng)田的水分需求。由于各地的土壤濕度有所不同，所以這將為農(nóng)業(yè)灌溉提供有力的引導(dǎo)。

3.2.3 決策算法

采用模糊推理理論構(gòu)建的決策分析算法，可以深入探究影響配水策略好壞的所有要素，并在此基礎(chǔ)上提供最合理的配水策略及其相關(guān)參數(shù)。

3.4 科學(xué)選擇灌溉技術(shù)

以往的水利農(nóng)田灌溉活動(dòng)，因?yàn)閷λ耘嗟霓r(nóng)作物品種及其周邊的環(huán)境狀況缺乏深入的理解，所以在灌溉過程中，水資源的使用并未達(dá)到最佳狀態(tài)，這就導(dǎo)致了農(nóng)田灌溉的用水量與真正的需要之間存在顯著的誤差。現(xiàn)代化的農(nóng)耕活動(dòng)需要考慮所種植的農(nóng)作物種類及所處的自然環(huán)境，從而挑選出既科學(xué)又適合的節(jié)約用水技術(shù)。同時(shí)，結(jié)合我國的農(nóng)作物種類及自然環(huán)境，確定最佳的水資源管理技術(shù)。在選擇適合的水利節(jié)約灌溉策略時(shí)，需要優(yōu)化一些產(chǎn)值并不顯著的農(nóng)業(yè)作物的灌溉方式，并且關(guān)注提升水資源的使用效率，持續(xù)推動(dòng)那些投入較少的節(jié)約灌溉技術(shù)的探索和創(chuàng)新。例如：采用減少冬季灌溉、無須耕種、覆蓋秸稈和壟溝灌溉等節(jié)約灌溉的策略。在某個(gè)特定區(qū)域，如果能夠提高投資，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硎褂眯∫?guī)模的農(nóng)田噴灌和滴灌，就能夠大幅降低水資源的使用，從而明顯提升農(nóng)作物的產(chǎn)值。

4 結(jié)語

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須要加強(qiáng)對小型農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)的研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。只有這樣才能有效地解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)灌溉面臨的問題。通過采取科學(xué)而恰當(dāng)?shù)墓喔确椒ǎ瑢ν恋貙?shí)行高效的節(jié)水灌溉，既能保障農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，又能維護(hù)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。此外，通過構(gòu)建一個(gè)科學(xué)而有成效的水利灌溉節(jié)水工程，最大限度地運(yùn)用農(nóng)業(yè)的水資源，為農(nóng)戶帶來更多的利益，保證他們的實(shí)際生產(chǎn)，從而推動(dòng)中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的長期增長。