農田水利灌溉管理與效率提升技術

摘要：本文旨在探討農田水利灌溉管理與效率提升技術的相關問題：首先介紹了農田水利灌溉在農業生產中的重要性，然后分析了目前存在的問題及其影響；隨后提出了提高農田水利灌溉效率的方法，并對這些方法的實施效果進行了評估；最后總結了研究的主要發現并提出了未來的研究方向。

關鍵詞：農田水利；灌溉管理；技術措施；農業生產

農田水利灌溉是農業生產中至關重要的一環，對于提高農作物產量、保障糧食安全具有重要意義。然而，由于傳統的農田水利灌溉管理存在諸多問題，如水資源浪費、灌溉效率低下等，急需采取措施提升其效率。因此，本文旨在探討現有的農田水利灌溉管理與效率提升技術，并評估其在農業生產中的應用效果。

1 農田水利管理理論

水資源管理理論是指為保證農田灌溉用水的持續供給和農業生產的可持續發展而建立的水資源管理理論。在此基礎上，本項目以灌區為研究對象，研究不同灌溉制度、技術措施對農田灌溉系統的影響，探索合理的灌溉模式，提出優化管理策略。土壤水分運移理論主要研究土壤水分在土壤中的運移規律，包括水分入滲、運移、貯存、蒸發等過程，以及對土壤及作物生長的影響。水文學主要研究地表水與地下水的生成、分布、流失與變異性，以及資料的收集、分析與應用。水土保持是一門以減少水土流失，提高土壤質量，保護生態環境為研究目的的學科。本項目的研究成果將為我國農田灌溉工程的規劃、設計、建設和運營提供科學依據，對提高農業生產效率、保障糧食安全、促進鄉村可持續發展具有重要意義。

2 農田水利灌溉在農業生產中的重要性

農田灌溉系統的一個重要功能就是為農田提供充足而穩定的水資源。水是農業生產的核心要素，特別是在干旱、半干旱區，降水供應不穩定甚至短缺的情況下，灌溉系統就顯得尤為重要。水的供應保證了作物在生長季獲取所需的水分，以維持其正常生理功能，以及從土壤中吸收營養物質。灌溉系統把水從水源輸送到農田，包括引水渠、泵、蓄水池等。這不只是表面上的水，還有各種來源的水，如地下水和雨水的收集。當干旱季節或降雨不足時，灌溉系統就成了重要的農田生命線，保證了農業生產的正常運轉。灌溉系統能為作物提供適時充足的水分，從而大幅度提高作物產量。作物對水分的需求是不一樣的。適宜的灌溉不僅能滿足作物對水分的需求，而且能使作物的生長環境得到優化[1]。灌溉能促進作物光合作用，促進根系發育，提高作物對營養物質的吸收效率，提高作物產量。另外，灌溉系統還能防止因干旱造成的損失，使產量穩定。大量研究表明，灌溉農田比非灌溉農田產出更高，對滿足日益增長的食物需求具有重要意義。適當的灌溉能提高農作物的品質。水分供應是影響作物品質的重要因素，水分過多或過少都會影響品質。適量灌溉能提高作物對營養的吸收能力，促進生長平衡，改善品質。同時，適度的灌溉能有效地減輕因干旱造成的作物病害和萎蔫等病害。在作物生長期間，保持平衡的水分供應，可以減少干旱引起的病害，保證農作物的健康成長。優質作物不但可以增強市場競爭力，而且可以提高農民的經濟收入。農田水利灌溉系統是幫助農戶應對氣候變化、降水波動、保證作物正常生長的重要手段。受氣候變化的影響，我國降水格局不穩定，干旱、極端氣候事件頻發。灌溉是一種有效的農業灌溉方式，它能為農戶提供穩定的供水保障，降低農業生產風險，增強農戶抵御惡劣氣候條件的能力。穩定的水源也能減少農業生產的不確定因素，提高農戶生產的靈活性和可持續性。穩定的水資源管理，既能保持耕地生產力，又能促進農業可持續發展，減輕環境負擔。農田水利是農業生產的重要組成部分。它不但能提供重要的水源，有助于增加作物產量、提高農作物品質，而且也能保證農業的穩定與可持續發展。有效的灌溉管理對保障我國糧食安全和提高農業效益具有重要意義。

3 存在的問題

3.1 水資源浪費

傳統的淹灌或表灌等地表灌溉方式易造成地表徑流過多，地表水分大B6QAX2ttl13HM74DnWaM7jRSBHSA7qwJCKsuRhQ+fDY=量流失或蒸發，造成水資源浪費。另外，由于缺少灌溉控制設施，水會在農田間無節制地流動，導致水資源分布不均，有些地方可能被過量灌溉，有些地方又不夠用。在某些地區，特別是邊遠地區和經濟落后地區，仍沿用傳統的人工灌溉方式。這種方法不僅效率低，而且耗費大量的人力和物力，造成水資源浪費。由于缺乏現代灌溉設備與技術，農民在應對氣候變化及農作物需水量方面遇到了困難，同時也增加了水資源的浪費。由于缺乏有效的水資源管理與監測體系，農戶不能準確掌握土壤水分狀況及作物需水情況，造成灌溉用水過多或過少。在缺乏科學數據支撐的情況下，農戶很難制定合理的灌溉方案，從而導致了水資源的浪費。傳統的農田灌溉排水系統由于設計和維護不當，會造成大量的水資源浪費。如排水渠堵塞、破損，造成水流堵塞、漏失，影響水資源高效利用。在一些地區，農民沒有注意到水資源的浪費和節水意識。他們可能會用過量的水來灌溉農田，而沒有考慮到可持續使用和保護水資源。由于人們普遍缺乏節約用水的意識，導致了水資源的浪費[2]。

3.2 灌溉不均勻

灌溉不均勻性是當前農田水利建設中普遍存在的問題，在某些地區尤為突出。這種不均衡的灌溉分布會造成部分農田缺水，而另一部分農田積水嚴重，影響作物生長及產量。首先，不均的灌溉可能是因為灌溉設備老舊、受損或設計不當造成的。在某些地區，灌溉設備可能會發生滲漏或者堵塞，從而導致水無法均勻地分配到各個農田。這樣的話，有些地方可能會缺水；其次，由于缺乏有效的灌溉管理與監測體系，造成灌溉不均。由于缺乏科學的灌溉規劃及數據支撐，部分地區農戶對農田灌溉需求量的判斷存在困難。因此，他們可能會對農田進行過多或過少的灌溉，造成有些地方出現過多的積水，而另一些地方則出現缺水的情況。另外，由于地形、土壤特征的不同，也會造成灌溉不均。在某些山地或丘陵地區，地形起伏較大，土壤類型各異，因此，對不同區域的灌溉要求必須采取有針對性的灌溉措施。如果灌溉系統不能適應地形、土壤特征，將造成部分區域缺水，其他區域積水過多的現象。

3.3 能源消耗大

傳統的灌溉方式通常需要用水泵或其他設備從水源向農田輸送水。當地勢較高或水源距離較遠時，輸送能耗較大，主要是用水泵或水管輸送。能源消費的增長直接導致了灌溉費用的增加，特別是對于那些依靠石油和電力的農業灌溉系統。傳統的灌溉方式，如開渠、溝渠等，普遍存在著輸水效率不高的缺點。由于水分蒸發、漏失和輸移等原因，實際到達農田的水量大大少于實際供水量。由于需要更多的水以彌補損失，這就增加了能源消費，加劇了資源浪費，增加了費用壓力。傳統的灌溉模式往往缺乏精準的灌溉規劃與技術支撐，易造成灌溉過量甚至不足。過度灌溉不僅浪費了水資源，還增加了能源消費；灌溉不足會影響作物的生長發育，影響作物的產量，進而影響農戶的經濟效益。傳統灌溉模式能耗大、效率低，直接導致農業生產成本增加、農戶收入下降；而灌溉系統成本高、效率低，會導致農產品價格上漲、市場競爭能力下降，嚴重影響農業產業的整體發展。

4 解決問題的措施

4.1 引進先進的灌溉技術

滴灌與微噴灌是農田灌溉管理的重要手段。首先，他們直接把水送到作物的根或者葉子上，這樣可以最小化水分的蒸發和損失。與傳統的洪灌、噴灌相比，這種直接供水方式可以大大提高水資源利用率，對緩解我國水資源緊缺具有重要意義。在實際應用中，滴灌與微噴灌可根據作物生長需求及土壤水分狀況，對供水進行精準調控，避免“過灌”或“少灌”現象，確保作物獲得適宜的水分供給，提高作物生長速率與產量。其次，這些先進的灌溉技術可以有效地降低水土流失和鹽堿化程度。本項目提出一種基于微噴灌技術的滴灌技術，它可將水分直接輸送至作物根部，減少地表徑流，減少水土流失風險；同時，該模式還可以降低地下水超采帶來的鹽堿化風險，保障土壤資源健康可持續利用。第三，滴灌及微噴灌系統對水流的驅動作用較小，與常規灌溉相比，可有效減少能耗。這不但可以降低農業生產成本，而且也可以降低與能源有關的環境污染及碳排放量。滴灌與微噴灌是一種適應性強的技術，能適應不同的土壤類型、作物品種、氣候條件等不同的農業環境。這一靈活性使其可以在不同區域、不同類型的農業生產中得到廣泛應用，為農業可持續發展提供強有力的支撐。引進先進灌溉技術，尤其是滴灌、微噴灌技術，對于提高農田灌溉管理水平、提高灌溉效益意義重大。它不僅可以提高水資源的利用率，而且可以降低農業生產成本，減輕環境壓力，實現農業的可持續發展[3]。

4.2 推廣智能化灌溉系統

推廣智能化灌溉系統，對農業灌溉管理具有十分重要的意義。該系統采用傳感器、無線通信等先進技術，實現了灌溉過程的自動、精確化，有效地解決了傳統灌溉中存在的諸多問題。土壤濕度傳感器，安裝于土壤中，可對土壤水分進行實時監測。當土壤濕度降至設定值r64pN1MIu9VlyV3ZLOzvyQAn5FRoU+pCV3NsEAUeRwE=以下時，系統自動啟動灌溉裝置，向作物供給合適的水量。這樣既可以避免過多的澆水，又可以保證作物的生長所需的水分。本文介紹了一種基于無線通信技術的智能化灌溉系統。農戶可通過手機應用程序或網絡平臺，隨時隨地對灌溉系統進行實時監控與調整，并根據氣象、土壤狀況靈活調節。此遙控功能可使農戶及時調整，確保作物獲得最佳灌溉效益。智能化灌溉系統能根據不同作物品種、不同生育時期、不同土壤類型進行個性化灌溉。從而實現對不同區域、不同作物的精準供水，最大化利用水資源，提高農田灌溉效率。推廣智能灌溉系統是實現農業可持續發展的重要途徑。智能化灌溉系統不僅能提高灌溉效率，還能減少水資源浪費，降低農業生產成本，增加農戶收入。同時，它還具有環保、節能、減排、改善農業生態環境的作用。推廣智能化灌溉系統，對提高農田灌溉管理效率與水平意義重大。采用先進的灌溉技術，實現灌溉自動化、精確化，可有效解決傳統灌溉中存在的諸多問題，為實現農業可持續發展打下堅實的基礎。

4.3 優化農田水利管理制度

優化農田水利管理制度是提高農田水利灌溉管理效率的關鍵一環。建立健全的管理制度需要綜合考慮水資源管理、政策法規、技術支持以及農民參與等方面。首先，制定健全的水資源管理政策和法規是優化農田水利管理制度的基礎。這包括確定水資源使用的權責關系、建立水資源的核準和分配機制、制定水資源保護政策等，以確保水資源的合理利用和保護。其次，加強水資源調配是優化管理制度的重要舉措之一。這包括建設跨區域的水利工程和水利設施，實現水資源的跨區域調配，以滿足不同地區和不同農田的灌溉需求。同時，還可以通過建立水資源交易市場等方式，促進水資源的合理配置和利用。此外，提高農民參與農田水利管理的積極性也是優化管理制度的重要內容，可以通過建立農民水利管理組織、開展水利技術培訓、加強水利信息的宣傳和普及等方式，鼓勵農民參與農田水利管理，提高管理效率。最后，借助現代信息技術，如大數據、人工智能等，對農田水利管理進行智能化和精細化管理，也是優化管理制度的重要手段之一。通過實時監測土壤水分、氣象條件等數據，利用預測模型和決策支持系統，實現對農田水利灌溉的精準調控，提高管理效率和水資源利用效率。優化農田水利管理制度需要多方面的政策、技術和參與機制的支持；只有通過綜合施策，才能實現農田水利灌溉管理效率的提升。

5 結語

智能化灌溉系統的推廣標志著農田水利灌溉管理進入了新的時代，它不僅是一項技術革命，更是農業生產模式的革命。這一舉措將為農業生產帶來革命性的變化，從根本上改變著我們對農田水資源的管理和利用方式。通過結合先進技術，智能化灌溉系統實現了灌溉的自動化和精準化。傳感器、無線通信等先進技術的應用，使得我們能夠更加精準地監測土壤水分狀況，根據實時數據精準調控灌溉設備。這不僅提高了水資源利用效率，還有效地解決了傳統灌溉中常見的不均勻灌溉問題，減少了水資源的浪費，降低了生產成本。智能化灌溉系統的普及將促進農業的可持續發展。它提高了農田灌溉效率，增加了農作物的產量和質量，為糧食安全提供了更可靠的保障；同時，它也有助于節約水資源、減少土壤侵蝕，保護生態環境，推動農業生態化、循環化、智能化發展。我們應該攜手推動智能化灌溉系統的普及，為實現綠色農業、提升農民收入和保護生態環境而不懈努力。只有這樣，我們才能實現農業的可持續發展目標，為子孫后代留下更加美好的生活環境。

參考文獻

[1] 季偉勇，王平，陳欣羽.農田水利灌溉管理及節水技術應用分析[J].中文科技期刊數據庫（全文版）農業科學，2024（1）：23-26.

[2] 張吉.現代農田水利灌溉技術及管理探究[J].中文科技期刊數據庫（全文版）農業科學，2024（2）：34-37.

[3] 鄭彩萍.小型農田水利灌溉節水技術及具體發展思路探討[J].科技資訊，2024，22（1）：152-154.