高效節水灌溉技術在農田水利中的應用

我國農業用水量巨大，水資源分布不均、利用率低的問題已嚴重制約農業可持續發展，尤其是在干旱和半干旱地區，水資源短缺與灌溉效率低下更為突出。隨著科技進步，各類高效節水灌溉技術不斷涌現，為農田水利工程提供了新的發展機遇。這些技術，如滴灌、噴灌、微灌等，不僅能夠精準供水，有效緩解農業用水壓力，還能夠顯著提高作物產量和農民收入，對農業增產與生態改善具有重要意義。因此，研究和推廣高效節水灌溉技術在農田水利工程中的應用，已成為推動農業與生態協調發展的關鍵環節。

一、高效節水灌溉技術的應用價值

（一）改善生態環境

在現代農業生產中，水資源的高效利用對于生態環境保護尤為重要。高效節水灌溉技術的合理應用，可優化水分供應，使土壤保持適當濕潤，從而抑制土壤風蝕與沙化，減少農田土壤退化現象。同時，滴灌、微灌等技術避免了傳統漫灌造成的地表徑流，有效減少土壤流失。在一些容易發生鹽堿化的地區，應用節水灌溉技術可控制水分滲透，改善土壤含鹽量，抑制鹽堿化趨勢，從而保護生態環境。此外，節水灌溉在維持地下水位、減少地面沉降等方面也發揮著積極作用，尤其是在地下水資源緊缺的干旱地區，節水灌溉通過合理控制水量，有助于地下水的有效補給，維持生態平衡。

（二）提高農業經濟效益

高效節水灌溉技術通過精準供水，可降低農業灌溉成本，提高作物的產量和品質，帶來顯著的經濟效益。滴灌、微灌等技術將水直接輸送至作物根部，有效減少水分蒸發和滲漏，實現精準灌溉。適量的水分供應可促進根系發育，增強作物抗病蟲害能力，減少農藥和化肥的施用量，進一步降低生產成本。在果樹、蔬菜等經濟作物中，利用節水技術提高了灌溉效率和作物質量，增加了農民收入，并推動節水農業的良性發展。

（三）加快新技術創新和推廣速度

高效節水灌溉技術的發展在很大程度上促進了農業科技創新。以滴灌、微灌為代表的節水灌溉技術，不僅推動了灌溉設備的智能化升級，還促進了自動化控制技術的引入和應用。例如，通過智能化滴灌系統可以實時監控土壤濕度，依據作物需求調節灌溉水量，實現精準灌溉。同時，智能灌溉技術的普及帶動了數據分析、傳感器等高新技術的廣泛應用，進一步提高了灌溉效率。各類先進節水技術的不斷完善，提高了灌溉作業的自動化、精準化程度，極大地減輕了人工灌溉的負擔。此外，科技創新帶來的節水技術推廣應用，也為農業現代化提供了重要保障，推動了節水灌溉技術在農村的廣泛普及，為構建現代化農業體系奠定了堅實的基礎。

二、高效節水灌溉技術的根本原則

（一）因地制宜

高效節水灌溉技術的應用應基于各地的自然條件和農業需求，因地制宜地選擇合適的灌溉方式。我國地域廣闊，氣候、地形和土壤差異顯著，農業用水需求也各不相同。例如，在干旱的西北和華北地區，滴灌和膜上灌溉的節水效果更加明顯，而南方水資源豐富的地區則可采用噴灌以滿足大面積作物的需求。同時，根據作物類型和生長階段調整灌溉量和頻率也十分關鍵。對于需水量大的經濟作物，如葡萄和蘋果，滴灌不僅能夠確保充足的水分供應，還能夠顯著減少水資源浪費。因此，科學合理的灌溉方案需要綜合考慮當地水資源、土壤、作物需求和氣候條件，以實現最佳的節水效果。

（二）統一規劃

節水灌溉的推廣需要統一規劃和政策支持。各地政府應根據農業發展規劃，制訂適合當地的灌溉推廣方案，明確節水技術目標，配套財政支持和技術服務，保障項目持續推進。規劃內容應包括水源保護、取水調控和灌溉系統布局，各級水利和農業部門需要協同統籌水資源，避免區域需求不均導致的浪費。通過政策引導和資源整合，將節水灌溉納入農業整體規劃，形成標準化、規模化的管理模式，有效提高應用效率。

（三）技術創新

高效節水灌溉的核心在于不斷進行技術創新，以提高灌溉的效率和精準度。通過研發與改進現代灌溉設備，如智能化滴灌、自動化噴灌和精細化微灌等，將信息技術與灌溉系統深度結合，推動農業的數字化轉型。例如，自動化滴灌系統可以根據土壤濕度、氣溫、光照等數據，智能調整灌溉頻率和水量，不僅能節省水資源，還能減少人工操作帶來的誤差。此外，創新技術的推廣應用要求政府和企業的合作，積極鼓勵農業領域的科研創新，加大對現代灌溉設備的研發投入。通過技術進步，節水灌溉可逐步朝智能化、無人化和自動化的方向發展，從而為農業生產提供更加高效、便捷的水資源管理解決方案，全面提高水資源利用率。

三、常見的高效節水灌溉技術

（一）滴灌技術

滴灌技術是通過低壓管道系統，以小水滴形式直接輸送水分至作物根部，從而實現精準灌溉。一般來說，滴灌系統的管道壓力維持在0.1～0.3 MPa，出水量控制在1～4 L·h-1，有效減少輸水過程中的蒸發和滲漏損失。研究表明，在干旱和半干旱地區，使用滴灌技術的水資源利用率可提高30%～50%，且與傳統漫灌相比，可節水60%～70%。此外，滴灌可與施肥系統結合，形成水肥一體化管理，每次施肥濃度在0.2%～0.5%，不僅減少了化肥用量，還提高了作物的產量和質量。例如，在葡萄種植中，使用滴灌技術可提高產量在20%以上，同時節約用水約50%。

（二）噴灌技術

噴灌技術利用加壓系統將水均勻噴灑至作物區域，模擬天然降水，適用于較大面積的灌溉。噴灌系統的工作壓力通常為0.2～0.4 MPa，噴頭的出水量在20～50 L·h-1，覆蓋范圍為半徑10～30 m。數據顯示，與傳統溝灌相比，使用噴灌技術能夠節水40%～60%，特別是在小麥和玉米等大田作物的灌溉中，噴灌可提高水分利用效率約30%，滿足作物均勻灌溉需求，同時減少了地表水的徑流和蒸發損失。然而，由于噴灌受風速和溫度的影響較大，建議在風速低于4 m·s-1、氣溫較低的條件下操作，以獲得最佳的節水效果。

（三）微灌技術

微灌技術是一種精準度較高的灌溉方法，包括微型噴霧、滴灌和涌泉澆灌等形式。微灌系統的水壓通常控制在0.05～0.2 MPa，水流量為10～30 L·h-1，適合溫室和花卉等高附加值作物。在使用微灌時，根據作物需水量和土壤濕度進行小范圍調控，能夠將灌溉效率提高到80%～90%。微灌技術對溫室大棚作物的節水效果尤為顯著，例如，在草莓種植中，使用微灌技術可節水約60%，且保證均勻的水分供應，提高了果實的商品率。此外，結合智能監控系統的微灌能夠實時調整灌溉量，進一步提高水資源的利用效率。

（四）渠道防滲漏技術

渠道防滲漏技術通過使用防滲材料減少水資源在輸送過程中的流失。在傳統土渠的基礎上，通過鋪設厚度為15～30 mm的混凝土或瀝青層，滲漏率可降低70%～80%。例如，在寧夏灌區的試驗中，采用渠道防滲漏技術后，單位長度渠道的滲漏量從原來的200 L·h-1減少到50 L·h-1以下，節水效果顯著。防滲渠道不僅能降低水分流失，還能有效避免水體污染，適合在水資源緊缺或灌溉成本較高的地區使用。盡管這種技術在建設初期投入較大，但其在長期灌溉過程中可減少50%以上的水資源浪費，降低了維護成本。

（五）膜上灌溉技術

膜上灌溉結合地膜覆蓋，通過在地膜上開設小孔，將水分定向輸送至作物根部，有效抑制水分蒸發。研究表明，膜上灌溉的水資源利用率在85%以上，相比傳統灌溉方法節約水資源25%～30%。在棉花種植中，通過膜上灌溉技術能夠提高產量10%～15%，并減少雜草生長約70%，大幅降低除草成本。同時，覆蓋膜下的水分不會受到風吹和陽光直射的影響，確保水分的有效利用。因此，膜上灌溉技術特別適用于需要長期保持濕潤的作物，如棉花、蔬菜等，尤其是在西北干旱區應用廣泛，既節水又提高了作物產量。

為了便于比較各類灌溉技術的基本參數和適用性，表1中總結了滴灌、噴灌、微灌等常見高效節水灌溉技術的關鍵參數，包括工作壓力、出水量、節水效果及適用作物。

表1清晰展示了各類灌溉技術的核心參數與實際應用，為選擇合適的高效節水灌溉技術提供了直觀參考。不同灌溉方式在適應不同作物的同時，也各具節水特點，可根據作物需求、氣候條件及水資源狀況選擇適宜的灌溉技術，從而達到最佳的節水效果。

四、高效節水灌溉技術的應用

（一）加強技術推廣和農戶培訓

為確保高效節水灌溉技術在農村的廣泛應用，必須開展有效的技術推廣與農戶培訓。研究顯示，在推廣節水灌溉技術的地區，受過培訓的農戶水資源利用率平均提高20%，單位面積的灌溉用水量減少15%～30%。通過農技推廣站、農業合作社等渠道，技術人員可以組織講解會和實地演示，幫助農戶掌握滴灌、噴灌等技術的正確操作方式。例如，在滴灌系統中，農戶需要了解如何調節水壓、清理滴頭，確保出水量保持在1～4 L·h-1，從而達到最佳的灌溉效果。為加大推廣力度，還可以利用廣播、電視等傳播方式，將節水技術的效益與應用實例傳播到更廣泛的農村地區。通過長期有效的推廣與培訓，農戶不僅能掌握設備操作，還能增強節水意識，為水資源管理奠定良好的基礎。

（二）制訂科學有效的灌溉方案

針對作物在不同生長階段對水分需求的差異，灌溉方案應依據作物特性、土壤含水量和當地氣候條件進行科學設計。例如，對于需水量較大的經濟作物如葡萄，在果實膨大期需保持較高的土壤濕度（一般保持在60%～70%），而在生長期土壤濕度控制在40%～50%。以葡萄種植為例，每年平均灌水量為3000～3500 m3·hm-2，而在果實膨大期灌溉量會增加30%。為優化灌溉頻次，可通過土壤濕度傳感器監測土壤含水量，結合氣象監測數據設定灌溉時間和灌水量。這樣一來，不僅能夠避免水分浪費，還能夠確保作物獲得穩定的水分供給，從而提高作物的產量和品質。通過制訂科學、靈活的灌溉方案，各地能夠最大限度地發揮水資源的節約效益。

（三）完善灌溉管網設施

灌溉管網設施的質量和布局直接影響水資源的輸送效率和均勻性。在管網設計中，灌溉管道應根據地形和作物布局進行合理布置，確保水壓平衡，以避免因壓力差異導致出水不均的情況。例如，管道鋪設過程中應保證坡度在0.2%～0.5%，這樣能夠減少流速變化對水壓的影響。在一些干旱半干旱地區，建議使用耐高溫、防滲漏的PE或PVC材質管道，以降低蒸發和漏水損失。實踐表明，使用防滲管材可以減少30%～40%的水資源損失。灌溉設施運行中，定期維護至關重要，管網堵塞或破裂容易導致水資源浪費。定期清理管道、檢查接頭密封性，能夠使水資源利用率提高15%～25%。通過合理規劃管網，科學選擇管道材質與鋪設方式，農田灌溉系統能高效運行，從而確保水資源的最大化利用。

（四）提高智能灌溉水平

智能灌溉系統在現代節水灌溉中起著重要作用，能夠根據土壤濕度和氣象數據實時調節灌溉頻率和水量，從而減少不必要的水資源消耗。智能系統通常配備土壤濕度傳感器、氣象監測站、遠程控制設備等，通過數據的實時反饋，系統會根據土壤濕度狀況自動啟動或停止灌溉。例如，在濕度低于40%時，系統會啟動灌溉，直至濕度恢復到60%，確保土壤保持適宜的含水量。

為了更清晰地展示智能灌溉系統在不同季節的節水效果，圖1展示了智能灌溉系統全年節水率的變化。圖1表明，智能灌溉系統在干旱季節節水效果顯著，可在旱季達到40%的節水率，而在多雨季節，通過適時停灌節省了大量水資源。

圖1的數據表明，智能灌溉全年平均節水率在30%左右，尤其是在干旱季節能夠將水資源利用效率提升至80%以上。物聯網與云計算技術的引入進一步推動了智能灌溉的普及，使農田灌溉更具數據支持和科學性。通過長期數據積累，智能灌溉系統還能生成作物生長和用水的長效管理方案，為未來的灌溉決策提供可靠依據。

五、結語

在農業生產中，水資源的合理利用關乎生態平衡和經濟效益，高效節水灌溉技術作為現代農業的關鍵手段，彰顯了其在可持續發展中的重要地位。通過因地制宜的技術選擇、科學的灌溉方案、完善的管網設施及智能化的水資源管理，不僅能夠減少水資源浪費，還能夠提高作物的產量和品質，保障農業長久收益。這些技術的推廣和應用，不僅為農田水利工程提供了穩固的支撐，也為緩解水資源短缺、保護生態環境和提高農業生產效率提供了有效途徑。未來，隨著技術的進步與推廣力度的加大，高效節水灌溉將進一步推動農業現代化，為實現水資源與農業經濟協調發展奠定堅實的基礎。

作者簡介：俞琴（1986—），女，甘肅古浪人，本科，工程師，主要從事水利工程建設與運行管理研究。