節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

摘要：為了解決農(nóng)業(yè)用水短缺和水資源利用效率低下的問題，本文以節(jié)水灌溉技術(shù)的概念內(nèi)涵、現(xiàn)實(shí)意義和具體應(yīng)用為切入點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了滴灌、噴灌、滲灌等主要技術(shù)類型的應(yīng)用特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)。針對(duì)農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用，提出了科學(xué)配置灌溉系統(tǒng)、強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用、完善技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)，以及推進(jìn)政策支持引導(dǎo)等多維度策略建議，旨在提升農(nóng)業(yè)水資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利工程；節(jié)水灌溉技術(shù)；應(yīng)用策略

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和人口增長(zhǎng)，水資源短缺問題日益突出，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方式存在水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率低下等問題。農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高水資源利用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。深入研究節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用策略，對(duì)緩解農(nóng)業(yè)用水矛盾、保障糧食安全、推動(dòng)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

1 農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)含義

農(nóng)田水利工程中的節(jié)水灌溉技術(shù)是指在農(nóng)田灌溉過程中，通過一系列工程技術(shù)和管理措施，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水的高效利用和節(jié)約的灌溉方式。從狹義角度看，節(jié)水灌溉技術(shù)主要包括各類工程技術(shù)手段，如管道輸水灌溉、噴灌、微灌、滲灌等先進(jìn)灌溉方式，以及田間灌溉管網(wǎng)、水量調(diào)控設(shè)施等配套工程設(shè)施。通過采用這些技術(shù)，可以減少輸配水過程中的渠系滲漏和蒸發(fā)損失，提高水分利用效率，達(dá)到節(jié)約用水的目的[1]。從廣義角度看，節(jié)水灌溉技術(shù)涵蓋灌溉制度、用水管理等非工程技術(shù)措施，以及相關(guān)政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等保障機(jī)制。這些措施通過優(yōu)化灌溉時(shí)間、定額和頻次，加強(qiáng)用水精細(xì)化管理，建立節(jié)水激勵(lì)約束機(jī)制等，為節(jié)水灌溉工程措施的有效實(shí)施提供制度保障。

2 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的現(xiàn)實(shí)意義

2.1 提升水資源使用效率

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，水資源是不可或缺的重要資源之一。然而，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源短缺問題日益突出，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方式存在著水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率低下等問題。節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這一問題。節(jié)水灌溉技術(shù)通過優(yōu)化灌溉系統(tǒng)、改進(jìn)灌溉方式、調(diào)整灌溉制度等手段，可以最大限度地減少灌溉過程中水分的無效蒸發(fā)和滲漏損失，從而顯著提高水的利用效率。同時(shí)，節(jié)水灌溉技術(shù)還能夠根據(jù)作物生長(zhǎng)特點(diǎn)和需水規(guī)律，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，避免過度灌溉或不足灌溉導(dǎo)致的水分浪費(fèi)和作物減產(chǎn)問題，進(jìn)一步提高水資源的利用效率。

2.2 降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本

節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高水資源利用效率，還能有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉過程中，往往需要投入大量的人力與物力，生產(chǎn)成本居高不下。而現(xiàn)代節(jié)水灌溉通過引入智能化管理系統(tǒng)和自動(dòng)化控制技術(shù)，優(yōu)化灌溉制度和灌溉方式，實(shí)現(xiàn)灌溉環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)調(diào)控，不僅顯著降低了人工投入，還有效節(jié)約了能源消耗，進(jìn)一步降低了農(nóng)田灌溉的水費(fèi)支出，從而實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)成本的優(yōu)化[2]。同時(shí)，節(jié)水灌溉技術(shù)還能夠促進(jìn)土壤水分的均勻分布，改善農(nóng)田小氣候環(huán)境，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。

2.3 促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展

節(jié)水灌溉技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐之一。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，節(jié)水灌溉技術(shù)也在不斷更新升級(jí)，智能化、信息化、數(shù)字化已成為節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過將節(jié)水灌溉技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、信息化系統(tǒng)及自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，農(nóng)田水利工程的運(yùn)營(yíng)管理實(shí)現(xiàn)了智能化與精細(xì)化的雙重提升，顯著增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效能。節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用還能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)的粗放型向集約型、精細(xì)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

3.1 滴灌技術(shù)

滴灌系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，主要通過定向輸送管道與專用滴頭，將水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接輸送至植物根部周圍土層，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。完整的滴灌系統(tǒng)由水源供給裝置、水質(zhì)過濾裝置、輸配水管網(wǎng)、自動(dòng)控制裝置及滴頭或滴帶等核心部件構(gòu)成。在工程實(shí)踐中，滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（包括滴頭流量、灌溉周期、澆灌頻次與持續(xù)時(shí)間等）需依據(jù)作物品種、發(fā)育期、環(huán)境氣候和土壤性質(zhì)等多重因素進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)作物需水規(guī)律和土壤持水特性的精確匹配。作物需水量的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法為：作物需水量（mm）=實(shí)測(cè)蒸發(fā)量（mm）×查表作物系數(shù)。其中實(shí)測(cè)蒸發(fā)量可經(jīng)由氣象監(jiān)測(cè)站或蒸發(fā)器獲取，相應(yīng)作物系數(shù)則可通過標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表查詢得到。通常情況下，滴灌系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)50%～70%的節(jié)水效果，提高作物產(chǎn)量10%～20%。滴灌技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)供水，還可通過系統(tǒng)將可溶性肥料直接輸送至作物根域，既提升了肥料使用效率，又有效降低了肥料流失導(dǎo)致的面源污染風(fēng)險(xiǎn)[3]。

綜上所述，滴灌技術(shù)憑借其卓越的節(jié)水增產(chǎn)和環(huán)境友好特性，已成為農(nóng)田水利工程中廣受青睞的灌溉方式。

3.2 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)作為另一種先進(jìn)的灌溉方式，主要利用專用噴頭或噴槍裝置，將水源以細(xì)小水滴或霧化形態(tài)均勻噴灑于作物及土壤表層。在噴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)田塊規(guī)模、地形地貌、土壤特征及栽培作物等關(guān)鍵要素進(jìn)行系統(tǒng)性分析，合理選擇噴灌系統(tǒng)類型（如固定式、移動(dòng)式、中心支軸式等），并對(duì)噴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如噴頭布局、出水量、灌溉強(qiáng)度和灌溉時(shí)間等。噴灌系統(tǒng)可采用自動(dòng)化控制技術(shù)，根據(jù)土壤濕度、氣象條件等信息實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化調(diào)控，也可由農(nóng)民根據(jù)作物需水狀況進(jìn)行人工控制?？傮w而言，噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中表現(xiàn)出較高的灌溉效率，整體可達(dá)60%～90%，其中輸水管網(wǎng)系統(tǒng)效率為85%～95%，噴頭工作效率則在75%～90%。噴灌定額一般為500～1 000 mm，單次灌溉定額為20～50 mm。噴灌均勻度系數(shù)可達(dá)80%～95%，其中低壓噴灌系統(tǒng)可達(dá)90%～95%，高壓噴灌系統(tǒng)為80%～90%。由此可見，噴灌技術(shù)憑借其良好的灌溉均勻度和較高的水分利用效率，已在農(nóng)田水利工程中得到廣泛普及和應(yīng)用。

3.3 滲灌技術(shù)

滲灌技術(shù)是利用埋設(shè)在地下的管道系統(tǒng)，將灌溉水均勻滲入到作物根系附近土壤中的一種節(jié)水灌溉方式。該項(xiàng)技術(shù)主要適用于大規(guī)模耕地、土壤透水性能優(yōu)良且地下水埋深較大的農(nóng)田區(qū)域。在滲灌工程建設(shè)過程中，需要對(duì)區(qū)域地貌特征、土壤物理化學(xué)性質(zhì)及農(nóng)作物品種等關(guān)鍵要素進(jìn)行全面評(píng)估，合理設(shè)計(jì)滲灌系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，如管道直徑、長(zhǎng)度、布局，灌水口間距和施肥裝置安裝位置等。滲灌管道多采用耐腐蝕、抗老化的PE等塑料管材，埋設(shè)深度為50～100 cm。灌溉控制設(shè)備包括閥門、流量計(jì)、壓力表等，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量控制。通常情況下，滲灌系統(tǒng)的單次作業(yè)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)控制在2～4 h內(nèi)，其灌溉周期需依據(jù)作物需水規(guī)律與土壤含水狀況進(jìn)行科學(xué)設(shè)定。滲灌的水分利用系數(shù)可達(dá)0.7～0.8，每1 m3灌溉水耗電量?jī)H為0.1～0.2 kW·h?？傊?，滲灌技術(shù)具有顯著的節(jié)水效果和施肥增效作用，但成本較高，適用范圍有一定局限性，在滿足使用條件的農(nóng)田可作為節(jié)水灌溉的有效方式加以推廣應(yīng)用。

4 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用策略

4.1 科學(xué)配置灌溉系統(tǒng)

節(jié)水灌溉技術(shù)要達(dá)到預(yù)期的節(jié)水增效目標(biāo)，關(guān)鍵在于科學(xué)合理地配置灌溉系統(tǒng)。灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、作物種植結(jié)構(gòu)及水資源稟賦等因素，因地制宜地選擇適宜的節(jié)水灌溉方式和配套設(shè)施[4]。例如，對(duì)于干旱缺水地區(qū)，可優(yōu)先考慮采用滴灌、微噴灌等局部灌溉方式，利用管道輸水，精準(zhǔn)調(diào)控灌溉水量和時(shí)間，減少輸配過程中的水量損失和無效蒸發(fā)，而在水資源相對(duì)豐沛的地區(qū)，噴灌、滲灌等全田灌溉方式則可作為有益補(bǔ)充，但需合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)，優(yōu)化噴頭布局和灌水時(shí)間，提高灌溉均勻度和水分利用率。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)灌溉系統(tǒng)的配套設(shè)施建設(shè)，如田間儲(chǔ)水池、沉沙池、過濾器等，以保障灌溉用水的水質(zhì)和水量，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。此外，灌溉系統(tǒng)還應(yīng)具備一定的彈性和調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，滿足不同生育期作物的需水規(guī)律。農(nóng)田灌溉制度的制定應(yīng)綜合分析降水、蒸發(fā)、土壤、作物等要素，動(dòng)態(tài)調(diào)整灌水定額和灌溉頻次，避免過量或不足灌溉導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)和作物減產(chǎn)。

4.2 強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)代信息技術(shù)為節(jié)水灌溉技術(shù)插上了騰飛的翅膀。將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)與節(jié)水灌溉深度融合，可實(shí)現(xiàn)灌溉全過程的數(shù)字化監(jiān)測(cè)、智能化控制和精細(xì)化管理，進(jìn)一步挖掘節(jié)水灌溉的潛力。具體而言，在農(nóng)田中布設(shè)各類傳感器，實(shí)時(shí)采集土壤墑情、溫濕度、光照等環(huán)境參數(shù)及作物長(zhǎng)勢(shì)等數(shù)據(jù)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心平臺(tái)。平臺(tái)綜合分析農(nóng)田的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及天氣預(yù)報(bào)等信息，利用大數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)作物需水規(guī)律、土壤水分運(yùn)移等進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，形成田間尺度的精準(zhǔn)灌溉決策方案，并控制執(zhí)行裝置按需灌水，實(shí)現(xiàn)水量的精準(zhǔn)調(diào)控和全程優(yōu)化管理。同時(shí)，信息化管理平臺(tái)還應(yīng)具備灌溉調(diào)度、設(shè)備監(jiān)控、故障診斷等功能，為節(jié)水灌溉系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供支撐。需要注意的是，在引入新技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和互聯(lián)互通，搭建上下游協(xié)同、多源數(shù)據(jù)共享的灌溉信息化體系。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門應(yīng)提供必要的設(shè)施裝備和技術(shù)培訓(xùn)，提高廣大農(nóng)民參與信息化管理的意識(shí)和能力，引導(dǎo)新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體帶頭應(yīng)用，充分發(fā)揮技術(shù)示范引領(lǐng)作用。

4.3 完善技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)

節(jié)水灌溉技術(shù)從研發(fā)到推廣應(yīng)用，離不開扎實(shí)有效的技術(shù)培訓(xùn)和服務(wù)。農(nóng)田水利部門應(yīng)會(huì)同農(nóng)技推廣、農(nóng)民合作社等單位，制定切實(shí)可行的節(jié)水灌溉技術(shù)培訓(xùn)計(jì)劃，因地制宜開展形式多樣的教學(xué)活動(dòng)[5]。針對(duì)農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營(yíng)主體和種養(yǎng)大戶，可采取“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”的方式，組織舉辦節(jié)水灌溉設(shè)施設(shè)備操作、灌溉制度制定、農(nóng)藝措施配套等專題培訓(xùn)班，邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家面對(duì)面答疑解惑，提升其對(duì)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的掌控能力。對(duì)于普通農(nóng)戶，應(yīng)充分利用“農(nóng)民夜校”、田間課堂等載體，深入田間地頭手把手傳授節(jié)水灌溉實(shí)用技術(shù)，讓農(nóng)民在實(shí)踐中學(xué)會(huì)并掌握節(jié)水灌溉方法。同時(shí)，培訓(xùn)工作還應(yīng)輔之以系統(tǒng)完善的田間技術(shù)服務(wù)。例如，組建一支熟悉節(jié)水灌溉原理、精通設(shè)施設(shè)備維護(hù)的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，及時(shí)跟蹤灌溉系統(tǒng)運(yùn)行狀況，為農(nóng)戶提供灌溉策略優(yōu)化、設(shè)備維修等支持，做到灌溉全程服務(wù)全覆蓋。各級(jí)農(nóng)技推廣部門應(yīng)將節(jié)水灌溉技術(shù)納入重點(diǎn)推廣范疇，建立健全“縣-鄉(xiāng)-村”三級(jí)農(nóng)技推廣網(wǎng)絡(luò)，因地制宜編制節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程，定期更新并推廣應(yīng)用。

4.4 推進(jìn)政策支持引導(dǎo)

相關(guān)職能部門（包括水利、農(nóng)業(yè)及財(cái)政等）應(yīng)強(qiáng)化政策引導(dǎo)和部門聯(lián)動(dòng)，制定科學(xué)合理的節(jié)水灌溉推廣方案與配套支持政策，為該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用營(yíng)造有利的發(fā)展環(huán)境。具體而言，在資金投入方面，中央和地方財(cái)政應(yīng)加大對(duì)節(jié)水灌溉工程建設(shè)的支持力度，通過設(shè)立專項(xiàng)資金、貸款貼息、以獎(jiǎng)代補(bǔ)等措施，重點(diǎn)支持老旱作區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)等水資源短缺地區(qū)的節(jié)水灌溉設(shè)施建設(shè)和改造，提高農(nóng)田灌溉保障能力。在稅費(fèi)優(yōu)惠方面，對(duì)從事節(jié)水灌溉設(shè)施制造、安裝、維護(hù)等服務(wù)的企業(yè)給予相應(yīng)的稅收減免，降低節(jié)水灌溉工程的建設(shè)和運(yùn)行成本。同時(shí)，還應(yīng)制定差別化的農(nóng)業(yè)水價(jià)政策，通過實(shí)行累進(jìn)水價(jià)或季節(jié)性水價(jià)，激勵(lì)農(nóng)戶采用先進(jìn)適用的節(jié)水灌溉技術(shù)。產(chǎn)業(yè)政策方面，應(yīng)加快完善節(jié)水灌溉產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量認(rèn)證體系，著力打造一批技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的節(jié)水灌溉設(shè)施設(shè)備制造企業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向?qū)I(yè)化、規(guī)?；⑵放苹较虬l(fā)展。此外，政府還應(yīng)加強(qiáng)節(jié)水灌溉科技攻關(guān)，聚焦核心技術(shù)裝備，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系，加快形成一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)成果，為節(jié)水灌溉產(chǎn)業(yè)升級(jí)賦能。

5 結(jié)語(yǔ)

節(jié)水灌溉技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要支撐，在提高水資源利用效率、降低生產(chǎn)成本、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過系統(tǒng)分析不同節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，提出了科學(xué)配置、信息化管理、技術(shù)培訓(xùn)和政策引導(dǎo)等多維度應(yīng)用策略。未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)信息技術(shù)深度融合，完善配套政策體系，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

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