基于水資源高效利用的農田節水灌溉核心技術運用建議

當前我國農業產業發展速度越來越快，各類新型技術的推廣與應用使得現代農業發展活力大幅度增強，農業領域灌溉質量直接影響農作物以及其他經濟作物的產量與質量，甚至關乎地區可持續農業的發展。為提高灌溉水平，需積極推廣農田節水灌溉技術，將滴灌、噴灌、微噴灌以及水肥一體化技術等進行優化升級，發揮農田節水灌溉技術的巨大優勢與潛力，更好應對現代農業的發展挑戰。研究選取多項農田節水灌溉技術進行應用優勢和效益分析，并以魯北地區冬小麥種植為例，分析農田節水灌溉技術的運用要點，提出了農田節水灌溉技術運用建議，旨在全面推進農田節水灌溉技術的發展與革新。

一、農田節水灌溉技術分析

1、人工漫灌技術

在傳統農業發展進程中，大水漫灌是最為傳統的灌溉手段，適用于大面積種植和農作物灌溉，此種大水漫灌技術極大耗費人力和水資源，且無法準確評估與把控土壤水分和灌溉量，容易引發灌溉不均勻的問題，有些農作物大水漫灌后會進一步導致農作物產量降低。

① 人工漫灌

當前我國很多地區積極推動農田節水灌溉技術，區別于傳統大水漫灌技術，人工漫灌技術既有利于減少大水漫灌造成的水資源過量消耗，也無需農戶投入更多人力、物力、財力，能夠達到良好節約用水的灌溉目標。人工漫灌大多于旱季或降水缺少的時間段進行農田灌溉，以促進農作物生長發育，需提前明確水資源灌溉標準，減少地下水開采壓力，適用于小規模的農田灌溉應用需求。其中，需著重針對灌溉區域環境，實現均衡性灌溉，例如可以將人工漫灌與機械化操作進行聯系，節約勞動力成本，在此基礎之上可以增加智能化灌溉、再生水灌溉等模式，以減少對優質水資源的過度消耗。

② 再生水灌溉

該灌溉技術最早起源于20世紀80年代，最早應用于城市污水循環再利用等方面，農業用再生水灌溉需要引進專項污水處理設施，如在農田內增加輸水管道，設置防滲效果好的再生水資源儲存凈化塘，避免污染地下水，同時有利于定期監測再生水水質，確保此類再生水能夠達到灌溉使用需求。由于再生水水域中存在較多抗生素抗性基因，如長期應用該類型水資源進行農作物灌溉，可能導致土壤環境中重金屬累積量增加，鹽離子累積效應提升，所以可在后續研究中探討再生水灌溉的應用與發展方向。

③ 雨水積蓄灌溉

與人工漫灌等相似，區別在于雨水積蓄灌溉的主要水資源為自然雨水，將雨水存儲后，經排水系統直接用于農田灌溉，有利于節約地表及地下水資源，適用于半干旱或干旱類地區，如我國西北地區廣泛應用的“坎兒井”，即屬于雨水積蓄灌溉的雛形。夏季高溫降雨時可及時收集水源進行雨水雜質沉淀和基礎過濾，再經由雨水集蓄灌溉系統灌溉至農田，進而達到節水灌溉的目標。

2、膜上與膜下灌溉技術

膜上灌溉技術主要為膜畦膜上灌、膜溝灌、細流灌等，其中膜畦膜上灌需提前設置7天應用鋪膜機鋪膜后，再灌水讓水分在膜上流動，通過膜縫和放苗孔逐漸滲入土中，膜溝灌為膜孔灌的改進型技術，直接將地膜鋪設于溝坡位置，在溝底處設置薄膜，預留2＼～4厘米縫隙，引導水分順著膜縫和溝坡滲入土中。畦膜上灌需要用專用器械將地膜劃開膜縫隙，壓出U型溝，將水注入溝內進行灌溉，但是此類灌溉模式水量較少，且適用于坡度大于 1% 的農田區域。膜上灌局部灌溉直接澆灌農作物，不會過多灌溉周邊土地，且大多通過地膜縫隙、放苗孔或滲水孔向下滲透，減小了田面蒸發和水分的流失，水資源利用率能達到 80% 以上，尤其適用于水資源匱乏的地區，例如棉花、玉米、花生、大豆等經濟作物均可應用地膜栽培聯合膜上灌溉手段，提高灌溉效率，減少灌溉成本。

膜下灌將覆膜技術與滴灌技術進行聯合應用，提前在田地內埋設低壓管道，種植農作物后再覆蓋地膜，可集中控制輸水管道進行局部灌溉，滴灌用水量少，水分蒸發小，有利于提高肥料利用率，甚至可以將易溶類肥料直接拌和入水中，再通過膜下灌的灌溉形式直接作用于農作物根系、土壤，提高肥料利用率。

3、噴灌、滴灌與微噴灌技術

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① 噴灌技術

噴灌技術區別于傳統水渠灌溉技術，新中國成立后，我國著力推進農田水設施建設，新建了一批農田灌溉工程，主要為渠道輸水模式，但是在常年運行中，此類渠道輸水首段水流線路過長，水分流失嚴重，再加上管道防滲效果逐漸減弱，水資源流失嚴重，除了將傳統灌溉渠道以混凝土等進行加固和防滲之外，可積極應用噴灌技術，該技術需要用密閉類管道輸送水分，減少了水分蒸發，同時可針對目標地域灌溉需求，合理調整噴灌頭，將水資源浪費率降低至 20% 以下；與此同時，可應用遠程化控制系統，增加卷盤式中小型噴灌機進行目標區域的自動化、持續噴灌。此類噴灌系統適用于大面積農田、果園，可準確控制灌溉水量和灌溉持續時間，對比不同農作物生長需求，調整噴灌水量，也可將可溶性化肥溶于噴灌用水中進行水肥一體化管理，噴灌技術節水率能達到 40% 左右，尤其在大面積農田灌溉中實用性強，節水效果更好，有效避免了大規模灌溉所造成的土壤結構破壞問題。

與其他節水灌溉技術相比，噴灌技術應用成本主要體現為水源泵站、輸水管道以及噴頭設備，后續運轉噴灌系統時需定期做好維護，檢查設備的可應用性，及時更換已損壞的噴灌噴頭。噴灌在提升農作物產量方面作用相對有限，主要源于該灌溉技術無法直接作用于作物根系，與此同時應用噴灌系統會使得農田中病蟲害傳播影響速度加快，極容易受到風力作用影響而出現灌溉不均勻的情況。

② 滴灌技術

滴灌技術需要用低壓泵水管道系統，直接將水源運送至作物根系，可達到精準化灌溉運用需求，避免漫灌所產生的水資源過度浪費。相比于噴灌系統，滴灌技術有利于提高農作物產量，改善土壤結構，避免長期灌溉而導致土壤板結，提升了土壤透氣性。滴灌技術以管道輸送水源，避免水分過度蒸發和滲漏，節水率達到 40%～70% ，同時可有效適應不同類型土壤條件和地形地貌，灌溉作業靈活、高效。有研究調查顯示，滴灌技術的投資回收期一般為2＼～3年，經濟效益水平高，雖然前期施工建設成本投資相對較高，但是長期效益尤為顯著。

③ 微噴灌技術

微噴灌技術融合了滴灌與噴灌的運用優勢，為當前農田節水灌溉技術中應用最為高效的灌溉手段，在農田內安設微噴灌管道，在作物根部位置增加水用細小噴嘴，從而模擬自然降雨，增加土壤濕度，微噴灌技術可提高農作物產量 10%～20% 以上，水源利用率更高，且相關設施安裝維護成本低，該技術在大田作物和經濟作物灌溉中可廣泛應用。

二、農田節水灌溉技術應用要點

為更好探究農田節水灌溉技術的實際運用，要點研究選取山東濱州地區，該地區北通大海，地勢南高北低，土壤肥沃，主要為黃河沖積平原，海拔高度為 1～20m ，地勢總體低平。受人類活動和黃河沖刷等因素影響，該地區形成了低崗、緩坡、低洼相間的“大平小不平”的地貌特點，該地區水資源豐富，有多條水系。平均年降水量為 632mm ，年平均氣溫為 13.5^cC 該地區主要種植棉花、小麥、玉米、大豆、花生等作物。近年來越發推進現代化農業發展，為提高農業生產效率，提高灌溉經濟合理性，達到節水高產的灌溉目標，選取該地區冬小麥作物進行節水灌溉技術運用分析。

1、冬小麥水分需求與土壤情

本案例地區位于我國山東省濱州地區，廣泛種植冬小麥，于9月中下旬＼～10月上旬播種完成，冬小麥越冬，來年返青起身階段關注土壤情，及時灌溉，以提高冬小麥生長質量。冬小麥不同生長階段對于水分灌溉的需求各不相同，因此需結合該作物需水特點和生長階段需水要求，合理選擇農田節水灌溉技術，進而節約灌溉用水量，助力冬小麥產量提升。有研究顯示，冬小麥栽培土壤含水量為 60% 左右，有利于促進該作物生長發育，提升產量，如土壤水分降低或水分過高均會影響冬小麥正常生長，導致土壤透水、透氣性降低。

冬小麥水分需求高，且大多數水分會經由葉片蒸發，冬小麥播種后至拔節前，為第一階段，日平均耗水量為每畝地 6m³ ，拔節期至抽穗期耗水量大幅提升，日平均耗水量，能達到每畝地33～51m³ ，抽穗期至成熟期日均耗水量約為 60m³ ，如第二、三階段自然降水過少，氣候干旱，未及時灌溉，會導致小麥嚴重缺水、減產。

以本地區2024年3月上旬土壤情監測結果為例，土壤情監測結果表明，冬小麥未灌溉水澆地 0～20cm 王層，土壤含水量平均 17.25% ，土壤相對含水量平均為 73.85% ， 20～40cm 土壤含水量平均 17.86% ，土壤相對含水量平均為 76.56% ；冬小麥旱地 0～20cm 土層，土壤含水量平均為 14.08% ，土壤相對含水量平均為 61.23%;20～40cm 土壤含水量平均為 14.80% ，土壤相對含水量平均為 64.35% 。對照冬小麥返青起身期適宜相對含水量L 60%～80% ），該地區冬小麥麥田王壤情適宜。

2、冬小麥節水灌溉技術

本地區所應用的冬小麥節水灌溉技術融合了多種灌溉技術，主要包括渠道灌溉及噴灌、滴灌手段。

① 渠道灌溉技術

本地區種植冬小麥大多選擇9月中下旬＼～10月上旬階段，因此需提前做好土地平整和整地澆水，將前茬作物收獲的秸稈粉碎后重新撒入耕地，深耕深翻，扒松土塊后，于立冬前澆水1次，該階段澆水不需要精細化調整澆水范圍，只需在小麥種植田周邊做好防護，完成大面積澆水即可，另需要提前檢查灌溉水渠是否滲漏，及時堵塞滲漏點位，提高后續灌溉效率。

② 滴灌與噴灌技術

為提高農田節水效率，本地區提前鋪設噴灌及滴灌工程，首先對種植地塊地形土質、地勢、坡度等進行提前考察與測量，明確灌溉范圍，規劃設定節水灌溉方案。該地塊常年種植冬小麥、大豆、棉花等經濟作物，因此可根據農作物生長類型和不同階段需水量，選擇與之適合的灌溉噴頭及管道規格，確定主干及分支管線長度、流經點位；管道選取PVC材質，另增加閥門、調節器以及過濾器等，其中過濾器需有效過濾水中雜質、泥沙等物質，以PVC管道聯合PE管道提高噴灌與滴灌施工安裝與后續維護便捷性，噴頭選擇方面可選擇噴霧噴頭，提前完成管道鋪設，做好節水調試。

滴灌節水技術運用之前同樣需要做好地質勘探和土壤特性分析，與噴灌技術相比，滴灌技術更加重視土壤準備和系統參數設定，該滴灌系統施工成本較高，農戶重視程度更高，選擇點滴頭懸掛式滴灌器，去除耕地內雜草后于冬季霜凍前埋設滴灌管道，其間配合做好土體改良，深翻土壤，改良土壤結構提高透氣性、透水性，為冬小麥后續生長發育營造良好條件。

從小麥越冬后返青期階段開始，冬小麥麥田王壤情達到適宜條件，可及時進行春耕春管，使弱苗復壯、控制旺苗穩健生長，期間需著重強化水肥管理，監測病蟲害發生風險。為提高水肥管理策略，該地區應用了滴灌、噴灌，聯合水肥一體化管理手段。冬小麥返青期以噴灌、滴灌進行小水澆灌，隨水追加氮肥，每畝地施加純氮 3～4kg ，直至后續麥苗拔節前期，也可應用滴灌、噴灌等手段進行追肥，春季需著重預防倒春寒和干旱，且春季氣溫回升速率快，容易出現大風天氣，冷暖氣流頻繁交替，晝夜溫差大，應用滴灌、噴灌此類小水灌溉的手段可以合理控制灌溉用水，避免寒凍發生、地溫降低而造成小麥凍害。

3、冬小麥節水灌溉效果

該地區通過聯合灌溉技術，冬小麥產量全面提升，2022年冬小麥產量為 8032kg/hm²，2024 年冬小麥產量已提升至8268kg/hm² ，該農田灌溉方案選擇整地澆水 + 起身拔節水 + 開花水 .+ 灌漿水，根據不同階段小麥需水量控制澆灌水量，做到適時灌水，合理灌水。由于該地塊為田間畦田，有較大的節水灌溉需求，前期噴灌、滴灌等相關設施建設成本高，后續農業作物種植和冬小麥種植中，做好相關農田節水設施的運行維護，延長噴灌及滴灌設備使用周期年限，以達到更高水平的農業經濟效益。

三、農田節水灌溉技術運用建議農田節水灌溉技術的應用要做到因地制宜，積極選擇更加高效節水效果好的水利灌溉技術，例如當前有研究將GPS、GIS及RS技術運用于農田水利灌溉之中，及時掌握農作物生長發育情況，獲得農作物生長數據，在以計算機系統計算分析農田水利灌溉用水量及灌溉時間，從而達到高效灌溉需求；另外可以在小型農田應用智能化灌溉與管理平臺，實施一體化、自動化水分管理，可將現有滴灌與噴灌系統連接自動控制閥門，由平臺系統進行自動啟閉，當氣候十旱、農作物需水量高需常態化灌溉時，可及時開啟滴灌與噴灌系統，既有利于節約用水量，也極大節約了人力成本，促進農作物生長發育。

在基層地區全面推廣農田節水灌溉技術，注重政策執行監督和激勵機制，鼓勵農戶采取節水灌溉技術，適當給予稅收優惠和政策補貼。廣大農戶需著力提高農田節水灌溉的重要性認知，將節約用水、合理灌溉作為農業現代化發展的重中之重，避免過度應用大水漫灌等傳統落后的灌溉手段，有效維護現有水資源，改善生態環境，以更加適宜的農田節水灌溉技術，提高農作物產量，節約能源成本，保障農業效益。除此之外，可以采取其他田間管理手段，達到節約灌溉目標，例如，前茬作物收獲后可以減少冬季灌溉，無需再次播種，直接將前茬作物秸稈還田或覆蓋秸稈壟溝灌溉等，提高灌溉效率和農作物產值。

總而言之，當前我國各地區農業產業持續向好發展，農業用水始終存在時空分布不均、水資源利用率低以及水資源浪費等多方面問題，為提高農業節水灌溉效率需積極應用節水灌溉技術，如人工漫灌技術、再生水、雨水積蓄灌溉，或聯合地膜采取膜上或膜下灌溉，推動噴灌、滴灌及微噴灌技術的全方位應用。為更好的探究農田節水灌溉技術應用要點，研究選取山東濱州地區冬小麥種植地塊，分析冬小麥水分需求及土壤情，探究該地塊渠道灌溉及滴灌、噴灌技術的運用要點以及冬小麥節水灌溉效果，優化提出農田節水灌溉技術運用建議，希望有利于全面推進我國農田節水灌溉技術的運用，有效節約農業用水量，保護現有水資源。

（作者單位：256654山東省濱州市濱城區楊柳雪鎮人民政府）