農田水利領域高效節水灌溉技術分類特征與集成應用研究

水資源是農業生產的生命線，而灌溉則是保證農業高產穩產的關鍵環節。但傳統灌溉方式存在水資源浪費嚴重、效率低下等問題，難以適應現代農業對高效、可持續發展的要求。面對全球水資源日益緊張的現狀，以及農業生產對水資源需求不斷增長的矛盾，高效節水灌溉技術的研究和應用，成為解決這一問題的有效途徑。高效節水灌溉技術通過科學設計和管控，能實現最大限度地減少灌溉過程中的水分損失，提高水資源的利用效率。這些技術包括滴灌、噴灌、微灌等多種形式，具有節水與增產等多重優勢。在干旱和半干旱地區，這些技術的應用不僅可以緩解水資源短缺的壓力，還能顯著提升作物的產量和品質，促進農業可持續發展。本文就針對節水灌溉技術的實際應用展開研究。

一、高效節水灌溉技術在農田水利中的應用價值

1、提升水資源利用效率

高效節水灌溉技術通過精確控制灌溉水量和灌溉時間，最大限度減少水資源的浪費。例如，滴灌技術能夠將水直接輸送到作物根部，減少水分蒸發和滲漏損失，顯著提高灌溉水利用效率。噴灌技術則可根據作物需水情況進行均勻噴灑，減少無效灌溉，提高水資源利用率。

2、提高農業生產效益

高效節水灌溉技術能夠為作物提供適量的水分和養分，促進作物生長和產量提升。通過精確控制灌溉，作物能夠獲得最佳的生長環境，減少病蟲害的發生，提高作物品質和產量。此外，高效節水灌溉技術還能延長灌溉季節，增加作物種植面積和復種指數，進一步提升農業生產效益。

3、節約灌溉成本

高效節水灌溉技術通過減少用水量和提高用水效率，能夠顯著降低灌溉成本。自動化和智能化的灌溉系統，如智能滴灌和智能噴灌，可根據土壤水分、氣象條件和作物需水情況自動調節灌溉水量，減少人工操作和管控成本，提高灌溉系統的運行效率和可靠性。

4、多樣化灌溉技術選擇

高效節水灌溉技術包括多種形式，如滴灌、地下滴灌等，能夠適應不同地區和作物的灌溉需求。通過選擇適合的灌溉技術，可以實現最佳的節水效果和經濟效益。例如，在干旱缺水地區，滴灌和地下滴灌技術能夠有效減少水分蒸發和流失，提高水資源利用效率。

二、高效節水灌溉技術在農田水利中的應用

1、噴灌技術

噴灌技術作為一種高效的節水灌溉手段，已在農業生產中得到了廣泛應用。該技術通過水泵和動力設備將水均勻地噴灑至農田，使水分能夠被農作物充分吸收，從而實現高效灌溉。與傳統的大水漫灌方式相比，噴灌技術能夠將水分均勻地噴灑在農田中，有效減少水分蒸發和滲漏損失，節省至少 30% 的灌溉用水，顯著提升水資源利用效率。這種技術尤其適用于密植型農田作物，能夠提供適量的水分，促進作物健康生長。通過均勻噴灑水分，噴灌技術可以為作物提供穩定的生長環境，減少因水分分布不均導致的生長差異，從而提升作物的產量和品質，增強其抗逆性，并降低病蟲害的發生風險。然而，噴灌技術也存在一些局限性。 ① 該技術依賴于水泵和動力設備，相比傳統灌溉方式，其能耗較高。 ② 噴灌系統需要持續的動力供應和設備維護，這增加了農業生產的成本和管控難度。 ③ 噴灌設備的購置和維護費用較高，對于經濟條件較差的農戶而言，可能造成一定的經濟負擔。而且，噴灌技術對水源質量有一定要求，水中若含有大量雜質和化學物質，容易堵塞噴頭，影響灌溉效果。因此，在使用噴灌技術時，需要對灌溉水源進行必要的處理和凈化，以確保水質符合要求。此外，噴灌技術在噴灑過程中，水分容易受到環境因素的影響，例如溫度和風力等。特別是在高溫和干燥的氣候條件下，水分蒸發速度較快，導致灌溉效率降低。同時，當風力超過3級時，噴灌方向容易發生傾斜，造成水資源的浪費。因此，在實際應用中，噴灌技術需要充分考慮環境因素的影響，以優化其使用

效果。

2、滴灌技術

滴灌技術作為一種高效的節水灌溉方式，在農田水利灌溉中得到了廣泛應用。該技術通過滴灌設備，將水分和作物生長所需的營養物質精準地輸送到農作物根部，從而顯著提高了水資源的利用效率。與噴灌技術相比，滴灌的應用范圍更廣，且資源浪費更少，尤其適用于經濟價值較高的作物。在實施過程中，滴灌管或滴灌帶將水分和營養物質直接輸送到作物根部，實現精準灌溉。這種灌溉方式最大限度地減少了水分蒸發和滲漏損失，大幅提升了水資源利用效率。作物根部直接吸收水分和養分，有助于促進作物健康生長，提高產量和品質。

滴灌技術的適用范圍非常廣泛，不僅適用于蔬菜、水果、花卉等經濟價值較高的作物，還適用于干旱缺水地區、鹽堿地等特殊環境下的作物種植。滴灌系統的靈活性使其能夠根據不同作物的需水特性進行定制化設計，滿足各類作物的灌溉需求。與噴灌技術相比，滴灌技術能夠顯著減少水資源的浪費。通過精確控制灌溉水量和灌溉時間，滴灌系統避免了水分的過度噴灑和蒸發損失。在干旱少水的區域，滴灌技術是提升農業產出效益的重要手段，有助于緩解水資源緊張問題，推動農業的可持續發展。此外，滴灌技術能夠延長灌溉季節，增加作物種植面積和復種率，從而進一步增強農業的經濟收益。在鹽堿等特定條件下，滴灌技術還能減少土壤中鹽分的積累，預防土壤鹽堿化。滴灌系統可根據土壤濕度進行調節，避免過度灌溉對環境造成的影響，確保地下水和地表水的長期可持續使用。

3、渠道防滲技術

渠道防滲技術在農業生產中具有至關重要的意義，尤其在提高水資源利用效率和減少浪費方面表現突出。由于國內農業生產中超過 80% 的水資源通過渠道輸送，而渠道滲漏問題嚴重制約了水資源的有效利用，因此，推廣和應用渠道防滲技術能夠顯著改善這一狀況，提升農業灌溉的效率與可持續性。渠道防滲技術的核心在于對渠道表面進行處理，以減少水資源在運輸過程中的滲漏損失。傳統的土質渠道由于其結構松軟，水流通過時容易發生滲漏，造成大量水資源的浪費。而通過應用渠道防滲技術，例如鋪設防滲材料(如混凝土、塑料薄膜等)，可以有效減少滲漏現象，提高水資源的輸送效率與利用率，同時降低灌溉成本。應用該技術后，水資源在渠道運輸過程中的損失將大幅減少，從而確保更多的水資源能夠用于作物灌溉。這種減少資源浪費的方式對于水資源稀缺的地區尤為重要，有助于提高農業生產的穩定性和可持續性。此外，渠道滲漏還會導致地下水位持續上升，容易引發土壤鹽漬化問題，影響作物生長。通過防滲處理，可以有效減少渠道水滲入地下，維持合理的地下水位，保護土壤結構和生態環境。不僅如此，該技術在應用中還能夠提高渠道的抗沖擊力和耐久性。傳統的土渠容易受到水流沖擊和侵蝕，從而影響其使用壽命。而通過加固渠道表面(如混凝土襯砌、塑料薄膜覆蓋等），可以增強渠道的結構穩定性，延長其使用壽命，并降低維護成本。

4、低壓管道輸水技術

低壓管道輸水技術是一種高效的節水灌溉技術，通過將輸水管道埋設于農田土壤深處，使水資源能夠直接抵達農作物根部，實現精準灌溉。該技術利用低壓環境進行輸水，借助設備輔助，確保灌溉過程高效且穩定。目前，低壓管道輸水技術被廣泛認可為最高效的節水灌溉技術之一，具有成本低、應用范圍廣的優勢。在實際應用中，該技術通過將輸水管道埋設于土壤深處，使水資源直接觸達作物根部，從而實現精準灌溉。這種方式最大限度地減少了水分蒸發和滲漏損失，顯著提高了水資源的利用效率。作物根部直接吸收水分，有助于促進作物健康生長，提高產量和品質。

低壓管道輸水技術主要依靠低壓環境進行輸水，通過設備輔助創設低壓條件，確保灌溉工作的順利進行。這種輸水方式不僅節能環保，還能減少設備的磨損，延長設備使用壽命，降低維護成本。低壓環境下平穩的輸水過程，有助于提高灌溉系統的穩定性和可靠性。此外，該技術在建設和應用過程中無需耗費大量成本，具有較高的經濟實用性。相比復雜的高壓灌溉系統，低壓管道輸水技術的設備結構簡單，操作便捷，初期投資和運行維護成本較低。這使得該技術即使在經濟條件較差的地區也能得到廣泛應用。傳統的地面灌溉方式容易導致水分蒸發和土壤鹽堿化等問題，而低壓管道輸水技術能夠有效減少這些環境問題的發生，促進農業的可持續發展。此外，農戶只需通過簡單的設備調節，即可實現精準灌溉。低壓環境下的輸水系統運行平穩，不易出現故障，減少了人工操作和管控成本。這種簡便的操作方式，使低壓管道輸水技術在實際應用中更加便捷高效。

5、步行式灌溉技術

步行式灌溉技術是一種通過外部設備輔助，使節水灌溉機具能夠在農田中開展灌溉作業的高效節水灌溉技術。根據使用目的的不同，該技術可以大致分為兩種類型，抗旱保苗節水灌溉技術和節水播種技術。這兩種技術在提高水資源利用效率和農業生產效益方面都具有重要意義。 ① 抗旱保苗節水灌溉技術主要依據農作物對水分的具體需求進行定量灌溉。通過精確的灌

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溉量控制，確保每株作物都能獲得適量的水分，促進作物的健康生長。這種技術通過將灌溉用水直接送達農作物的根部，減少了水分在地表的蒸發和滲漏損失，進一步提高了水資源的利用效率。在干旱和缺水季節，抗旱保苗節水灌溉技術能夠為作物提供持續和適量的水分供應，確保作物的正常生長和發育。這對于提高作物的抗旱能力和產量具有重要的意義。 ② 節水播種技術將灌溉和播種結合在一起，通過在播種的同時進行灌溉，確保種子在適宜的環境中發芽和生長。這種技術不僅提高了灌溉效率，還減少了播種后的水分補充需求。通過將灌溉和播種結合，減少了2次單獨操作的時間和成本。農戶可以在1次作業中完成播種和灌溉，提高了勞動效率，降低了生產成本。節水播種技術通過在播種時提供適量的水分，優化了種子發芽和幼苗生長的土壤條件。適宜的水分條件有助于種子快速發芽，幼苗健康成長。通過對土壤水分的精確控制，節水播種技術能夠促進作物的生長，提高產量和品質。特別是在干旱地區，這種技術的應用效果更為顯著。同時，步行式灌溉技術通過機動性強的設備，能夠適應不同大小和形狀的農田，靈活進行灌溉作業。這對于地形復雜或小規模農田的灌溉具有顯著優勢。另外，步行式灌溉設備操作簡便，農戶無需復雜的引導即可熟練使用。這種易操作性使得該技術在農村地區普及率高，應用廣泛。

三、合理應用高效節水灌溉技術建議

1、制定區域性技術應用規劃

① 要調查當地的水資源供應情況，包括地下水、地表水、降雨量等，了解水資源的分布和可用性。并分析不同地塊的土壤類型，了解土壤的保水能力、透水性和肥力等特性。進一步研究當地的氣候條件，包括溫度、濕度、風速和降雨量等，評估這些因素對灌溉需求的影響。根據種植的作物類型，調查其不同生長階段的需水量，了解作物對水分的敏感性和需求特點。 ② 要結合調研結果，選擇最適合當地條件的高效節水灌溉技術。并要注意根據作物類型和需水特點，確定具體的灌溉方式。例如，蔬菜和果樹適合滴灌，而大田作物可以采用噴灌或微噴灌。此外在設計和實施灌溉技術方案時，充分考慮對生態環境的影響。減少水分蒸發和滲漏，避免土壤鹽堿化和水土流失，保護當地的生態平衡。通過高效節水灌溉技術，提高作物的產量和品質，降低生產成本。尤其是在水資源匱乏的地區，節水灌溉技術的應用可以大幅提升農業生產的經濟效益。

2、現代化科學技術的用水量監測

隨著科學技術的不斷進步，現代農業可以通過引入現代化技術來提高灌溉用水量的監測和管控精度，從而實現更加高效的節水灌溉。 ① 可以安裝土壤濕度傳感器，實時監測土壤中的水分含量。這些傳感器可以安裝在不同深度和位置，提供全面的土壤濕度數據，幫助農民準確判斷灌溉時機和水量。也可以在農田周圍設置氣象站，監測溫度、濕度、風速、降雨量等氣象參數，為灌溉決策提供科學依據。氣象數據可以提前預測干旱或降雨情況，幫助農民調整灌溉計劃。 ② 安裝自動化灌溉控制系統，通過傳感器和氣象站收集的數據，自動調整灌溉時間和水量。這些系統可以與手機或電腦連接，實現遠程監控和控制。并使用灌溉管控軟件，幫助農民記錄和分析灌溉數據，生成灌溉建議和報告。或者可以利用物聯網平臺，將各種傳感器和設備連接起來，形成一個整體的監測和控制系統。通過物聯網平臺，農民可以實時獲取農田的各項數據，及時調整灌溉策略。在此基礎上，有關技術團隊也要建立一個實時監測系統，將傳感器、氣象站和無人機等設備的數據集成在一起，提供全方位的灌溉用水監測。系統可以實時顯示各項數據，幫助農民及時作出決策。此外要建立技術支持團隊，為農民提供實時的技術支持和咨詢服務。技術支持團隊可以通過電話、網絡或現場指導，幫助農民解決技術應用中的問題，提升技術在實際應用中的優勢，共同推動高效節水灌溉技術的普及和應用。

綜上所述，高效節水灌溉技術在現代化農業發展中至關重要。通過研究和應用這些技術，不僅可以顯著提升農田水資源的利用效率，還能有效促進農業生產的可持續性。本研究對不同類型的高效節水灌溉技術進行了探討，分析了其在實際農田水利中的應用效果和優勢，為農業生產實踐提供了科學依據和技術支持。通過對技術創新和科學應用，顯著地提升了農田水利系統的節水效率和綜合效益，為農業生產的可持續發展提供了堅實基礎，也為實現農業現代化和生態文明建設作出更大貢獻。

（作者單位：274300山東省單縣水務局）