關于農田灌溉模式和節水技術措施的運用探討

2024年，國務院印發了《新一輪千億斤糧食產能提升行動方案（2024一2030年）》（以下簡稱《方案》），在《方案》提出后，我國水利部門為配合《方案》執行明確表示應結合水網工程建設，開展水土資源平衡分析，編制了全國農田灌溉發展規劃，研究提出了未來 5～10 年灌溉面積的發展規模、數量和布局。當前，我國水利部門已經對農田灌溉提出新要求，不僅要求農田水利建設保證灌溉效率，還要求灌溉做到節水、節能。基于此，相關部門應聯合基層農業單位和農戶共同研究節水節能的農田灌溉模式及相關技術，為農田灌溉及農業發展提供建議。

一、農田灌溉模式和節水技術措施運用的重要性

農田灌溉模式創新與節水技術推廣，是推動我國農業可持續發展的關鍵路徑，對保障農業生產與水資源高效利用具有重要意義。

（一）優化灌溉模式

科學選擇與創新應用可顯著提升灌溉效率，減少水資源浪費。當前，我國農田灌溉模式多元，涵蓋步行式灌溉、微灌、噴灌及低壓管道輸水灌溉等，各類模式適配不同農田環境與作物需求。以微灌技術為例，其通過低壓管道系統與特制灌水設備，將水肥精準輸送至作物根系，有效降低水分蒸發與深層滲漏，較傳統灌溉方式可節水 30%～50% 。在實際應用中，需綜合考量區域水資源稟賦、作物需水特性等因素，因地制宜選擇灌溉模式，以實現灌溉效能最大化。

（二）應用節水技術

應用節水技術對緩解我國水資源短缺問題具有重要作用。我國水資源長期面臨時空分布不均、部分地區供需矛盾突出等挑戰，推廣節水技術成為農業可持續發展的必然選擇。渠道防滲技術通過襯砌渠道、優化輸水結構，減少滲漏與蒸發損耗；管道輸水技術以封閉管道替代明渠，輸水效率提升 20%～30% ；覆蓋保墑技術（如地膜、秸稈覆蓋）可降低土壤水分蒸發，保水效果顯著。這些技術的協同應用，能有效提高水資源利用效率，實現農業節水與生產效益的雙贏。

二、農田灌溉模式運用研究

農田灌溉模式是指在特定區域內實施農田灌溉所遵循的理念與技術方式，不同灌溉模式因技術原理、設備配置和操作流程的差異，形成了各自獨特的灌溉特性，適用于不同地理環境、作物類型和水資源條件的地區。通過對我國現代農業灌溉實踐的調研分析，當前農田灌溉中廣泛應用的典型模式主要涵蓋以下幾種類型：

（一）渠道防滲灌溉模式運用研究

1.渠道防滲灌溉模式基本原理。渠道防滲灌溉模式是一種在傳統渠道灌溉模式基礎上優化而來的新型灌溉模式，其具體應用是在利用渠道進行灌溉時，采用防滲技術對渠道進行改造，以優化渠道結構和材料，減少渠道在灌溉過程中的滲漏浪費。傳統渠道通常是泥土溝渠，通過自然挖通溝渠來實現灌溉，這種渠道能夠引導水流進行定向灌溉，相較于大田灌溉方式具有一定的節能性。然而，在渠道灌溉過程中，渠道中的水資源會因滲漏作用直接滲透到地下，從而造成水資源的浪費。渠道防滲灌溉模式對傳統模式進行了改進。在灌溉前，使用新材料設計灌溉渠道，建造專門用于農田灌溉且具有防滲功能的渠道，以此防止灌溉過程中渠道出現滲水問題。例如，在渠道建造中應用砌體石塊、混凝土等材料，利用這些材料的防滲性能實現灌溉優化，減少灌溉過程中的水資源浪費。

2.渠道防滲灌溉模式的主要優勢。渠道防滲灌溉模式已經在當代農田灌溉中廣泛應用且展現出獨特作用，主要包括節水、低成本、高效率等。一是節水。渠道防滲灌溉模式在應用中利用防滲材料減少灌溉中水資源滲漏浪費，在其運用中展示出良好的節水優勢。據測算，采用防滲措施后，渠道滲漏損失可以減少 50%～90% 。二是成本低。該模式不僅減少水資源浪費節約成本，而且渠道養護更加方便，渠道堵塞問題得到有效規避，所以整體的維修和維護成本更低。三是高效率。該模式灌溉效率高的主要原因是建造渠道后，比傳統泥土渠道表面更加光滑，水流速度更快，所以灌溉效率更高。

3.渠道防滲灌溉模式實踐應用研究。研究A地區農田灌溉模式發現，該地區傳統灌溉模式為泥土渠道，滲漏比較高。因此，該地區在近兩年實施農田灌溉模式改造，改造中利用石砌板塊建造新型防滲渠道。渠道應用水泥砂漿和碎石料制作的新型砌體石板，拼裝中利用水泥砂漿連接磨平（見下頁圖1），構建新型渠道，提升渠道防滲，減少灌溉水資源浪費。整個改造項目總計改造34條渠道，總長度 16.83km 投資1323萬元。另外，該渠道改造工程中部分渠道設計U形斷面，也有助于降低水損失。

該工程歷經數月完成，當月地區內的灌溉效率就開始提升，減少滲漏量 95% ，U形結構的設計可降低5%～10% 的滲漏量。實踐表明，渠道防滲灌溉模式已全面應用，且體現出節水和低成本的優勢，適合在防滲工程中推廣。

（二）復合型灌溉模式運用研究

1.復合型灌溉模式基本原理。復合型灌溉模式是指基于區域農田的差異化用水需求，整合多種灌溉技術與模式，通過優勢互補實現灌溉效能最大化的新型管理體系。該模式突破單一灌溉方式的局限性，通過技術疊加與協同應用，顯著提升水資源利用效率與灌溉精準度。例如，將噴灌技術與渠道防滲灌溉相結合，前者通過均勻噴灑實現節水增效，后者通過減少輸水損耗保障水量供給；將智能化灌溉系統與微灌技術融合，利用傳感器實時監測土壤情，精準控制微灌設備進行水肥一體化輸送，既避免水資源浪費，又滿足作物精細化生長需求。這種技術集成模式有效克服了單一灌溉方式的短板，推動農田灌溉向高效化、精準化的方向發展。

2.灌溉模式的主要優勢。一是提升水資源利用率。復合灌溉模式在應用過程中，借助多種新型灌溉模式和技術實施灌溉，使灌溉效率大幅度提升，灌溉得到了有效保護。復合灌溉模式與傳統的溝灌、漫灌相比，節水率可提高 50% 。二是減輕勞動強度。復合灌溉模式通常與滴灌、噴灌等節水灌溉技術相結合，只需打開閥門，合上電閘，就可以輕松完成灌溉和施肥任務，大幅減輕了勞動強度。

3.灌溉模式的實踐應用研究。B地區根據水源蓄水量，對原有灌溉設施進行改造，同時，新建部分節灌設施，利用的主要形式是小流域徑流庫壩攔蓄 + 渠道、管道輸水 + 溝臺地節水噴灌、畦灌 + 節水農業配套技術等形式發展灌溉。該灌溉模式的應用實現節水80%～90% ，已經在該地區廣泛推廣應用。

（三）智能一體化灌溉模式研究

1.智能一體化灌溉模式基本原理。智能一體化灌溉模式是融合現代農業技術、智能化與網絡化技術的創新型灌溉體系。該模式依托智能灌溉設備，將灌溉與施肥環節有機整合，實現農作物水分與養分的同步供給，在優化灌溉效能的同時，顯著促進作物生長。此模式以先進智能化設備為核心，構建起“感知一分析一執行”的閉環系統：前端傳感設備實時采集農田環境數據，涵蓋土壤濕度、溫度、風速、土壤情等關鍵指標；數據通過傳感網絡傳輸至智能分析系統，經算法模型精準計算農作物的需水量與需肥量；執行系統依據分析結果，同步完成灌溉與施肥作業。該模式通過自動化、精準化操作，大幅提升水肥管理效率，減少人工干預，有效減少資源浪費，為現代農業高質量發展提供了技術支撐。

2.灌溉模式的優勢。一是節水節肥，提升資源總體利用率。智能一體化灌溉系統在應用的過程中可精準完成農田灌溉以及施肥，按照農作物生長狀態和基本環境狀態智能計算需求量，繼而實現水肥合理高效利用。系統在內部設置傳感器可以實時監測土壤水分以及養分狀況，可根據作物生長需求自動完成灌溉和施肥調節，有效避免水資源以及肥料浪費。根據水肥一體化應用統計，安裝智能灌溉控制系統可節約灌溉用水 20% ，減少肥料流失及浪費，從而降低農業生產成本。二是促進農業增產增收，提升農產品的品質。智能一體化灌溉系統在應用過程中體現出保持土壤水分及營養的作用，有利于改善作物生長環境，促進作物產量和質量的提升。例如，系統在應用過程中可以借助智能化技術定時、定量對農作物供應水肥，系統能夠滿足農作物不同生長階段需水需肥規律，提升種植成效。研究發現，安裝智能灌溉控制系統可提高作物產量 5% ，農產品的優質率也可得到顯著提升。三是省時省力，減輕勞動強度。傳統灌溉方式在應用的過程中投入大量人工，效率低下。智能一體化灌溉模式借助先進的技術和設備可以實現自動化、智能化水肥管理方式。例如，用戶可以利用手機APP或系統后臺管理，即可遠程打開閥門實施灌溉以及施肥，無須實地操作。

3.灌溉模式的實踐應用研究。C地區農田灌溉智能化管理中開始嘗試應用智能一體化農田灌溉系統，在應用中可提升灌溉效率。該系統由傳感器、網關、云平臺、小型氣象站、PC端等多個模塊組成（見圖2），各個模塊的融合應用可實現多元灌溉與處理，保證系統高效應用，提升灌溉效率。

智能一體化灌溉系統具備智能化監測和控制功能。通過環境數據采集器（見表1至表3）、無線閥門控制器等設備，系統能夠實時監測土壤濕度、大氣溫度等氣象要素，并根據這些數據自動調整灌溉和施肥的參數。例如，當土壤濕度達到預設的下限值時，系統會自動開啟電磁閥進行灌溉；當土壤含水量達到預設的灌水定額后，系統會自動關閉電磁閥。

B地區應用水肥一體化滴灌技術，采用耐特菲姆壓力補償式滴灌，省水省肥效果顯著提升，頭部和尾部滴水量能保持一致，支管道的每個滴頭間隔 30cm ，流量僅有 0.35L?h^-1 ，讓作物“細酌慢飲”，灌溉效果良好。通常情況下，水肥一體化技術可使水分利用率提高 30%～40% ，灌水均勻度可提高至 80%～90% ，在同等條件下，還能節約肥料 30%～50% ，大大提高了水肥利用率，真正實現了節水節肥的目標，助力農業可持續發展。

三、農田灌溉節水技術措施應用

農田灌溉節水技術措施應用是當前農田灌溉發展的重要模塊，對于我國農田灌溉有重要的影響。

（一）滴灌節水技術應用

滴灌節水技術是一種利用管道系統將水以點滴形式緩慢而均勻地輸送到作物根部土壤中的灌溉技術。該技術應用于滴頭或滴灌帶等設備，將水直接輸送到作物根系附近，確保作物根系得到充分而不過量的水分。滴灌技術能夠精確控制水量，減少水分蒸發和滲漏損失，可節水 50%～60% ，與傳統灌溉方式相比，滴灌技術能夠大幅降低農田灌溉用水量，且可保證作物根系獲得充分而不過量的水分和養分供應。

滴頭是滴灌系統的核心部件，其設計和流量控制直接影響灌溉效果，現代滴頭通常采用微孔或狹縫結構，能夠實現精確的水量控制，且滴頭還具有防堵塞功能，能夠確保長期穩定運行。滴灌系統通過管道系統將水輸送到田間地頭，管道系統的設計和壓力調節對灌溉效果具有直接影響，通常采用低壓管道和壓力補償滴頭，能夠確保在不同地形和土壤條件下實現均勻灌溉。同時，隨著科技的發展，滴灌系統逐漸實現了自動化控制，通過安裝傳感器和控制器等設備，滴灌系統能夠實時監測土壤水分、氣溫等環境參數，并根據作物生長需求自動調節灌溉量和灌溉時間。

（二）滲灌技術運用

滲灌技術是現代化農業節水處理中應用的新技術之一，該技術主要是借助地下管道系統實施灌溉管理。灌溉中可將水輸送到作物根系活動層，利用土壤毛細管將水分均勻地滲透到農作物根系周圍，對作物實施有效灌溉。滲灌技術與傳統的地面灌溉方式相比，滲灌技術能夠顯著減少地表蒸發和深層滲漏，提高灌溉水的利用率。滲灌技術通過直接將水分輸送到作物根系活動層，減少了地表蒸發和深層滲漏，灌溉水的利用率可超過 95% ，比漫灌節水 70% ，比噴灌節水 30% 。例如，在溫室、大棚等設施農業中，滲灌技術通過地下管道系統將灌溉水輸送到作物根系活動層，實現作物的有效灌溉；因為地表保持干燥，滲灌技術能夠顯著降低溫室、大棚內的濕度，減少棚膜結露和水滴，增加光照強度，降低植物病害的發生率。

四、結語

綜上所述，現代化農田灌溉模式以節水高效為核心目標，智能水肥一體化灌溉模式憑借其精準化、智能化優勢，有望成為未來農田灌溉的主流發展方向。在節水技術領域，滴灌、滲灌等技術已形成成熟的應用體系，具備顯著的節水增效優勢，將在未來農業灌溉中持續發揮核心支撐作用。

作者簡介：李瑾（1991—），女，甘肅莊浪人，本科，助理工程師，主要從事水利工作。