農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)下水資源高效利用研究

中圖分類號：S275 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-9902（2025）19-0040-04

Abstract：Withthesmarttransformationofagriculturaldevelopment，agriculturaliigationtechnologyisgraduallyevolving fromasinglewater-savingobjectivetowardsystematicandintellgentapproaches.Among these，precisionirgationtechniques suchasdripirigationandmicro-sprinklerirgationareincreasinglybecomingdominantmethods，acceleratingtheadvancement ofsmartagriculture.Thus，thispaperwillexplorethesignificanceofeficientagriculturalwaterresourceutilization，conductan in-depthanalysisofcurentmajoririgationtechnologies，andproposetechnicalpathwaysalignedwithmodensmartagriculture. Byintegratingtesetecnologiesthispperistofurterelevateagiculraliigationpracticessurelongteftie andprecisioninwaterresourceutilization，andcolectivelyestablishamultidimensionalsystemforficientwaterresource management.

Keywords：agricultural water conservancy; irigation technology;water resources;effcient utilization;technical r

目前，水資源短缺問題已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心挑戰(zhàn)，且農(nóng)業(yè)中對于水資源需求量巨大，約70% 的淡水消耗用于農(nóng)作物灌溉。在傳統(tǒng)的大水漫灌、渠道輸水等粗放型灌溉模式下，普遍存在水資源利用率低、蒸發(fā)滲漏嚴(yán)重、土壤次生鹽堿化等弊端。同時，水資源本身存在時空分布不均特點，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉將導(dǎo)致地下水位下降、河流湖泊干涸、生態(tài)退化等連鎖反應(yīng)。隨著農(nóng)業(yè)理念及技術(shù)水平的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)逐步得到普及，高效節(jié)水灌溉技術(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水利建設(shè)的必然趨勢。由此，從農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度看，如何科學(xué)合理地將高效節(jié)水灌溉技術(shù)融人農(nóng)業(yè)水利工程，實現(xiàn)水資源的高效利用，已然成為當(dāng)前亟需深人研究和實踐的重要課題。

1農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)下水資源高效利用的意義

根據(jù)我國水資源結(jié)構(gòu)來看，仍屬于一個水資源相對匱乏的國家，人均水資源占有量顯著低于全球平均水平，僅達(dá)到世界平均值的四分之一。加之受氣候變化的影響，部分地區(qū)頻繁遭受干旱災(zāi)害進(jìn)一步加劇了水資源緊張的問題，對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了一定的負(fù)面影響。而目前我國正逐步從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要地位，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源的消耗較大，應(yīng)重視農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)，并積極引進(jìn)和應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，以適應(yīng)未來智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。

高效節(jié)水灌溉技術(shù)是一種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)，它不僅能有效減少水資源浪費，還能大幅提升水資源的利用效率，從而在一定程度上緩解農(nóng)業(yè)用水的壓力。具體而言，農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)具備諸多優(yōu)勢：首先，節(jié)約水資源。通過提高水資源的利用率，減少運輸和灌溉過程中的浪費，有助于解決農(nóng)業(yè)用水短缺問題。其次，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。根據(jù)農(nóng)作物不同生長階段的需求，靈活控制并調(diào)節(jié)灌水量，不僅滿足了作物生長所需水分，還維持了土壤的濕潤度以保證作物健康生長。再次，節(jié)省人工勞動力。水利灌溉技術(shù)在技術(shù)加持之下，可適用自動化設(shè)備完成灌溉任務(wù)，可減少對人力的依賴，實現(xiàn)勞動力配置和人工成本控制。最后，提高經(jīng)濟(jì)效益。作為一項自動化信息技術(shù)，高效節(jié)水灌溉技術(shù)允許遠(yuǎn)程操作，可極大提高灌溉效率，進(jìn)而提升整體經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，在應(yīng)對水資源短缺問題時，推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。

2農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)下水資源高效利用方式2.1 畦灌技術(shù)

畦灌是一種在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用的灌溉方式，其基本方法是將農(nóng)田按照一定規(guī)格劃分為多個小畦，在畦的一端引入灌溉水，使水流沿著畦田的坡度均勻流動，從而實現(xiàn)對作物的濕潤和灌溉。在水量管理方面，畦灌相比傳統(tǒng)的漫灌更具可控性。通過科學(xué)設(shè)計畦田的大小、坡度及控制進(jìn)水口的流量，可以較為精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)灌溉水量，從而減少水資源的浪費，提高農(nóng)業(yè)灌溉整體的用水效率。

此外，畦灌有助于提升灌溉的均勻性。由于水流在每個小畦內(nèi)有序流動并逐步滲透土壤，相比漫灌無序覆蓋的方式，更有利于作物獲得均衡的水分供給。當(dāng)然，若田塊表面起伏較大會導(dǎo)致水流分布不均，從而對灌溉效果產(chǎn)生不利影響，且因地形因素對其實施效果有較大影響，在坡度過大或地形起伏明顯的區(qū)域，畦灌難以有效開展，容易出現(xiàn)水流過快、沖刷土壤甚至損害作物等問題。由此可見，在畦灌技術(shù)應(yīng)用中需要充分考慮應(yīng)用條件，最大程度提高水資源利用率和灌溉效果，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，避免潛在問題的發(fā)生。

2.2 噴灌技術(shù)

噴灌也是節(jié)水灌溉技術(shù)中的重要組成，其利用專用設(shè)備將加壓水流輸送到田間地頭，并通過噴頭以水滴或霧狀形式均勻噴灑到作物和地表。具體來說，它是通過水泵和管道系統(tǒng)將水輸送至噴頭，使水流在空中分散成細(xì)小水滴，模擬自然降雨的方式實現(xiàn)對農(nóng)田的均勻灌溉，依靠水滴的濕潤作用為土壤提供水分。同時，噴灌作為一種高效、節(jié)能、適應(yīng)性廣的現(xiàn)代化灌溉方式，且能夠配合現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展節(jié)奏，技術(shù)原理如圖1所示。

圖1噴灌技術(shù)原理

比如，噴灌技術(shù)有較為顯著的節(jié)水效果，特別是相比傳統(tǒng)地面灌溉方式，噴灌可節(jié)約用水約 40% 250% 。通過數(shù)字化控制平臺，也可以精確控制噴水量和分布均勻性，有效避免了地面徑流和深層滲漏造成的水資源浪費，大幅提升了水的利用效率。目前，伴隨噴灌技術(shù)的不斷發(fā)展，也已經(jīng)形成了不同形式的灌溉類型，幾乎適合所有農(nóng)作物的種植環(huán)境，見表1。

表1噴灌技術(shù)類型及水資源利用效率對比

2.3 微灌技術(shù)

在現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中，微灌技術(shù)日益成為一種重要的灌溉方式。其特點在于可依據(jù)作物需水需求，通過低壓管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的特制灌水器，以較小的流量將水和養(yǎng)分精確、均勻地輸送到作物根部附近的土壤表面或土層。從灌溉類型上看，它又包括了滴灌、微噴灌和涌泉灌等形式，具體效能見表2。

表2微灌技術(shù)水資源高效利用效能

結(jié)合微灌技術(shù)應(yīng)用實踐來看，由于全部采用管道輸水，微灌系統(tǒng)幾乎避免了沿途滲漏和蒸發(fā)損失，并且作為一種局部灌溉方式，僅濕潤作物根部周圍的土壤，減少了地表徑流和深層滲漏的風(fēng)險，極大地提升了水資源的使用效率。同時，微灌能夠有效控制每個灌水器的出水量，確保灌水均勻度高達(dá) 90% 以上。此外，還能結(jié)合施肥操作將水和養(yǎng)分直接送達(dá)作物根部，提高了肥料利用率。這種精準(zhǔn)控制有助于靈活調(diào)整施肥的時間和數(shù)量，促進(jìn)養(yǎng)分的快速吸收。且該系統(tǒng)不僅適用于平地，也適用于山坡丘陵地區(qū)，無需平整土地、開溝打畦，支持自動化控制，可大大提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供有力保障。

2.4滲灌技術(shù)

滲灌技術(shù)是一種比較普遍的節(jié)水灌溉方式，它主要是通過鋪設(shè)在地下的管道系統(tǒng)，將灌溉用水直接輸送到作物根部附近的土壤中。這種灌溉方式不像傳統(tǒng)的地面漫灌那樣把水澆在地表，而是利用土壤自身的滲透能力，讓水分慢慢向上擴(kuò)散，從而滋潤植物生長所需的耕作層。同時，這種方式不僅有效避免了傳統(tǒng)灌溉容易造成的土壤板結(jié)問題，還能保持土壤的良好結(jié)構(gòu)，使其更加疏松透氣，有利于作物健康生長。同時，由于水是通過地下管道輸送的，地表不容易積水，因此能大大減少水分因陽光暴曬而蒸發(fā)掉的情況。這不僅節(jié)約了寶貴的水資源，也改善了田間的作業(yè)環(huán)境，使農(nóng)民在田間操作時更加方便。

從實際應(yīng)用來看，這種灌溉方式效率高、用水精準(zhǔn)，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效益，特別是在節(jié)水方面效果顯著。此外，因為地表相對干燥，雜草生長受到抑制，病蟲害的發(fā)生也會相應(yīng)減少，這對于農(nóng)藥和除草劑的使用控制也有積極作用。再加上它運行時所需的壓力較低，耗電量小，也被認(rèn)為是一種節(jié)能環(huán)保的綠色灌溉方式，非常符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。然而，盡管滲灌技術(shù)優(yōu)點眾多，但在實際應(yīng)用過程中也面臨不少挑戰(zhàn)。首先，由于水分是從地下供給，地表土壤可能會顯得比較干燥，這對種子發(fā)芽和幼苗的早期生長不利，尤其是對于那些根系較淺的作物，比如一些葉菜類蔬菜出苗率和成活率都易受到影響。其次，這項技術(shù)的前期投人成本較高，地下管網(wǎng)系統(tǒng)的鋪設(shè)施工復(fù)雜，需要專業(yè)的設(shè)計和技術(shù)支持，后期維護(hù)也不容易。那么，滲灌技術(shù)作為一種高效、節(jié)水、環(huán)保的灌溉方式，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中具有廣闊的應(yīng)用前景。但在推廣和實踐過程中，必須根據(jù)具體的土壤類型、作物種類及氣候條件進(jìn)行全面評估，科學(xué)制定實施方案，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙贏目標(biāo)。

3農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)下水資源高效利用保障措施

3.1供水管理和需水管理相統(tǒng)一

農(nóng)業(yè)水資源管理屬于一項系統(tǒng)工程，不僅在于優(yōu)化水利灌溉技術(shù)平臺，還要注重水資源的整體協(xié)調(diào)。一方面，需對春季灌溉供水形勢進(jìn)行深入分析，提前評估春旱、長旱、大旱等極端氣候可能帶來的影響。通過綜合運用氣象預(yù)報、水文監(jiān)測、王壤情檢測，以及區(qū)域水量供需評估等多方面信息，科學(xué)制定并細(xì)化抗旱應(yīng)對預(yù)案，提升應(yīng)對突發(fā)旱情的靈活性和有效性，切實保障縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用水需求和穩(wěn)定供給。

另一方面，在用水管理方面應(yīng)強(qiáng)化鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組及農(nóng)戶，在水資源使用中的主體責(zé)任，特別是在末級渠系的日常管理和維護(hù)上，確保灌溉水源能夠高效、順暢地輸送到田間地頭，實現(xiàn)“最后一公里”的精準(zhǔn)灌溉。同時，通過對農(nóng)作物生長條件、土壤特性以及產(chǎn)量和品質(zhì)要求的詳細(xì)調(diào)研，合理制定各區(qū)域的用水標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合渠道系統(tǒng)優(yōu)化和高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用，實施科學(xué)、精準(zhǔn)的灌溉策略，以科技手段推動水資源管理向精細(xì)化、智能化方向發(fā)展，最終達(dá)成節(jié)約用水與提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的雙重目標(biāo)。

3.2持續(xù)加強(qiáng)灌溉技術(shù)創(chuàng)新升級

在水資源高效利用保障中，灌溉技術(shù)是落實管理效率的重中之重，應(yīng)積極推動各類灌溉技術(shù)與信息化手段的集成融合。其中，要注重與智慧農(nóng)業(yè)之間的緊密銜接，加大對新型灌溉技術(shù)研發(fā)的支持力度，推動灌溉技術(shù)的自動化、數(shù)字化及智慧化轉(zhuǎn)型。

一方面，要將灌溉技術(shù)與相關(guān)先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，能夠發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)更高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。例如，將滴灌技術(shù)與施肥技術(shù)的集成應(yīng)用，形成“水肥一體化”管理模式（圖2），目前許多果園和農(nóng)田中已經(jīng)逐步適用該模式，即通過滴灌系統(tǒng)將水和肥料按照作物生長的實際需求精確輸送至根部區(qū)域，不僅顯著減少了水資源浪費，還提高了肥料的利用效率，避免了傳統(tǒng)施肥方式中因揮發(fā)、淋失等造成的養(yǎng)分損失，從而有效促進(jìn)作物生長，提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)。

圖2水肥一體化灌溉技術(shù)

另一方面，隨著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，部分地區(qū)已開始將灌溉技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)深度融合，推動實現(xiàn)智能化灌溉管理。以一體式智慧泵站灌溉系統(tǒng)為例，其通過在田間布設(shè)多種傳感器，可實時監(jiān)測土壤濕度、氣象條件及作物需水情況等關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)傳輸至控制中心后，便會由智能系統(tǒng)進(jìn)行分析決策，并根據(jù)不同作物的生長階段和水分需求，實施精準(zhǔn)的灌溉和施肥調(diào)控，且整個過程具備數(shù)據(jù)化、自動化特征，為農(nóng)作物創(chuàng)造了最優(yōu)的生長環(huán)境。

3.3完善水利灌溉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛快發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌區(qū)正積極推進(jìn)智能水利數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，致力于完善其功能布局和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，力求將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍擴(kuò)展至整個灌區(qū)及所有管理層級，構(gòu)建起全面互聯(lián)、高效協(xié)同的智慧水利信息體系。在此基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)灌區(qū)不斷引入現(xiàn)代高新技術(shù)，融合前沿科技元素打造智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，全面推動灌區(qū)管理向智能化、現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)型升級。

在農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)加持下，水資源的高效利用除了依賴于技術(shù)升級外，還需要立足于完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)給予保障。具體來說，智慧農(nóng)業(yè)下的灌溉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備強(qiáng)大的實時數(shù)據(jù)感知與采集能力，能夠動態(tài)監(jiān)測灌區(qū)內(nèi)各類水資源使用情況，并通過先進(jìn)的算法模型對區(qū)域內(nèi)的用水需求與供水趨勢進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，為農(nóng)業(yè)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的深入研發(fā)與應(yīng)用提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。同時，系統(tǒng)還在不斷整合數(shù)字化與智能化模塊，依托高性能計算能力和先進(jìn)算法，深度挖掘智能技術(shù)的應(yīng)用潛力。從智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展角度看，農(nóng)業(yè)灌區(qū)智能節(jié)水灌溉網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，必須重點考慮多個關(guān)鍵要點，見表3。

表3水利灌溉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建要點

3.4遵循綠色生態(tài)灌溉核心任務(wù)

水利工程中的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅要在節(jié)約用水、提高效率上下功夫，還要朝著綠色和生態(tài)的方向不斷發(fā)展，這樣才能更好地保護(hù)環(huán)境、維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康，實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展。比如，在推進(jìn)高效節(jié)水灌溉的過程中，綠色化發(fā)展主要體現(xiàn)在環(huán)保和可持續(xù)兩個方面，其中可以積極使用太陽能、風(fēng)能等清潔可再生能源，為灌溉系統(tǒng)提供可持續(xù)的綠色動力。目前，像一些地方已經(jīng)開始采用太陽能水泵系統(tǒng)，這樣既可以減少對傳統(tǒng)電力的依賴，又能降低碳排放，保護(hù)環(huán)境。同時，在制造灌溉設(shè)備的時候，也可以選用更加環(huán)保、可回收利用的材料，從而減少生產(chǎn)過程中對自然環(huán)境造成的污染。

所謂生態(tài)化，就是要讓灌溉方式更貼近自然，盡量模擬自然界原本的水分循環(huán)過程。例如，可以在農(nóng)田附近建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，在雨季把雨水收集起來，并經(jīng)過一定的凈化處理后儲存起來，等到干旱季節(jié)再用來灌溉。這樣，不僅可以減輕對地下水的開采壓力，也能更合理地利用自然資源。此外，為了防止因為灌溉不當(dāng)造成水土流失，破壞生態(tài)環(huán)境，還可以在田邊地頭種植一些能夠固土護(hù)坡的植物，增強(qiáng)土壤的穩(wěn)定性。可以通過使用微生物制劑等方式來改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和保水能力，使作物生長得更好，也使整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)更加健康穩(wěn)定。總的來說，現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉技術(shù)不僅要“省水”，更要“綠色\"和“生態(tài)”。兼顧環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用，才能真正推動農(nóng)業(yè)向高質(zhì)量、可持續(xù)方向發(fā)展。

4結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，將為農(nóng)業(yè)水資源的高效利用開辟廣闊路徑。其中，通過畦灌技術(shù)、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、水肥一體化等，使之為干旱地區(qū)和高附加值作物生長，提供更科學(xué)的節(jié)水灌溉方案。同時，通過新型灌溉技術(shù)的適用與普及，將有助于設(shè)施農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使節(jié)水率達(dá)到30%～80% ，在有效緩解了水資源供需矛盾的同時，顯著提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)，保障農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增收。此外，應(yīng)加強(qiáng)不同技術(shù)的融合，推動農(nóng)業(yè)向綠色、智能、可持續(xù)方向邁進(jìn)，為糧食安全與生態(tài)保護(hù)貢獻(xiàn)智慧方案。

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