浅析农田水利节水灌溉技术

2022-11-22姜广田

农村科学实验 2022年4期

姜广田

（山东省菏泽市巨野县营里镇农业综合服务中心，山东菏泽 274927）

水资源是农业发展的基本物质条件，我国作为农业大国，农田灌溉需要大量水资源，但目前水资源保障形势严峻，全国用水总量低、农业发展耗水量高，不科学用水、无节制用水普遍，水利工程负担严重，因此，分析农田水利节水灌溉技术，实现科学节水，对提高水资源利用效率、我国农业可持续发展均有重要意义。

1.农田水利节水灌溉技术概述

目前，农田灌溉中常见节约灌溉技术主要有：

1.1 渠道防渗技术

渠道是农田中重要的输水途径，做好渠道防渗工作是保障水资源充分利用的关键。在具体防渗中，需计算渠道水力情况选择合适断面，当渠道流量每秒超过1m3以上时，采用弧形底梯形或弧形坡脚断面，可缓解水力；若流量每秒不足1m3时，可通过U型断面缓解水力。在大、中、小型灌溉区域渠道抗渗性能应达到40%、50%、70%的标准，且需利用干砌块石、土工膜等材料对渠道进行全面抗渗处理。

1.2 低压管道输水技术

该技术是保持管道在低压状态下，通过控制水流量稳定向农田输水，该技术效果主要受输水管道、管道位置的影响。主要选择钢、混凝土为基材的管道，避免在长期灌溉中出现腐蚀，但也应考虑当地土壤环境，选择合适材料的管道，保障耐久性；通常将管道埋设地下，埋深控制在1.5m以上，可根据地势条件、上部承压情况进行确定，最大程度发挥减少水资源流失作用。

1.3 喷灌技术

喷灌技术利用农田的地势落差或水泵等设备在灌输过程中增加水资源压力，将其输送到灌溉渠内，喷头从不同方向将水资源喷射在空中，形成小水滴回落到农田内。技术实施效果主要受管道性能以及管道位置的影响，选择钢材、混凝土等具有一定承压性的材料作为基材，能够优化管道性能，但所有管道使用前均需进行承压测试；管道安装要利用农田地势优势，在地势高位置可扩大水滴回落范围，提高水资源利用率。

1.4 滴灌技术

该技术利用地势落差或水泵等设备向水资源施压，压力水通过管网输送到农田中，经滴头控制形成匀速水滴，渗入到作物根系。该项技术应做好输水管道、过滤装置、水泵等设施选择，并结合地势条件、气候条件做好压力水运输管网建设；根据作物根系生长习惯确定管道埋深，确保实现供水均匀的目标。

1.5 雨水集蓄技术

雨水集蓄是指在灌溉区内设置采集雨水装置，并将装置与农田灌溉管道连接，将雨水输送到农田中，提供作物生长所需水分，该项技术实施中主要应用管道、水泵、集雨等装置，合理布设位置是充分利用水资源的基础。

1.6 膜上灌溉技术

该项技术形成与发展在地膜栽培模式基础上，由地膜附近灌溉模式转变而来，其在地膜上苗孔附近布置渗水孔，膜上浇水后，通过渗水孔流入膜下、深入到土壤中，因地膜作用可降低水分蒸发效率，长时间保持土壤湿润性。

1.7 步行式灌溉技术

该项技术配合电力机械设备以及农业机械设备进行应用，使灌溉与机械设备组合为整体，提高灌溉的移动性，确保水资源直接深入到作物根茎位置，在具体应用中，在合理位置安装灌溉设施、机械设备，并利用强柔性管道输送水资源。

2.农田水利节水灌溉技术应用中的问题

2.1 农民节水意识淡薄

我国作为农业大国，农村人口数量超过57000万人，其中从事农业种植的农民大多受教育程度低、思想认识水平低，对节水的重要性未能深刻认识，日常农业种植与灌溉中多采取陈旧老套的耕作模式，进行大面积漫灌或浇灌，严重浪费水资源，使水体大量流失并未真正作用到农作物生长上。而大部分农民并不了解当前我国农业发展中水资源短缺的严峻形势，认为中国有大量水资源可供农业种植使用，或可靠天吃饭，利用降雨解决灌溉问题。以上对水资源形势以及农业种植的不科学认识，使农民节水意识淡薄，无法认识到节水灌溉技术的重要使用价值，严重影响技术应用效果。

2.2 技术推广效率较低

节水灌溉技术推广是确保农田灌溉中科学节水、有效节水的重要举措，但我国农业种植面积大，推广节水灌溉技术耗费大量人力、物力、财力以及时间，成本过高，且节水灌溉技术实施中引进的设备、装置也增加农业种植的成本，导致诸多技术无法全面推进。而从政府角度来讲，在节水灌溉技术上的宣传有限，无法改变农民对灌溉的认知，形成正确的节水意识，很多农民认为引进节水灌溉技术是一项高风险的投资，从而无法调动农民主观能动性，导致节水灌溉技术推广普及率低。

2.3 缺少政府大力扶持

在推广节水灌溉技术过程中，不仅需要借助政府的权威平台、渠道进行技术宣传，还需要依靠政府的资金、优惠政策扶持技术研发、农民引入基础节水设备与装置，并为后续设备的维修养护提供技术支持。农田种植环境复杂，节水设备在长时间、高负荷使用状态下，无法避免故障或异常的出现。因此，从节水灌溉技术的研发到最终的实践应用每个环节都需要投入大量的资金，其中一部分可由农民承担，但为了保障农民收入，绝大部分资金还需要政府的扶持。但从当前地方财政支持力度上来看，由于缺少专项资金或配套资金，扶持力度较小，扶持制度不完善。

2.4 灌溉技术应用不当

节水灌溉技术的选择应以各地区农业种植实际情况为依据，最终目标是实现节水灌溉技术与当地农业生产发展的有机结合，盲目引入技术，不仅无法保障节水效果，也会带来投资风险。目前，从对农田灌溉中节水技术的应用效果来看，技术手段与当地气候、地势、农作物生长等存在不符情况普遍，最终农民因节水灌溉技术无法发挥实际作用而放弃应用，节水灌溉流于形式。

2.5 忽视输水过程节水

节水灌溉技术引进并非代表一劳永逸，可以完全依靠技术实现减少水资源的浪费，输水过程中节水措施也对减少水资源浪费有着重要意义，但目前输水环节缺少科学的节水措施配合。以渠道灌溉技术为例，目前在农田灌溉中的应用范围较广，但通过调查发现，渠道输水利用率仅为50%，表示大量水资源在输水过程中流失、浪费，因此，在应用灌溉技术过程中，水资源利用率是一项重要监测指标，并通过分析利用率增加辅助措施确保节水效果。而受诸多因素的影响，我国节水灌溉技术推广难，应用过程中的问题更加难以控制。

3.科学应用农田水利节水灌溉技术策略

3.1 政府积极主导，强化农民节水意识

科学的理论对实践具有积极的指导作用，在农田节水灌溉中形成科学的理论认识对于激发农民主观能动性、提高节水灌溉技术应用效果有着重要意义。在政府的主导下，针对地区农业发展实际情况，定期组织节水灌溉技术相关讲座与培训，积极鼓励农民参加。在讲座与培训过程中讲解节水灌溉技术的基础理论知识，不断强化农民对节水灌溉重要性与必要性的认知，正确理解节水灌溉技术的价值，从而彻底改变农民的认知观念。

3.2 提高宣传力度，加强技术推广效果

在研发节水灌溉技术基础上，要利用有效的渠道推广技术，确保技术在田间地头有所实践。可利用融合媒体的优势，通过网络、移动终端将节水灌溉技术的应用及效果制作成文图、视频等多种形式，投放到宣传平台上；并利用大数据技术精准锁定用户，对有搜索农业灌溉等相关关键词汇的用户进行高频次推广。相关部门也可利用短视频平台，通过直播等方式演示节水灌溉技术及其效果，扩大受众范围，使越来越多的农民了解节水灌溉技术。同时，成立节水灌溉示范区，组织各地区农民到实地进行参观，直观地感受节水灌溉技术对生态环境保护、节约资源、增加收入产生的实际效果，发挥带头示范作用。农民朋友只有在真正了解与感受到节水灌溉技术带来的实际价值、效益基础上，才能投身到技术实践当中，并将农民发展成为技术的推广主体，带动更多农民使用节水灌溉技术。

3.3 完善扶持制度，提高政府扶持力度

2020年底我国实现全面脱贫，但农村的整体经济技术条件仍十分薄弱，农民引进节水装置、设备还需国家大力的扶持与支持。因此，政府也应根据工作需要构建起节水政策与制度体系，增加技术研发投入，使我国科研工作有充足经费，并不断引进新兴技术、改良现有技术体系，提高节水灌溉的先进性、高效性；设立专项资金用于节水灌溉技术引进，并针对农民设立普惠专项低息贷款产品，提高支农惠农贷款额度；为引进节水灌溉技术农民提供补贴，对在节水灌溉技术应用上取得显著效果或对推广技术有着积极影响的农民进行奖励，从而逐渐构建起目标明确、管理完善的制度体系，对参与节水灌溉技术的各方主体展开针对性扶持与支持，使各方做好工作，加速转化新型技术成果，提高农田灌溉节水效果，优化现代农业发展模式，也有序地推进节水灌溉技术在全国农业发展中的普及。

3.4 立足农业发展实际，合理选择灌溉技术

一方面，在引进节水灌溉技术前，要深入农田进行考察，了解地势与地质条件、农业生产力、资金、农作物种植特点、气候、生态环境等方面因素，综合考察结果制定节水灌溉技术实施方案，确保节水技术的应用效果。具体来讲，秉持着因地制宜、实事求是的原则，评估当地土壤环境、气候环境、生态环境对农作物生长的需求，各类农作物生长对水分的需求，并结合农作物轮作倒茬种植情况，选择合适技术，确保水资源得到高效利用，减少水体流失。

另一方面，积极引进先进技术，对技术体系进行更新，确保灌溉技术科学、合理、有效。目前，在国际以及我国发达地区流行的新型节水灌溉技术主要有：一是基于生物科技形成的新型节水灌溉技术。该技术以生物科技研究为基础，对农作物生理特征进行科学分析，明确农作物不同生理周期的特点以及对水分的需求，从而确定作物可亏水生长的时间段。一方面节约水源，另一方面通过控制作物疯长提高作物生长品质。二是基于3s技术形成新型节水灌溉技术，利用GPS、GIS、RS技术与计算机技术全面采集农作物生长的各类信息，对作物生长需要进行判断，对不同生长周期作物的需求量进行准确计算，从而依量灌溉，有效避免浪费水源。三是基于信息化、自动化技术形成的新型节水灌溉技术，将节水灌溉技术看作一个完成的系统，并由智能化、自动化等技术联合生物研究组成系统，从专业角度监督作物的生长，同样获取详细的作物生长信息，包括作物体内含水量、土壤含水量、空气湿度等；利用计算机全面模拟出适宜作物生长的最佳环境与条件，采取变量灌溉，确保水资源得到充分利用。

3.5 关注输水过程，配合科学节水措施

一方面，制定科学的节水灌溉制度。如不充分灌溉制度，灌溉的主要目的与作用是提高单位面积上农作物产量，但并非产量最高决定收益最高。因此，对农田灌溉的价值理论进行了调整，提出不充分灌溉理论，即灌溉量不完全满足作物生长发育需要的一种灌溉方式。在该理论下指导对水资源进行科学合理安排，在产生较高经济价值的水分临界期供水，在非水分临界期时减少供水或完全不供水，其将关注单位面积农作物产量转移到关注单位面积用水量与农作物产量之间的关系上，允许一定限度的减产，但通过扩大灌溉面积实现大面积总量均衡增产。又如，水稻薄浅湿晒灌溉制度，水稻等作物在种植过程中通常采用深水层灌溉法，不利于水土保持肥力。薄浅湿晒灌溉则按照不同时期生理需求进行灌溉，如插秧至返青时浅水灌溉、分蘖后晒田，确保水资源得到合理利用。

另一方面，配合田间辅助措施，加速作物吸收水资源，农作物灌溉中水资源到达作物根系土壤层，保持土壤持续湿润是作物吸收水资源的最佳状态，但受温度等因素的影响，灌溉后水资源蒸发损失量大，作物无法充分吸收水分，只能通过加大灌溉量满足作物生长需要，造成浪费。因此，田间辅助措施也具有重要作用，如中耕保墒，灌溉后翻松土壤，延长土壤湿润时间，避免水分快速蒸发；或麦秆覆盖，灌溉后将麦秆或植物茎叶进行切碎处理，均匀铺洒的田地表面，保持土壤持续湿润，也起到延缓水分蒸发作用。