农田水利节水灌溉技术改造及实践应用

台淑萍

（甘肃省平凉市庄浪县水务局，甘肃 平凉 744699）

联合国2021 年《世界水发展报告》指出，全球69%的淡水资源使用为农业用水。我国作为农业大国，为实现节约用水和可持续发展等目标，应在实现农业生产的前提下，尽可能减少农业活动对淡水资源的需求。与传统的农田浇灌方式相比，农田水利节水灌溉技术可以有效应对淡水资源不足与农田灌溉用水量大之间的矛盾，进而在实现节约用水目标的同时，提高农业生产活动的综合经济效益，推动我国农业实现现代化。结合实际情况来看，我国在农田水利节水灌溉技术改造及实践应用过程中仍然存在一些问题，应结合区域特点，合理提出农田水利节水灌溉技术改造措施和实践应用要点，以确保农田水利节水灌溉技术改造的有序推进。

一、河南省农田节水灌溉系统现状及存在的问题

河南省境内现有1500 余条主干河流，其中，流域面积超过100 km2的河流有493条，水资源储量较为充沛。然而，河南省境内水资源分布极不均匀，农业用水量相对较大的豫北、豫东等区域的水资源储量较少，并且人均用水量高于全省平均水平。另外，河南省地表水和地下水资源流失较为严重，其中，地表水储量随季节变化，枯水期和汛期之间的地表水资源储量差距达到2～3倍。总体来说，河南省的水资源较为匮乏，其对省内农业生产活动造成了一定的负面影响。

为应对农业用水资源不足的问题，河南省很早便开始推动农田节水灌溉系统的建设与发展，并且采用的节水灌溉技术也多种多样，在实际应用中发挥出较好的农田节水作用。由于其中大部分节水灌溉系统的建造时间相对久远，并且年久失修，使得很多农田节水灌溉系统中存在能耗高、效率低、老化严重等问题，从而大幅降低农田节水灌溉系统的节水作用，大量的水资源在输送和使用过程中被浪费。此外，河南省部分地区仍然使用传统农田灌溉方式，水资源利用率相对较低，这进一步加剧水资源浪费和水资源不足的问题。

二、河南省农田水利节水灌溉技术改造措施

（一）新型喷灌技术

新型喷灌技术作为当前农田水利节水灌溉技术改造中的常用技术，在实际技术改造中应优先满足以下两个应用目标：一方面，新型喷灌技术必须满足农田中农作物生长用水量需求；另一方面，新型喷灌技术实施农田水利节水灌溉时，应最大限度地提高水资源利用率，降低农田灌溉用水量需求。在具体技术改造过程中，应合理应用水泵等动力设备为水源提供压力支持。另外，将灌溉设备设置在预定高度上，并通过重力作用为水体提供二次加压。在水压的影响下，水体通过灌溉管路到达灌溉区域，并通过喷孔形成线状或者丝状水流向周边农田进行喷灌。相较于传统的灌溉技术，新型喷灌技术可以使灌溉分布更加均匀合理，进而为农作物提供更良好的水资源保障，提高农田灌溉中的水资源利用率，降低农田灌溉用水量需求。

作为现代化农业中理想、高效的农田灌溉技术之一，新型喷灌技术在河南省农田水利节水灌溉技术改造中，可以根据农田灌溉范围差异，采用不同的技术改造措施。其中，针对小范围农田灌溉，可以采用固定式喷灌技术，即将喷灌设备进行固定处理，应用新型喷灌技术后，喷灌设备可以自动对周边区域农田进行定点灌溉，降低喷灌设备使用中的人力需求，提高喷灌效率及效果；针对大范围的农田灌溉，可以采用移动式喷灌技术，即通过喷灌机等移动式喷灌设备实现大范围农田的全方位喷灌。相较于固定式喷灌技术，移动式喷灌技术采用的喷灌设备可实现移动喷灌效果，可在一定程度上降低喷灌设备维护保养需求和喷灌设备投入成本。针对部分复杂地形区域的农田灌溉也可以采用移动式喷灌技术，具体技术改造可根据地形地貌情况合理实施技术调整，部分情况下可采用“移动式+固定式”喷灌。

（二）滴灌节水技术

滴灌节水技术可通过塑料管道将水直接输送至农作物根部区域，再通过滴头对农作物进行持续浇灌。与新型喷灌技术相比，滴灌节水技术对水资源的利用率在95%以上，可以有效降低农田灌溉中水资源浪费和灌溉用水量，更适用于干旱缺水地区。另外，在具体应用过程中，滴灌节水技术还可以与水肥技术相结合，以滴灌方式同时向作物进行浇水和施肥，既提高了水资源利用率，又增强了农田施肥效果，降低施肥所需人力。同时，滴灌节水技术也存在一定的技术局限性，即使用过程中易出现滴头结垢堵塞情况，所以滴灌节水技术对水源要求较高，一般在具体灌溉前需对滴灌用水进行过滤处理，保障水中不存在或者只存在较少的杂质。在河南省农田水利节水灌溉技术改造中应用时，可参考新型喷灌技术的使用特点合理选用固定式滴灌技术、移动式滴灌技术以及“固定+移动”式滴灌技术，并且部分情况下可将滴灌节水技术与雨水蓄积利用技术相结合，加大雨水资源的储用管理。在提高雨水资源利用率的同时，在一定程度上降低农田水利灌溉对区域地表水、地下水资源的实际需求，实现节约用水、可持续发展等目标。

（三）防渗灌溉技术

现阶段，农田灌溉用水的主要输送方式为渠道输水，这是水资源浪费的主要源头之一，为有效提高农田水利灌溉中的水资源利用率，应实施农田灌溉水渠防渗处理，此过程中采用的防渗技术就是防渗灌溉技术。在具体技术改造过程中，应根据灌溉水渠断面结构合理确定防渗灌溉技术。通常情况下，可采用混凝土护面、浆砌石衬、塑料薄膜等方式来做好水渠防渗处理，合理采用防渗灌溉技术处理后，可以有效降低渠道输水过程中的水资源损耗。据统计，在应用防渗灌溉技术以后，渠道输水下渗量的控制效果可达到70%～80%，实际防渗效果较为优秀。在具体技术改造过程中，可首选混凝土护面和浆砌石衬，并且将输送水渠的形状改造为U 形，如此不仅可以大幅度提高渠道输送量，还可以缩小渠道过水断面，提高农田灌溉效率及效果。

（四）生理节水技术

生理节水技术将农作物水分生理调控机制与农作物高效用水技术相结合，可以有效提高农作物的水资源利用效果。现阶段，生理节水技术主要包括分根区交替灌溉、覆膜保水等多种技术手段。其中，分根区交替灌溉是结合农作物生理特点，在不伤害作物和影响作物产量的情况下，在作物生长发育等阶段主动减少水源供给量，为作物施加水分胁迫，促使作物可以在缺水条件下将光合作用产物向生产所需组织器官进行优先倾斜，以此来提高经济产量，实现节水灌溉效果。在该技术具体应用过程中，可在作物周边的某个水平面或者垂直剖面区域保持干旱，仅让部分区域保持灌水湿润，进而形成湿润和干旱交替存在环境，使作物的不同区域根系生长受到水分胁迫，增强作物的根系吸收补偿功能。覆膜保水技术是较为常用的节水技术，其在应用中需要在作物所在区域土壤表面覆盖塑料薄膜，以薄膜来降低土壤蒸腾作用，抑制土壤水分流失，以此来实现节水增产的效果。

（五）雨水蓄积利用技术

雨水蓄积利用技术是农田水利节水灌溉技术改造中一种较为重要的技术手段。相较于其他节水灌溉技术来说，雨水蓄积利用技术多用于干旱、半干旱及季节性干旱地区，在其他地区的应用相对较少。虽然雨水蓄积利用技术的应用范围较为狭窄，但实际应用优势较为突出。一方面，应用雨水蓄积技术可以有效防止因降水所导致的水土流失问题，增强农田生态环境保护效果；另一方面，通过雨水蓄积技术所积蓄的雨水可以作为干旱时期农田灌溉用水，降低旱季农田灌溉对地下水的需求。雨水蓄积利用技术具有较高的应用成本，其在应用过程中除了需要建设对应的储水设施以外，还需要联合防渗灌溉技术、新型喷灌技术及滴灌节水技术进行农田水利节水灌溉技术全面改造升级，综合改造成本较高。同时，雨水蓄积利用技术也存在实施难度大的缺陷，其在具体技术改造的全过程均应在专业技术人员的指导下进行，确保改造后的农田水利节水工程可以真正满足区域节水灌溉需求。

三、河南省水利节水灌溉技术改造实践应用要点

（一）合理优化水资源配置

河南省水资源分布极为不均，所以在实施水利节水灌溉技术改造时，应充分了解项目地区水资源的分布情况，在实现可持续发展、节水用水等目标的情况下，合理优化水资源配置，保障区域农业的长久健康发展。具体来说，水利节水灌溉技术改造应优先关注当地生态环境特点，根据可持续发展建设思路持续优化地区生产、生活及生态用水，并积极实施区域环境监测和综合评估，保障水利节水灌溉技术改造问题的及时发现和处理，降低对区域环境的影响。在实际水资源配置中，应始终坚持总量控制和配合管理的原则，明确区域内每个用水单位的实际用水量，此用水量既要满足区域农田的灌溉用水需求，又要将用水总量控制在标准范围内。同时，还需要做好节约用水宣传，帮助用水单位及个人树立节约用水意识，确保区域内有限水资源可以分配和利用到最需要区域，从而实现高效用水的目标。

（二）建设节水灌溉示范工程

不同地区的水利节水灌溉技术改造内容及特点也存在一些差异，示范工程能够提高技术改造效果，并为区域居民提供示范参考。应结合区域特征合理建设节水灌溉示范工程，以工程带动区域水利节水灌溉技术改造的持续稳定推进。在具体节水灌溉示范工程建设中，应着重凸显节水灌溉特点，严格控制示范工程灌溉技术指标，合理实施示范工程农业连片和分区，帮助示范区域农民实现增产增收，保障生态环境的可持续发展，进而实现经济效益和生态效益双丰收，形成具有区域特色的农田节水灌溉示范工程。想要达成此效果，需要在构建节水灌溉示范工程前，科学实施工程选址，具体选址可遵循以下原则：第一，优先选择不能自流灌溉、地面高低差较大且缺水较为严重的区域；第二，优先选择经济较为发达，并且种植经济作物的区域；第三，优先选择群众思想较为开放且对农田节水灌溉设施建设支持度较高的区域。将以上作为农田节水灌溉示范工程建设区域，可以有效提高节水灌溉示范工程建设速度，提高应用效果，进而对周边区域发挥一定的带动作用。

（三）应用高效节水灌溉技术

在农田水利节水灌溉技术改造过程中，合理应用节水灌溉技术是核心关键点。因此，在实施技术改造过程中，应结合区域水资源分布及地形地质特点，合理选择高效节水灌溉技术，利用先进技术提高农田水利节水灌溉效果。同时，在具体技术改造中，需要持续加强节水灌溉技术与灌溉水资源优化调配技术等传统节水灌溉技术的有效利用，并结合先进节水灌溉技术，共同保障农田水利节水灌溉技术改造效率及效果。

（四）科学利用先进技术手段

随着科学技术的持续发展，如今可在农田水利节水灌溉技术改造中应用的各类先进技术手段也在日益丰富。常用的先进技术手段包括生物调控技术、3S 遥感、全球定位系统、地理信息系统技术、微电子及信息技术等。其中，生物调控技术通过对农作物生理周期的全面研究分析，确认农作物的主要生理周期特征，并以此为基础合理调整农田水利节水灌溉技术改造中的水资源供应量。例如，在农作物营养生长和生长时期增加水资源供应，在农作物开花后适当减少水资源供应量。另外，还可以根据本土农作物的水需求和水消耗规律来实施农用水资源优化配置。如改进农作物种植布局，构建节水型农作物种植体系。例如，根据区域降水及季节变化特点，适当调节农作物播种期和成熟期，顺应自然降水规律，促使农作物生长需水时期与自然浇水时期保持高度重合，降低农作物生长对地上和地下水资源的需求。3S 技术是指GPS（全球定位系统）技术、RS（遥感）技术及GIS（地理信息系统）技术，相关技术在农田水利节水灌溉技术改造中应用时，可以帮助研究者和农户精准掌握各区域农作物的生长变化情况，进而根据生长变化特点动态化调整各区域水资源供应，选用最合适的节水灌溉技术，达成农田高效节水灌溉的目的。微电子及信息技术可与自动化技术、生物学技术相结合，构建农田节水灌溉自动化控制技术，实现农作物生长检测及土壤水分分析自动化、智能化发展，将原本的人工灌溉控制改为自动化灌溉控制，进一步降低农田节水灌溉中的人力需求，增强节水控制综合成效。

四、结语

综上所述，与我国其他地区相较而言，河南省存在水资源分布不均、区域农田灌溉用水匮乏等问题。针对此种情况，本文结合河南省农田节水灌溉系统现状及存在的问题，合理介绍多种农田水利节水灌溉技术改造措施，相关技术措施已经过多方验证，确认具有较强可行性，均可在河南省农田水利节水灌溉技术改造工程中进行参考应用。另外，为进一步提高技术改造效果，对农田水利节水灌溉技术改造实践应用要点进行分析说明，主要包括合理优化水资源配置建设节水灌溉示范工程、应用高效节水灌溉技术、科学利用先进技术手段等。相关实践应用要点可对农田水利节水灌溉技术改造措施的有效应用提供重要支持和保障，进而推动区域农田水利节水灌溉技术改造效率及效果的持续提升，保障农业生产实现长久健康发展。