农田灌溉节水技术滴灌、喷灌与微喷灌的效果对比分析

作者简介：鲁智国（1986-），男，工程师。研究方向为农田水利灌溉。

摘  要：农田灌溉节水技术是提高水资源利用效率、保障全球粮食安全的有效手段。该文对滴灌、喷灌和微喷灌技术进行综合分析，评价其节水效果、生产效益、经济效益和环境效益。研究结果表明，滴灌技术在节水方面具有显著优势，喷灌技术在生产效益方面表现突出，而微喷灌技术则具有一定的经济效益和环境效益。因此，在实际应用中，需要根据当地水资源状况、作物类型及生产需求等因素，合理选择和搭配灌溉技术，以实现可持续发展。

关键词：农田灌溉；节水技术；滴灌；喷灌；微喷灌；节水效果

中图分类号：S277      文献标志码：A          文章编号：2096-9902（2024）01-0031-04

Abstract： Water saving technology of farmland irrigation is an effective means to improve the utilization efficiency of water resources and ensure global food security. This paper makes a comprehensive analysis of drip irrigation， sprinkler irrigation and micro-sprinkler irrigation， and evaluates their water saving effect， production benefit， economic benefit and environmental benefit. The results show that drip irrigation technology has significant advantages in water saving， sprinkler irrigation technology has outstanding production benefits， while micro-sprinkler irrigation technology has certain economic and environmental benefits. Therefore， in practical application， it is necessary to reasonably select and match irrigation techniques according to local water resources， crop types， production demand and other factors， in order to achieve sustainable development.

Keywords： farmland irrigation; water saving technology; drip irrigation; sprinkler irrigation; micro-sprinkler irrigation; water saving effect

隨着全球人口增长和气候变化带来的挑战，水资源短缺已成为世界各国共同面临的问题。农业作为用水大户，其灌溉效率对于保障全球粮食安全具有重要意义。滴灌、喷灌和微喷灌技术作为农田灌溉节水技术的典型代表，已在世界范围内得到广泛应用。本文旨在通过对比分析这3种技术的节水效果、生产效益、经济效益和环境效益，为灌溉技术的选择和应用提供科学依据。

1  农田灌溉节水技术概述

1.1  滴灌技术

滴灌技术通过低压管道系统将水直接输送到作物根部，实现了定点、定时、定量的灌溉。这种技术具有许多优点，包括省水、省工、节能和提高作物产量等。此外，滴灌技术还适用于各种地形和土壤条件，能有效改善土壤结构，提高作物品质。传统的灌溉方式，如漫灌往往造成大量的水资源浪费，而且需要大量的劳动力来进行操作。相比之下，滴灌技术可以精确控制灌溉水量和灌溉时间，大大减少了水资源的浪费和劳动力成本。同时，滴灌技术还可以根据作物的不同需求，进行针对性的施肥和灌溉，从而提高作物的品质和产量。此外，滴灌技术还可以有效改善土壤结构。传统的灌溉方式容易造成土壤板结，导致土壤透气性下降，影响作物根系的生长。而滴灌技术可以通过缓慢的水流将氧气带入土壤，增加土壤的透气性，促进作物根系的发育，提高作物的抗病能力。总之，滴灌技术作为一种先进的农业灌溉技术，具有省水、省工、节能、提高作物产量等优点，适用于各种地形和土壤条件，能有效改善土壤结构，提高作物品质，对于促进农业可持续发展具有重要意义。

1.2  喷灌技术

喷灌技术是一种高效、精准的灌溉方法，它将水通过喷头喷洒到空中，形成细小的水滴，从而对作物进行灌溉。这种技术具有许多优点，包括节水、省工、适应性强等。

喷灌系统在大面积农田、果园和绿化地带中具有很高的应用价值。由于其能够精确控制水量和灌溉时间，因此可以有效提高水资源的利用率，降低灌溉成本，减少水土流失，并提高作物的产量和质量。喷灌技术还可以根据作物的生长需求和季节变化进行调整，从而确保作物在合适的时间获得适量的水分。同时，喷灌系统还可以与施肥相结合，实现水肥一体化管理，进一步提高农业生产效率和作物产量。

1.3  微喷灌技术

微喷灌技术是一种介于喷灌和滴灌之间的节水灌溉技术，通过低压管道系统将水输送到作物根部，形成细小水滴对作物进行灌溉。微喷灌具有省水、省工、节能和适应性强等特点，适用于各种地形和土壤条件，能有效改善土壤结构，提高作物品质，是一种高效、节能的节水灌溉技术[1]。

2  滴灌、喷灌和微喷灌的效果对比分析

2.1  节水效果

2.1.1  滴灌技术的节水效果

随着全球水资源的日益紧缺，提高水资源利用率已成为农业领域的重要课题。滴灌技术通过将水直接输送到作物根部，可以大幅减少蒸发和渗漏损失，从而提高水资源的利用率。研究数据显示，滴灌技术的节水效果非常显著，可达到40%～70%，这一技术成果将对全球农业可持续发展产生深远影响。与传统灌溉方式相比，滴灌技术具有以下优势：滴灌技术能够精确控制灌溉水量，确保作物获得适当的水分供应，从而提高作物产量；其次，滴灌技术可以减少肥料和农药的施用量，降低生产成本，同时减少对环境的负面影响；此外，滴灌技术还可以适应各种复杂的地形和土壤条件，使灌溉作业更加高效和灵活。在全球范围内，许多国家已经开始推广和应用滴灌技术。例如，以色列是世界上最早大规模应用滴灌技术的国家之一，其在农业节水方面取得了显著成效。

2.1.2  喷灌技术的节水效果

喷灌技术作为一种高效的节水灌溉方式，相比传统的地面灌溉方式具有明显的优势。喷灌技术通过将水喷洒到作物的表面，极大地减少了水分的蒸发和渗漏损失。一般而言，喷灌技术的节水效果在30%～50%，这使其在大面积农田的灌溉需求中具有很高的实用性。喷灌技术的节水效果主要体现在以下几个方面：①减少蒸发损失，与传统的地面灌溉方式相比，喷灌技术将水直接喷洒到作物的叶面和根部，减少了水分在输送过程中的蒸发损失。②降低渗漏损失，喷灌技术可以更加精确地控制灌溉水量，从而降低水分在土壤中的渗漏损失。③提高水资源利用率，喷灌技术可以根据作物的需要精确调整灌溉水量和时间，从而提高水资源的利用率。④减少对土壤结构的破坏，喷灌技术可以避免传统地面灌溉方式对土壤结构的破坏，从而保持土壤良好的结构性和透气性。

尽管喷灌技术具有较高的节水效果，但在实际应用中仍需要注意以下几个方面的问题：①投资成本方面，喷灌系统需要一定的初始投资，包括泵站、输水管道和喷头设备等。②能源消耗方面，喷灌系统需要一定的动力来驱动水泵和喷洒设备，从而会产生一定的能源消耗。③运行维护方面，喷灌系统需要定期进行维护，以确保设备的正常运行和灌溉效果的稳定。④适用范围方面，喷灌技术在不同土壤质地、坡度和作物品种上的适用性可能有所不同，因此在选择喷灌技术时需要充分考虑这些因素[2]。

2.1.3  微喷灌技术的节水效果

微喷灌技术已在全球范围内得到广泛应用。它的工作原理是通过特制的喷头将水以细雨般的雾状喷洒到作物的表面，以达到节水灌溉的目的。这种灌溉技术具有很多优点，其中之一就是显著的节水效果。研究结果表明，微喷灌技术的节水效果在40%～60%，这个数据是在与其他灌溉技术相比较的基础上得出的。例如，滴灌技术的节水效果较高，一般在70%～80%，但其应用范围相对有限，尤其是在大面积农田中；而喷灌技术的节水效果相对较低，一般在30%左右，但其应用范围较广，适合多种类型的农田。相比之下，微喷灌技术在节水效果上具有较为均衡的表现，其节水效果介于滴灌和喷灌之间。这种技术在保持较高节水效果的同时，还具有较好的适用性，能够满足不同农田的需求。

2.2  生产效益

2.2.1  滴灌技术对作物产量的影响

滴灌技术可以精确控制灌溉水量和施肥量，实现水资源和养分的高效利用，从而提高作物产量[3]。研究显示，与常规灌溉方式相比，采用滴灌技术种植的作物产量可提高10%～30%。提高的主要原因包括以下几个方面：①水分高效利用，滴灌技术可以精确控制灌溉水量，确保作物获得足够的水分，同时避免过量灌溉造成的水资源浪费。②养分精准施用，滴灌技术可以实现施肥与灌溉的有机结合，将肥料直接输送到作物根部，提高肥料利用率，减少肥料流失和对环境的污染。③维持土壤结构，滴灌技术可以减少灌溉对土壤结构的破坏，保持土壤通气性和透水性，有利于作物根系的生长和对养分的吸收。④节省劳动力，滴灌技术可以减少灌溉次数和劳动强度，降低生产成本，使农民能够将更多精力投入到其他农业生产活动中。⑤适应性广，滴灌技术适用于各种土壤和气候条件，对于水资源缺乏地区的作物种植具有重要意义。

2.2.2  喷灌技术对作物产量的影响

喷灌技术虽然比传统灌溉方式节省了用水，但对作物根部的直接灌溉效果相对较差。因此，在作物产量方面，喷灌技术对作物产量的提升较为有限。根据相关研究和实践表明，喷灌技术在作物产量方面的提升幅度一般为5%～15%，但这一增幅因作物种类、生长条件、灌溉频率和其他农业措施的不同而有所差异。总之，喷灌技术作为现代节水灌溉技术的一种，虽然在节约水资源方面具有一定优势，但其对作物产量的提升效果仍然有限。在实际应用中，需要结合当地水资源状况、作物种类和生长条件等因素，综合考虑各种灌溉方式，以实现农业生产的高效和可持续发展。

2.2.3  微喷灌技术对作物产量的影响

微喷灌技术是一种高效的灌溉方式，通过将水用细小的喷嘴喷洒到作物的根部，模拟自然降雨，从而保持作物生长所需的土壤湿度。这种技术具有很多优点，例如能有效节约水资源，提高水资源的利用率，以及减少传統灌溉方式对土壤结构的破坏。研究结果表明，微喷灌技术对作物产量具有显著的促进作用。在一项针对不同灌溉技术的产量对比实验中，采用微喷灌技术的作物产量提高了10%～20%，优于喷灌技术，但仍略低于滴灌技术。滴灌技术被认为是目前最先进的灌溉技术之一，它能够将水分直接输送到作物根部，实现更高效的水分利用。尽管微喷灌技术在产量方面略低于滴灌技术，但它具有自己的优势。微喷灌技术相对容易安装和维护，且成本较低，这使得它在大田作物和经济作物的灌溉中得到广泛应用。

2.3  经济效益

2.3.1  滴灌技术的经济效益

滴灌技术虽然初期投资较高，但通过节水和增产所带来的经济效益显著。研究表明，与常规灌溉方式相比，采用滴灌技术的农田每亩（1亩约等于667 m2） 每年可增加经济效益100～300元。滴灌技术可以精确控制灌溉水量，实现节水的目的，从而降低灌溉成本。同时，由于水分分布均匀，作物生长更为良好，产量也有所提高。因此，虽然初期投资相对较高，但通过节水和增产能带来较好经济效益，滴灌技术的投资回收期通常在2～3年内，具有较高的经济效益。

2.3.2  喷灌技术的经济效益

喷灌技术虽然初期投资相对较低，但其节水和增产效果却不如滴灌技术。尽管如此，喷灌技术仍然具有较高的经济效益。根据相关研究和实践经验，喷灌技术每亩每年的经济效益略低于滴灌技术，大约在50～150元。这意味着，采用喷灌技术的农民可以在较短的时间内看到投资回报。投资回收期是评估一项技术或投资是否具有成本效益的重要指标。喷灌技术的投资回收期一般为3～5年，农民在采用喷灌技术后的3～5年内可以收回初期的投资成本。这与滴灌技术的投资回收期相似。

2.3.3  微喷灌技术的经济效益

微喷灌技术的初期投资与滴灌技术相近，作为介于喷灌和滴灌之间的一种高效节水灌溉方式，它的节水和增产效果也处于两者之间，具有较高的经济效益。研究表明，采用微喷灌技术进行灌溉的农田，每亩每年的经济效益在80～200元[4]。这主要体现在微喷灌技术能够有效地节约水资源，降低灌溉成本；通过精确控制灌溉水量，微喷灌技术可以提高作物的产量和品质，从而提高农场主的收入；微喷灌技术还可以减少肥料和农药的施用量，进一步降低生产成本。从投资回收期来看，微喷灌技术的投资回收期约为3～4年。这意味着，在初期投资完成后，农场主可以在相对较短的时间内实现盈利。随着水资源的日益稀缺和农业生产对节水灌溉技术的需求不断增长，微喷灌技术在未来的农业发展中将具有广阔的市场前景。

2.4  环境效益

2.4.1  滴灌技术对环境的影响

滴灌技术通过精确控制灌溉水量，使水分直接输送到作物的根部，从而最大限度地减少了蒸发和渗漏损失，提高了水资源的利用率。与传统的漫灌方式相比，滴灌技术可节省30%～50%的灌溉用水。滴灌技术还能显著减少农药和化肥的使用量。在传统的灌溉方式下，农药和化肥会随着灌溉水渗透到土壤中，其中有一部分会流失到地下水中，从而对环境造成污染。而滴灌技术可以将农药和化肥直接输送到作物的根部，提高了化肥和农药的利用率，从而降低了对环境的污染。有研究表明，采用滴灌技术可以减少50%～70%的农药使用量和30%～50%的化肥使用量。滴灌技术还可以减轻农业活动对土壤的破坏。在传统的灌溉方式下，大量的灌溉水会冲刷土壤中的有机质和营养物质，导致土壤肥力下降。而滴灌技术可以减少灌溉水量，从而减轻对土壤的破坏，保护土壤肥力。

2.4.2  喷灌技术对环境的影响

喷灌技术虽然比传统灌溉方式节省了用水，但仍存在一定的蒸发和渗漏损失。这部分损失主要是由于喷头喷洒出的水雾在落到地面之前，有一部分会蒸发到大气中，另一部分则会渗入到土壤中，无法被作物完全吸收利用。此外，喷灌技术在农业应用中，还可能导致农药和化肥的挥发和流失，对环境产生一定的负面影响。这是因为喷灌技术需要将农药和化肥溶解在水中，通过喷头喷洒到作物上。在这个过程中，部分农药和化肥会挥发到大气中，造成空气污染，对人体和生物产生不良影响；另一部分农药和化肥则会随着水分渗入到土壤中，导致土壤和地下水的污染。因此，为了减少喷灌技术对环境的影响，需要采取一些措施，如优化喷灌系统的设计，提高喷洒均匀度和精确度，以减少蒸发和渗漏损失；同时，尽量选择对环境影响较小的农药和化肥，并精确控制喷洒量，以减少农药和化肥的挥发和流失。

2.4.3  微喷灌技术对环境的影响

微喷灌技术是一种高效、精准的灌溉方法，它通过模拟自然降雨的方式来为作物提供水分，从而确保作物生长所需的土壤湿度。这一技术具有许多优点，其中最重要的一点是它能够显著提高水资源的利用率。与传统的漫灌方式相比，微喷灌技术能够更加精准地控制灌溉水量，从而避免水资源的浪费[5]。此外，由于微喷灌技术能够维持土壤中的水分含量，因此可以有效地减少作物的蒸腾作用，从而降低作物的灌溉频率和水资源需求。微喷灌技术还能减少农药和化肥的使用量。这是因为微喷灌技术能够使作物的生长环境更加适宜，从而提高了作物的抗病虫能力。

3  讨论

3.1  综合评价

滴灌、喷灌和微喷灌是3种常见的灌溉技术，它们在节水、省工、提高肥料利用率、提高产量和品质等方面具有各自的优点，然而也存在一定的局限性。选择合适的灌溉方式需要综合考虑当地的水资源、作物种类、土壤类型、气候条件等因素。以下是这3种灌溉技术的详细优缺点分析。

滴灌优点：滴灌能够精确控制灌溉水量，显著提高水资源的利用率。滴灌系统可以自动控制灌溉时间、水量等参数，降低了劳动强度，提高了生产效率。滴灌可以将肥料和水分精确输送到植物根部，提高肥料的利用率，减少肥料浪费。滴灌缺点：滴灌系统容易受到水质、管道等因素的影响，导致喷头堵塞，影响灌溉效果。投资较高，滴灌系统的建设成本和维护成本相对较高，可能给农民带来一定的经济压力。

喷灌优点：喷灌技术可以通过喷洒的方式灌溉，有效减少水分蒸发，提高水资源的利用率。喷灌能够调节田间湿度，改善作物生长环境，提高作物的产量和品质。喷灌缺点：喷灌系统的喷洒效果容易受到风的影响，可能导致灌溉不均匀。喷灌系统可能将病虫害传播到其他健康植株上，不利于作物的病虫害防治。

微喷灌优点：微喷灌系统结合了滴灌和喷灌的技术特点，在节水、提高肥料利用率等方面具有较好的效果。可调节灌溉强度，微喷灌可以根据需要调节灌溉强度，满足不同作物的生长需求。微喷灌缺点：投资较高，微喷灌系统的建设成本和维护成本较高，可能给农民带来一定的经济压力。微喷灌系统可能会影响部分作物的生长，如可能导致果树枝条潮湿，从而引发病虫害[6]。

3.2  推广和应用建议

为了充分利用水资源、提高农业生产效率，滴灌、喷灌和微喷灌技术值得进一步推广和应用。政府部门应加大对节水灌溉技术的扶持力度，提供资金、技术等方面的支持；农业企业和农民应积极参与技术培训，提高节水灌溉技术的应用水平；科研机构应加强节水灌溉技术的研究和创新，开发出更加高效、智能的灌溉系统；最后，全社会应提高节水意识，共同推动农业可持续发展。

4  结束语

通过本文对滴灌、喷灌和微喷灌技术的效果对比分析，我们可以得出以下结论：滴灌技术在节水方面具有显著优势，喷灌技术在生产效益方面表现突出，而微喷灌技术则具有一定的经济效益和环境效益[7]。因此，在实际应用中，需要根据当地水资源状况、作物类型以及生产需求等因素，合理选择和搭配灌溉技术，以实现可持续发展。未来，我们需要进一步深入研究灌溉技术与现代农业技术的结合，以推动农业现代化发展，为全球粮食安全做出更大贡献。

参考文献：

[1] 詹保成，梁熠，郭文忠，等.马铃薯节水技术研究进展及发展趋势[J].农业与技术，2021，41（16）：73-77.

[2] 王濤.节能节水技术在建筑给排水中的应用[J].住宅与房地产，2021（24）：209-210.

[3] 曹宁宁.浅析农业水利灌溉模式与节水技术措施[J].居业，2021（8）：50，52.

[4] 胡永亮，王鹏，王龙，等.绿色建筑低碳节水技术措施研究[J].智能城市，2021，7（15）：41-42.

[5] 陈彦云.宁南山区马铃薯滴灌节水技术集成与示范[D].银川：宁夏大学，2021.

[6] 杨贵杰.建筑给排水工程中节能节水技术的应用[J].四川水泥，2021（8）：75-76.

[7] 苏建军.节水灌溉技术发展现状及趋势[J].现代农村科技，2021（2）：55-56.