高效节水灌溉技术在农田水利中的应用分析

高雁

在农业基础设施建设过程中，需要重视水资源利用效率，这是保障农业灌溉效率的基础条件。目前，为了切实促进现代农业长远发展，需要应用更为先进的节水灌溉技术，节约灌溉资源、精准灌溉，有利于提高农产品的品质和产量，增加农户收益，并从根源上提高农田水利工程水资源的利用效率，为促进社会经济发展、助力乡村振兴保驾护航。

一、高效节水灌溉技术概述

高效节水灌溉是指对地表漫灌及土渠输水之外所有灌水、输水方式的概况，以灌溉技术的发展进程为依据开展分析，在土渠的基础上经过管道输水及防渗渠两个阶段，将输水过程的水利用系数从0.30提升至0.95，从水的利用系数从0.30提升至0.98，分别提高了0.65和0.68。由于我国人口基数众多，对农业生产及粮食的需求极高。因此，在开展农业生产的阶段，应确保植物的正常生长，对其进行灌溉则是其中最重要的问题。结合传统的灌溉方式进行分析，在浇灌过程中，水分会因渗透、蒸发而导致水资源的浪费，这使得我国本就紧缺的水资源更为紧张。所以，应通过高效节水灌溉技术，实现最大农田面积灌溉使用最少水资源的目标，并以科学的灌溉方式进行灌溉，确保水资源的灌溉效率，促进农作物的生长，提升农作物的产量，这都有利于我国的农业工作及环保工作开展。

二、高效节水灌溉技术在农田水利灌溉中的应用意义

1、提升淡水资源利用率

我国淡水资源分布呈南多北少的特点，北部降水具有明显的季节性，冬季和春季易发生旱灾，导致北方农田水利建设的水资源供应短缺，水资源利用率低，难以满足农业生产的正常需求。此外，在广大农村地区，许多农民缺乏节水意识，在农业生产中不能采取综合、高效的节水措施，导致水资源浪费现象严重。通过推广高效节水灌溉技术，可以在一定程度上解决农业水利工程用水短缺问题，提高水资源利用效率，促进农业水利工程的持续健康发展。

2、提升农业经济效益

目前，由于环境及气候的剧烈变化，产生了更多、更复杂的自然灾害，部分地区甚至发生了极端的自然灾害，如冰雹、旱灾、洪水等，天气及气候的变化对农业发展产生了相当大的影响。在农业生产过程中合理利用节水灌溉技术，能够进一步促进水资源的有效使用，给农作物栽培带来丰沛的水分，保证植株正常生长发育，减少用水成本的同时提高种植业的经济效益。

3、提高农业产量

如果将高效节水灌溉技术运用于现代农业，可以极大地提高农业产量，满足人们粮食需求，推动经济发展。高效的节水灌溉技术可以根据不同的条件，对作物的品质进行相应调整，从而提高产品品质，增强农产品竞争力。此外，可以针对本地的特点，对优势产业进行改造和升级，改善本地农业产业结构，为长期发展打下坚实基础，助推农业现代化。

三、影响高效节水灌溉技术应用的因素

1、设计方案因素

在当前我国农田水利工程基础建设的阶段，合理的设计工程方案，才能确保高效节水灌溉技术能够呈现自身的技术优势。为确保水利工程的顺利进行，应与当地灌溉情况及自然环境相结合，制定出合理、科学的水利灌溉设计方案。但是，在工程实际开展过程中，对当地的自然环境及地质结构缺乏足够的了解，很难结合当地的地形、地貌从多角度、立体化的层面搜集并分析数据，导致农田水利设计方案存在不合理之处，从而使得高效节水灌溉技术的应用效率与范围受到影响，也导致相关的技术很难真正发挥出实际作用。

2、高效节水灌溉技术选择不合理

在选择高效节水灌溉技术时，一定要根据当地农业生产发展的实际情况选择合理、有效的技术方案。但是，现有的部分节水灌溉工程在建设之前，工程设计人员并未对实地进行仔细考察，也没有充分考虑环境因素的影响，导致节水灌溉工程与当地农田实际情况和农业生产实际严重不符，高效节水灌溉技术应用趋于形式化。高效节水灌溉技术选择不合理，既增加了灌溉工程建设成本，也使灌溉工程实际应用效果与预期相差甚远。

3、环境因素

虽然我国幅员辽阔，但是南北之间经纬度的跨度巨大，所以我国具有复杂多变的气候环境，从南到北依次为热带、温带及寒带。由于条件不同，造成了全国各地区域的气象环境、季风影响、太阳辐射和空气流速等均有很大的差异，给农田水利灌溉设备的正常使用产生了巨大的干扰，各区域内可栽培农作物的质量和数量也有所不同，其灌溉所需的用水量也有很大的差别。

四、有效节水灌溉方式的应用策略

1、定期监测灌溉水量

随着现代科学技术的飞速发展，农田通过大规模水利灌溉工程智能节水的能力，已日益得到了显著的提高。利用现代化农用信息科学技术和现代农业精细化灌溉的科学技术，通过优化和融合，将有助于明确农作物各个生长发育阶段的精确用水量浇灌要求，并通过监测信息，建立一套科学的农作物日用水量精确浇灌方案，以实现农作物各个生长发育阶段的精确用水量浇灌要求，进而真正实现农业精确浇灌的主要目标，从而达到浇灌的全面现代化。针对幼苗栽培规模大的地区，尤其在新的幼苗出土时新芽形成阶段，要充分利用有效的节水施肥灌溉技术，对幼苗出土后实施定时节水浇灌，从而使得幼苗得以继续健康成长。此外，为了能让喷灌技术工作人员在具体的生产技术环节中合理控制水分挥发，还需要通过对现场观察的数据进行合理精确化的判断，并在土壤表面及时铺上一层地膜，以确保喷灌后的水分能够有效、合理地运用。

2、引进先进节水配套设施

当前在节水灌溉过程中，一般采取沟渠的形式进行灌溉，虽然节水方法的使用已经初步普及，但水资源蒸发与渗透等情况仍旧时有发生，基于此，在农田水利工程建设过程中，在采取节水灌溉技术时，应当引入先进的科学技术，通过对现有灌溉方式的改变，使得喷灌与滴灌的效率明显提升。同时在新技术与新手段应用时，也会涉及到设备的功能，需要相应的资金支持。在构建节水灌溉工程时，也应当积极向国家申请相应的资金补助，并通过对技术的推广，组织农民参与到灌溉技术的建设之中，进而实现灌溉技术的全面推广，实现节水性能的有效提升。除此之外，相关管理人员也应当加入到科技创新发展之中，选择与农作物生长习性相吻合的技术，并优先选择使用自动化灌溉技术，比如选择智能化节能灌溉技术的使用，使得节水效果明显提升。

3、高效喷灌技术

高效节水灌溉技术的应用，主要目的在于充分有效地进行农田灌溉。此项技术的应用，需要管道、加压设备及动力设备等专业化的硬件设备进行支持。在实际操作中，连接水资源运输管道时，可以结合农田基础地形高度数据差距，对压力进行持续增加，进而开展体系化的数据传输工作，再利用喷嘴设备开展全面喷洒，确保农业的生产种植能够获得充足的水资源支持。当前，我国大多数的农田水利建设，都会运用到高效喷灌技术。其中又分为半固定模式喷灌、固定模式喷灌及移动模式喷灌。根据类型的差异，应选择不同的灌溉模式。移动式喷灌设备的特点是所有部件均可以移动，更加适用于在环境较为恶劣的地区灌溉，其优势在于机动性更好。农田范围较大的地区适合使用只有喷头可以移动、其余部分不能移动的固定式喷灌设备。而半固定式设备，较固定式设备，其机动性相对较好，它的喷头支管具有可移动性，喷头也可以移动。

喷灌节水灌溉技术好处还在于其节水效果，喷灌能节水80%，相较于地面灌溉，喷灌模式灌溉能节省50%水资源，且能使作物大幅增产，通常增产率可达35%。这是由于取消了畦埂、田间灌、毛渠、农渠的灌溉，使得播种面积的灌溉率增加了18%，而且灌溉效果均匀，农业生态环境及田间小气候得到改善，有利于保全苗及抢季，防止土壤板结。

4、微灌溉技术

微灌溉技术的灌溉模式较多，包括涌泉灌溉、脉冲灌溉、微喷雾灌溉、滴灌技术等。当前我国大部分地区进行农田灌溉，设备压力是灌溉技术的核心工作技术，而微灌溉技术包括重力微灌溉系统及常压微灌溉系统，而一旦设备作为农田水利灌溉系统及运转模式开展工作，其基础灌溉系统就需要由地下与地上两种微灌溉技术共同协调开展工作。微灌溉技术的机理在于从综合角度使用水资源传输渠道、水利灌溉控制系统及水资源过滤结构体，且其系统能够对水资源进行控制。所以，依靠滴灌水带区域、喷水带区域、稳定器区域、分水器区域、滴水头区域的组合对农田进行微灌溉，在农作物结构体上，将可水解物质或化学肥料进行精准控制，进而确保农作物能够健康生长。微灌溉技术通过管道系统将水输送至灌溉地段，通过管道灌水器以小流量输出所需的水，均匀输入作物根部附近的土壤。微灌溉相较于传统的地面灌溉，它属于局部灌溉，以较小的流量使根部区域的部分土壤得以湿润。作为当前最为重要的节水灌溉工程技术之一，微灌溉的优势还在于其适应性强，省工、节能、节水、节地，提升作物品质，根据灌水器的出水形态进行分析，小管出流灌溉、滴灌、微喷灌这3种方式为微灌的类型。其中，小管出流灌溉是借助小管及稳流器稳流将水流分散，在土壤表面灌入小股水流，其流量相当于微喷灌；而微喷灌是利用微喷带、微喷头，在作物根区的土壤表面进行灌水，以喷洒的方式将压力水进行喷灌，微喷头的流量为20～240 L/h；滴灌是使水在直径约10 mm毛管的滴头或孔口上流过，以局部灌溉的方式对农作物进行灌溉，水资源的利用率高于95%，它是通过滴头、滴灌带以细小水流或滴水的形式，湿润作物根部附近的土壤，滴头的流量应<12 L/h。

此外，微灌溉在灌溉方式方面，需要合理选择滴水器，按照直径大小进行区分，微灌喷头可以选择雾化喷头或普通喷头，其出水量为30～90 L/h。简易滴灌带、管上补偿式、内嵌式为3种滴灌带模式。其中，简易滴灌带的单支铺设长度应<50 m，它是由6根软管穿孔形成，单孔流量为20～40 L/h，孔间距为0.20～0.50 m；管上补偿式的单支铺设长度为200 m，对于有一定落差的地形均适用，滴头流量为2.30～3.75 L/h，滴头间距为0.50～1.25 m；内嵌式的滴头流量为1.5～3 L/h，滴头间距应为0.30～0.50 m。同时，在管道补偿上，工作压力应控制为15～35 m水头，滴头间距应为0.50～1.25 m，滴头流量应为2.30～3.75 L/h；而在滴灌设施中，应将内镶式滴灌带的工作压力控制在5～20 m水头，滴头间距应为0.30～1.50 m，滴头流量为1.38～2.70L/h。在管道压力>40 m的情况下，可以使用压力阀进行调节，见表1。

5、痕灌技术

痕灌技术的推出，使农作物“被动补水”的方式被打破，农作物可以按需自主吸水。痕灌技术是化学层面的痕量元素与微量元素相结合而产生的概念，它的特点在于可以通过超微流量的方式长久对作物供水，在单位时间内，痕灌的出水量能够达到滴灌的1/100～1/1000。痕灌控水头是痕灌技术的核心节水部件，其毛细管的导水性能及过滤性能良好，控水头在作物根系附近，而充满水的管道则与毛细管束相连，能够感知土壤的水势变化。作物根系周围水势的降低，与作物吸水相关，这也是发出的需水信号，根系周围不断有控水头内的水流入，直到作物的吸水停止。毛细管束可以被控水头内的痕膜保护，可避免毛细管束的堵塞现象，能够使系统长期稳定的工作。痕灌技术节水效果更明显，节水技术能耗更少，特别可以在常规节水灌溉方面使用广泛，经过多年的田间试验研究表明，痕灌技术比滴灌技术更加节水，节水量达到50%，尤其适合在无法推广滴灌的地区使用。

6、步行式灌溉技术

该技术的工作原理主要是借助农用机械、电力装置等设备带动节水灌溉机具在农田进行作业。该技术主要包括两种类型，分别为抗旱保苗节水灌溉技术、节水播种技术。抗旱保苗节水灌溉技术是根据农作物需求，将定量的水灌溉至农作物根际土壤中，从而有效缓解干旱地区水资源紧缺状况。节水播种技术主要是对农作物种子四周部分土壤进行灌溉，可同时完成施肥、播种和灌溉。该技术在干旱和半干旱地区尤为适用。

7、膜上灌溉技术

膜上灌溉技术的主要特点是在地膜种植的基础上，由原来的地膜上灌溉方式向薄膜上灌溉方式转变，促进农作物的进一步成长。薄膜上灌溉方式的重点是在地膜上沿线的苗孔内，同时薄膜上也要设置一定的渗孔，在薄膜上浇水后，会使水分从渗孔中进入薄膜内，由于混合土的存在可以减少水分的挥发速率，使土地长期保持湿润状态。膜上技术的广泛使用，能够进一步节约灌溉过程中25%的水资源，也能够使整个水资源的利用效率提高至80%。如果在实际使用过程中，将膜上浇灌技术和管网式输水浇灌技术两者结合，能够实现90%的水资源利用效率，从而产生更大的经济效益。

8、渠道防渗技术

传统的渠道灌溉技术，其水分流失达到50%。而渠道防渗技术在实际的操作过程中，可以最大限度的降低系统内部结构渠道的水资源渗透性能，避免水资源的浪费。使用运输渠道防渗技术可避免水资源的浪费。当前，在高效节水灌溉的大背景下，主要使用整体断面为U型断面作为水资源的运输渠道，其核心材料为沥青混凝土、混凝土及水泥土，被称为沥青护面防渗技术，还有塑料薄膜防渗、混凝土衬砌及砖衬砌等类型。

综上所述，高效节水灌溉技术能提高水资源利用率，扩大灌溉面积，且可以使农产品的产量及质量得到提升。尤其是我国作为一个农业大国，应采取高效节水灌溉措施提高农田灌溉效率及质量。当前我国水利部门对高效节水灌溉技术进行深入研究，在节水灌溉技术上有所突破，需要通过多元化的方式，完善农田水利工程的发展，应用先进的高效节水灌溉技术，确保在节约水资源的情况下，促进农业发展。

（作者单位：011500内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县水务局）