博白县农田水利工程中高效节水灌溉技术应用对策

摘 要 近年来，农业灌溉水资源短缺问题日趋严重，加快高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用是提高水资源利用效率、保障农业生产的重要途径。为促进农业水资源的高效利用和可持续发展，以广西博白县为例，分析农田水利工程中高效节水灌溉技术应用存在的设施设备落后、水资源精确管理与调度存在缺陷、土壤水分监测与反馈机制空缺、灌溉模式与作物需水特性匹配性差等问题。针对这些问题，提出升级改进设施设备、构建精准农业水资源管理与调度系统、完善土壤水分监测与反馈机制、创新作物适应性节水灌溉模式等措施。

关键词 高效节水灌溉；水资源管理；土壤水分监测；广西博白县

中图分类号：S274 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.052

水资源的高效利用已成为农业生产中的热点与难点，我国南方地区普遍存在农业灌溉水资源短缺的问题。广西博白县农田灌溉长期依赖当地的水利工程，如何在博白县农田水利工程中应用高效节水灌溉技术，实现水资源的节约与再生利用，是相关研究的重点与方向。

1 高效节水灌溉技术概述

高效节水灌溉技术是指在作物不减产或减产极少的前提下，通过科学管线配置、精准浇灌、模糊控制等技术手段最大限度减少农田灌溉水量的一系列工程技术。具体来说，在管网配置方面，可采用埋藏管道替代地表明管，再配套智能控制器、电磁阀门等设备实现对灌溉田块的分区供水管理，既可减少水资源渗漏损失，又可根据不同作物的不同生长期的实际需水情况精确浇灌。还可引入无线传感器网络配合土壤水分检测，获取田间细致刻画的水分空间分布数据，以反馈调控灌区的水分补给，保证作物根际水分始终处于最适范围。在具体浇灌操作上，可通过边灌边排、间歇浇灌、脉冲喷灌等方式实现精确控制，防止过度浇水，水分利用效率可有较大幅度的提高[1]。例如，采用模糊控制算法，结合天气预报、作物生长需水模型，可动态设定灌区每天的灌水量与灌水次数，保证作物不受干旱胁迫。高效节水灌溉技术应用效果明显，如在径口镇盐碱地改造工程中，通过采取全程管道输水配套措施，每公顷灌溉用水量比表层灌溉用水量减少近40%，作物产量提高25%以上[1]。

2 博白县农田水利工程中高效节水灌溉技术应用存在的问题

2.1 设施设备落后

博白县水利灌区长期以明渠和地毡管输水为主，灌溉设施简陋落后，管网结构不合理导致渗漏严重，区域渠系渗漏损耗在15%以上。同时，由于缺乏精细化水量调节设备，无法根据不同区块内作物实际需水情况进行分区供水管理，轻度干旱田块和严重湿涝田块并存，水分利用率不高。现有设施设备还面临自动化、信息化建设严重滞后问题，田间作物根际实时土壤水分状况缺乏有效监测，难以实现对灌溉水量的科学精确调控，制约了节水潜力的进一步释放[2]。总体而言，博白县农田水利工程现存灌溉设施设备相对落后，很难有效满足高效节水灌溉技术的应用需求。

2.2 水资源精确管理与调度存在缺陷

博白县水资源整体处于紧张状态，而灌区水资源管理与调度则面临精细化不足的问题。具体来看，由于缺乏高密度水文监测网络，无法实时准确掌握灌区各主次干渠的流量变化情况，水库入库过程的调度主要依赖经验，导致水库蓄水量时常过大或不足。在灌溉季节，系统进水量难以动态平衡调节，仅依靠定期轮转方式向不同灌区供水，未考虑作物实际耗水差异，致使部分作物出现轻度水分胁迫。此外，受制于水资源管理手段单一，无法根据作物生育需求科学设定各期优先用水顺序，仅以满足作物最高用水量为目标进行调度，未根据作物类型及分布进行优化调节，减少了有效灌溉面积。更为关键的是，水资源调度过程中缺乏对水资源利用效率的科学评估，无法判断调度方案是否达到最优，难以为后续调整提供依据。上述问题制约了博白县高效节水灌溉技术的推广应用，如何实现精确化水资源管理与动态调度是当前亟待解决的难题。

2.3 土壤水分监测与反馈机制空缺

博白县农田灌溉一直实行经验化、定额化的供水模式，未能实现科学精确调控，其中土壤水分监测与反馈机制空缺是重要制约因素。目前，博白县高标准基本农田建设完成率较高，但均未配套建设土壤水分监测系统。虽然灌区管网实现按地块区块供水，但无法获知不同地块作物的实时根际含水情况，难以根据土壤水分反馈结果细致化调整灌水量，仍然普遍依据经验进行定期定量轮灌。同时，部分设施农场引入简易土壤水分检测设备，但监测点位分布过于稀疏，对土壤水分的细微变化掌握不足，且数据仅用于定性分析，未与自动化灌溉系统实现信息联网，难以发挥土壤水分数据的定量调控价值。此外，由于未建立标准化土壤水文特性数据库，土层类型及相关参数不明确，不同种植地块的田间持水量、永久萎蔫点等基准值难以确定，针对不同地块特点制订差异化灌溉方案的技术基础较为薄弱。这些问题制约了高效节水灌溉技术在博白县农田水利工程中的应用推广，因此必须加强土壤水分监测建设并实现智能化反馈控制，才能为水资源精准管理提供支撑[3]。

2.4 灌溉模式与作物需水特性匹配性差

博白县主要种植作物有水稻、玉米、大豆等，不同作物对土壤水分条件要求差异较大，而当前博白县农田水利灌溉模式不能有效匹配不同作物需水特性。例如，博白县水稻适宜土壤含水量维持在接近饱和状态，而玉米、大豆等则要求土壤湿度较低。但受限于灌溉设施，博白县45%以上农田采取强制水满期控制方式灌溉，导致许多旱生作物种植地块土壤长期处于高湿状态，不仅生产效率低下，还使部分地块发生根际病害[3]。再如，不同品种水稻的耐旱性差异较大，抗旱性强的杂交稻在极端环境下容许土壤湿度在50%～60%，而一些优质水稻品种对旱胁迫极为敏感，但目前博白县按田供水浇灌制度化程度偏低，未形成针对不同区域主体作物特点差异化制订灌溉方案的技术体系，难以对高效节水潜力进行科学释放[4]。

3 对策

3.1 升级改进设施设备

1）在博白县灌区，采用高密度聚乙烯管替代原有的水泥管、塑钢管，提升输水管道的抗腐蚀性能，降低渗漏损耗。同时，对次级、三级干渠系统进行规划改造，实现埋藏与敷设标准化，有效减少蒸发渗漏，提高节水效果。2）在主要分水节点及田间地头设置电动态阀门，配套建设远程监控系统，建立分散控制的自动化水量调节点。根据不同作物实时用水动态，运维人员可远程精准控制每个分水节点或地块的灌溉量。3）将整个灌区按土壤类型、作物种类等划分为若干功能分区，每个分区配置独立的土壤湿度传感系统，实时反馈分区内土壤的水分状况，建立精细化分区供水模式，以便灌区主站针对每个分区特点制订科学合理的轮灌方案。4）充分利用物联网、移动通信等现代信息技术收集各类生产运维数据，建立智慧化水利工程运维管理体系，为设施设备的状态监管和故障预测提供技术支撑。

3.2 构建精准农业水资源管理与调度系统

为增强博白县农田水利工程水资源的精准管理与调控能力，需要积极推进精准农业水资源管理与调度系统建设。该系统需要具备科学获取和处理多源异构灌区水文数据、智能化水资源调度分析决策和调度指令精确化执行转化三大核心功能[5]。具体来看，该系统应通过广布监测设备，构建高密度水文要素采集网络，获得水库入库流量、干渠水位、土壤水分等多维时间序列数据，并依托流域水文模型将其进行科学整合，实时准确反映水资源时空分布和路径演变情况，为后续水资源调度决策提供基础支撑。在此基础上，利用大数据分析和人工智能算法，建立智能化水资源优化配置及动态调度模块，实现水库蓄量优化配置、配水关系优化调整和水资源按需调度等功能。例如，结合作物长势监测和气象预测结果，动态设定不同种植区块的优先调水顺序与灌溉水量，保证作物关键生育期用水需求，实现水资源调度的主动优化和精准化。之后依托区块控制技术和交互界面，将水资源调度方案迅速准确传达，完善精准调度与执行的闭环，保证水资源调度指令的可靠执行与效果反馈，全面提高水资源配置利用的精细化智能化水平。

3.3 完善土壤水分监测与反馈机制

1）依托无线传感技术广泛布设土壤水分传感器，实现对不同种植区块土壤水分的高精度实时监测。传感器的分布需综合考虑地块面积、土壤空间异质性和作物分布统一性，科学优化布点方案。例如，大块径流灌溉田可布设矩阵状监测网络，而微灌区和喷灌区则采用双层土壤切片传感器增大监测密度。2）土壤水分传感数据需要实时汇聚到数据库并进行质量监控，生成不同分区的土壤水分空间分布图和时间序列曲线等结果产品，为后续调控提供数据支撑。另外，在获知土壤水分状况基础上，依托高效节水灌溉决策系统动态计算每个供水分区的优化浇水计划。该系统综合土壤水文模型、作物水分生长模型和气象水文预测，判断当前土壤水分状态是否满足作物需求，并预测未来一定阶段的耗水量，以准确设定灌溉量。3）通过地块控制器将计算出的灌溉量转换为灌溉开始时间、持续时间等可执行指令，实现对电动控制阀门的自动化精确化调节，从而完成土壤水分监测数据与区块供水调控的紧密衔接，提高水资源利用效率。

3.4 创新作物适应性节水灌溉模式

在灌区范围内，充分利用无人机遥感和移动测土仪等先进设备，深入开展作物种类调查及空间分布动态监测，获取不同地块主要作物种类、种植面积比例、生长情况等详细信息，建立作物种类地理数据库。同时，在主要作物样本地块，通过气象站、土壤水分传感器和蒸散皿连续观测获得区域历史气候水文资料，开展不同作物在各关键生育期的实际耗水测试与模拟拟合，确定不同作物不同生育期的耐旱性曲线、水分生长响应系数等参数，明确不同作物不同生育期的土壤相对湿度阈值和耗水特征。在此基础上，运用土壤水分数学模型，依托不同作物不同生育期参数，科学确定不同作物不同生育期对应的最佳耗水量，转化为适合不同作物实际的高效灌溉与精准供水模式，实现对不同作物不同生育期的差异化精准供水。

4 结语

通过针对博白县农田水利工程中高效节水灌溉技术应用存在的问题进行分析，可以看出当前高效节水灌溉技术应用存在设施设备落后、水资源精确管理与调度存在缺陷、土壤水分监测与反馈机制空缺、灌溉模式与作物需水特性匹配性差等问题，制约了水资源的合理利用与农业可持续发展。为此，必须从根本上升级改进设施设备、构建精准农业水资源管理与调度系统、完善土壤水分监测与反馈机制、创新作物适应性节水灌溉模式，依托准确的作物用水预判，运用灵活自动的水量调控系统，实现对土壤水分的精确管理，从而显著提高农业水资源利用率、农业生产效率和农民收入。

参考文献：

[1] 庞李智.构建“三三四”社会化服务体系服务“三农”转型升级促发展：广西壮族自治区博白县供销合作社加快资源整合提升农业社会化服务水平[J].中国合作经济，2023（7）：58-60.

[2] 刘灿，张国彬，黄欣婷.全域土地综合整治生态产品价值实现路径探讨：以广西博白县双凤镇项目为例[J].南方自然资源，2023（2）：16-19.

[3] 裴承若，杜艳珍，梁丹.农田水利节水灌溉技术教学探讨：以广西水利电力职业技术学院为例[J].广西水利水电，2022（4）：115-117.

[4] 佚名.广西河池小农水建设惠农促增收[J].中国水利，2016（24）：214-215.

[5] 曾远东.农田水利灌溉面临的主要问题分析[J].农技服务，2015，32（5）：185-186.

（责任编辑：张春雨）