王中國

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.05.035

在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，農(nóng)田水利灌溉發(fā)揮著重要作用。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展都離不開農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前，國家對水利建設(shè)越來越重視，對農(nóng)田水利灌溉進(jìn)行嚴(yán)格化管理，進(jìn)而促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)。本文主要分析了在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉中常用的幾種灌溉方式，并對提升節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果的方法進(jìn)行逐一分析與探討，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效性、穩(wěn)定性與和諧性。

在我國傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉工作中，明渠漫灌是較為常用的灌溉方式，雖然可以緩解農(nóng)田區(qū)域的干旱情況，但受不同作物對水資源需求不同的影響，在同一時間為農(nóng)作物澆灌大量水源，不僅會造成大量浪費(fèi)，還易引發(fā)內(nèi)澇，不利于農(nóng)作物的正常生長。為解決上述問題，當(dāng)前使用噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)明渠漫灌技術(shù)，已經(jīng)成為節(jié)約水資源的重要舉措。

一、常用的農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)

通過近年來水利部門發(fā)布的數(shù)據(jù)可知，我國總體水資源呈現(xiàn)較為匱乏的趨勢，為進(jìn)一步提升水資源的利用率，滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展對于水利資源的需要，我國相關(guān)農(nóng)業(yè)政府將節(jié)水灌溉技術(shù)融入當(dāng)前的農(nóng)田水利工程建設(shè)活動中，成為一項(xiàng)極為必要的舉措。下面就農(nóng)田水利節(jié)水灌溉中常用的幾種灌溉方式進(jìn)行分別介紹：

1、噴灌

①技術(shù)原理

噴灌是當(dāng)前我國較為常用的節(jié)水灌溉方法，在實(shí)際作物灌溉過程中噴灌技術(shù)是以水泵、管道等設(shè)備為基礎(chǔ)，通過增大水壓的方式，將水運(yùn)輸至地塊上空，使水先在空中分散成水滴或彌霧，然后在重力的作用下，落在農(nóng)田區(qū)域。相較于大水漫灌的澆灌方式，噴灌式節(jié)水灌溉技術(shù)節(jié)約的水量超過了40%。盡管這一技術(shù)在應(yīng)用過程中會因蒸發(fā)浪費(fèi)一定水資源，但由于這一技術(shù)的設(shè)施安置工作與后期管理難度較低，因此，這一技術(shù)受到了人們的廣泛歡迎。

②應(yīng)用要點(diǎn)

在將噴灌節(jié)水技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利當(dāng)中時，為保證噴灌節(jié)水技術(shù)能夠取得令人滿意的效果，需要在明確外界環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，選擇合適的噴灌設(shè)備，在提升灌溉均勻性的同時，降低噴灌設(shè)備的后期管理難度。

首先，在噴灌節(jié)水系統(tǒng)構(gòu)建工作中，噴頭的規(guī)格與噴灌工作質(zhì)量之間存在著直接的聯(lián)系。具體來說，從噴灌射程的角度，可以將噴灌系統(tǒng)的噴頭分為小、中小、中、大這四類。其中，小射程噴頭的噴灌強(qiáng)度相對較大，噴灑的水資源有著較為理想的均勻度，并且設(shè)備應(yīng)用效果顯著，不僅可以滿足小型農(nóng)田灌溉的需要，還能被應(yīng)用于灌木、綠籬等區(qū)域的澆灌、洗塵工作中。中小射程噴頭噴灑水資源的范圍在4—11m之間，噴水高度在0.1—0.3m之間，這一射程的噴頭主要被應(yīng)用于中型面積的農(nóng)田、花卉綠地灌溉工作中。中等射程的噴頭主要被應(yīng)用于中、大型農(nóng)田、綠地灌溉工作中。大射程噴頭被廣泛應(yīng)用于大面積農(nóng)田、綠地灌溉工作中，由于大射程噴頭的材料強(qiáng)度較高，因此這類噴頭有著良好的抗沖擊性。

其次，農(nóng)田水利工程中，噴灌工作質(zhì)量與噴頭布置情況之間有著較為密切的聯(lián)系。在布置噴頭時，應(yīng)明確灌溉區(qū)域的具體地形與方向，然后選擇矩形或三角形布置方式，保障噴灌系統(tǒng)的工作質(zhì)量。具體來說，在當(dāng)前的農(nóng)田水利灌溉工作中，矩形噴頭布置模式主要被應(yīng)用于相對規(guī)整的農(nóng)田地塊，灌溉工作中三角形噴頭布置方式主要被應(yīng)用于邊緣不夠整齊、不夠規(guī)整的地塊當(dāng)中。且相較于矩形噴頭布置方式，三角形布置方式有著更為理想的抗風(fēng)性，噴灑的水資源更為均勻。

最后，噴灌節(jié)水技術(shù)在應(yīng)用過程中，會將水流轉(zhuǎn)化為水珠，由于水珠的重量相對較小，風(fēng)力會對噴灌工作的效果產(chǎn)生較為明顯的影響。面對這一情況，在選擇噴灌系統(tǒng)噴頭以及確定噴頭布置方式時，需要明確農(nóng)田區(qū)域的氣候條件情況，然后結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力、風(fēng)向等因素，確定噴灌系統(tǒng)的布置方式。具體來說，若農(nóng)田區(qū)域的風(fēng)速在0-5km/h之間，則可以將噴頭的間距控制為1.2R，風(fēng)速在6—11km/h間時，可以控制噴頭的間距為1.1R，當(dāng)風(fēng)速在12—20km/h間時，可控制噴頭的間距為1.0R。

2、微灌

①技術(shù)原理

微灌技術(shù)是一種利用水泵、電機(jī)、灌水器等設(shè)備，將有壓水輸送至農(nóng)田區(qū)域，并通過灌水器以較小的流量均勻地滲到作物根系附近土壤中，完成農(nóng)田灌溉的高效節(jié)水灌溉工作，這一方法因有著操作簡單、設(shè)備使用年限長、灌溉成本偏低等優(yōu)點(diǎn)，受到了種植戶的廣泛歡迎。相較于其他節(jié)水灌溉技術(shù)，微灌節(jié)水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過程中的灌溉方式有很多，從灌水器的角度劃分，微灌技術(shù)主要包括滴灌、微灌、涌泉灌溉三種方式。其中，滴灌主要是利用安裝在系統(tǒng)末端管道上的滴灌孔，將管道內(nèi)的水以水滴的形式輸送到作物土壤處，一般情況下，滴灌灌水器的流量在2—12L/h之間。在當(dāng)前的農(nóng)田水利工程中滴灌系統(tǒng)的末端管道既可以放置在地面上，也可以埋入地表以下30—40cm處，前者被稱為地表滴灌，后者被稱為地下滴灌。微灌指的是將微灌灌水器直接安裝在系統(tǒng)末端管道上，利用水壓將水以灑水的方式，噴灑到土壤上方，微灌灌水器的水流量一般為20—250L/h。涌泉灌溉主要是將直徑在4mm左右的塑料小管與節(jié)水灌溉系統(tǒng)末端管道連接到一起作為灌水器，以水流的方式局部打濕作物附近的土壤。一般情況下，涌泉灌溉灌水器的流量為40—250L/h。由于不同地區(qū)地理?xiàng)l件、自然環(huán)境存在差異，種植的農(nóng)作物種類也存在一定的差別，為保證灌溉工作既能滿足農(nóng)作物的生長需要，又能實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，工作人員需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選擇最為合理的微灌技術(shù)。

②應(yīng)用實(shí)例

以某地棉花種植區(qū)為例，當(dāng)?shù)卦诜N植棉花時，為提升水資源的利用率，將滴灌技術(shù)作為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉的主要技術(shù)方法之一。并且隨著當(dāng)?shù)啬は碌喂嗉夹g(shù)研究的不斷深入，研究人員明確了不同土質(zhì)情況下膜下滴灌區(qū)域土壤水分的移動規(guī)律，根據(jù)棉花生育周期膜下滴灌的耗水規(guī)律，制定了科學(xué)的灌溉制度，同時提出了膜下滴灌水肥耦合的最佳量化指標(biāo)，為棉花的高產(chǎn)提供了科學(xué)的依據(jù)。具體來說，該棉花種植區(qū)在使用滴灌技術(shù)的第一年耗水量為每畝868.86m3，第十五年的實(shí)際灌溉量為每畝562.52m3。在使用滴灌技術(shù)的這些年間，土地的灌溉面積在逐年增加，作物產(chǎn)量也逐年增長，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境得到了改善，因此可以認(rèn)為滴灌技術(shù)在當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田節(jié)水灌溉工作中取得了令人滿意的成效。

3、井灌

為了在利用淺層地下水資源的同時，實(shí)現(xiàn)地下水位的合理調(diào)節(jié)，可以將井灌節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于當(dāng)前的農(nóng)田水利灌溉工作中。當(dāng)前我國應(yīng)用井灌技術(shù)的農(nóng)田面積約為1.76億畝，并且這部分農(nóng)田大多位于北方地區(qū)。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提升農(nóng)田的產(chǎn)量，還能保障干旱期農(nóng)作物生長用水的需要。在構(gòu)建井灌系統(tǒng)時，工作人員可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境以及農(nóng)田周圍的水資源狀況，開展井灌區(qū)域的合理劃分工作，若農(nóng)田周邊并不存在湖泊、河流等地表水源，那么可以將井灌系統(tǒng)設(shè)置于農(nóng)田的中心處，縮短水資源與農(nóng)田各部分之間距離，減少因運(yùn)輸浪費(fèi)的水資源。

4、運(yùn)輸節(jié)水技術(shù)

①渠道防滲技術(shù)

渠道輸水技術(shù)是當(dāng)前我國農(nóng)田灌溉的主要輸水技術(shù)之一，傳統(tǒng)的土渠輸水系統(tǒng)利用效率一般在0.3-0.5之間，大部分的水資源在土渠運(yùn)輸過程中因滲漏、蒸發(fā)等問題而被浪費(fèi)，對此，構(gòu)建防滲漏的輸水渠道成為當(dāng)前節(jié)約農(nóng)田灌溉用水的主要方法之一。現(xiàn)階段，在將防滲措施應(yīng)用于渠道污水系統(tǒng)后，因渠道滲漏所損失的水資源可以減少50%—90%。這一情況的出現(xiàn)，使得渠道水資源的有效利用系數(shù)提高到了0.6-0.85。在開展灌溉工作時，這一技術(shù)的應(yīng)用不僅有效降低了輸水灌溉系統(tǒng)的投資與運(yùn)行管理費(fèi)用，還能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐叵滤坏挠行д{(diào)控，避免水渠區(qū)域發(fā)生次生鹽堿化問題，因此，當(dāng)前渠道防滲技術(shù)主要被應(yīng)用于含砂率相對較高的農(nóng)業(yè)種植區(qū)中。

在當(dāng)前的渠道輸水工作中，渠道防滲技術(shù)主要被應(yīng)用于渠道修復(fù)或重新打造工作中。具體來說，在開展使用年限較長、側(cè)面底面裂縫以及凹槽較多、堵塞相對嚴(yán)重的水渠修復(fù)工作時，工作人員可以應(yīng)用渠道防滲技術(shù)，對渠道進(jìn)行優(yōu)化處理。同時，在修建新的水渠時，工作人員可以先利用3S技術(shù)對農(nóng)田區(qū)域的地形、作物生長情況進(jìn)行勘探，然后以AI技術(shù)為支撐設(shè)計(jì)灌溉渠道，最后在灌溉渠中引入自動水閘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源在渠道中的精準(zhǔn)調(diào)控，盡可能降低水資源在運(yùn)輸過程中造成的損失，達(dá)到提升水資源綜合利用效率的目的。

②低壓管道輸水技術(shù)

低壓管道輸水技術(shù)是一種利用管道直接將水資源運(yùn)輸?shù)教镩g開展灌溉的技術(shù)方法，這一技術(shù)方法在應(yīng)用過程中可以有效減少因蒸發(fā)、滲漏所造成的明渠輸水浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，其水資源利用率達(dá)到了95%。同時，管道輸水技術(shù)在應(yīng)用過程中不僅可以有效避免占用過多的土地資源，還能提高輸水速度，加快灌溉進(jìn)度，縮短周期，因此，低壓管道輸水技術(shù)成為一種廣受歡迎的節(jié)水灌溉技術(shù)。

5、步行式灌溉技術(shù)

步行式灌溉技術(shù)是將農(nóng)村現(xiàn)有的農(nóng)機(jī)設(shè)備與電力資源作為水資源的灌溉動力，使之與相匹配的灌溉系統(tǒng)進(jìn)行搭配，開展移動式灌溉工作的節(jié)水灌溉技術(shù)。在當(dāng)前的農(nóng)田灌溉工作中，步行式灌溉技術(shù)應(yīng)用時不需要配備相對復(fù)雜的設(shè)備，而是通過組裝農(nóng)機(jī)設(shè)備的方式，即可滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需要。因此，相較于其他灌溉技術(shù)，步行式灌溉技術(shù)有著適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、可以有針對性開展作物灌溉、不需要開展修渠工程，節(jié)約資金與勞動力等優(yōu)點(diǎn)。

6、膜上灌溉技術(shù)

膜上灌溉技術(shù)是一種新型的地面灌溉技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員可以先在溝中平鋪地膜并在膜上輸水，然后使水通過農(nóng)作物放苗孔、灌水孔滲入到土壤中。膜上灌溉技術(shù)作為一種新型的局部灌溉技術(shù)，不僅具有節(jié)水、保肥、提高地溫的優(yōu)點(diǎn)，還能抑制田間雜草的生長，達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。從調(diào)查研究中可以了解到，相較于傳統(tǒng)的溝灌技術(shù)，膜上灌溉技術(shù)有著更為突出的節(jié)水性能，舉例來說，在棉花生產(chǎn)過程中，應(yīng)用膜上灌溉技術(shù)的節(jié)水量達(dá)到了40.8%，在玉米生產(chǎn)中，這一技術(shù)的節(jié)水量達(dá)到了58%。

二、提升節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果的方法

1、靈活選擇節(jié)水灌溉技術(shù)

為保證節(jié)水灌溉技術(shù)能夠在農(nóng)田水利工程中取得令人滿意的效果，工作人員應(yīng)結(jié)合農(nóng)田的具體情況，秉承因地制宜的原則，靈活選擇節(jié)水灌溉技術(shù)，保證技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢能夠得到最大程度的發(fā)揮。舉例來說，在我國西北部地區(qū)，部分地區(qū)存在著氣候環(huán)境較為干旱、土壤條件比較差的問題。為滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，在選擇節(jié)水灌溉技術(shù)時，可以大力推廣渠道防滲技術(shù)，在降低灌溉難度與灌溉成本的同時，提升水資源的利用率，滿足作物的正常生長需要。舉例來說，在開展北方地區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)選擇工作時，工作人員可在明確北方降水量偏低且氣候干燥等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇并使用溝渠防滲技術(shù)這類供水量較大的灌溉技術(shù)，在滿足植物生長對水資源需要的同時，實(shí)現(xiàn)水資源蒸發(fā)量的有效管控。同時，為保證相應(yīng)的灌溉技術(shù)能夠在農(nóng)田水利工程中獲得較好的應(yīng)用效果，工作人員應(yīng)重點(diǎn)開展水利工程灌溉渠道的建設(shè)工作。即在建設(shè)工作正式開展前，工作人員應(yīng)實(shí)地開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域情況考察工作，然后結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、水文條件、氣候環(huán)境等條件，確定農(nóng)田灌溉管道的具體布置方案，確定本次水利灌溉系統(tǒng)所需的設(shè)施、管網(wǎng)布局，以便達(dá)到推動農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程高質(zhì)量發(fā)展的目的。

2、合理劃分灌溉區(qū)域

受地表水、地下水資源分布并不平均的影響，不同地區(qū)的農(nóng)田對于灌溉的需求存在一定的差異?，F(xiàn)階段，為了在滿足農(nóng)作物灌溉需求的基礎(chǔ)上，盡可能降低灌溉系統(tǒng)設(shè)置工作所產(chǎn)生的成本，工作人員可以在明確農(nóng)田區(qū)域具體情況的基礎(chǔ)上，科學(xué)劃分灌溉區(qū)域，以便為后續(xù)灌溉裝置配置工作提供參照。具體來說，在劃分灌溉區(qū)域時，工作人員需要先分析農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)氣候條件、水文地質(zhì)，然后結(jié)合不同區(qū)域農(nóng)作物的種植需要，制定相應(yīng)的灌溉計(jì)劃，并以灌溉計(jì)劃為基礎(chǔ)，選擇合適的灌溉技術(shù)方式，以便為后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效提供助力。

3、明確作物生長特點(diǎn)

不同的農(nóng)作物在不同生長階段對于水資源的需求量存在一定的差異，為提升水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)水利工程的高質(zhì)量發(fā)展，在構(gòu)建農(nóng)田灌溉系統(tǒng)前，需要對不同區(qū)域農(nóng)作物的種植需求加以分析，合理計(jì)算不同階段農(nóng)作物對灌溉水量的要求，然后在滿足農(nóng)作物生長需要的基礎(chǔ)上，應(yīng)用合適的節(jié)水操作，盡可能避免水資源的浪費(fèi)。舉例來說，水稻是一種最有兩棲性的農(nóng)作物，在開展水稻田灌溉工作時，工作人員需要結(jié)合農(nóng)作物在苗期、拔節(jié)期、孕育期、成熟期四個生長期間對于水資源的需求情況，合理調(diào)整農(nóng)田內(nèi)的灌溉時間與水量，為水稻的增產(chǎn)提供支持。

4、應(yīng)用智能化灌溉技術(shù)

在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，為提升節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，可以將智能化、信息化技術(shù)融入農(nóng)田水利節(jié)水灌溉系統(tǒng)當(dāng)中，推動灌溉工作的精準(zhǔn)化發(fā)展。在智能節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用時，系統(tǒng)可以利用傳感器，綜合分析地質(zhì)條件、農(nóng)作物生長狀況、氣候環(huán)境條件等因素，在明確農(nóng)田水分供應(yīng)情況能否滿足作物不同生長階段用水需求的基礎(chǔ)上，控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)的灌溉量、灌溉時間，開展精準(zhǔn)化灌溉操作，在為農(nóng)作物提供良好生長環(huán)境的同時，推動我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

5、灌溉系統(tǒng)的多功能發(fā)展

為提升當(dāng)前灌溉系統(tǒng)的利用率，在應(yīng)用灌溉系統(tǒng)完成水資源運(yùn)輸工作的基礎(chǔ)上，工作人員可以結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)作物對于肥料、藥物等資源的需要，開發(fā)灌溉系統(tǒng)的功能，提高灌溉系統(tǒng)的利用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理工作的難度。

總而言之，為滿足農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的需要，在新時期下，我國對農(nóng)田水利工程的關(guān)注度不斷提升，大量與水利工程相關(guān)的節(jié)水灌溉技術(shù)、設(shè)備被應(yīng)用到農(nóng)田水利工程建設(shè)活動中，這不僅提升了水資源利用率，還提升工程的整體質(zhì)量水平，為農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的穩(wěn)定增長打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣龍王廟鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心）