水資源短缺已成為制約各行各業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素,尤其是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,水資源是維系生產(chǎn)的核心要素。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加速推進,噴灌、微灌、滴灌等新型節(jié)水灌溉模式不斷涌現(xiàn),為農(nóng)業(yè)節(jié)水提供了多樣化技術(shù)路徑。然而,在實際應用過程中,這些技術(shù)的推廣與實施仍面臨諸多挑戰(zhàn),主要涉及水資源供需矛盾突出、土地利用結(jié)構(gòu)不合理、灌溉設施建設水平不足等。因此,亟須針對性地突破這些發(fā)展瓶頸,科學優(yōu)化農(nóng)田水利灌溉模式,推動節(jié)水技術(shù)高效應用,從而實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用與農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。
一、影響農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉的因素分析
(一)水資源供需
當前,水資源供需狀況制約農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉的推廣與應用,其影響因素主要涵蓋降水分布特征、土壤水分管理水平及水資源管理效能三個維度。受氣候變化、地形地貌等多重因素的影響,區(qū)域降水量時空分布不均,季節(jié)性干旱與極端降雨頻發(fā),給農(nóng)田水利灌溉的穩(wěn)定性與精準性帶來嚴峻挑戰(zhàn)。同時,多數(shù)地區(qū)尚未建立完善的土壤水分動態(tài)監(jiān)測體系,難以實時獲取土壤摘情數(shù)據(jù),導致灌溉決策缺乏科學依據(jù)。此外,在水資源管理實踐中,部分地區(qū)對高效節(jié)水灌溉技術(shù)的認知不足、重視程度不夠,致使灌溉用水存在浪費嚴重、配置不合理等問題,加劇了水資源供需矛盾。
(二)土地利用方式
土地利用方式對農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉的實施效果產(chǎn)生顯著影響,主要體現(xiàn)在水利系統(tǒng)的設計與運行層面,核心涉及土地利用結(jié)構(gòu)和土地利用強度兩大關(guān)鍵因素。在土地利用結(jié)構(gòu)方面,單一化種植模式較為普遍,如部分區(qū)域僅種植小麥、水稻等需水量大的農(nóng)作物,而對需水量較小的其他作物種植較少,導致灌溉水資源在農(nóng)作物間配置失衡,難以實現(xiàn)水資源的高效利用。在土地利用強度方面,一些地區(qū)過度追求土地產(chǎn)出效益,高強度開發(fā)利用土地資源,致使土地退化、水土流失等問題加劇。這不僅破壞了土壤保水保肥能力,還影響了水利設施的正常運行,降低了灌溉系統(tǒng)的輸水效率與水資源利用效能,從而制約了農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應用。
(三)灌溉設施的建設水平
農(nóng)田水利灌溉設施作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)支撐,隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的推進,其建設標準與功能需求也面臨全新挑戰(zhàn)。然而,當前部分地區(qū)的農(nóng)田水利設施建設仍處于滯后狀態(tài),難以滿足高效灌溉與節(jié)水增效的實際需求。部分地區(qū)的灌溉設施存在管道老化漏水、渠道堵塞、設備運轉(zhuǎn)不暢等問題,不僅降低灌溉效率,還造成大量水資源浪費。部分地區(qū)在設施規(guī)劃建設階段,因缺乏科學論證與因地制宜的設計,導致設施布局不合理、灌溉效能低下,難以滿足當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,成為阻礙農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。
(四)水利意識薄弱
受傳統(tǒng)農(nóng)耕觀念的束縛,部分農(nóng)民對水資源高效利用的重要性認識不足,仍采用漫灌、泛灌等粗放式灌溉方式,導致大量水資源浪費。同時,農(nóng)田灌溉管理機制的缺失,進一步加劇了問題的嚴重性。由于缺乏科學的用水規(guī)劃和動態(tài)監(jiān)測體系,無法依據(jù)農(nóng)作物生長需求精準調(diào)控供水量,造成水資源低效利用與不合理消耗并存。這種水利意識與管理能力的雙重缺位,已成為阻礙農(nóng)田水利現(xiàn)代化建設和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
二、農(nóng)田水利灌溉模式分析
(一)噴灌
噴灌技術(shù)通過水泵設備對灌溉水進行加壓,經(jīng)特制噴頭將水分散為細小霧滴,模擬自然降雨過程均勻噴灑至作物根區(qū),實現(xiàn)精準灌溉。噴灌系統(tǒng)操作簡便、適用性強,能夠依據(jù)不同作物需水特性和地形條件靈活調(diào)節(jié)灌溉強度與范圍,顯著提升灌溉效率。在節(jié)水性能方面,噴灌技術(shù)憑借其霧化噴灑的特性,可有效減少地面徑流和深層滲漏,較傳統(tǒng)灌溉方式可節(jié)水 30%~ 50% 。同時,霧狀水流能避免土壤板結(jié),通過改善土壤結(jié)構(gòu)、增加孔隙度和含氧量,為作物生長創(chuàng)造良好的根際環(huán)境。目前,噴灌設備與控制技術(shù)持續(xù)革新,智能化、自動化程度不斷提升,其應用范圍已從經(jīng)濟作物擴展至大田作物。
(二)管道輸水
部分地區(qū)用于農(nóng)田灌溉的水利設施比較落后,而且以明渠為主,極易出現(xiàn)滲漏問題,容易導致水資源浪費。管道輸水是常用的農(nóng)田水利灌溉模式之一,基于農(nóng)田范圍合理布設管道,具體包括輸水干管、支管網(wǎng)絡、取水設施等,共同形成完善的管道輸水系統(tǒng),也具有維護便捷、占地少、自動化控制的特點。相比傳統(tǒng)明渠,管道輸水能夠有效減少滲漏。目前,采用管道輸水模式時應綜合考慮農(nóng)田實際情況,包括地形條件、作物類型、灌溉面積等,基于以上基本信息綜合設計管網(wǎng)。管道輸水灌溉模式的使用壽命較長,為保障管道能夠長期穩(wěn)定應用,需要定期檢查、加強維護與管理,尤其需要檢查管道接縫,及時處置破損或堵塞情況,為管道的長期高效應用奠定基礎(chǔ)。
(三)微灌
微灌模式作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉的代表性技術(shù),以低壓供水為核心,通過精細化控制實現(xiàn)精準灌溉。該模式以水滴或細小水流的形式,將水分緩慢、均勻地輸送至作物根區(qū),具備生態(tài)友好、人工成本低、操作便捷等優(yōu)勢,既能實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定供水,又能有效減少對周邊環(huán)境的影響。完整的微灌系統(tǒng)由水源工程、過濾設備、施肥裝置、輸配水管網(wǎng)及灌水器構(gòu)成。在應用過程中,需根據(jù)土壤質(zhì)地、作物需水特性等條件,科學設計微灌網(wǎng)絡布局,以提升灌溉精準度。微灌技術(shù)與水肥一體化的深度融合在保障水分精準供給的同時,實現(xiàn)肥料的同步高效輸送,大幅提升了水肥利用效率。隨著技術(shù)研發(fā)的持續(xù)推進,微灌模式與水肥一體化技術(shù)將在農(nóng)業(yè)節(jié)水增效領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用,為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供有力支撐。
(四)滴灌
滴灌是一種先進的農(nóng)田水利灌溉模式,也是最為節(jié)水的灌溉方式之一,與微灌模式有相似性,由水源、過濾器、施肥裝置、管網(wǎng)、滴頭共同構(gòu)成。在灌溉時,需要以低壓方式控制水流速度,使其以水滴形態(tài)對農(nóng)作物進行灌溉,灌溉精準性明顯提高。相比傳統(tǒng)灌溉模式,滴灌能夠節(jié)水 50%~70% ;滴灌模式同樣適用于水肥一體化場景。此外,滴灌模式對預防土壤鹽堿化、保持土壤結(jié)構(gòu)、改善作物生長環(huán)境有重要意義。現(xiàn)階段,滴灌模式的應用范圍在逐漸擴大,適用于果樹、蔬菜等多種經(jīng)濟作物,對提高經(jīng)濟效益、節(jié)約成本具有積極意義。
三、農(nóng)田水利灌溉的常用節(jié)水技術(shù)措施
(一)節(jié)水技術(shù)體系
當前,農(nóng)田水利灌溉模式與節(jié)水技術(shù)正處于快速迭代升級階段,構(gòu)建完善的節(jié)水技術(shù)體系已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我國地域遼闊,受氣候條件、地理環(huán)境、作物類型及用水需求等多重因素的影響,不同區(qū)域的節(jié)水需求呈現(xiàn)顯著差異。因此,需要綜合考量區(qū)域氣候特征、地形地貌、作物需水規(guī)律等要素,科學選擇適配的節(jié)水灌溉模式。同時,針對灌溉水源調(diào)配、設備運行管理、用水計量監(jiān)測等關(guān)鍵環(huán)節(jié),優(yōu)化節(jié)水灌溉全流程,制定統(tǒng)一規(guī)范的操作標準與技術(shù)規(guī)程。通過構(gòu)建覆蓋技術(shù)選型、工程實施、運行維護的完整體系,確保節(jié)水技術(shù)在規(guī)劃設計、設備安裝、日常管理等各個環(huán)節(jié)得以精準落地,從而提升農(nóng)業(yè)水資源利用效率,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供堅實保障。
(二)生物節(jié)水技術(shù)
1.抗旱節(jié)水品種選育與應用。該技術(shù)的核心在于篩選具有強抗旱性與高水分利用效率的作物品種。此類品種通常具備發(fā)達的根系,能夠深入土壤深層汲取水分,從而減少對表層灌溉水的依賴。在保障作物產(chǎn)量的同時,顯著減少灌溉用水量,實現(xiàn)節(jié)水與穩(wěn)產(chǎn)的雙重目標。
2.優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)。依據(jù)區(qū)域氣候條件、土壤特性及水資源稟賦,科學調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu),優(yōu)先推廣耐旱性強、經(jīng)濟價值高的作物品種。通過優(yōu)化種植布局,既能保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益,又能有效降低農(nóng)田整體耗水量,從而實現(xiàn)水資源與土地資源的高效匹配。
3.生物覆膜技術(shù)應用。通過在農(nóng)田地表覆蓋可降解生物材料(如秸稈、生物地膜等),形成物理屏障,有效抑制土壤水分蒸發(fā),提升土壤保水能力。該技術(shù)不僅能夠減少灌溉頻次與用水量,還可改善土壤微生態(tài)環(huán)境,促進作物根系生長,兼具節(jié)水與培肥土壤的雙重功效。
(三)灌溉設備管理
設備管理是保障農(nóng)田水利灌溉效能、實現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉體系中,加強灌溉設備全生命周期管理尤為重要,其需結(jié)合設備類型、技術(shù)參數(shù)及農(nóng)田灌溉需求,構(gòu)建系統(tǒng)化管理制度,重點涵蓋設備維護保養(yǎng)與科學配置兩大核心內(nèi)容。
在設備維護保養(yǎng)方面,建立常態(tài)化巡檢機制,對水泵、輸水管道、噴頭等核心部件開展定期檢查,及時修復漏水、破損等故障,避免因設備缺陷導致水資源浪費。輸水管道通過沖洗、清淤等手段清除泥沙、雜物,保障水流暢通,維持穩(wěn)定灌溉效果。同時,嚴格遵循設備使用規(guī)范,落實日常保養(yǎng)與專業(yè)維修工作,延長設備服役周期,提升運行效率。
在設備配置優(yōu)化層面,依據(jù)農(nóng)田地形地貌、種植規(guī)模及作物需水特性,科學選型適配的灌溉設備與系統(tǒng)。例如,針對地形復雜、面積較小的地塊,選用機動性強的移動式灌溉設備;大面積平整農(nóng)田適宜采用固定式噴灌系統(tǒng),實現(xiàn)高效覆蓋。此外,逐步引入自動化控制系統(tǒng)、智能定時器等先進裝備,構(gòu)建精準灌溉體系,通過實時監(jiān)測土壤濕度與作物需水信號,動態(tài)調(diào)節(jié)灌溉水量與時間,在滿足作物生長需求的同時,最大限度地減少水資源消耗,推動農(nóng)田灌溉向智能化、精細化的方向發(fā)展。
(四)分析農(nóng)田區(qū)域環(huán)境
在農(nóng)田灌溉的節(jié)水技術(shù)中,應精準分析農(nóng)田區(qū)域環(huán)境,這對提高節(jié)水灌溉水平有重要意義,應考慮地域環(huán)境條件,重點圍繞氣候條件、土壤結(jié)構(gòu)、植物生長情況進行綜合分析。例如,在氣候條件方面,應充分了解區(qū)域的降水量、溫度、濕度等氣候條件,此類因素會對節(jié)水灌溉技術(shù)的選擇有重要影響;在土攘結(jié)構(gòu)方面,土壤的類型、質(zhì)地、保水能力等是影響節(jié)水灌溉技術(shù)的重要因素,借助土壤結(jié)構(gòu)檢測,可以了解土壤的基本特點,進而選擇合適的灌溉方式并控制灌溉用水量。此外,現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速,可借助地理信息系統(tǒng)(GIS)提升數(shù)據(jù)收集效率,提高對農(nóng)田區(qū)域環(huán)境分析的精準性。
四、農(nóng)田水利灌溉模式與節(jié)水措施的合理應用
(一)灌溉模式的選擇應因地制宜
1.充分結(jié)合區(qū)域自然條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點。我國農(nóng)業(yè)種植區(qū)域廣泛,按氣候類型可劃分為濕潤、半濕潤、干旱、半干旱地區(qū)。其中,濕潤地區(qū)水資源相對充沛,可優(yōu)先選用噴灌、滴灌等高效節(jié)水模式;干旱與半干旱地區(qū)需以滴灌、微灌等精準灌溉技術(shù)為主,最大限度地減少水分蒸發(fā)損耗。同時,基于作物類型差異,經(jīng)濟價值較高的蔬菜、水果等作物,宜采用滴灌、微灌等精細化灌溉方式,確保水分精準供給;小麥、玉米等糧食作物,可根據(jù)地形條件靈活選擇地面灌溉、管道輸水灌溉等經(jīng)濟實用的模式。
2.土壤特性與地形地貌是關(guān)鍵影響因素。在土壤類型方面,透水性較弱的黏土區(qū)域,適合采用滴灌技術(shù),以降低水分深層滲漏;保水性良好的壤土地區(qū),可依據(jù)作物需水規(guī)律靈活選用多種灌溉方式。在地形地貌上,平原地區(qū)地勢平坦,適合推廣地面灌溉、管道輸水灌溉等規(guī)?;喔燃夹g(shù);山區(qū)丘陵地帶地形復雜,可結(jié)合地形特點采用噴灌、小管出流等適應性強的灌溉模式,提升灌溉系統(tǒng)的適用性與效率。
(二)綜合應用多種技術(shù)
1.噴灌與滴灌相結(jié)合的復合灌溉模式。在大面積農(nóng)田場景下,采用固定式噴灌系統(tǒng)進行全域灌溉,確保水分分布均勻、覆蓋全面;針對蔬菜、花卉等經(jīng)濟作物種植區(qū),在噴灌的基礎(chǔ)上疊加滴灌系統(tǒng),通過滴灌帶將水分精準輸送至作物根部,顯著降低蒸發(fā)損耗與無效滲漏,大幅提升水資源利用效率。同時,可根據(jù)作物不同生長階段的需水規(guī)律,靈活切換噴灌與滴灌模式,實現(xiàn)節(jié)水效益最大化。
2.渠道防滲與管道輸水協(xié)同技術(shù)。對傳統(tǒng)灌溉渠道實施混凝土襯砌、鋪設塑料薄膜等防滲改造,有效減少輸水過程中的滲漏損失;在田間部署管道輸水系統(tǒng),將水源直接輸送至作物種植區(qū)域。相較于傳統(tǒng)明渠,管道輸水能避免水面蒸發(fā)、渠床雜草蒸騰等損耗,顯著提升輸水效率。該組合技術(shù)充分發(fā)揮渠道大容量輸水優(yōu)勢,同時利用管道輸水的高效節(jié)水特性,實現(xiàn)水資源輸送與利用的雙重優(yōu)化。
(三)建立健全管理制度
1.明確管理職責和分工。明確各級政府和相關(guān)部門在農(nóng)田水利灌溉及節(jié)水技術(shù)管理中的職責與分工,確保各部門各司其職、協(xié)同合作,共同推動節(jié)水技術(shù)
的應用和管理。
2.制定節(jié)水灌溉標準與規(guī)范。相關(guān)部門需要結(jié)合當?shù)貙嶋H情況,制定科學合理的節(jié)水灌溉標準與規(guī)范,涵蓋灌溉水量、灌溉時間、灌溉方式等多個方面,為農(nóng)民提供明確的指導。
3.重視技術(shù)培訓和推廣。目前,先進的農(nóng)田水利灌溉模式及節(jié)水技術(shù)發(fā)展迅速,應重視技術(shù)培訓及推廣。通過技術(shù)培訓,農(nóng)民可以掌握先進的灌溉技術(shù)和節(jié)水方法,提高灌溉效率,減少水資源浪費。其中,政府應充分發(fā)揮主導作用,引導進行技術(shù)推廣和培訓,鼓勵高校、企業(yè)、科研機構(gòu)等參與培訓支持。
4.建立水資源管理制度。相關(guān)部門應建立健全水資源管理制度,包括水資源分配、使用、保護和監(jiān)管等方面。通過制度化管理,確保水資源的合理利用和有效保護,防止水資源的浪費和污染。
5.完善監(jiān)管與執(zhí)法機制。相關(guān)部門需要建立健全農(nóng)田水利灌溉及節(jié)水技術(shù)的監(jiān)管與執(zhí)法機制,加大對違法違規(guī)行為的查處力度,確保節(jié)水技術(shù)的有效實施和管理。
(四)完善農(nóng)業(yè)科技服務體系
農(nóng)田水利灌溉模式和節(jié)水技術(shù)是農(nóng)業(yè)科技的重要組成部分,隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的加快,對農(nóng)業(yè)科技服務體系的要求越來越高?;诖?,相關(guān)部門應結(jié)合當?shù)噩F(xiàn)實情況,推動建設農(nóng)業(yè)科技服務體系,基于農(nóng)業(yè)科技服務體系的建設需求,啟動“農(nóng)業(yè)科技特派員”行動,組織農(nóng)業(yè)科技人員組建科技服務小組,到縣(市、區(qū))提供農(nóng)業(yè)科技支持。此外,當?shù)卣畱谵r(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對先進水利灌溉模式和節(jié)水技術(shù)的應用,制定農(nóng)業(yè)發(fā)展目標、任務,配合完善信息服務通道,加強信息的雙向溝通,便于及時為基層地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供支持,也有助于快速地進行信息反饋。
五、結(jié)語
水資源是農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心要素,科學應用農(nóng)田水利灌溉模式與節(jié)水技術(shù)對保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。過去,農(nóng)業(yè)灌溉受水資源時空分布不均、土地利用結(jié)構(gòu)單一等因素的制約,水資源利用效率較低。如今,噴灌、管道輸水、滴灌等多樣化灌溉模式不斷涌現(xiàn),配套節(jié)水技術(shù)體系日趨完善。未來,農(nóng)田水利灌溉模式應立足區(qū)域自然條件、作物需水特性及經(jīng)濟發(fā)展水平,因地制宜選擇適配的灌溉模式,并通過技術(shù)集成應用提升節(jié)水效能。同時,應加大農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓與推廣力度,構(gòu)建智能化管理體系,完善農(nóng)業(yè)科技服務網(wǎng)絡,從而全面推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設,實現(xiàn)水資源高效利用與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的協(xié)同共進。
作者簡介:張世梅(1976一),女,甘肅靖遠人,??疲屑壒こ處?,主要從事農(nóng)田水利工程工作。