农田水利节水灌溉技术及科学应用效果提升策略的研究

在农业领域的发展进程中，农田水利灌溉扮演着至关重要的角色，特别是在我国这一农业大国，其依赖于农业节水灌溉工程技术的革新与突破。近年来，随着国家对水利基础设施建设重视程度的不断提升，农田水利灌溉管理也日益趋向于精细化与规范化，旨在推动新农村建设的全面发展。本文核心聚焦于探讨农田水利节水灌溉领域内几种主流灌溉技术的应用现状，并进一步深入分析提升这些节水灌溉技术实施成效的具体策略，旨在构建高效、稳定且生态和谐的农业生产体系。通过广泛推广与应用这些节水灌溉技术，我国农业生产正朝着更加绿色、高效、可持续的方向迈进。

一、常用的农田水利节水灌溉技术

基于水利部门近年来公布的权威数据，我国总体水资源状况显现出日益紧缺的态势。为有效应对这一挑战，提升水资源利用效率，并充分满足现代农业发展对水资源的需求，我国农业管理部门已将节水灌溉技术深度整合至农田水利工程的规划与建设之中，此举被视为缓解水资源压力、促进农业可持续发展的关键性策略。以下，将系统阐述农田水利领域内几种常用的节水灌溉方式：

1、喷灌

（1）技术原理

喷灌技术作为当前我国农业节水灌溉领域的主流，主要包括水泵与管道的集成系统。该技术在实施时，首先通过提升水压，将水高效输送至农田上空，随后水在空中被精细化为水滴或微雾状，最终在重力的牵引下，均匀洒落于作物区域。这一灌溉过程不仅确保了水资源的精准利用，而且显著优化了灌溉效率。相较于传统的大水漫灌方式，喷灌技术展现出了卓越的节水性能，其节约的水资源量高达40%以上，为缓解农业用水压力、促进水资源可持续利用提供了有力支持。喷灌过程中存在一定的水分蒸发损耗，但这并未影响其作为节水灌溉技术的核心优势。尤为重要的是，喷灌技术的推广应用得益于其相对简便的设施安装流程与较低的后期维护管理难度。这些特性不仅降低了农民的技术操作门槛，还减轻了长期运营的经济负担，因此，该技术迅速赢得了广大农业从业者的青睐与广泛应用，成为推动我国农业节水灌溉事业发展的重要力量。

（2）应用要点

在喷灌节水系统的构建中，喷头规格对喷灌工作的质量具有直接且显著的影响。根据喷灌射程的不同，喷头可细分为小、中小、中、大四类，每类喷头均展现出特定的应用优势与性能特点。具体而言，小射程喷头以其高强度喷灌和出色的水资源均匀分布能力，不仅适用于小型农田灌溉，还广泛应用于灌木丛、绿篱等区域的浇灌。中小射程喷头，其喷洒范围介于4-11m之间，喷洒高度则维持在0.1-0.3m，这一特性使得其成为中型农田及花卉绿地灌溉的理想选择。中等射程喷头则主要针对中、大型农田与绿地，而大射程喷头，凭借其高材料强度与卓越的抗冲击性，在广袤农田与大型绿地的灌溉中展现出非凡效能。此外，喷头布置方式同样是决定喷灌工作质量的关键因素之一。在农田水利工程实践中，喷头布置需充分考虑灌溉区域的地形特征与方向，灵活采用矩形或三角形布局策略以优化灌溉效果。矩形布置因其规整性，更适用于地形较为平整的农田地块；而三角形布置则凭借其出色的抗风性和水资源分布均匀性，在边缘不规则地块中展现出独特优势。值得注意的是，喷灌节水技术在实施过程中，水珠化易受风力影响，进而对喷灌效果构成挑战。因此，在选择喷头类型与确定布置方案时，需细致评估农田区域的气候条件，特别是风力与风向因素，并据此调整喷头间距以应对不同风速环境。当风速处于0-5km/h时，喷头间距建议设定为1.2R；风速提升至6-11km/h范围内，则应将间距调整为1.1R；若风速进一步增加至12-20km/h，则应将间距缩短至1.0R，以确保喷灌系统在不同气候条件下的稳定高效运行。

2、微灌

（1）技术原理

微灌技术，作为一种高效节水灌溉策略，巧妙融合了水泵、电机、灌水器等先进设备，旨在将加压水精准输送至农田区域。其核心在于通过精细调控的灌水器，以微小而均匀的流量渗透至作物根系周边的土壤中，从而实现农田的精准灌溉。这一技术体系凭借其操作便捷性、设备耐用性以及相对低廉的灌溉成本，在广大种植户中赢得了极高的认可与青睐。在众多节水灌溉技术中，微灌技术以其多样化的灌溉方式脱颖而出。根据灌水器的不同设计与应用，微灌技术可细分为滴灌、微喷灌及涌泉灌溉三大类。①滴灌技术利用系统末端管道上精密布置的滴灌孔，以每小时2-12L的微小流量，将水滴精准滴入作物根际土壤，有效满足了作物对水分的精细需求。值得注意的是，滴灌系统末端管道的布置方式灵活多样，既可直接铺设于地表进行地表滴灌，亦可深埋地下约30-40cm处，实现地下滴灌，以适应不同的农田环境与作物需求。②微喷灌技术则侧重于将微灌灌水器直接安装于系统末端管道，借助水压驱动，以洒水形式将水分均匀喷洒至土壤表面。其水流量范围相对较大，一般介于每小时20-250L之间，适用于需要较大面积均匀湿润的灌溉场景。③涌泉灌溉则是一种利用直径约4mm的塑料小管作为灌水器的特殊灌溉方式。这些小管与节水灌溉系统的末端管道紧密连接，以连续水流的形式局部浸润作物周围的土壤，流量通常在每小时40-250L之间。此种方式特别适用于对土壤湿度要求较高的作物区域。鉴于不同地区的地理环境、自然条件及农作物种类的差异性，为实现灌溉效果与水资源利用效率的最大化，实际应用中需根据当地具体情况，精心选择并调整微灌技术的实施方案。这要求相关工作人员不仅需具备深厚的专业知识与技能，还需具备高度的责任心与敏锐的洞察力，以确保微灌技术在实际应用中能够发挥出最佳效益。

（2）应用实例

在探讨某地区棉花种植领域的节水灌溉实践时，本文以一特定棉花种植区为例，深入分析了滴灌技术作为主导灌溉策略对提升水资源利用效率的关键作用。随着该地区对膜下滴灌技术研究的不断深化，科研人员成功揭示了不同土壤类型下膜下滴灌系统中土壤水分运移的精确模式。这一突破性发现，结合棉花生长发育周期内膜下滴灌的具体耗水特征，促成了科学灌溉制度的建立，不仅如此，还精准量化了膜下滴灌系统中水肥耦合的最优参数，为棉花作物的高产稳产奠定了坚实的科学基础。该棉花种植区自引入滴灌技术以来，实现了显著的节水效果。在技术应用的首年，每亩地的耗水量高达868.86m3，而经过15年的持续优化与实践，每亩地的实际灌溉量已降至562.52m3，显示出滴灌技术在减少水资源消耗方面的巨大潜力。在此期间，伴随着滴灌技术的广泛应用与不断优化，该区域的灌溉面积逐年扩大，棉花产量亦实现了稳步增长。尤为值得一提的是，这一系列的积极变化还伴随着当地生态环境的明显改善，彰显了滴灌技术在促进农业可持续发展方面的重要作用。

3、井灌

在追求浅层地下水资源高效利用的同时，为确保地下水位的合理调控，引入井灌节水灌溉技术于当前农田水利灌溉实践显得尤为重要。目前，我国已有约1.76亿亩农田采用了井灌技术，其中绝大多数集中在北方地区。此技术的应用不仅显著提升了农田的生产能力，还有效保障了干旱季节农作物对水分的迫切需求。在规划与实施井灌系统时，一个核心考量因素在于对当地生态环境及农田周边水资源状况的细致评估。基于此，工作人员需科学划分井灌区域，以实现资源的最优配置。

4、运输节水技术

渠道输水技术作为当前我国农田灌溉领域的关键技术构成之一，其在资源调配与利用上扮演着至关重要的角色。传统土渠输水系统，其效率普遍局限于0.3-0.5的范围内，显著受限于运输过程中的渗漏与蒸发现象，导致大量宝贵水资源无谓流失。鉴于此，构建高效防渗漏的输水渠道体系已成为节水灌溉策略的核心要义，旨在从源头上遏制水资源的无端损耗。将防渗技术融入渠道系统后，能够显著降低因渠道渗漏导致的水资源损失，减幅高达50%-90%，进而促使渠道水资源的有效利用系数跃升至0.6-0.85。这一技术革新不仅在经济效益上展现出巨大潜力。通过精准调控地下水位，该技术还可有效预防了灌溉区域次生盐碱化的发生，为农业可持续发展提供了坚实保障。此外，在新建水渠的规划与实施阶段，现代科技手段的融合进一步提升了灌溉系统的智能化水平。工作人员首先依托3S（遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）技术，对农田地形地貌、作物分布及生长状态进行精准测绘与分析；随后，借助AI技术的强大算力，科学设计灌溉渠道布局，确保每一寸土地都能得到恰到好处的灌溉滋养；最后，通过引入自动水闸技术，实现对灌溉水流的精细化控制，最大限度地减少了水资源在输送途中的损失，从而全面提升了水资源的综合利用效率与效益。

5、步行式灌溉技术

步行式灌溉技术，作为一种创新的节水灌溉策略，其核心在于将农村地区既有的农机设备与电力资源巧妙融合，作为驱动水源流动的关键动力源，进而与适配的灌溉体系相结合，实现灵活的移动灌溉作业。此技术设计初衷在于提升灌溉效率与资源利用率，尤其在当前农田灌溉实践中展现出显著优势。步行式灌溉技术的实施过程并不依赖于复杂、高成本的专用设备购置，而是巧妙地通过现有农机设备的组装与集成，快速构建起一套行之有效的灌溉系统。这种即插即用的灵活性，极大地降低了技术应用的门槛与成本，使其能够迅速响应并满足多样化的农业灌溉需求。更为重要的是，相较于传统及现代灌溉技术，步行式灌溉技术展现出一系列独特的优势。

（1）其高度的适应性使其能够灵活应对不同地形、作物种类及水资源条件的农田环境，确保灌溉作业的精准高效。

（2）使用上的便捷性也是该技术的一大亮点，简化的操作流程与维护要求，使得农民无需经过专业培训即可上手操作，有效降低了技术应用的难度。

（3）步行式灌溉技术还特别注重灌溉的精准性与针对性，能够根据作物生长的实际需求，精确调控灌溉量与灌溉时间，从而实现水资源的最大化利用。

（４）由于该技术无需构建复杂的灌溉渠道系统，因此避免了大量的人力物力投入及后续维护成本，不仅节省了宝贵的农业资金，还显著减轻了农民的劳动强度，提升了农业生产的经济效益与生态效益。

6、膜上灌溉技术

膜上灌溉技术，作为一种创新的地面灌溉方法，其实际应用流程精细且高效。在实际操作中，技术人员首先于沟渠内铺设地膜，并沿膜面输送灌溉用水。随后，水分经由农作物预设的放苗孔及灌水孔精准渗透至土壤之中，实现了水分的直接供给与精准控制。作为一种先进的局部灌溉策略，膜上灌溉技术展现出了多重显著优势。它不仅能够有效节水，保留土壤肥力，还通过减少水分蒸发提高了土壤温度，为作物生长创造了更加有利的环境条件。尤为值得一提的是，该技术还能有效抑制田间杂草的滋生，进一步促进了农作物产量的提升。通过深入的调查与对比分析，我们发现膜上灌溉技术在节水性能上相较于传统的沟灌技术有着更为卓越的表现。在棉花种植实践中，采用膜上灌溉技术实现的节水量高达40.8%，而在玉米生产中，该技术的节水效率更是达到了58%，充分验证了其在农业节水灌溉领域的巨大潜力与应用价值。

二、提升节水灌溉技术应用效果的方法

1、合理划分灌溉区域

鉴于地表水与地下水资源的非均衡分布特性，各地农田的灌溉需求展现出显著差异。当前，为了在确保农作物得到充分灌溉的同时，有效控制灌溉系统建设成本，工作人员需依据农田区域的详细情况，采取科学合理的灌溉区域划分策略，此举旨在为灌溉设施的后续配置奠定坚实基础。灌溉区域的划分过程应始于对农田项目区域气候条件及水文地质条件的深入分析。在此基础上，进一步结合各区域内农作物的具体种植需求，精心设计灌溉计划。随后，以该灌溉计划为蓝本，精选适宜的灌溉技术手段，旨在促进农业生产效率与质量的双重提升，为农业生产的可持续发展贡献力量。通过这一系列精细化的规划与执行，不仅能够满足农作物的灌溉需求，还能显著降低灌溉系统的经济成本，实现资源的高效利用与合理配置。

2、应用智能化灌溉技术

随着信息技术的持续进步，为优化节水灌溉技术的应用效能与质量，有必要将智能化与信息化技术深度融入农田水利节水灌溉系统中，以此促进灌溉作业的精细化与智能化转型。在智能节水灌溉技术的实际应用场景中，该系统能够依托先进传感器技术，实现对地质条件、农作物生长实时状态及气候环境参数的全面采集与综合分析。这一过程确保了系统能够精准评估农田土壤的水分状态，并据此判断其是否能够满足作物在各个生长周期内的具体需水要求。基于上述综合分析结果，智能节水灌溉系统能够自动调节灌溉量与灌溉时机，实现灌溉作业的精确控制。这种精准化灌溉策略不仅能够有效保障农作物生长所需水分的适时适量供给，为其创造最适宜的生长环境，同时还能够显著提升水资源的利用效率，减少不必要的浪费。

综上所述，在新时代背景下，为积极响应农业经济高速发展的迫切需求，我国显著增强了对农田水利工程的重视与投入。这一战略导向促使了一系列与水利工程紧密相关的节水灌溉技术和设备的广泛应用，深入渗透至农田水利工程的各个建设环节。此举不仅实现了水资源利用效率的显著提升，有效缓解了农业用水紧张的问题，还进一步推动了农田水利工程项目整体质量标准的优化升级。更为重要的是，这些技术的应用为农产品产量的持续稳定增长构筑了坚实的基石，为农业生产的可持续发展注入了强劲动力。农田水利工程的现代化转型与节水灌溉技术的广泛应用，已成为推动我国农业经济繁荣发展的关键因素。

（作者单位：256206山东省滨州市邹平市长山镇农业综合服务中心）