农田节水灌溉技术在实际应用中的具体措施及改造建议

作者: 邴志伟

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作为国民经济的基石,农业的发展不仅关乎国家粮食安全,更与人民的生活福祉息息相关,是国民经济发展的重要命脉之一。在水资源愈发紧张的当下,发展节约用水技术已成为农业可持续发展的必然选择。节水灌溉技术不仅能够降低农业用水量,减少资源浪费,还能提高农业灌溉的效果,极大提升农作物的产量与质量。本文深入探讨节水灌溉技术的必要性,分析当前农田节水灌溉系统的现状及存在的问题,详细阐述节水灌溉技术在实际应用中的具体措施,并结合实践案例提出技术改造的要点与建议。

一、农田节水灌溉技术的重要性

1、节约水资源

节水灌溉技术对于节约水资源至关重要。通过喷灌、滴灌和微灌技术,农田可以更高效地利用有限的水资源,显著减少蒸发、渗漏和径流损失,达到节水效果。尤其是在水资源匮乏的地区。这些技术的应用缓解了水资源短缺问题,并为农业的持续发展提供了保障。节水灌溉提高了水资源利用效率,是确保农业生产稳定性和可持续性的关键手段。

2、促进农业可持续发展

节水灌溉技术是实现农业可持续发展的重要途径。通过有效控制灌溉用水量,减少水资源浪费,防止土壤盐渍化等生态问题,节水灌溉有助于维护土壤结构和保护肥力。这项技术还能避免过量灌溉导致的土壤板结和肥料流失,促进作物健康成长,提升产量和质量,为农业长期可持续发展奠定基础。

3、提高农作物产量

节水灌溉技术显著提高农作物产量。精确的灌溉管理确保作物获得充足的水分,优化生长环境。滴灌和喷灌等技术均匀分配水资源,与施肥和病虫害防治措施相结合,为作物生长创造更有利条件。这种精细化管理不仅提高了作物产量,还提升了品质,带来了更大的经济效益。

4、提高经济效益

节水灌溉技术通过降低用水、能源和人工成本,显著提高了农业经济效益,提高作物产量和品质,使农产品更具市场竞争力,提升了农民收入。此外,减少对水资源的依赖,降低了生产风险,保障了农业的长期稳定性和可持续性,推动了现代农业的高质量发展。

二、农田水利工程中应用节水灌溉技术存在的问题

1、设施建设不完善

在农田水利工程中,节水灌溉设施的建设和应用仍存在不少问题。首先,一些地区由于资金投入不足,导致灌溉设施无法达到实际需求,设备老旧或性能不足,无法充分发挥节水技术的作用。例如,喷灌和滴灌等现代灌溉设备在部分地区的普及率较低,而使用的设备多为低端产品,难以满足高效节水的要求。这种设施不完善的问题,导致了水资源的浪费,且在日常灌溉操作中,常出现由于设备不健全而导致的资源浪费现象。此外,灌溉设施的管理和维护不到位,进一步降低了设施的有效性,影响了节水灌溉技术的推广和应用。

2、灌溉工程浪费水资源现象严峻

目前,农田灌溉中的水资源浪费现象比较严重。①传统灌溉方式以大水漫灌为主,这样做不仅导致水资源浪费严重,还造成水资源流失现象严重。②传统灌溉方式中的灌水时间不合理、灌水方法不科学等原因造成了大量水资源的流失。③由于传统灌溉方式中的灌水期过长,导致了大量的水分蒸发,而传统的灌溉方式又无法及时补充水分,使农田中的水分越来越少,造成水资源浪费。

3、节水灌溉管理水平不足

目前在很多地区,节水灌溉的管理水平仍显落后。一些工程项目在实施过程中,缺乏专业的管理人员对灌溉系统进行全程监督和调控,导致设备损坏或运行效率低下。此外,灌溉过程中缺乏科学的规划和管理,如水资源的分配不合理、灌溉时间和频率的安排不当等,都影响了节水灌溉技术的实际效果。此外,尽管节水灌溉技术在理论上得到广泛认可,但在实际操作中,农民和相关人员对其认识和应用意识仍然不足。一些农民习惯于传统的灌溉方式,对现代节水技术缺乏了解和信任,导致推广难度增大。这种技术应用意识的不足,直接影响了节水灌溉技术的推广效果,使得其在农田水利工程中的应用面临较大阻力。

4、资金投入不足

节水灌溉技术的推广和应用离不开资金的支持。然而,当前在许多农田水利工程项目中,资金投入仍然不足。一方面,政府在节水灌溉技术的推广上财政支持力度不够,导致相关设施的建设和维护难以为继;另一方面,部分农户经济条件有限,无法承担先进节水灌溉设备带来的高额成本。这种资金上的不足,使得节水灌溉技术在一些地区的推广进展缓慢,严重影响了整体农业水利工程的建设质量和效果。

三、农田节水灌溉技术改造策略

1、新型喷灌技术

目前,新型喷灌技术的应用较为常见。作为一项重要的技术创新,新型喷灌技术充分结合先进的科学技术以及研究成果,极大提高了农业生产的效率与质量,对农业的长远发展具有重要意义。新型喷灌技术具有诸多优势。

首先,新型喷灌技术更加智能。通过与物联网、大数据、人工智能等技术相结合,新型喷灌技术实现智能化控制。在智能控制系统的加持下,通过各种监测装置(如土壤湿度传感器、气象传感器),对种植区的环境进行分析,判断作物的需水情况,对灌溉时间、灌溉区域以及灌溉量进行合理规划,从而设计出一套符合当前作物需求的最佳灌溉方案。整个过程无需人工干预,不仅有效降低了人工成本,也极大提高了灌溉的精准性。

其次,新型喷灌技术更加节水高效。相较于传统的灌溉方式,新型喷灌技术通过采用全管道输水方式,有效减少了水分的蒸发和渗透,显著提高了灌溉水的利用率。根据数据统计,能够节水30%以上,同时提高约10%的产量。同时,通过对灌溉量与灌溉时间的精准控制,节水效果得到进一步的提升,也能避免土壤盐碱化问题。

最后,新型喷灌技术适应性更强,不仅可以应用于多种地形与土质条件,同时也可用于多种作物的灌溉当中。同时,该技术能够对肥料和农药的使用量进行精确控制,保障土壤肥力的同时,减少土壤的污染,从而降低经济成本,促进农业的绿色可持续发展。

喷灌系统可分为固定式、半固定式和全移动式三种类型,分别适用于不同的灌溉需求和农田条件。固定式喷灌系统主要用于灌溉面积相对固定且作物种类单一的农田。该系统由固定在田间的喷头和管道组成,通过水泵将水源加压后输送到喷头进行均匀灌溉。喷灌系统的优势在于稳定性高、维护成本低,适合长期使用。半固定式喷灌系统则具有一定的灵活性,部分设备如喷头可以根据需要移动或调整位置,以适应不同的灌溉需求。半固定式喷灌系统特别适合灌溉面积较大且作物种类多样的农田,能够在不同区域间灵活切换,满足多样化的农业生产需求。全移动式喷灌系统则是最为灵活的一种,其所有设备均可根据农田需求自由移动和重新布置,适用于需要频繁更换灌溉区域的大型农场或多区域农田。

2、滴灌节水技术

滴灌节水技术是一种高效的灌溉方法,通过低压管道系统将水均匀而缓慢地施于作物根区,实现精准的水分提供。该技术在节水节能方面具有显著优势,对于灌溉水利用率通常可达95%以上。由于滴头的工作压力低,对于电能的消耗也相对较低。滴灌系统有助于实现水肥一体化,提升肥料的利用率,减少化学农药的使用量,并降低灌溉和施肥过程中人力成本的投入,实现节肥省工,降低经济成本。此外,滴灌技术还能够保持土壤疏松,避免板结,促进作物根系生长和养分吸收,显著提高作物产量和品质。

然而,滴灌技术在实际使用过程中也存在一些局限。首先,该系统需要大量使用到毛管或滴头之类的部件,这些部件十分容易被水中的泥沙、有机质或化学沉淀物堵塞,需要对这些部件定期清洗和维护,导致维护成本的提升。其次,滴灌系统的初始投资成本较高,设备购置和安装费用都需要考虑在预算之内。最后,滴灌系统的管理也不可忽视,由于该系统的管理过程较为复杂,需要进行水质监测、设备维护和如何制定灌溉计划,对管理人员的技术水平要求较高。

3、防渗灌溉技术

防渗灌溉技术通过减少或防止灌溉水在输水渠道和农田中的渗漏来提高水资源利用效率。该技术包括多种措施,首先需要在输水渠道铺设防渗材料,如混凝土、塑料膜或黏土层等,以减少水分渗漏。其次,使用高密度聚乙烯管道,将水直接输送至灌溉区。该种管道优势在于极强的适应性,可以铺设在各种地形复杂的种植区域。接下来需要对土壤内部覆盖防渗塑料膜,以进一步减少水分蒸发和渗漏,保持土壤湿度。田间防渗处理则通过铺设防渗材料或涂料,减少深层渗漏,确保根系的适宜水分环境。集水灌溉系统通过建设集水沟或蓄水池,集中管理和利用水资源。科学的灌溉水管理和土壤结构的改良也有助于进一步提高水资源利用效率。这些技术共同作用,显著提升了农业灌溉的效益,促进了水资源的可持续利用。

4、生理节水技术

生理节水技术主要依靠对农作物的生理状态进行合理调整,从而实现节水目的。首先,通过选择耐旱、抗旱品种,能够确保作物在水分较少的条件下正常生长,也能充分发挥作物根系的作用,使其更加有效地吸收土壤中的水分。通过合理密植增加植株间的遮阴效果,减少土壤表面的水分蒸发,但需在密度与水分供给之间找到平衡。其次,在作物对水分需求最旺盛的生长阶段进行精准灌溉,减少灌溉水的浪费。通过合理施肥,作物的抗旱能力能够得到进一步加强,减少对水分的依赖。还可以加入植物生长调节剂,如抗旱剂和保水剂,进一步减少蒸腾作用,降低水分消耗。

5、雨水蓄积利用技术

雨水蓄积特别适用于那些降水量不稳定的地区。雨水蓄积利用技术通过屋顶、道路或田地表面收集降雨,并将其储存在蓄水池或地下水库中,以供农业灌溉或生活用水,减少对于水资源的强依赖,从而推动农业和其他用水需求的可持续发展。常见的雨水蓄积利用技术包含:雨水蓄水池、集水沟与集水田、地下蓄水库等。雨水蓄水池主要用于储存雨水,确保在干旱或少雨季节能够为作物持续供水。集水沟与集水田主要是通过挖掘小型沟渠或者设计合理的地形布局,引导雨水渗透并储存在土壤中,从而提高土壤的含水量。雨水渗透井则直接将雨水注入地下,补充地下水资源。地下蓄水库通过构建地下储水设施储存雨水,减少蒸发损失,适合大规模农田灌溉或城市用水储备。

四、农田节水灌溉技术应用措施

1、优化水资源配置

优化水资源配置是农田节水灌溉技术应用中的核心。在农业生产过程中,合理规划水资源的分配至关重要,如何将有限的水资源用于最关键的作物和区域,直接影响到农业生产的质量与可持续性发展。

首先,需要依据种植环境的实际情况,对灌溉系统进行科学的规划与布局,通过分区供水、优先供水等方式,实现水资源的高效利用。与此同时,对于灌溉水的水质管理也十分关键。在灌溉前要检查灌溉水源的洁净度,一旦发现水质问题就要立刻解决,减少水质问题对土壤和作物的影响,促进长期发展。此外,季节性用水调度也是优化措施的重要部分,通过调控不同季节的水资源分配,合理蓄积利用雨水,实现全年水资源的均衡利用。

其次,要合理应用精准灌溉技术,如滴灌和喷灌系统,能够在最大限度减少水分浪费的同时,确保作物获得所需的水分,还能有效节约成本。通过一系列优化措施,农田水资源的利用效率得以提高,提升了农业生产的稳定性和抗风险能力,为实现可持续农业提供了保障。

2、建设节水灌溉示范工程

建设节水灌溉示范工程是推广和应用农田节水灌溉技术的重要方法。通过在典型区域运用先进节水技术,彰显其在生产实践中的显著效益与成效,示范工程能够发挥良好的示范效用,促进节水灌溉技术的传播与发展。

首先,需要选择具有代表性的试点区域,这些区域的水资源相对紧张,且具有一定的农业生产规模。示范工程应当主动展示各种高效的节水灌溉系统,如滴灌、喷灌和微灌系统,以及展示水资源的科学调度和管理系统。在示范工程中,还应结合当地的气候条件和作物特点,制定最适合的灌溉策略,以最大化节水效果,提高作物产量。此外,相关部门应当联合当地的技术厂家,定期开展宣传讲座以及宣传活动,并提供配套相应的技术培训,确保农户能够熟练掌握和应用这些技术,同时,相关部门可以制定一定的补贴政策,一定程度上促进技术的推广。通过展示节水灌溉技术在节约水资源、提高作物产量和降低生产成本方面的实际效果,示范工程能够有效推动节水灌溉技术的广泛应用。示范工程不仅为当地农业生产提供了可靠的技术支持,也为其他地区推广节水灌溉技术提供了宝贵的经验和参考。

3、利用先进技术手段

随着科技的发展,现代农业已经向智能化和精细化管理发展,对农业的长远发展具有重要意义。首先,传感器技术和物联网技术的应用可以帮助农户实时监控农田的水分状况。通过土壤湿度传感器和气象站的数据,农户可以准确了解作物的需水状况,制定科学的灌溉计划。其次,自动化控制系统的引入,使得灌溉过程更加精准,如自动调节灌溉时间、灌溉量等,避免过度灌溉或灌溉不足。远程控制技术进一步降低了人力成本,农民可以通过手机或电脑远程操作灌溉设备,实现智能化管理。无人机和遥感技术则可以通过空中拍摄和数据分析,评估农田的水分分布情况,帮助农民更好地理解和管理农田的水资源。此外,大数据和人工智能技术的应用,可以通过分析海量的农业数据,为农田灌溉提供更科学的决策支持。通过科学利用这些先进技术手段,农田灌溉的效率和精准度将大大提高,水资源利用效率也将得到最大化,实现农业生产的可持续发展。

综上所述,农田节水灌溉技术的应用对于农业的可持续发展具有至关重要的意义。通过优化水资源配置、建设节水灌溉示范工程、推广高效节水技术以及科学利用先进技术手段,农业生产中的水资源利用效率得到了显著提升。同时,节水灌溉技术的推广和应用,也增强了农业的抗风险能力,为应对日益严峻的水资源短缺问题提供了有力的支持。农田节水灌溉技术的合理应用,有助于实现水资源的合理利用,促进农业的长远发展。

(作者单位:256800 山东省滨州市沾化区富源街道办事处)

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