農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)應用與水資源優(yōu)化配置研究

王玉良

在當前農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展過程當中，為獲得更加良好的經(jīng)濟效益，達到節(jié)能降耗的目的，則需要廣泛應用農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)。本文通過對現(xiàn)階段常見的幾種節(jié)水灌溉技術(shù)進行研究，包括滴灌技術(shù)、雨水集蓄利用、行走式灌溉技術(shù)以及自動灌溉技術(shù)等。發(fā)現(xiàn)在應用農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)時，同樣也需要注意部分問題，確保因地制宜、提高節(jié)水灌溉技術(shù)性價比，并做好設備維護，才能夠促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，起到良好的節(jié)約用水作用。

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型需要借助于科技創(chuàng)新動力。基于我國以往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況而言，由于受到水資源時空分布不均的影響，使用傳統(tǒng)大水漫灌方式可能會導致水資源嚴重浪費。因此在促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全新發(fā)展的過程當中，需要積極推廣應用節(jié)水灌溉技術(shù)。確保對水資源實現(xiàn)優(yōu)化配置，提高資源利用率，達到節(jié)能作用，才能夠為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供良好基礎。

一、農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應用

1、滴灌技術(shù)

在農(nóng)田節(jié)水灌溉當中，最為常見的技術(shù)之一就是滴灌技術(shù)方式。滴灌技術(shù)主要是通過在農(nóng)田灌溉作業(yè)中使用低壓管道，在作物周圍安裝灌水器，從而根據(jù)作物自身的需水量進行持續(xù)滴水灌溉。借助于滴灌技術(shù)，不僅能夠有效節(jié)約灌溉水資源，同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)水肥一體化，通過管道促使肥料與水分充分混合之后，在作物根部緩慢而均勻的滴灌，滿足作物生長需求。

在常見的灌溉過程中，使用滴灌系統(tǒng)主要是包括管道、滴頭以及首部樞紐三部分，滴灌技術(shù)需要較長的作業(yè)時間，滴水量相對較少。在應用過程當中便于對滴水量進行精準控制，不僅能夠有效節(jié)約水資源，避免浪費，同時也能夠有效提高灌溉效率。以山東省成武縣小麥種植地作為案例進行研究分析，在該片大田中使用到滴灌系統(tǒng)進行節(jié)水灌溉。所使用到的滴灌系統(tǒng)在首部樞紐結(jié)構(gòu)中包括過濾器、動力機、壓力及流量監(jiān)測設備等結(jié)構(gòu)。同時設置了壓力保護裝置自動化控制設備等。使用現(xiàn)階段市場常見的離心砂石分離器、網(wǎng)式過濾器，從而對灌溉水源進行過濾，確保水資源質(zhì)量良好。

各級管道包括不同口徑的組織管道以及相應的控制閥門，同時設有排污設備以及管道排水裝置。滴頭部位包括滴灌帶專用接頭管道、末端沖洗裝置、壓力測量裝置等。滴灌帶專用接頭管道使用全壓力補償型設備，根據(jù)種植間距與流量標準，所選擇的滴灌帶設置為30cm 間距，每小時能達到2.8～3.2L 的灌溉水量。該片小麥種植地位于山東菏澤成武縣，根據(jù)土壤地質(zhì)環(huán)境以及氣候條件等，在鋪設毛管設備時保持均勻間距，考慮到上茬農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)，在該片小麥種植田中以1.1m 作為毛管鋪設間距。若在種植過程中的種植模式為定型方式，則可增加到1.52m的毛管間距，這樣能夠確保在節(jié)水滴灌過程中的平均水量節(jié)約167.46m3。

滴灌輸水系統(tǒng)以PVC 中壓塑料管作為主要管道，主管控制在每小時250m3的輸水量，直徑約為200～250mm 左右。而分支輸水管道則可選用125、160 以及180mm 三種不同的類型，支管最長距離不得超過200m，最好使用與播種機播幅同等寬度的管道結(jié)構(gòu)。由于在滴灌技術(shù)中需進行大面積灌溉控制，則需要使用一次性球閥，達到均勻灌溉質(zhì)量。分別在管道首部以及各分支管道出口處安裝壓力表以及閘閥等，對灌溉壓力進行自動監(jiān)測。

灌溉過程中可選擇壓力補償以及非壓力補償兩種不同的灌溉帶產(chǎn)品。要求所選擇的灌溉帶本身滴水均勻度較好，且使用時間、抗老化性能等符合性價比要求。尤其是以地下滴灌方式為主的滴灌技術(shù)，在使用時要求管道輸水系統(tǒng)能夠與地表滴灌相一致。由于地下滴灌帶需要埋入到土壤當中，因此對水質(zhì)提出了較高要求。在使用地下滴灌技術(shù)時，要求管道鋪設長度為130m，滴頭間距控制在40cm 左右。確保每一單孔的徑流量達到每小時1.4L 左右。

2、雨水集蓄利用

雨水集蓄利用技術(shù)同樣也是農(nóng)田節(jié)水灌溉中最為常見的應用技術(shù)之一。但是該技術(shù)在實際應用過程當中存在著一定的局限性問題，主要是應用在干旱區(qū)以及半干旱地區(qū)當中，或是季節(jié)性干旱問題也可以應用到這一技術(shù)。應用雨水集蓄利用技術(shù)具有鮮明的應用優(yōu)勢，除了能夠達到節(jié)水灌溉，提高水資源利用率的同時，也能夠避免水土流失，對于生態(tài)環(huán)境保護具有一定的積極促進作用。但是在農(nóng)田節(jié)水灌溉中，應用雨水集蓄技術(shù)需要建立在充足的運行資金基礎之上，這是由于雨水集蓄利用技術(shù)應用過程中的設備結(jié)構(gòu)相對較為復雜，需要消耗相對較高的成本。除了建成儲水設施之外，也需要搭建輸水管道以及積水渠道。在實施過程中，該技術(shù)的要求相對較高，則需要相關(guān)技術(shù)人員具有充足的知識經(jīng)驗，才能妥善應用。

3、行走式灌溉技術(shù)

除了上述兩種節(jié)水灌溉技術(shù)之外，在農(nóng)田節(jié)水灌溉中，同樣應用到行走式灌溉技術(shù)。相較于其他技術(shù)而言，行走式灌溉技術(shù)相對較為簡單，農(nóng)民接受度相對較高，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中，該技術(shù)的應用概率相對較高。這是由于行走式灌溉技術(shù)的設計制造成本相對較低，促使灌溉效率提高的同時，有效降低了勞動力投入。并且行走式灌溉技術(shù)在農(nóng)田節(jié)水灌溉中具有較強適應性表現(xiàn)，針對于不同地形以及地區(qū)等能夠產(chǎn)生更為靈活機動的灌溉效果。

對比其他大型灌溉技術(shù)，包括噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，行走式灌溉技術(shù)同樣存在著一定的不足之處，一方面是由于該技術(shù)在灌溉時無法實現(xiàn)大規(guī)模作業(yè)的局限性。而另一方面，則是僅能夠適用于小型作物的農(nóng)田灌溉。行走式灌溉技術(shù)通過水箱運水達到零損失水資源的結(jié)果。相較于噴灌技術(shù)蒸發(fā)量降低30%左右。通過行走式節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠有效解決植物根莖蒸發(fā)損失問題，確保在植物周圍精準灌溉水資源，以滿足生長需求的水資源標準量為前提，進行精準灌溉。確保植物根系精準吸收水資源，避免水資源向其他植物非生長地區(qū)蔓延浪費。通過行走式節(jié)水灌溉技術(shù)，則能夠有效降低水資源使用量，每公頃僅需60m3左右的用水量。

4、自動灌溉技術(shù)

我國水資源相對較為短缺，尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植當中，水資源利用率相對較低，可能會造成嚴重的水源浪費問題。突出的供需矛盾要求在農(nóng)業(yè)灌溉過程中，應用節(jié)水灌溉技術(shù)。而傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉設備過于單一，費時費力，嚴重影響了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。因此，建立在新時期的創(chuàng)新智能信息技術(shù)基礎之上所形成的自動化灌溉系統(tǒng)，則能夠有效解決水資源緊缺、灌溉率低下以及勞動力成本投入過多的問題。通過自動灌溉方式，有效擴大灌溉面積，對于推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展均具有積極促進作用。

我國當前在打造自動灌溉技術(shù)的過程當中，應用PLC 作為系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)，PLC 本身具有功能強、體積小且編程簡單的可靠性表現(xiàn)，利用PLC 可編程控制器在節(jié)水灌溉工程中準備系統(tǒng)設置實現(xiàn)自動化、智能化。通過PLC 完成自動灌溉技術(shù)的設計，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中設定不同的澆灌時間，針對不同植物在系統(tǒng)中編入相應程序，對其完成定點灌溉。例如，以山東省成武縣的小麥種植為例，設定為每日2 次的灌溉時間，分別在早上6:00 以及夜間23:00 完成。通過PLC 控制電磁閥開關(guān)，開啟電機聯(lián)通抽水泵在小麥種植的上方搭建噴灌系統(tǒng)。

系統(tǒng)啟動后，由抽水泵通過噴灌管道向小麥作物進行澆灌，在澆灌過程中，每次固定澆灌時間系統(tǒng)設定為30min，通過定時器設備向PLC 輸出控制信號，隨后停止電磁閥運作，完成灌溉工作。借助這樣的自動灌溉系統(tǒng)設置，能夠精準控制每一不同灌水單元的啟閉時間。確保在農(nóng)作物的整體區(qū)域內(nèi)及時間保障達到更為均勻且足量的水資源灌溉，同時也能夠避免過量灌溉影響作物生長并造成水資源浪費。

二、農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應用注意事項

1、因地制宜

在使用農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的過程當中，要求做好因地制宜，這是由于我國地大物博，幅員遼闊，南北緯度跨度相對較大，促使我國地質(zhì)類型相對較為復雜。包括自然條件，地形地貌以及氣候特征等，存在著明顯的差異性表現(xiàn)。農(nóng)業(yè)種植受到自然地理環(huán)境影響，同樣出現(xiàn)了一定的差異性表現(xiàn)。因此，要求在使用農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)時，根據(jù)不同地區(qū)的自然氣候以及環(huán)境表現(xiàn)，結(jié)合實際，因地制宜選擇相適應的應用技術(shù)。

要求農(nóng)業(yè)種植戶在農(nóng)田灌溉時，科學選擇灌溉技術(shù)，具體問題具體分析，確保所選擇的節(jié)水灌溉方式符合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征。應用節(jié)水灌溉技術(shù)的過程當中，需要根據(jù)當?shù)夭煌霓r(nóng)作物類型進行科學分析。不同農(nóng)作物在生長過程中的需水量存在差異，因此，需要做好針對性的節(jié)水灌溉方案。要求農(nóng)業(yè)種植戶通過專業(yè)設備儀器對農(nóng)業(yè)大田種植現(xiàn)場做好充足的調(diào)查工作，包括農(nóng)田、農(nóng)作物類型以及土壤含水量等，從而合理設計灌溉方案。

一方面需要合理設計農(nóng)田種植結(jié)構(gòu)，根據(jù)當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展情況，對農(nóng)作物生產(chǎn)種植規(guī)模進行控制，并通過對種植結(jié)構(gòu)確保選擇一種節(jié)水灌溉技術(shù)就能夠滿足更大范圍的農(nóng)業(yè)種植。另一方面，也需要合理設計灌溉時間以及用水量，借助于現(xiàn)代先進信息技術(shù)，結(jié)合農(nóng)田生產(chǎn)情況，加快建設智能化自動化灌溉方式，從而對灌溉水量進行自動控制。在這一過程中，要求對農(nóng)作物各生長階段的需水量進行綜合分析，通過測試研究，從而達到科學設定參數(shù)的效果，進一步提高節(jié)水灌溉效率，促進農(nóng)作物健康生長，因地制宜提高用水率。

與此同時，為了能夠更好地在農(nóng)田灌溉中應用節(jié)水灌溉技術(shù)，需要創(chuàng)建相應的管理體系，確保在技術(shù)推廣應用時達到規(guī)范統(tǒng)一，能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的節(jié)水灌溉技術(shù)應用。結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟水平以及農(nóng)業(yè)收入制定標準的用水價格機制，避免水價不合理，從而導致隨意亂用。及時推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，要求各部門明確自身責任范圍，共同協(xié)調(diào)推進節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛應用。通過政府部門主導，創(chuàng)建相應的政策法規(guī)，從而為節(jié)水灌溉技術(shù)的應用提供更為可靠的環(huán)境。

2、設備維護

在農(nóng)田灌溉中，應用各種不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，為了能夠確保順利實現(xiàn)節(jié)水灌溉效果，則需要關(guān)注到在節(jié)水灌溉中所應用到的設備性能問題。確保各種先進技術(shù)設備本身在節(jié)水灌溉中始終能夠維持良好的應用狀態(tài)，則需要做好定期設備保養(yǎng)。實施妥善的維修保養(yǎng)工作，則能夠促使節(jié)水灌溉設備運行穩(wěn)定。及時維護管理節(jié)水灌溉設備，不僅能夠排除故障隱患，同時也能夠幫助節(jié)水灌溉設備運行效率不斷提高，延長使用壽命，則降低使用成本。

針對于農(nóng)田節(jié)水灌溉而言，在實際當中可能會出現(xiàn)管道滲漏的問題，若不能及時進行修復處理，則可能會造成水資源浪費。并且管道滲漏可能會導致土壤肥力受損，因此做好設備維護管理，確保在農(nóng)田灌溉過程當中全面發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有重要影響作用。除了需要對現(xiàn)有節(jié)水灌溉設備進行定期維護處理之外，也需要進一步完善節(jié)水灌溉技術(shù)中的所有基礎設施。在節(jié)水灌溉中，包括壓力設備、管道機泵以及自動化控制系統(tǒng)等均需要獲得充足的資金建設，才能夠達到更為完善的基礎保障。要求有關(guān)政府部門大力支持農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應用，從而為當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加良好的政策支撐以及財政扶持。

3、提升性價比

隨著不斷促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在農(nóng)田灌溉管理過程中應用到眾多先進技術(shù)手段，這對于促使節(jié)水灌溉技術(shù)水平不斷提高具有積極促進作用。并且，基于現(xiàn)階段的農(nóng)田灌溉工作造價成本角度進行研究，當前常見的不同節(jié)水灌溉技術(shù)其本身在應用過程中均能夠展現(xiàn)出相應的優(yōu)勢，但是與此同時，其中幾種節(jié)水灌溉技術(shù)卻存在著一定的問題。包括滴灌技術(shù)高的成本投入、行走式灌溉技術(shù)的適用性相對較差等問題，需要通過相應的技術(shù)優(yōu)化，全面提高節(jié)水灌溉技術(shù)應用水平。確保在最低成本的基礎之上達到最為明顯的灌溉效果，從而有效提高節(jié)水灌溉技術(shù)應用性價比。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中廣泛應用到行走式灌溉技術(shù)，盡管其所需消耗的灌溉時間較長，但是投入成本相對較低，且能夠完成集中灌溉，因此頗受歡迎。而為了能夠促使其他節(jié)水灌溉技術(shù)更加廣泛地在農(nóng)田灌溉管理中應用，則需要對其技術(shù)方式進行優(yōu)化，確保選擇合理的灌溉方式，全面提高水資源利用率，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)體系，則能夠促進農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。由政府部門為主導，通過建成示范建設區(qū)，從而為節(jié)水灌溉技術(shù)的升級優(yōu)化提供基礎條件。

要求相關(guān)部門積極聯(lián)合當?shù)佚堫^企業(yè)，以更加雄厚的資金優(yōu)勢以及人才力量為節(jié)水灌溉技術(shù)的應用優(yōu)化提供支撐。確保集中全社會之力不斷研發(fā)更具適應性的節(jié)水灌溉技術(shù)，加大發(fā)展合力，從而推進本地區(qū)全面應用先進節(jié)水灌溉技術(shù)。為提高節(jié)水灌溉技術(shù)應用性價比，除了需要從技術(shù)、設備本身進行優(yōu)化升級，同時也需要培育專業(yè)技術(shù)人員，對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的應用提供相應指導。以往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中，農(nóng)業(yè)種植戶應用節(jié)水灌溉技術(shù)無法全面發(fā)揮其優(yōu)勢特征，主要是由于缺失經(jīng)驗知識所導致的。因此，通過建立完善的人才培育機構(gòu)，以更加充足的灌溉知識對農(nóng)民正確操作進行引導，全面提高節(jié)水灌溉技術(shù)應用范圍。通過研發(fā)與推廣雙向合力，則能夠確保在農(nóng)業(yè)灌溉過程中盡可能達到節(jié)水目標。此外，相關(guān)部門也要將先進的信息技術(shù)和科學技術(shù)，積極的融入到高效節(jié)水灌溉設備中，要讓高效節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠逐漸向?qū)I(yè)化和智能化方向發(fā)展，利用先進的信息技術(shù)，構(gòu)建完善的水源灌溉數(shù)據(jù)平臺，并將相關(guān)的農(nóng)田灌溉信息，及時的輸入到平臺中，利用智能化操作方式，更好的進行農(nóng)作物數(shù)據(jù)的分析和檢測，能夠通過智能化系統(tǒng)，及時的了解到農(nóng)作物的實際生產(chǎn)狀況，了解農(nóng)田的氣候、環(huán)境以及土壤溫度等的變化情況，從而更好的將數(shù)據(jù)信息進行整理和處理，計劃出新型的節(jié)水灌溉模型，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化建設的目標。

總而言之，通過應用節(jié)水灌溉技術(shù)，則能夠解決當前農(nóng)田灌溉水資源短缺與浪費的問題，促使水資源利用率不斷提升，從而滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時達到更加良好的環(huán)保作用。因此本文剖析了多種不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，以期為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉應用提供參考，并要求在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)應用過程當中，注重因地制宜，提高技術(shù)應用性價比，并做好設備維護工作，才能夠全面發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的應用優(yōu)勢。