農田水利灌溉的主要模式及節水技術的應用與實施探討

作為全球領先的農業大國，我國的農田種植活動在社會經濟的穩定增長中扮演著不可或缺的角色。其發展水平不僅深刻塑造了社會經濟的總體趨勢，而且直接關聯到國家糧食安全這一核心議題，與億萬民眾的日常生活息息相關。近年來，我國農業政策體系不斷完善，為農業領域的創新與進步提供了堅實的制度支持。在這樣的背景下，節水技術作為農業可持續發展的核心要素，其研究與實踐取得了顯著成就，并逐步走向成熟。然而，不可忽視的是，我國農業種植用地多集中在鄉鎮等經濟相對落后的地區，這些區域的技術應用水平普遍不高，節水技術的普及與推廣面臨諸多挑戰。鑒于我國淡水資源日益緊缺的現實，以及提升農田種植效率的迫切需求，加強節水技術的應用力度顯得尤為關鍵。這不僅有助于實現水資源的有效保護與合理配置，還能進一步推動我國農業向更加高效、環保的方向發展，為確保國家糧食安全和促進社會經濟持續健康發展奠定堅實基礎。

一、農田水利灌溉模式

1、粗放式灌溉

長期以來，大水漫灌的粗放式灌溉模式被廣泛采用，并延續至今，特別是在鄉鎮地區的農田灌溉中，漫灌模式依然是主流。該灌溉模式以其操作簡便性而著稱。它利用管道系統將農田附近的水資源引入農田范圍內，隨后，水資源會沿著壟溝的自然走向均勻地流入農田，從而實現全面的灌溉覆蓋。這一過程中，對灌溉設備的要求相對較低，且所需的勞動量較小，使得成本投入維持在較低水平。因此，這種灌溉模式受到了廣大農田種植戶的青睞。不容忽視的是，我國面臨著淡水資源短缺的嚴峻挑戰。在這一背景下，漫灌模式的水資源利用效率低下問題愈發凸顯。大量水分未經有效控制即流入土地，不僅造成了水資源的浪費，還對土壤環境產生了不利影響。過多水分的滲透會降低土壤的呼吸能力，進而影響土壤中有機物質的含量，導致土壤肥力逐漸下降。更為嚴重的是，長期漫灌可能導致土壤出現板結現象，這將對農田的種植質量產生深遠的負面影響。

2、精細化灌溉

精細化灌溉模式專注于土壤濕度的精確控制，其核心理念是利用綜合分析降水概率和天氣狀況來制定科學合理的灌溉策略。這種模式尤其適合于大規模農田種植，能夠顯著提高農田灌溉的精確度和科學性。它在提高水資源利用效率的同時，確保農作物產量保持穩定。在實際操作中，精細化灌溉模式以自然氣象條件和實時監測的天氣數據為基礎，深入分析土壤含水量及其儲水能力。這一過程充分考慮了不同農作物在生長周期中對水分需求的差異，從而能夠根據作物特性定制個性化的灌溉計劃。通過精確計算所需灌溉的水資源量，該模式不僅優化了灌溉效果，還有效減輕了種植者的勞動強度。

3、智慧化灌溉

智慧灌溉標志著我國科技發展的一個關鍵里程碑，它巧妙地結合了大數據、云計算、人工智能等尖端信息技術，引領了農田灌溉的數字化革命。這一創新不僅顯著提升了水資源的利用效率，還極大地增強了農田灌溉決策的科學性，為確保農作物的高品質與高產量奠定了堅實基礎，進而為農田種植戶創造了更為可觀的經濟效益。在具體實施過程中，種植戶能夠借助先進的控制系統，實現對農田灌溉的遠程精準操控。這一系統的工作機制在于，智能感應系統通過部署在農田中的各類傳感器，全面收集天氣狀況、土壤條件以及農作物生長狀態等關鍵信息。隨后，這些信息被傳輸至人工智能系統，進行深度分析與精確計算。基于這些分析結果，人工智能系統會制定出一套科學合理的灌溉方案，為種植戶提供明確而實用的灌溉指導。通過這一流程，智慧灌溉系統不僅提高了灌溉的精準度，還使得灌溉決策更加科學、合理。這一技術的應用，無疑為農田種植戶帶來了更加便捷、高效的灌溉管理手段，進一步推動了農業生產的現代化進程。

二、節水技術價值及使用原則

1、應用價值

（1）提高資源利用率

在我國的農田灌溉實踐中，傳統的灌溉方法正面臨諸多挑戰，尤其是水資源的大量消耗和低效利用問題尤為突出。這種灌溉方式不僅耗費了大量寶貴的水資源，而且在進行大水漫灌時，還引起了土壤結構的顯著變化，具體表現為土壤硬度的增加，這對農作物的正常生長產生了不利影響，從而加劇了水資源和土地資源的雙重浪費。為了應對這些挑戰，現代節水技術，如滴灌和噴灌應運而生。這些技術通過精確控制灌溉水量，顯著減少了水資源的消耗，并提高了水資源利用的精確性。基于此，農作物的根系能夠與水資源充分接觸，為它們的生長提供了更有利的環境條件，從而奠定了堅實的基礎。此外，節水灌溉技術的應用還帶來了另一項重要益處。由于灌溉過程中使用的水量大幅減少，土壤表層的濕潤程度得到了合理控制，這確保了土壤與空氣之間的接觸面積不受影響。這一變化有利于土壤中的呼吸活動順利進行，為土壤中的有機生物和微生物提供了更加適宜的生存環境。

（2）提高土地生產能力

在全球變暖這一宏觀背景下，全球氣溫持續攀升，呈現出一種不可逆轉的上升趨勢。與此同時，氣候變化的不可預測性和難以控制性愈發凸顯，給農業種植領域帶來了前所未有的干旱挑戰。為了應對這一嚴峻形勢，農田灌溉中節水技術的應用變得尤為重要。節水技術的引入顯著降低了單次灌溉所需的水量，進而減少了農作物整個生長周期內的灌溉用水總量。這一改變不僅確保了農田周邊水系流量的穩定，還維護了河流水系對自然環境的必要調控功能，對于維持生態平衡具有深遠的意義。更為重要的是，節水技術的實施減少了水資源的整體使用量，為農田種植區域的土地提供了更為充裕的自我調控空間。在這一前提下，土壤肥力得以保持，避免了因過度灌溉而導致的土壤退化問題。此舉不僅為農作物的健康生長創造了有利條件，同時也促進了其他植物種類的繁茂生長，實現了土地生產能力的全面提升。此外，節水技術的應用還有助于維持生物多樣性，通過保護土壤和植被的多樣性，為生態系統的穩定與繁榮奠定了堅實的基礎。這一做法與我國當前積極倡導的自然環境保護政策高度契合，體現了農業可持續發展與環境保護的和諧統一。

2、使用原則

（1）擴大適用范圍

在實施農田灌溉采納節水技術的過程中，首要任務是詳盡分析節水灌溉設備的覆蓋范圍。基于農田種植區域的具體面積，建設地點的選擇需經過合理考量，以確保灌溉效果得以充分保障。為此，種植戶需對種植區域內的水資源狀況進行詳盡調研。結合所種植農作物的生長特性及其水分需求，選擇最為適宜的灌溉技術顯得尤為重要。鑒于我國幅員遼闊，南北方的自然環境特征顯著不同，土地結構與土壤肥力亦存在顯著差異。這些因素共同導致了農田種植方式及農作物選擇的多樣性。在環境溫度較高且水資源相對匱乏的地區，為確保農作物正常生長并維持其產量與質量，必須著力提升當地水資源的利用效率。相比之下，在自然環境溫和且淡水資源相對豐富的地區，則應注重減少灌溉水量的使用。在保障土地肥力不受影響的同時，積極采取措施保護當地生態環境。在此類地區，應廣泛推廣并應用節水技術，力求實現節水率50%以上的目標，從而在保障農業生產的同時，促進生態環境的可持續發展。

（2）重視制度管理

在我國，農田種植主要以個體農戶為單位，這種模式導致了灌溉方式在地域上的分散性和多樣性，對節水灌溉的效果產生了深遠的影響。灌溉方式的多樣性在一定程度上限制了節水措施的統一執行和效果評估。在灌溉實踐中，經濟條件較好的地區趨向于集體化和規模化的種植模式，這些地區普遍采用噴灌、滴灌等先進的節水技術，顯著提高了水資源的利用效率。相反，在經濟條件較差的鄉鎮地區，農田種植仍以個體化為主，灌溉方式多為傳統的漫灌，節水技術的應用率相對較低。這種差異不僅加劇了水資源的不均衡利用，也限制了節水灌溉技術的廣泛推廣。因此，地方政府迫切需要建立一套科學合理的農田灌溉管理體系。該體系的目標是引導個體農戶認識到節水技術的重要性，通過政策激勵和技術支持，協助他們建立節水灌溉設施，逐步轉變傳統的灌溉方法。這樣的措施不僅能夠提升當地的節水效率，緩解水資源短缺的問題，還能推動農業生產的可持續發展，為農業現代化的實現打下堅實的基礎。

（3）提高管理力度

農田水利節水灌溉工程具有廣泛的輻射效應、易于管理以及減輕勞動強度的特點，且其實施范圍十分廣泛。鑒于這些特點，在水利工程的規劃與運用階段，必須強化管理效能，采取科學的方法推進節水工程建設，旨在保證農作物生長質量的同時，優化水資源的利用效率。①各級地方政府需深刻認識到節水技術的實際效用與重要性。為此，應向當地農戶廣泛傳播節水技術的基礎知識，為他們構建節水工程的概念框架，奠定堅實的理論與實踐基礎。這一步驟對于后續節水工程的有效實施至關重要。②在工程的具體建設過程中，地方政府應主動提供必要的技術支撐。此外，通過制定并實施一系列優惠政策，可以有效激發農戶參與節水工程建設的積極性，進一步推動節水技術的普及與應用。③當節水工程順利投入運營后，相關技術人員需持續為農戶提供詳盡的技術指導，確保節水技術在實際操作中能夠發揮最大效用。這一舉措不僅能夠鞏固節水工程的實施成果，還能夠使節水技術的優勢得以充分展現，為農業生產的可持續發展貢獻力量。

3、農田灌溉節水技術應用分析

（1）管道技術

低壓管道灌溉技術憑借其低廉的投入成本和簡便的管理，已在我國蔬菜種植領域廣泛推廣。該技術利用管道系統直接將天然水資源與農田相連，不僅保障了水資源的順暢流通，還顯著提高了水資源的利用效率。在實施過程中，首先需要精確測量水源與農田之間的實際距離，并根據作物的具體需水量，合理選擇管材，通常采用硬塑管道以滿足實際需求。接著，管道的鋪設應遵循輻射范圍廣泛、線路簡潔明了以及低壓輸水暢通無阻的原則。根據當地水資源流量、水泵性能和農田種植面積等因素，科學合理地規劃管道布局。為確保低壓輸水，管道鋪設應盡量保持下坡趨勢，并減少不必要的管道彎曲，以保障水資源的流動速度和灌溉面積的覆蓋效果。對于地形平坦的平原地區，管道鋪設可沿作物種植線進行，以最大化灌溉效率。而在地形復雜的地區，則需根據具體情況制定科學合理的鋪設方案。對于需要多方向輸水的管道系統，應確保主管道兩側的支管道長度和口徑相等，鋪設位置相近，以平衡水流分布，避免單側水流過大導致的浪費和損失。在管道鋪設前的準備工作階段，需根據管道設計方案進行溝槽開挖，并確保溝底平整，為水資源的平穩流動打下堅實基礎。

（2）噴灌技術

噴灌技術是一種創新的農田灌溉方法，它通過霧化設備將水資源轉化為水霧或微小水滴的形式。在農田灌溉實踐中，該技術的運用顯著降低了水資源的使用量，有效緩解了傳統漫灌模式對土地帶來的負面影響，從而提高了水資源的利用效率，為農作物營造了一個更為適宜的生長環境。在具體實施過程中，噴灌系統通過管道從水源中取水，利用水泵的吸力，使水資源經過過濾器后在管道內流動。隨后，通過壓力泵的加壓作用，水流被轉化為水霧或水滴，均勻噴灑至農田，完成灌溉作業。這一過程不僅高效，而且確保了水資源的充分利用。在構建噴灌系統時，需綜合考慮多方面因素以確保其效能。①應根據種植農作物的具體需水量以及土壤的儲水能力，科學合理地制定灌溉方式與灌溉時間。②結合農田的種植面積以及所選噴頭的輻射半徑，精心選擇噴灌系統的建設位置及所需數量。③還需根據灌溉所需水量以及水源與噴頭之間的距離，選用直徑適宜的管道，以避免因壓力過大而導致的管道破裂問題。

噴灌技術的優勢不僅體現在提高水資源利用效率上，其產生的水霧還具有多重積極作用。一方面，水霧增加了農田內的空氣濕度，擴大了農作物與水資源的接觸面積，有助于降低農作物表面的溫度，進而促進農作物的光合作用和生長發育。另一方面，由于農田環境的濕度增加，病蟲害在潮濕環境中難以繁衍生長，從而有效減少了病蟲害的發生概率，并有助于控制病蟲害的擴散范圍。

（3）滴灌技術

滴灌，作為一種局部灌溉技術，其獨特之處在于能夠精確控制，保持農作物周圍土壤的適宜濕潤度，而大部分農田區域則保持干燥。在這種灌溉模式下，水滴的流量均勻且流速緩慢，保證了土壤中水分的適度，有利于土壤迅速回溫，為作物生長創造了理想的環境條件。在作物的生長周期中，雖然水資源的供給至關重要，但根據作物生長的具體需求合理施肥同樣至關重要。滴灌系統在這方面展現了其獨特的優勢：①通過將肥料溶解后直接注入滴灌系統，肥料能夠精確地送達作物根部，確保了肥料的均勻分布，實現了水肥一體化的高效管理。這種做法不僅顯著提高了肥料的利用率，還大幅減少了田間管理所需的時間，有效減輕了種植者的勞動強度。②滴灌技術在施肥過程中的應用，能夠有效控制肥料與土壤的接觸面積，防止肥料過度擴散，從而減少了肥料的使用量，降低了種植者的成本支出。同時，這種精確施肥方式還有助于保護當地的生態環境，對可持續發展具有積極影響。③滴灌系統對水質的要求較高。由于滴水器和管道的孔徑較小，水源中的雜質容易堵塞出水口，影響灌溉效果。因此，在建設滴灌系統時，必須根據當地的實際情況，合理配置過濾設備，以確保系統的順暢運行。為了充分挖掘滴灌技術的潛力，相關工作人員應積極推廣，讓種植者充分認識到滴灌技術的經濟效益。通過加強滴灌技術的推廣力度，可以使其更好地服務于農田種植，為農業生產帶來更大的效益。

綜上所述，農田灌溉節水技術作為農業節水的關鍵組成部分，已經歷了顯著的改進與完善。這些技術革新不僅提升了水資源的利用效率，還引領了農田種植向更加科學、高效的方向轉型。科學的灌溉技術有助于優化農田的水分管理，減少不必要的水資源浪費，進而保障了農業生產的穩定性和可持續性。通過精準灌溉，可以最大限度地發揮每一滴水的價值，從而為我國農業的可持續發展奠定堅實的基礎。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣水務局）