基于水資源高效利用的農(nóng)田節(jié)水灌溉核心技術(shù)運用建議

當前我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度越來越快，各類新型技術(shù)的推廣與應用使得現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展活力大幅度增強，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域灌溉質(zhì)量直接影響農(nóng)作物以及其他經(jīng)濟作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，甚至關(guān)乎地區(qū)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為提高灌溉水平，需積極推廣農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)，將滴灌、噴灌、微噴灌以及水肥一體化技術(shù)等進行優(yōu)化升級，發(fā)揮農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的巨大優(yōu)勢與潛力，更好應對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)。研究選取多項農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)進行應用優(yōu)勢和效益分析，并以魯北地區(qū)冬小麥種植為例，分析農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的運用要點，提出了農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)運用建議，旨在全面推進農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與革新。

一、農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)分析

1、人工漫灌技術(shù)

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中，大水漫灌是最為傳統(tǒng)的灌溉手段，適用于大面積種植和農(nóng)作物灌溉，此種大水漫灌技術(shù)極大耗費人力和水資源，且無法準確評估與把控土壤水分和灌溉量，容易引發(fā)灌溉不均勻的問題，有些農(nóng)作物大水漫灌后會進一步導致農(nóng)作物產(chǎn)量降低。

① 人工漫灌

當前我國很多地區(qū)積極推動農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)大水漫灌技術(shù)，人工漫灌技術(shù)既有利于減少大水漫灌造成的水資源過量消耗，也無需農(nóng)戶投入更多人力、物力、財力，能夠達到良好節(jié)約用水的灌溉目標。人工漫灌大多于旱季或降水缺少的時間段進行農(nóng)田灌溉，以促進農(nóng)作物生長發(fā)育，需提前明確水資源灌溉標準，減少地下水開采壓力，適用于小規(guī)模的農(nóng)田灌溉應用需求。其中，需著重針對灌溉區(qū)域環(huán)境，實現(xiàn)均衡性灌溉，例如可以將人工漫灌與機械化操作進行聯(lián)系，節(jié)約勞動力成本，在此基礎(chǔ)之上可以增加智能化灌溉、再生水灌溉等模式，以減少對優(yōu)質(zhì)水資源的過度消耗。

② 再生水灌溉

該灌溉技術(shù)最早起源于20世紀80年代，最早應用于城市污水循環(huán)再利用等方面，農(nóng)業(yè)用再生水灌溉需要引進專項污水處理設(shè)施，如在農(nóng)田內(nèi)增加輸水管道，設(shè)置防滲效果好的再生水資源儲存凈化塘，避免污染地下水，同時有利于定期監(jiān)測再生水水質(zhì)，確保此類再生水能夠達到灌溉使用需求。由于再生水水域中存在較多抗生素抗性基因，如長期應用該類型水資源進行農(nóng)作物灌溉，可能導致土壤環(huán)境中重金屬累積量增加，鹽離子累積效應提升，所以可在后續(xù)研究中探討再生水灌溉的應用與發(fā)展方向。

③ 雨水積蓄灌溉

與人工漫灌等相似，區(qū)別在于雨水積蓄灌溉的主要水資源為自然雨水，將雨水存儲后，經(jīng)排水系統(tǒng)直接用于農(nóng)田灌溉，有利于節(jié)約地表及地下水資源，適用于半干旱或干旱類地區(qū)，如我國西北地區(qū)廣泛應用的“坎兒井”，即屬于雨水積蓄灌溉的雛形。夏季高溫降雨時可及時收集水源進行雨水雜質(zhì)沉淀和基礎(chǔ)過濾，再經(jīng)由雨水集蓄灌溉系統(tǒng)灌溉至農(nóng)田，進而達到節(jié)水灌溉的目標。

2、膜上與膜下灌溉技術(shù)

膜上灌溉技術(shù)主要為膜畦膜上灌、膜溝灌、細流灌等，其中膜畦膜上灌需提前設(shè)置7天應用鋪膜機鋪膜后，再灌水讓水分在膜上流動，通過膜縫和放苗孔逐漸滲入土中，膜溝灌為膜孔灌的改進型技術(shù)，直接將地膜鋪設(shè)于溝坡位置，在溝底處設(shè)置薄膜，預留2＼～4厘米縫隙，引導水分順著膜縫和溝坡滲入土中。畦膜上灌需要用專用器械將地膜劃開膜縫隙，壓出U型溝，將水注入溝內(nèi)進行灌溉，但是此類灌溉模式水量較少，且適用于坡度大于 1% 的農(nóng)田區(qū)域。膜上灌局部灌溉直接澆灌農(nóng)作物，不會過多灌溉周邊土地，且大多通過地膜縫隙、放苗孔或滲水孔向下滲透，減小了田面蒸發(fā)和水分的流失，水資源利用率能達到 80% 以上，尤其適用于水資源匱乏的地區(qū)，例如棉花、玉米、花生、大豆等經(jīng)濟作物均可應用地膜栽培聯(lián)合膜上灌溉手段，提高灌溉效率，減少灌溉成本。

膜下灌將覆膜技術(shù)與滴灌技術(shù)進行聯(lián)合應用，提前在田地內(nèi)埋設(shè)低壓管道，種植農(nóng)作物后再覆蓋地膜，可集中控制輸水管道進行局部灌溉，滴灌用水量少，水分蒸發(fā)小，有利于提高肥料利用率，甚至可以將易溶類肥料直接拌和入水中，再通過膜下灌的灌溉形式直接作用于農(nóng)作物根系、土壤，提高肥料利用率。

3、噴灌、滴灌與微噴灌技術(shù)

114|農(nóng)天致富液

① 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)水渠灌溉技術(shù)，新中國成立后，我國著力推進農(nóng)田水設(shè)施建設(shè)，新建了一批農(nóng)田灌溉工程，主要為渠道輸水模式，但是在常年運行中，此類渠道輸水首段水流線路過長，水分流失嚴重，再加上管道防滲效果逐漸減弱，水資源流失嚴重，除了將傳統(tǒng)灌溉渠道以混凝土等進行加固和防滲之外，可積極應用噴灌技術(shù)，該技術(shù)需要用密閉類管道輸送水分，減少了水分蒸發(fā)，同時可針對目標地域灌溉需求，合理調(diào)整噴灌頭，將水資源浪費率降低至 20% 以下；與此同時，可應用遠程化控制系統(tǒng)，增加卷盤式中小型噴灌機進行目標區(qū)域的自動化、持續(xù)噴灌。此類噴灌系統(tǒng)適用于大面積農(nóng)田、果園，可準確控制灌溉水量和灌溉持續(xù)時間，對比不同農(nóng)作物生長需求，調(diào)整噴灌水量，也可將可溶性化肥溶于噴灌用水中進行水肥一體化管理，噴灌技術(shù)節(jié)水率能達到 40% 左右，尤其在大面積農(nóng)田灌溉中實用性強，節(jié)水效果更好，有效避免了大規(guī)模灌溉所造成的土壤結(jié)構(gòu)破壞問題。

與其他節(jié)水灌溉技術(shù)相比，噴灌技術(shù)應用成本主要體現(xiàn)為水源泵站、輸水管道以及噴頭設(shè)備，后續(xù)運轉(zhuǎn)噴灌系統(tǒng)時需定期做好維護，檢查設(shè)備的可應用性，及時更換已損壞的噴灌噴頭。噴灌在提升農(nóng)作物產(chǎn)量方面作用相對有限，主要源于該灌溉技術(shù)無法直接作用于作物根系，與此同時應用噴灌系統(tǒng)會使得農(nóng)田中病蟲害傳播影響速度加快，極容易受到風力作用影響而出現(xiàn)灌溉不均勻的情況。

② 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)需要用低壓泵水管道系統(tǒng)，直接將水源運送至作物根系，可達到精準化灌溉運用需求，避免漫灌所產(chǎn)生的水資源過度浪費。相比于噴灌系統(tǒng)，滴灌技術(shù)有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善土壤結(jié)構(gòu)，避免長期灌溉而導致土壤板結(jié)，提升了土壤透氣性。滴灌技術(shù)以管道輸送水源，避免水分過度蒸發(fā)和滲漏，節(jié)水率達到 40%～70% ，同時可有效適應不同類型土壤條件和地形地貌，灌溉作業(yè)靈活、高效。有研究調(diào)查顯示，滴灌技術(shù)的投資回收期一般為2＼～3年，經(jīng)濟效益水平高，雖然前期施工建設(shè)成本投資相對較高，但是長期效益尤為顯著。

③ 微噴灌技術(shù)

微噴灌技術(shù)融合了滴灌與噴灌的運用優(yōu)勢，為當前農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)中應用最為高效的灌溉手段，在農(nóng)田內(nèi)安設(shè)微噴灌管道，在作物根部位置增加水用細小噴嘴，從而模擬自然降雨，增加土壤濕度，微噴灌技術(shù)可提高農(nóng)作物產(chǎn)量 10%～20% 以上，水源利用率更高，且相關(guān)設(shè)施安裝維護成本低，該技術(shù)在大田作物和經(jīng)濟作物灌溉中可廣泛應用。

二、農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)應用要點

為更好探究農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的實際運用，要點研究選取山東濱州地區(qū)，該地區(qū)北通大海，地勢南高北低，土壤肥沃，主要為黃河沖積平原，海拔高度為 1～20m ，地勢總體低平。受人類活動和黃河沖刷等因素影響，該地區(qū)形成了低崗、緩坡、低洼相間的“大平小不平”的地貌特點，該地區(qū)水資源豐富，有多條水系。平均年降水量為 632mm ，年平均氣溫為 13.5^cC 該地區(qū)主要種植棉花、小麥、玉米、大豆、花生等作物。近年來越發(fā)推進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高灌溉經(jīng)濟合理性，達到節(jié)水高產(chǎn)的灌溉目標，選取該地區(qū)冬小麥作物進行節(jié)水灌溉技術(shù)運用分析。

1、冬小麥水分需求與土壤情

本案例地區(qū)位于我國山東省濱州地區(qū)，廣泛種植冬小麥，于9月中下旬＼～10月上旬播種完成，冬小麥越冬，來年返青起身階段關(guān)注土壤情，及時灌溉，以提高冬小麥生長質(zhì)量。冬小麥不同生長階段對于水分灌溉的需求各不相同，因此需結(jié)合該作物需水特點和生長階段需水要求，合理選擇農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)，進而節(jié)約灌溉用水量，助力冬小麥產(chǎn)量提升。有研究顯示，冬小麥栽培土壤含水量為 60% 左右，有利于促進該作物生長發(fā)育，提升產(chǎn)量，如土壤水分降低或水分過高均會影響冬小麥正常生長，導致土壤透水、透氣性降低。

冬小麥水分需求高，且大多數(shù)水分會經(jīng)由葉片蒸發(fā)，冬小麥播種后至拔節(jié)前，為第一階段，日平均耗水量為每畝地 6m³ ，拔節(jié)期至抽穗期耗水量大幅提升，日平均耗水量，能達到每畝地33～51m³ ，抽穗期至成熟期日均耗水量約為 60m³ ，如第二、三階段自然降水過少，氣候干旱，未及時灌溉，會導致小麥嚴重缺水、減產(chǎn)。

以本地區(qū)2024年3月上旬土壤情監(jiān)測結(jié)果為例，土壤情監(jiān)測結(jié)果表明，冬小麥未灌溉水澆地 0～20cm 王層，土壤含水量平均 17.25% ，土壤相對含水量平均為 73.85% ， 20～40cm 土壤含水量平均 17.86% ，土壤相對含水量平均為 76.56% ；冬小麥旱地 0～20cm 土層，土壤含水量平均為 14.08% ，土壤相對含水量平均為 61.23%;20～40cm 土壤含水量平均為 14.80% ，土壤相對含水量平均為 64.35% 。對照冬小麥返青起身期適宜相對含水量L 60%～80% ），該地區(qū)冬小麥麥田王壤情適宜。

2、冬小麥節(jié)水灌溉技術(shù)

本地區(qū)所應用的冬小麥節(jié)水灌溉技術(shù)融合了多種灌溉技術(shù)，主要包括渠道灌溉及噴灌、滴灌手段。

① 渠道灌溉技術(shù)

本地區(qū)種植冬小麥大多選擇9月中下旬＼～10月上旬階段，因此需提前做好土地平整和整地澆水，將前茬作物收獲的秸稈粉碎后重新撒入耕地，深耕深翻，扒松土塊后，于立冬前澆水1次，該階段澆水不需要精細化調(diào)整澆水范圍，只需在小麥種植田周邊做好防護，完成大面積澆水即可，另需要提前檢查灌溉水渠是否滲漏，及時堵塞滲漏點位，提高后續(xù)灌溉效率。

② 滴灌與噴灌技術(shù)

為提高農(nóng)田節(jié)水效率，本地區(qū)提前鋪設(shè)噴灌及滴灌工程，首先對種植地塊地形土質(zhì)、地勢、坡度等進行提前考察與測量，明確灌溉范圍，規(guī)劃設(shè)定節(jié)水灌溉方案。該地塊常年種植冬小麥、大豆、棉花等經(jīng)濟作物，因此可根據(jù)農(nóng)作物生長類型和不同階段需水量，選擇與之適合的灌溉噴頭及管道規(guī)格，確定主干及分支管線長度、流經(jīng)點位；管道選取PVC材質(zhì)，另增加閥門、調(diào)節(jié)器以及過濾器等，其中過濾器需有效過濾水中雜質(zhì)、泥沙等物質(zhì)，以PVC管道聯(lián)合PE管道提高噴灌與滴灌施工安裝與后續(xù)維護便捷性，噴頭選擇方面可選擇噴霧噴頭，提前完成管道鋪設(shè)，做好節(jié)水調(diào)試。

滴灌節(jié)水技術(shù)運用之前同樣需要做好地質(zhì)勘探和土壤特性分析，與噴灌技術(shù)相比，滴灌技術(shù)更加重視土壤準備和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，該滴灌系統(tǒng)施工成本較高，農(nóng)戶重視程度更高，選擇點滴頭懸掛式滴灌器，去除耕地內(nèi)雜草后于冬季霜凍前埋設(shè)滴灌管道，其間配合做好土體改良，深翻土壤，改良土壤結(jié)構(gòu)提高透氣性、透水性，為冬小麥后續(xù)生長發(fā)育營造良好條件。

從小麥越冬后返青期階段開始，冬小麥麥田王壤情達到適宜條件，可及時進行春耕春管，使弱苗復壯、控制旺苗穩(wěn)健生長，期間需著重強化水肥管理，監(jiān)測病蟲害發(fā)生風險。為提高水肥管理策略，該地區(qū)應用了滴灌、噴灌，聯(lián)合水肥一體化管理手段。冬小麥返青期以噴灌、滴灌進行小水澆灌，隨水追加氮肥，每畝地施加純氮 3～4kg ，直至后續(xù)麥苗拔節(jié)前期，也可應用滴灌、噴灌等手段進行追肥，春季需著重預防倒春寒和干旱，且春季氣溫回升速率快，容易出現(xiàn)大風天氣，冷暖氣流頻繁交替，晝夜溫差大，應用滴灌、噴灌此類小水灌溉的手段可以合理控制灌溉用水，避免寒凍發(fā)生、地溫降低而造成小麥凍害。

3、冬小麥節(jié)水灌溉效果

該地區(qū)通過聯(lián)合灌溉技術(shù)，冬小麥產(chǎn)量全面提升，2022年冬小麥產(chǎn)量為 8032kg/hm²，2024 年冬小麥產(chǎn)量已提升至8268kg/hm² ，該農(nóng)田灌溉方案選擇整地澆水 + 起身拔節(jié)水 + 開花水 .+ 灌漿水，根據(jù)不同階段小麥需水量控制澆灌水量，做到適時灌水，合理灌水。由于該地塊為田間畦田，有較大的節(jié)水灌溉需求，前期噴灌、滴灌等相關(guān)設(shè)施建設(shè)成本高，后續(xù)農(nóng)業(yè)作物種植和冬小麥種植中，做好相關(guān)農(nóng)田節(jié)水設(shè)施的運行維護，延長噴灌及滴灌設(shè)備使用周期年限，以達到更高水平的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。

三、農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)運用建議農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的應用要做到因地制宜，積極選擇更加高效節(jié)水效果好的水利灌溉技術(shù)，例如當前有研究將GPS、GIS及RS技術(shù)運用于農(nóng)田水利灌溉之中，及時掌握農(nóng)作物生長發(fā)育情況，獲得農(nóng)作物生長數(shù)據(jù)，在以計算機系統(tǒng)計算分析農(nóng)田水利灌溉用水量及灌溉時間，從而達到高效灌溉需求；另外可以在小型農(nóng)田應用智能化灌溉與管理平臺，實施一體化、自動化水分管理，可將現(xiàn)有滴灌與噴灌系統(tǒng)連接自動控制閥門，由平臺系統(tǒng)進行自動啟閉，當氣候十旱、農(nóng)作物需水量高需常態(tài)化灌溉時，可及時開啟滴灌與噴灌系統(tǒng)，既有利于節(jié)約用水量，也極大節(jié)約了人力成本，促進農(nóng)作物生長發(fā)育。

在基層地區(qū)全面推廣農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)，注重政策執(zhí)行監(jiān)督和激勵機制，鼓勵農(nóng)戶采取節(jié)水灌溉技術(shù)，適當給予稅收優(yōu)惠和政策補貼。廣大農(nóng)戶需著力提高農(nóng)田節(jié)水灌溉的重要性認知，將節(jié)約用水、合理灌溉作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重中之重，避免過度應用大水漫灌等傳統(tǒng)落后的灌溉手段，有效維護現(xiàn)有水資源，改善生態(tài)環(huán)境，以更加適宜的農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，節(jié)約能源成本，保障農(nóng)業(yè)效益。除此之外，可以采取其他田間管理手段，達到節(jié)約灌溉目標，例如，前茬作物收獲后可以減少冬季灌溉，無需再次播種，直接將前茬作物秸稈還田或覆蓋秸稈壟溝灌溉等，提高灌溉效率和農(nóng)作物產(chǎn)值。

總而言之，當前我國各地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)持續(xù)向好發(fā)展，農(nóng)業(yè)用水始終存在時空分布不均、水資源利用率低以及水資源浪費等多方面問題，為提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉效率需積極應用節(jié)水灌溉技術(shù)，如人工漫灌技術(shù)、再生水、雨水積蓄灌溉，或聯(lián)合地膜采取膜上或膜下灌溉，推動噴灌、滴灌及微噴灌技術(shù)的全方位應用。為更好的探究農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)應用要點，研究選取山東濱州地區(qū)冬小麥種植地塊，分析冬小麥水分需求及土壤情，探究該地塊渠道灌溉及滴灌、噴灌技術(shù)的運用要點以及冬小麥節(jié)水灌溉效果，優(yōu)化提出農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)運用建議，希望有利于全面推進我國農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的運用，有效節(jié)約農(nóng)業(yè)用水量，保護現(xiàn)有水資源。

（作者單位：256654山東省濱州市濱城區(qū)楊柳雪鎮(zhèn)人民政府）