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农机装备·农业工程

农田水利工程高效节水灌溉技术发展与推广分析

  • 闫仕星
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  • 山东省曹县磐石街道办事处农业农村服务中心,山东曹县 274400

闫仕星(1971—),男,山东曹县人,从事农业水利工程相关研究。

Copy editor: 杨欢

收稿日期: 2024-12-13

  网络出版日期: 2025-08-28

Development and promotion analysis of efficient water-saving irrigation technology in farmland water conservation project

  • YAN Shixing
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  • Agricultural and Rural Service Center, Panshi Sub-district Office, Caoxian County, Shandong Province, Caoxian 274400, China

Received date: 2024-12-13

  Online published: 2025-08-28

摘要

为促进农业可持续发展,本文简要介绍了高效节水灌溉技术及其优势,对输水类、灌水类和智能灌溉等节水灌溉技术在农田水利工程中的应用进行分析,并提出了针对性的推广策略。高效节水灌溉技术涵盖滴灌、喷灌、微灌等,以及水肥一体化等智能灌溉技术,可根据作物实际需水量、土壤条件等进行精准、定时、定量灌溉。在农田水利工程中的应用方面,管道输水、防渗渠道输水等输水类节水灌溉技术可减少水分在输送过程中的渗漏和蒸发,滴灌、喷灌等灌水类节水灌溉技术可通过局部灌溉等方式将水分输送给作物,具有节水、增产等优势;智能灌溉系统通过实时采集和处理土壤墒情等信息并进行智能化管理,可有效提高节水效果。推广策略包括加强对节水灌溉工程的统一规划,提高种植户的接受度和参与度;差异化选择适宜的节水灌溉方式,提供配套的操作培训服务;应用水肥一体化智能灌溉系统,提供个性化灌溉方案。本文为实现水资源高效利用,促进农田水利工程的高效节水灌溉技术推广提供参考。

本文引用格式

闫仕星 . 农田水利工程高效节水灌溉技术发展与推广分析[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(16) : 106 -109 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.16.023

Abstract

To promote sustainable agricultural development, the efficient water-saving irrigation technologies and their advantages were briefly introduced, the application of water-saving irrigation technologies was analyzed such as water conveyance, irrigation, and intelligent irrigation in agricultural water conservancy projects, and the targeted promotion strategies were proposed. Efficient water-saving irrigation technologies include drip irrigation, sprinkler irrigation, micro irrigation, as well as water and fertilizer integration, and other intelligent irrigation technologies, which can provide precise, timed, and quantitative irrigation based on the actual water demand and soil conditions of crops. In terms of application in agricultural water conservancy projects, water-saving irrigation technologies such as pipeline water supply and anti-seepage channel water supply can reduce water leakage and evaporation during the transportation process. Drip irrigation, sprinkler irrigation and other water-saving irrigation technologies can transport water to crops through local irrigation and other methods, which have advantages such as water conservation and yield increase; the intelligent irrigation system effectively improves the water-saving effect by real-time collection and processing of soil moisture and other information, and implementing intelligent management. The promotion strategy includes strengthening the unified planning of water-saving irrigation projects, increasing the acceptance and participation of growers; differentiated selection of suitable water-saving irrigation methods and provision of supporting operational training services; Apply water and fertilizer integrated intelligent irrigation system to provide personalized irrigation solutions. This article provides references for achieving efficient utilization of water resources and promoting the promotion of efficient water-saving irrigation technology in agricultural water conservancy projects.

农田水利工程是确保农业稳定生产的基础设施之一,推广高效节水灌溉技术,提高农业水资源利用效率,是保障粮食安全和农业可持续发展的关键手段之一。高效节水灌溉技术能明显提高水资源利用效率,改善农田生态环境。近年来,节水灌溉技术得到了高速发展,水肥一体化智能灌溉等技术逐渐得到推广和应用。刘继红[1]对农业水利工程中高效节水灌溉的渠道防渗、农业工程、滴灌等技术要点进行分析,认为需进一步提高水资源的利用效率,在发展农业的同时保护好水资源,以维护生态安全。朱莉[2]研究提出了农业种植中应用节水灌溉技术的保障措施,包括做好墒情监测与管理、应用自动化灌溉控制系统、差异化选择灌溉技术等,以提高农业种植过程中的水资源利用率。姚昌琴[3]研究认为,智能化灌溉系统集成了传感器、控制器、执行器等设备,通过实时监测土壤水分、气温、湿度等参数,实现了精准灌溉。马标等[4]阐述了水肥一体化技术,将灌溉与施肥相结合,通过智能灌溉系统实现水肥同步管理,提高了水资源和肥料的利用率。张立峥[5]研究了物联网技术在灌溉系统中的应用,实现了对农田灌溉的远程监测与管理。
本文分析了高效节水灌溉技术及其优势,并对管道输水、防渗渠道输水、滴灌、喷灌、微灌、智能灌溉等多种节水灌溉技术在农田水利工程中的应用进行深入探讨,提出了加强对节水灌溉工程的统一规划、差异化选择适宜的节水灌溉方式、应用智能水肥一体化灌溉系统等具有针对性的推广策略,以推动节水灌溉工程的长期有效运行,促进农业可持续发展。

1 高效节水灌溉技术及其优势

高效节水灌溉技术运用先进的灌溉设备、科学的管理方法和现代化的信息技术,在保证农作物生长需求的同时,实现水资源的高效利用[6]。该技术涵盖了滴灌、喷灌、微灌等多种灌溉技术,以及水肥一体化等智能灌溉技术,可根据作物实际需水量、土壤条件、气象因素等,进行精准、定时、定量灌溉,从而达到节水、增效、环保的目的。高效节水灌溉技术能够将水分精准输送到作物根系区域,减少灌溉水的蒸发和渗漏损失,节水效果明显。同时,其一定程度上缓解了土壤盐碱化、养分流失和病虫害等问题,有助于维护生态平衡。积极选择新型节水灌溉技术,可通过优化农作物生长环境提升农作物的产量与品质[7]。吴建龙[8]研究认为,高效节水灌溉技术在保护生态环境方面发挥了重要作用,可有效缓解水资源短缺问题,助力黄河流域生态保护。

2 高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用

2.1 输水类节水灌溉技术

2.1.1 管道输水

该技术通过管道将水直接输送到田间灌溉,替代土渠或明渠,减少了输送过程中水分的渗漏和蒸发。管道输水系统常用的管材有混凝土管、塑料硬(软)管及金属管等,与渠道输水相比,其具有输水迅速、节水、省地、增产等优点。运用该输水技术,可将水的利用系数提高到0.95,水资源利用率得到一定提高[9]

2.1.2 防渗渠道输水

该输水技术通过对常规输水渠道进行改造,采用混凝土、塑料薄膜、沥青等材料对渠道进行防渗处理,建立防护层,以减少水分在渠道输送过程中的渗漏损失。该输水技术常用于水资源相对丰富的地区,周玉琴等[10]研究指出,对灌区渠道采用衬砌结构作防渗处理,可将渠道水利用系数从0.604提高到0.713,使水资源利用率得到明显提高。

2.2 灌水类节水灌溉技术

2.2.1 滴灌

该技术通过管道系统将水以滴灌的形式直接输送到作物根部,实现局部灌溉,是干旱缺水地区较为有效的节水灌溉方式之一。该技术可精确控制灌溉水量和时间,避免水分浪费和土壤盐碱化。鲁智国[11]研究表明,采用滴灌技术,水资源利用率可达95%。该技术还可与施肥相结合,尤其适用于果树、蔬菜等经济作物种植,以及温室大棚等场景,达到节水增产的目的。

2.2.2 喷灌

该技术利用压力将灌溉水通过管道输送到田间,经过喷头雾化成细小水滴并均匀喷洒在作物上。其是一种先进的机械化、半机械化灌溉方式,苗兴乐等[12]研究指出,应用喷灌技术可使水资源利用率达80%,节水效果显著,并能大幅提升作物产量。该技术适用于大田作物、果园、茶园等种植区域,具有节水、增产、改善农田小气候等优势。

2.2.3 微灌

该技术根据作物需水情况,通过低压管道系统与微喷头或微管连接,将水和作物生长所需养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表层,在盐碱地治理中发挥重要作用。李晓红[13]在盐碱地治理研究中采用“滴灌+垄作+覆膜”模式,减少了土壤水分蒸发,有效抑制了盐分向上迁移,降低了土壤表层的盐分储量。

2.2.4 渗灌

该技术将灌溉水通过地下管道系统渗入土壤中进行灌溉,可有效降低地表水分蒸发,缓解土壤盐碱化,提高灌溉水资源的利用率,优化作物生长环境。吴佳璇等[14]采用渗灌技术,使水资源田间利用率达95%。该技术可应用于温室大棚、果园、城市绿化等场景,也适用于大田作物种植及盐碱地改良。

2.2.5 膜上灌与膜下灌

该技术是一种利用地膜覆盖技术进行的节水灌溉方式。膜上灌是将地膜覆盖在垄沟上,灌溉水从地膜上流过并通过小孔渗入土壤;膜下灌则是将地膜覆盖在作物根部下方,灌溉水通过地膜下的小管或滴头直接输送到作物根部。两种技术均能减少水分蒸发,提高灌溉水的利用率,尤其适用于地膜栽培条件下的果树、蔬菜等作物种植。其中膜下灌节水效果更优,但维护成本相对较高[15]

2.3 智能灌溉系统

智能灌溉系统利用物联网、大数据、人工智能等现代信息技术对灌溉过程进行智能化管理。实时采集和处理环境信息数据,如土壤墒情、作物生长状况、天气状况等,并根据这些数据自动调整灌溉计划,实现精准灌溉。智能灌溉系统可有效提高节水效果,提高作物产量和品质,降低管理成本,是未来节水灌溉技术的发展方向之一。潘纪港[16]研究建立了土壤墒情预测与智能灌溉控制系统,结合酥梨的需水特性构建了果园灌溉控制模型,一定程度上解决了果园生产效率低、水资源浪费等问题。
水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术,通过精确控制灌溉和施肥过程,实现水肥同步供应。其核心在于实现水肥的科学配比,依据作物生长需求,合理控制水分和养分供给,不仅可以提高肥料的利用率,还有助于提升农作物品质。裴海河等[17]研究指出,采用水肥一体化技术,节水效果达50%,肥料利用率提高了40%~50%。该技术具有节水节肥、省工省时、环境友好等优势,其推广应用对发展高效节水灌溉技术具有重要意义。

3 高效节水灌溉技术的推广策略

3.1 加强对节水灌溉工程的统一规划

加强对管道输水、防渗渠道输水等节水灌溉工程的统一规划。组织专家和技术人员深入田间地头,对农民进行管道输水、防渗渠道输水等高效节水灌溉技术的培训和指导;建立节水灌溉示范田,展示高效节水灌溉技术的实际效果和经济效益,提高种植户的接受度和参与度[18]。对农户按铺设面积给予适当的支持补贴,例如,针对采用防渗渠道的村集体提供专项水利资金,优先安排项目审批;制定扶持政策,如提供专项低息贷款、补贴和奖励等,鼓励农民采用节水灌溉技术。

3.2 差异化选择适宜的节水灌溉方式

滴灌、微灌、渗灌等节水灌溉方式适用于经济作物种植,选择灌溉技术时需综合考虑土壤特性、水质条件、灌溉要求、气候条件、水资源状况、作物需求等因素[19],合理选择灌水类技术应用;喷灌适用于大田作物,可与农场、种粮大户合作,提供移动式喷灌机租赁服务;推广低压喷灌技术,强调其省电等优势。针对蔬菜、果树等需准确控制水分供应量的作物使用滴灌,针对小麦、玉米等植株分布均匀密集的作物使用喷灌,针对花卉、特种蔬菜等需要精细水量控制的作物使用微灌和微喷[1]。膜上灌/膜下灌适用于干旱区,可与地膜厂商合作,提供配套的覆膜—灌溉一体化操作培训等服务。在大片区棉田推广膜下滴灌组合技术,突出抑盐碱、保墒的双重效果。

3.3 应用智能水肥一体化灌溉系统

在田块安装智能灌溉控制器,实时接收土壤水分传感器、气象站数据,应用“云托管”服务,实现自动灌溉。用户只需安装传感器,数据分析和灌溉决策由平台远程完成,自动调整灌溉模式,进而提高水资源利用率[2];同时,落实设施使用过程中的管理和维护责任,确保节水灌溉工程长期、有效运行。建立区域作物—土壤—气候数据库,提供个性化灌溉方案,并通过短信定时推送;对灌溉水质进行监测,保证灌溉水的清洁和安全。培养一批掌握先进技术的高技能人才,确保智能灌溉系统的稳定运行和持续优化。
综上,本文分析了高效节水灌溉技术的优势及其在农田水利工程中的应用,提出了加强对节水灌溉工程的统一规划、差异化选择适宜的节水灌溉方式、应用智能水肥一体化灌溉系统等策略。农田水利工程高效节水灌溉技术应用有助于推动农业可持续发展,实现农业水资源高效利用。本文为农田水利工程的高效节水灌溉技术推广参考。
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