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Research on the application of water-saving irrigation technology in farmland water conservancy projects

  • WANG Jie ,
  • QUAN Li ,
  • DENG Jiaxin ,
  • LIU Ying
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  • Yangzhou Survey and Design Institute, Yangzhou 225100, China

Received date: 2024-10-25

  Online published: 2025-05-13

Abstract

The application advantages and effectiveness of commonly used water-saving irrigation techniques in farmland water conservancy projects were analyzed, their current application status was discussed, and corresponding strategies were proposed. Techniques such as drip irrigation, sprinkler irrigation, micro-irrigation, low-pressure pipe irrigation, and channel seepage prevention significantly enhance water resource utilization efficiency. Practical application requires optimizing technology integration based on regional characteristics. However, challenges remain in farmers’ awareness of water conservation, project funding, management systems, and scientific selection of irrigation technologies. To address these issues, strategies are proposed such as enhancing farmers’ awareness through new media campaigns; expanding diversified funding channels via government-social capital collaboration; establishing a full-cycle regulatory system covering design, construction, and maintenance, and scientifically adapting technologies to geographic and crop requirements; scientifically adapting water-saving technologies according to geographical characteristics and crop demands This research provides a reference for the promotion and application of water-saving irrigation technologies in farmland water conservancy projects.

Cite this article

WANG Jie , QUAN Li , DENG Jiaxin , LIU Ying . Research on the application of water-saving irrigation technology in farmland water conservancy projects[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(9) : 119 -122 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.09.026

水资源是农业生产中不可或缺的要素,其有效管理对提升农业综合效益及推动农业绿色发展至关重要。节水灌溉技术的应用能够显著提高水资源的利用率,然而,受多种因素影响,我国节水灌溉技术的应用尚面临一些挑战。薛黎明[1]研究指出,部分地区在水利工程规划中缺乏对节水灌溉技术的有效整合,导致基础设施建设不足。沈光阳[2]研究指出,部分地区的水利工程在节水灌溉技术的应用方面存在综合性不足等问题,难以实现经济、技术和社会效益的均衡。王荃等[3]研究表明,扬州区域降水年际变化相对较大,且水面蒸发量年分布不均,在一定程度上降低了农业灌溉用水的利用率,节水灌溉技术的推广应用潜力巨大。本文结合扬州地区农业灌溉需求实际,分析农田水利工程节水灌溉技术优势及其应用现状,并提出相应对策,以促进农田水利工程的持续发展。

1 农田水利工程节水灌溉技术

1.1 滴灌技术

滴灌技术是一种依据不同种植地块的需水特性,通过高压设备精准将水资源输送至农作物根系生长分布区域的灌溉方法。该技术能够确保农作物根部充分吸收水分,在林木和果蔬灌溉中表现出显著的节水效果。张之成[4]研究表明,滴灌技术的输水效率在95%以上,显著提高了水资源的利用率。以研究区100 hm2油菜种植地块为例,常规灌溉模式难以实现精准灌溉,当土壤含水量低于50%时,若继续施用常规用量的肥料,会导致油菜生长速度变缓,严重时出现嫩芽死亡现象。经过实地调研与测算,若合理设计滴灌技术设施,每日消耗350 m3水量,即可确保土壤水分含量维持在50%~80%,满足油菜生长的基本需求。相较于常规灌溉方式,滴灌技术可减少约30%的用水量。

1.2 喷灌技术

喷灌技术通过喷灌机对水流加压,借助管道传至高压喷头,形成水雾后从高空落下,从而实现对周边较大范围的浇灌。陈芳[5]研究指出,喷灌技术因蒸发容易导致部分水资源浪费,但其节水效果仍可达到漫灌方式的近40%,且前期设备投入少。在实际应用中,需综合考虑所种植农作物的需水特性及地域特征等因素,合理规划喷灌范围和喷灌时长,并选择对应参数的动力设备和喷灌喷头,以有效扩大灌溉面积和提高水资源利用率。例如,研究区一处灌溉面积25.5 hm2的农业种植基地,农作物产量约25 000 kg/hm2。依据种植作物对水分的需求,确定喷灌强度为20 mm/h,选择工作压力为300 KPa,流量为3.0~3.5 m3/h,喷洒半径为18~25 m的ZY-2型轮转喷头,间隔15 m设置一个喷头,每天仅需200 m3水量即可满足灌溉需求。与常规灌溉相比,节水率约40%,且其设备成本和人力成本较低,实现了高效灌溉。

1.3 微润灌溉技术

微润灌溉技术是一种依据农作物生长发育状况及对水资源的需求特点进行实时灌溉的辅助性技术,通常与滴灌技术、喷灌技术结合使用。该技术先将肥料与水混合,通过细管道输送至地块,并借助滴灌或喷灌设施等进行灌溉,或利用纳米级半透膜材料,向地表下持续灌溉,以确保供水频率与农作物吸水频率一致。夏天等[6]分析了微润灌溉技术的应用进展,指出该技术能够将水分直接输送至作物根部,减少了表土湿润和水分蒸发,从而减少水资源浪费。尤其在水资源短缺、水质较差的地区,该技术的应用效果尤为显著。然而,微润灌溉技术所需设备复杂,投入资金较高,且相关人员需全面掌握农学和喷灌技术等知识。因此,该技术在农田水利工程中的应用存在一定难度。例如,研究区一处果园,地处海拔210 m的山地,果树位于山腰两侧,灌溉面积约22.3 hm2,常规漫灌方式造成较大的水资源浪费,一日用水量约1 000 m3,且果园钾元素流失明显。利用微润灌溉技术,在灌溉水中混入适量钾肥进行浇灌,既避免了钾肥污染地表土壤、灼伤农作物根茎,同时满足了果树生长需求,水果产量增加约2 000 kg/hm2,经济效益显著。

1.4 低压管道灌溉技术

低压管道灌溉技术通过低压管道系统将水资源输送至土壤,维持土壤内的水分含量,促进农作物对水分的吸收,同时有效减少了水资源在输送过程中的蒸发和渗漏,稳定性较强。熊圣[7]分析了低压管道在农业灌溉中的节水效益,表明使用该技术能有效节约土地资源,同时实现片区水肥、水药一体化,大幅度减少了劳动力投入。此外,该技术所需管道级数小,对设备的要求较低,初期投入少,具有较高的实用价值。该技术较适用于丘陵、盆地等地势起伏较大地域,以及周边有稳定水源地的地域。以研究区实践应用为例,在水库、江堰等具有明显地势落差的水源地附近,采用了低压管道灌溉技术,并依据地理特征、种植需求等划定灌溉区和非灌溉区,在灌溉区设计了树状低压管道系统,通过管道输送水资源,减少了水分流失。同时,充分结合分段供水模式和远程控制系统,确保了供水流程的衔接性,实现用水量精准管理,水资源利用率提升至95%左右。

1.5 渠道防渗技术

渠道防渗灌技术是对常规渠道灌溉技术的针对性节水改良措施。该技术首先通过聚氯乙烯膜、合成橡胶膜和膨润土膜等薄膜材料,或弹性人造橡胶、聚氯乙烯止水带等止水材料,强化渠道的防渗透能力,减少输送过程中水资源的流失。其次,通过机械化手段优化渠道结构,减少水流对沟槽的冲刷力,增强渠道的输水能力。翟龙[8]分析指出,渠道防渗技术有效减少了水流的径流和渗漏现象,起到了保土保肥作用,节水率达到30%~50%。该技术能够充分利用已有的灌溉设施,降低了推行成本,在农田水利工程中得到了广泛应用。

2 农田水利工程节水灌溉技术应用现状

2.1 农户节水意识方面

农田水利工程中节水灌溉技术的应用不仅显著提高了水资源利用率,还有效降低了灌溉成本。节水灌溉技术的推广不仅需要技术层面的创新,更需要社会层面的配合。聂建亮等[9]研究指出,部分农户在新技术接受能力和学习能力方面存在不足,更多持观望状态,对新技术的使用积极性不高。在节水灌溉技术实施实践中,部分地方对农户的宣传引导不够到位,导致部分农户对节水灌溉技术的实际价值认识不足,对新技术的采纳意愿不高,这在一定程度上影响节水灌溉技术的应用推广。

2.2 工程资金投入方面

农田水利工程项目的实施不仅涉及基础设施的建设,还包括对节水灌溉技术的应用与推广,充足的资金支持必不可少[10]。现阶段,我国农田水利建设的资金主要来源于财政投入,其对确保工程质量和推动技术推广与应用起到了关键作用。然而,工程的持续性和技术的更新换代需要持续的资金投入。因此,为保障农田水利项目的顺利进行和节水灌溉技术的推广应用,需探索多元化资金渠道,并制定相应的政策支持措施,以确保资金的稳定性和充足性。

2.3 工程管理体系方面

农业水利工程建设和节水灌溉技术的应用推广是一项综合性、系统性工程,需建立有效的监督管理体系以规范相关行为。王永超等[11]研究指出,现行农田水利工程建设管理体系在灵活性和创新性等方面尚存在不足,这在一定程度上影响了农业水利工程的效能发挥。此外,现有相关监督管理体系主要聚焦于工程建设方面,对于工程后期的维护管理关注不足,这也影响了节水灌溉工程的效能发挥。

2.4 节水灌溉技术选择方面

当前,节水灌溉技术种类多样,每种技术均有其特定的优势和局限性,无法适用于所有地区。因此,科学选择适合特定区域的节水灌溉技术尤为重要。乔丹[12]分析指出,部分地区节水灌溉技术的应用缺乏科学规划,对其适用性考虑不够充分,导致其难以有效满足当地的灌溉需求。

3 农田水利工程节水灌溉技术应用推广策略

3.1 注重宣传推广

为确保节水灌溉技术的应用推广得到当地农户的认同和支持,有效的宣传推广非常必要。刘军弟等[13]分析指出,节水灌溉技术的应用与推广离不开政策的支持和引导。因此,需注重宣传推广工作,增强农户的节水意识。具体而言,可利用微信公众号、广播和短视频平台等农户普遍接受的媒介进行引导,让其了解节水灌溉技术的益处。同时,注重与农户面对面沟通交流,定期委派专业人员深入田间地头,收集农户反馈,优化农田水利工程设计;此外,在各村设置示范区,实地展示节水灌溉技术实施成效,使农户直观感受该技术的优势,从而激发其参与节水灌溉技术的推广积极性。

3.2 拓宽工程资金渠道

郑伟等[14]研究指出,绿色生产技术感知价值对农户采纳意愿和采纳行为具有明显的影响。积极通过多种途径增加工程资金投入,优化农田水利工程建设效果,并注重对农户采用绿色技术的资金补贴,提升其对节水灌溉技术的感知价值。首先,一方面向相关部门申请,充分阐述当地农田水利工程建设计划和节水灌溉技术应用资金规划,寻求政策和资金支持;另一方面,设置农业发展专项资金,对农田水利工程建设、节水灌溉技术设备购置提供资金支持。其次,通过筹资方式,主动组织当地农业工作者,筹集部分资金用于节水灌溉技术的应用推广,并将部分收益回馈给农户,以缓解资金压力。此外,与金融机构合作,为农户提供低息贷款,支持节水灌溉技术应用;或引导企业、公司等社会力量参与农田水利工程建设和节水灌溉技术应用投资,通过多元化资金渠道缓解工程建设资金压力。

3.3 完善监督管理体系

项雯[15]研究指出,监督管理体系对于绿色农业技术的落地有着显著的推动作用。因此,积极完善和优化监督管理体系尤为重要。工程建设方面,引入集体管理制度,将地方管理部门、农户代表、施工企业和监理企业等纳入管理主体,以实现全方位监管。同时,明确各参与主体的权利和责任,制定合理的奖惩机制,充分激发各参与主体的工作积极性,以确保水利工程项目质量。
资金使用方面,对节水灌溉技术和农田水利工程方案进行充分审查,把控工程建设和后续使用等阶段的资金流动情况,确保每一笔资金的支出均能落在实处,从而推动当地农业的高效发展。
日常管理方面,需结合不同地块的灌溉需求和所采用的节水灌溉技术特点等,制定包括灌溉方式、灌溉量和灌溉时间等要素的节水灌溉细则,并积极宣传普及;同时,引入网格化管理理念,将农业水利工程设施和节水灌溉设备的管理工作细化到村、组和个人层面,以增强其责任意识,避免粗放、无序管理,维护好基础设施,保障灌溉高效进行。

3.4 科学选择节水灌溉技术

刘辉等[16]研究指出,种植户对节水灌溉技术的应用效果越满意,其采纳该技术的意愿越高。为充分提升节水灌溉技术的应用效果,最大限度节约水资源,提升农户满意度,需基于当地农业需求科学选择节水灌溉技术类型。在农田水利工程设计阶段,深入实地调查,全面了解地区地理特征、水资源分布及土壤状况等,结合气象特征、降水量数据,精确计算农作物栽培所需水量。同时,对不同种植区域、农作物种类进行分析,综合各类节水灌溉技术的优势,以保障农田水利工程技术选择的科学性。例如,针对农作物集约化、规模化生产地块,可选择微润灌溉技术,结合滴灌和喷灌技术,以保障作物生长所需水肥供应,促进水肥吸收利用,进而提高产量;针对地理环境较为复杂、投入资金有限的地区,可选择渠道防渗技术,以充分利用已有水利设施,降低推广应用成本。

4 结语

在绿色可持续发展理念日益普及背景下,农田节水灌溉备受关注。本文分析了农田水利工程中常用节水灌溉技术的应用优势和应用效果。在实际应用中,节水灌溉技术的应用在农户节水意识,工程资金投入,工程管理体系和节水灌溉技术选择等方面尚需进一步提升。因此。积极引入滴灌技术、喷灌技术、微润灌溉技术、低压管道灌溉技术和渠道防渗技术等节水灌溉技术;同时,从注重宣传推广、拓宽工程资金渠道、完善监督管理体系以及科学选择节水灌溉技术等多方面入手,以充分发挥节水灌溉技术的优势,从而提升水资源利用率,改善农业生态环境,助力农业稳定发展。
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