淺析節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

摘 要：隨著水資源短缺問題的日益凸顯，農(nóng)田水利工程的可持續(xù)性發(fā)展成為亟須解決的問題。深入探討節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，聚焦于精準(zhǔn)化、自動化、一體化等方面特征，通過科學(xué)監(jiān)測及智能設(shè)備的引入，實現(xiàn)精準(zhǔn)化灌溉，提高對農(nóng)田水分的高效管理，降低水資源浪費，推動農(nóng)田水利工程現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉技術(shù)；農(nóng)田水利工程；應(yīng)用舉措

中圖分類號：S274 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）05–0-03

水資源的有限性和全球氣候的不斷變化，使農(nóng)業(yè)水利工程面臨著巨大挑戰(zhàn)，迫切需要尋找創(chuàng)新灌溉方式，提高水資源的利用效率。在這一背景下，節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)運而生，成為農(nóng)田水利工程中用于推廣應(yīng)用的關(guān)鍵舉措。將著重探討這一技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，深入分析節(jié)水灌溉技術(shù)的要點，以及為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的深刻變革。通過深入挖掘節(jié)水灌溉技術(shù)的內(nèi)在機制和優(yōu)勢，更好地理解農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展所帶來的深遠影響。在節(jié)水灌溉技術(shù)創(chuàng)新的不斷推動下，農(nóng)田水利工程也將迎來一次轉(zhuǎn)型，更好地適應(yīng)未來水資源的變化。

1 節(jié)水灌溉技術(shù)的具體內(nèi)容

節(jié)水灌溉技術(shù)是一種利用科學(xué)、合理的方法將水資源進行農(nóng)田灌溉的技術(shù)體系[1]。其具體操作是要在最小的水資源投入下實現(xiàn)最大的農(nóng)田產(chǎn)出。節(jié)水灌溉技術(shù)包括高效的水源利用，通過引水渠、水泵等設(shè)施，將水輸送至農(nóng)田。利用噴灌、滴灌等精細化灌溉方式減少水分的蒸發(fā)和流失，提高灌溉水的利用效率。此外，節(jié)水灌溉技術(shù)也涵蓋科學(xué)的灌溉制度，需要監(jiān)測土壤水分狀況，調(diào)整灌溉量和頻率，確保作物在不同生長階段都能獲得適量水分。節(jié)水灌溉技術(shù)在水資源稀缺的情況下也能夠發(fā)揮重大作用，通過引入現(xiàn)代化手段，如傳感器和自動化控制系統(tǒng)等，可以實現(xiàn)智能化灌溉管理，這套管理系統(tǒng)可以根據(jù)實施的氣象和土壤條件自動調(diào)整灌溉計劃，避免過度澆灌，有效降低水資源的浪費，提高土壤保水能力和作物的抗旱能力，解決糧食安全和水資源問題。

2 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用特點

2.1 精準(zhǔn)化

節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉中可以通過先進的監(jiān)測和計量手段的應(yīng)用，確保操作的精準(zhǔn)性和高效性。通過對土壤濕度的科學(xué)監(jiān)測，能夠深入分析植物生長狀況，獲取實時氣象數(shù)據(jù)，系統(tǒng)也能夠準(zhǔn)確判斷植物對水分的需求，從而實現(xiàn)對灌溉水量的精準(zhǔn)計量和調(diào)控，這種具有高精度的灌溉方式不僅可以有效規(guī)避傳統(tǒng)灌溉中常見的過度灌溉問題，還能夠有效減少水資源的浪費，能最大化提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。在精準(zhǔn)化的灌溉過程中，節(jié)水灌溉技術(shù)用科學(xué)儀器實時監(jiān)測土壤濕度，調(diào)整灌溉計劃，有效提高農(nóng)田水利工程的灌溉管理水平，實現(xiàn)精準(zhǔn)澆水，保障農(nóng)作物對水分的需求，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更為科學(xué)、高效、可持續(xù)的灌溉方式，也為解決水資源短缺和提高農(nóng)田產(chǎn)出質(zhì)量提供了助力。

2.2 自動化

智能化設(shè)備和系統(tǒng)的引入，實現(xiàn)了對農(nóng)田水利工程的全面自動監(jiān)測和控制，可以借助先進的傳感器、控制器和遠程監(jiān)測技術(shù)，實時獲取土壤濕度及氣候變化等關(guān)鍵信息。在沒有人工干預(yù)的情況下，也能夠自動調(diào)整灌溉水量和頻率，這樣的自動化管理措施，不僅提高了農(nóng)田水利工程的利用效率，還顯著降低了對人工干預(yù)的需求，系統(tǒng)可以自適應(yīng)氣候的波動，實現(xiàn)對不同環(huán)境因素的需求，確保農(nóng)作物的生產(chǎn)狀況和產(chǎn)量的穩(wěn)定性，使得農(nóng)作物能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的自然條件。作為現(xiàn)代農(nóng)田水利工程的重要創(chuàng)新，節(jié)水灌溉技術(shù)也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更為智能、高效的水資源管理方式。

2.3 一體化

節(jié)水灌溉技術(shù)主要是通過綜合考慮水資源和養(yǎng)分利用效率，實現(xiàn)灌溉和施肥的協(xié)調(diào)，在這樣一體化的管理方式中，灌溉水量和施肥計劃的有機結(jié)合，形成了水肥一體化系統(tǒng)，能夠在最大限度上優(yōu)化水資源利用。這一綜合性灌溉方式不僅提高了農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的利用效率，還減少了土壤養(yǎng)分的流失，為節(jié)約水資源提供了更綜合全面的解決方案。在實踐過程中，水肥一體化特點通過科學(xué)灌溉和施肥計劃的制定確保了農(nóng)作物在不同生長階段都能夠獲得適當(dāng)?shù)乃趾宛B(yǎng)分供給，在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的同時，也更符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展原則，在最大程度上減少對環(huán)境的負擔(dān)，以此滿足農(nóng)作物的生長需求，推動農(nóng)業(yè)向可持續(xù)性的方向發(fā)展。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用意義

3.1 提高水資源利用效率

節(jié)水灌溉技術(shù)通過精確控制灌溉水量和時間，大幅度減少了水的浪費。與傳統(tǒng)灌溉方法相比，如地面灌溉或漫灌，節(jié)水灌溉系統(tǒng)如滴灌或噴灌能夠直接將水輸送至作物根部，極大降低蒸發(fā)和滲漏損失[2]。這種高效的水資源管理不僅可以節(jié)省用水量，提高水資源的利用率，還可以減少能源消耗和勞動成本。節(jié)水灌溉技術(shù)能夠保障農(nóng)作物在各個生長階段獲得充足且適宜的水分供給，從而優(yōu)化作物生長條件，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。合理的水分管理有助于提高土壤結(jié)構(gòu)和肥力，減少病蟲害的發(fā)生，同時還能減少化肥和農(nóng)藥的使用量。由此可知，節(jié)水灌溉技術(shù)不僅可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還有利于保護環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

3.2 降低對生態(tài)環(huán)境的影響

在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)可以降低對生態(tài)環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的灌溉方法往往傾向于過度灌溉，導(dǎo)致農(nóng)田和周邊地區(qū)水分過剩，引發(fā)水土流失問題，過度灌溉還會導(dǎo)致養(yǎng)分的流失，對生態(tài)環(huán)境和水體質(zhì)量造成負面影響。通過精確的節(jié)水灌溉，可以避免過多的養(yǎng)分被沖刷出農(nóng)田，降低化肥和農(nóng)藥對水體的污染風(fēng)險，維護水域生態(tài)系統(tǒng)的健康，減少水生生物受到污染的風(fēng)險。減少農(nóng)業(yè)用水量可以確保更多的水資源用于生態(tài)系統(tǒng)的維護，保護濕地、水體和水生生物的生存環(huán)境，維持生態(tài)平衡和生物多樣性。過度灌溉和水資源浪費會導(dǎo)致能源的浪費和溫室氣體排放，因此節(jié)水灌溉技術(shù)可以降低農(nóng)業(yè)對能源的需求，減緩氣候變化的速度，有助于維護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的健康，減輕對氣候變化的影響。

3.3 推動農(nóng)田水利工程現(xiàn)代化

節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動了農(nóng)田水利工程的現(xiàn)代化進程。在現(xiàn)代化管理框架下，節(jié)水灌溉技術(shù)充分利用了現(xiàn)代化設(shè)備的優(yōu)勢，實現(xiàn)了農(nóng)田水利工程的全面自動化，傳感器的實時監(jiān)測可以讓系統(tǒng)獲得土壤濕度、氣候等數(shù)據(jù)，控制器在獲得傳感器數(shù)據(jù)后，根據(jù)農(nóng)作物的需水情況自動調(diào)整灌溉率和頻率，實現(xiàn)對水資源的精準(zhǔn)利用。遠程監(jiān)測系統(tǒng)則是能夠?qū)⒄麄€農(nóng)田水利工程納入遠程控制范疇，使管理者能夠通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)測和調(diào)整。這不僅可以提高農(nóng)田水利工程的整體水平，降低人工操作的成本，還可以提高農(nóng)田水利工程的經(jīng)濟效益，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式引向更為智能、高效的方向發(fā)展。

4 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的問題

4.1 技術(shù)普及難度

農(nóng)民的教育水平和所在地域文化對技術(shù)普及起到了關(guān)鍵作用。在一些地區(qū)，農(nóng)民由于接受的教育有限，

對新技術(shù)缺乏理解或信心，他們更傾向于堅持傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)方法。這種傳統(tǒng)觀念和文化背景使得他們對新技術(shù)持保守或懷疑的態(tài)度，因而影響了節(jié)水灌溉新技術(shù)的推廣。節(jié)水灌溉技術(shù)的操作相對復(fù)雜，需要農(nóng)民具備一定的技術(shù)知識和操作技能。沒有接受相關(guān)培訓(xùn)的農(nóng)民可能感到無法掌握這些技術(shù)，從而不愿意嘗試。因此，提供有效的技術(shù)培訓(xùn)和支持至關(guān)重要，以幫助農(nóng)民克服技術(shù)操作難度，增強其信心。簡化節(jié)水灌溉技術(shù)的操作流程是推廣應(yīng)用的關(guān)鍵之一，可以通過開發(fā)用戶友好的操作界面、提供詳細的操作手冊和視頻教程等方式實現(xiàn)。簡化操作流程可以降低農(nóng)民學(xué)習(xí)和使用新技術(shù)的門檻，使其更容易接受和采用。在一些偏遠地區(qū)，農(nóng)民難以獲得最新的信息，包括關(guān)于節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢和最新進展。信息不對稱導(dǎo)致其對新技術(shù)的認知滯后，從而降低了對新技術(shù)的接受度和普及率。解決這個問題可以通過建立信息傳播渠道，如農(nóng)業(yè)培訓(xùn)課程、農(nóng)村廣播或互聯(lián)網(wǎng)連接等方式改善。

4.2 維護和管理難度

在農(nóng)田水利工程的應(yīng)用過程中，節(jié)水灌溉技術(shù)也需要進一步維護和管理，才能確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。在農(nóng)田水利工程中，節(jié)水灌溉技術(shù)的有效運行依賴于有能力的技術(shù)人員。然而當(dāng)前專業(yè)技術(shù)人才比較缺乏，在面臨設(shè)備故障或更新需求時，缺乏足夠的專業(yè)知識和技能獨立解決問題，影響了技術(shù)的可靠性和效率。與技術(shù)人才短缺同時存在的是農(nóng)民不了解節(jié)水灌溉技術(shù)的維護技能，不理解設(shè)備的運行原理，未掌握基本的維修技能。再加上專業(yè)技術(shù)人員的不足，難以及時發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備問題。缺乏有效的定期維護和設(shè)備更新機制會導(dǎo)致設(shè)備運行不穩(wěn)定，增加生產(chǎn)損失的風(fēng)險[3]。因此，建立一套有效的設(shè)備維護和更新機制對確保節(jié)水灌溉技術(shù)長期、可靠的運行至關(guān)重要。

4.3 適應(yīng)性問題

節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用存在適應(yīng)性問題，主要體現(xiàn)在針對不同地區(qū)的土壤、氣候、農(nóng)作物種類上的差異。不同地區(qū)的土壤、氣候和農(nóng)作物種類的差異導(dǎo)致節(jié)水灌溉技術(shù)在各地的適應(yīng)性不同。某些地區(qū)可能因為環(huán)境條件與技術(shù)特性相匹配而表現(xiàn)出色，而在其他地區(qū)則可能因適應(yīng)性不足而效果欠佳。地理環(huán)境的多樣性意味著同一種節(jié)水灌溉技術(shù)可能在不同的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)出不同的效果。這種差異性要求技術(shù)在應(yīng)用前需要進行針對性地調(diào)整和優(yōu)化。由于節(jié)水灌溉技術(shù)在不同地區(qū)的表現(xiàn)存在差異，因此建立有效的技術(shù)反饋機制對發(fā)現(xiàn)和解決技術(shù)應(yīng)用中的問題至關(guān)重要，有助于不斷完善技術(shù)體系，提升其在各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性。

5 節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用措施

5.1 制定精準(zhǔn)灌溉方案

在農(nóng)田水利工程中，可以通過制定精準(zhǔn)的灌溉方案提高節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。詳細調(diào)查農(nóng)田水利工程的信息數(shù)據(jù)，了解土壤的理化性質(zhì)、排水狀況和各個地塊的地理位置等因素，借助現(xiàn)代技術(shù)手段，如衛(wèi)星遙感和地理信息系統(tǒng)精準(zhǔn)獲取農(nóng)田的空間數(shù)據(jù)，形成更為全面的土地利用圖，為后續(xù)的灌溉方案制定提供科學(xué)的理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。再通過計算模型科學(xué)、合理地確定每塊土地的水分需求，結(jié)合作物的生長周期、生理生態(tài)特征和各種氣候條件，確保作物在不同的生長階段都能夠獲得適當(dāng)?shù)乃止┙o。灌溉水量的分配需要細致入微地觀察，才能滿足作物的生長需要，避免過度灌溉而導(dǎo)致水分的浪費。此外，還需要考慮到不同作物對水分的敏感度，為每塊土地量身定制合適的灌溉方案，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供實質(zhì)性支持，讓農(nóng)田水利工程走向智能化方向[4]。

5.2 智能傳感器監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

在農(nóng)田水利工程中，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用還可以通過引入傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)大力推廣與應(yīng)用。通過在農(nóng)田水利工程中安裝一系列智能傳感器，如土壤濕度傳感器、氣溫傳感器、光照傳感器等，監(jiān)測土壤和氣候條件的微妙變化，精準(zhǔn)判斷出土壤水分含量的變化情況。當(dāng)土壤濕度較高時，系統(tǒng)要給出及時反饋并減少灌溉水量，防止過度灌溉。當(dāng)土壤濕度偏低時，需要增加灌溉水量，確保作物在關(guān)鍵時刻能夠獲得充足的水分供應(yīng)。而氣溫和光照的監(jiān)測能夠確保在高溫或強光照的情況下提前預(yù)判作物對水分需求，再根據(jù)這些情況進行調(diào)整，大幅度提升作物在不同技術(shù)條件下的適應(yīng)性。這不僅有效降低了管理的復(fù)雜性，還提高了水資源的利用效率，讓灌溉在智能調(diào)控下更加精準(zhǔn)和高效，為農(nóng)田水利工程帶來實際可見的經(jīng)濟和生態(tài)效益[5]。

5.3 雨水收集與利用

設(shè)置集雨設(shè)備以利用自然降水作為農(nóng)田水利工程的備用水源，在節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用中具有重要的價值。首先，這種做法能有效儲存雨水，尤其在干旱季節(jié)為農(nóng)田提供必要的灌溉水源。其次，利用集雨系統(tǒng)減少了對地下水源和其他傳統(tǒng)水源的依賴，從而減輕了對這些資源的開采壓力。再次，這種方法還具有顯著的環(huán)保價值，可以促進水資源的循環(huán)利用，有助于可持續(xù)性發(fā)展。通過集雨設(shè)備的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)灌溉更具靈活性和可靠性，同時也是推廣節(jié)水灌溉技術(shù)的一個有效手段。利用屋頂、渠道等結(jié)構(gòu)可以最大化雨水的收集面積和效率，收集到的雨水通過精心設(shè)計的導(dǎo)流系統(tǒng)輸送至儲水池或其他儲存設(shè)施。這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵是確保雨水的捕獲、運輸和儲存過程高效而有序地進行，以充分利用每滴雨水。在干旱季節(jié)，合理地調(diào)度和管理儲存的雨水對農(nóng)田進行灌溉至關(guān)重要。通過有效的水源管理，可以確保農(nóng)作物在缺水時期獲得必要的水分供應(yīng)，從而支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。這種儲備水源的利用不僅有利于緩解因降水不均導(dǎo)致的水資源供應(yīng)不足的問題，還能夠顯著減輕對傳統(tǒng)水源的開采壓力，降低對生態(tài)環(huán)境的不良影響。同時也進一步降低灌溉成本，提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益，有利于維護當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。

6 結(jié)束語

通過對節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的全面解析，可以深刻認識到這一技術(shù)革新對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的深遠影響。這一技術(shù)的應(yīng)用和推廣不僅是對傳統(tǒng)灌溉技術(shù)的革新，更是對未來農(nóng)田水利工程的高效塑造。技術(shù)手段的結(jié)合使得農(nóng)田水利工程更加智能，可以有效提高水資源的利用效率，為降低水資源浪費提供切實可行的途徑，在科技引領(lǐng)下農(nóng)業(yè)能夠更好地適應(yīng)水資源的變化，推動農(nóng)田水利工程朝現(xiàn)代化、智能化的方向邁進，并實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻

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作者簡介：何愛彬（1992—），男，甘肅白銀人，研究方向為農(nóng)田水利、水土流失、節(jié)水灌溉、河道管理。