農(nóng)田水利工程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)的探討

收稿日期：2024-02-05

作者簡(jiǎn)介：余梟（1992—），男，貴州習(xí)水人，助理工程師，研究方向?yàn)樗姽こ獭?/p>

摘 要：當(dāng)前發(fā)展農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)顯得愈加重要。深入探討了農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉的意義、常見問題及發(fā)展思路。當(dāng)前貴州習(xí)水地區(qū)已開始推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，但整體應(yīng)用效果有待增強(qiáng)?；诖耍岢隽讼鄳?yīng)的發(fā)展思路，強(qiáng)調(diào)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目要因地制宜，制定符合當(dāng)?shù)靥厣膽?zhàn)略實(shí)施方案，提高農(nóng)業(yè)灌溉效率，節(jié)約水資源。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田；水利工程；節(jié)水灌溉；發(fā)展思路

中圖分類號(hào)：S274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）04–00-03

貴州習(xí)水縣屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏季高溫多伏旱，秋季溫度下降快，多綿雨，冬季多低溫陰雨，春季氣溫回升不穩(wěn)定，多夜雨，局地小氣候明顯，氣候垂直差異顯著。2022年，習(xí)水縣全年空氣相對(duì)濕度79%，總降水量達(dá)936 mm。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)，已成為習(xí)水縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，然而，當(dāng)前農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的普及程度不高，且存在諸多問題，如灌溉設(shè)施老化、技術(shù)落后、水資源利用效率不高等，不僅加劇了水資源緊張狀況，也制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的提升。因此，探討農(nóng)田水利工程中高效節(jié)水灌溉的發(fā)展思路具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 農(nóng)田水利工程中發(fā)展高效節(jié)水灌溉的意義

1.1 經(jīng)濟(jì)效益

以貴州習(xí)水地區(qū)為例，本地發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程，具有多個(gè)方面的經(jīng)濟(jì)效益：一是能顯著提高農(nóng)田灌溉水利用率，改革傳統(tǒng)灌溉方式，通過精確控制灌溉水量、時(shí)間，使每一滴水都能發(fā)揮最大的效用，從而避免水資源浪費(fèi)[1]。二是能降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，在傳統(tǒng)灌溉方式下，本地農(nóng)戶需投入大量人力、物力來灌溉，而高效節(jié)水灌溉技術(shù)的引入，能大幅度減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入，增加農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入，提高其生活水平。三是能帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如灌溉設(shè)備制造業(yè)會(huì)因發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)而獲得新的發(fā)展機(jī)遇，從而間接推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.2 社會(huì)效益

在生態(tài)文明建設(shè)背景下，貴州習(xí)水地區(qū)秉持“充足灌田、生態(tài)建設(shè)、水資源節(jié)約”原則，大力推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，取得了矚目的社會(huì)效益。近年來，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)化、精細(xì)化，從而提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。通過實(shí)行科學(xué)灌溉，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境得到優(yōu)化，土地資源利用效率顯著提高，為農(nóng)戶提供了更好的生產(chǎn)環(huán)境。節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣能夠減輕農(nóng)戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其生活質(zhì)量。

1.3 環(huán)保效益

環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)的重要議題，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，能夠?yàn)榄h(huán)保事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)。近年來，農(nóng)田過度灌溉的現(xiàn)象逐漸減少，土壤鹽堿化、地下水位下降等環(huán)境問題有所緩解[2]。通過實(shí)行節(jié)水灌溉，可更好地維護(hù)生態(tài)平衡，保護(hù)農(nóng)田環(huán)境，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。因此，從環(huán)保角度來看，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的意義。

2 農(nóng)田水利工程中高效節(jié)水灌溉的常見問題

2.1 農(nóng)田種植結(jié)構(gòu)不合理

在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植區(qū)，農(nóng)田的種植結(jié)構(gòu)較單一，多數(shù)農(nóng)戶只種植一種或少數(shù)幾種作物，灌溉需求單一化，無法充分發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。一些農(nóng)戶即使采用了先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的最大化利用。不合理的種植結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致土壤退化，提高土壤治理的難度，影響農(nóng)作物對(duì)水資源的利用，從而影響節(jié)水灌溉效率。

2.2 設(shè)計(jì)與預(yù)期差距較大

在農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉的設(shè)計(jì)、規(guī)劃中，設(shè)計(jì)與預(yù)期差距較大是一個(gè)普遍存在的問題。這主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對(duì)農(nóng)田實(shí)際情況了解不足，理論與實(shí)際脫節(jié)。農(nóng)田的地形、土壤、氣候等具有一定的復(fù)雜性，一些設(shè)計(jì)人員缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)思維，過于依賴?yán)碚撃Ｐ?，在設(shè)計(jì)階段無法準(zhǔn)確模擬出地形、土壤、氣候等條件對(duì)灌溉效果的綜合影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的灌溉系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中與實(shí)際需求存在較大差距，無法達(dá)到預(yù)期的節(jié)水灌溉效果。部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段未與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶進(jìn)行深入交流和溝通，對(duì)農(nóng)田的具體需求和實(shí)際情況缺乏了解，這也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的灌溉系統(tǒng)與農(nóng)田實(shí)際需求脫節(jié)，從而影響灌溉效果。

2.3 新技術(shù)推廣難度大

在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉領(lǐng)域，新技術(shù)推廣具有一定的難度。一些農(nóng)戶受傳統(tǒng)灌溉觀念的影響，對(duì)新技術(shù)的接受程度有限。同時(shí)，新技術(shù)的引入意味著農(nóng)戶需要學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新操作技能，對(duì)于一些年紀(jì)較大、文化水平不高的農(nóng)戶而言，存在較大的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)[3]。新技術(shù)的引入往往伴隨著設(shè)備的更新、升級(jí)，這需要耗費(fèi)一定的資金，在建設(shè)后，新技術(shù)的應(yīng)用效果也并非立竿見影，這也增加了推廣的難度。新技術(shù)的效益通常需要一段時(shí)間才能顯現(xiàn)，在這段時(shí)間中，農(nóng)戶會(huì)因?yàn)榭床坏矫黠@的改善效果而對(duì)新技術(shù)產(chǎn)生懷疑，甚至放棄使用。此外，新技術(shù)的推廣還受到地域、文化和經(jīng)濟(jì)等多方面因素的影響，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于信息閉塞、交通不便，農(nóng)戶很難接觸到新技術(shù)，即便有所了解，也可能因缺乏必要的指導(dǎo)和支持而無法順利實(shí)施。

3 農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉的案例

貴州習(xí)水某村莊現(xiàn)有人口205人，共有52戶，本實(shí)驗(yàn)中選作試驗(yàn)區(qū)的耕地面積有4 211.10 hm2，試驗(yàn)區(qū)灌溉渠全長(zhǎng)3.80 km。該渠流量平穩(wěn)，水量精準(zhǔn)，周邊主要的種植作物有小麥、玉米、枸杞等。試驗(yàn)中以地塊面積＜1 000 m2、1 000～1 344 m2、＞1 334 m2的標(biāo)準(zhǔn)劃分試驗(yàn)區(qū)，設(shè)計(jì)不同的灌溉輪次、灌水定額、灌溉定額等指標(biāo)，以評(píng)估高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用效果。

按照農(nóng)作物的實(shí)際灌水日期記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，按照灌季、灌水輪次，分類做好記錄；借助梯形量水堰，統(tǒng)計(jì)灌水量，針對(duì)同一地塊，記載“二八閉口”“蹬埂閉口”的灌水時(shí)間及灌水量，測(cè)定閉口后灌水深度，統(tǒng)計(jì)綜合灌水定額；以抽樣與入戶調(diào)查相結(jié)合的方式，統(tǒng)計(jì)農(nóng)作物產(chǎn)量、產(chǎn)值等數(shù)據(jù)。

3.1 灌水定額

如表1所示，相較于大面積地塊，小面積地塊使用高效節(jié)水灌溉技術(shù)的節(jié)水效果更好，實(shí)行節(jié)水灌溉后，單位面積灌水量降低效果顯著，可見在節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)規(guī)劃好地塊，強(qiáng)化灌溉面積控制。

3.2 灌溉定額

如表2所示，地塊面積減小，則灌溉定額降低，小地塊實(shí)行節(jié)水灌溉的效果更顯著。

3.3 常規(guī)節(jié)水技術(shù)應(yīng)用效果分析

如表3所示，相較于“蹬梗閉口”，“二八閉口”的節(jié)水灌溉效果更佳，實(shí)際操作中可做好土地平整、大田規(guī)劃、渠道維護(hù)、置換地口閘等工作，進(jìn)一步增強(qiáng)技術(shù)使用效果。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

本次試驗(yàn)中，小面積地塊的灌溉深度淺，用水量小，因此成本更低；面積大且平整度不高的地塊灌水不均勻且時(shí)間長(zhǎng)，灌溉成本更高。對(duì)此，農(nóng)戶在節(jié)水灌溉的過程中，要科學(xué)劃分小地塊，優(yōu)化成本控制。

4 農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉的發(fā)展思路

4.1 提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性

在發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)的過程中，相關(guān)工作者應(yīng)注意提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性，這不僅關(guān)系到灌溉效果，還直接影響水資源利用率[4]。為提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性，設(shè)計(jì)人員須深入農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行實(shí)地勘察，了解農(nóng)田的實(shí)際情況，包括但不限于土壤類型、氣候條件、作物種類及地形特征等，通過科學(xué)評(píng)估這些影響因素，優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，調(diào)整灌溉位置、水資源的流通方式，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的節(jié)水灌溉方案。例如，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，秉持“大地改小”“激光平地”思路實(shí)行節(jié)水灌溉，提高地塊灌溉效率。

在實(shí)地勘察過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶進(jìn)行深入交流，了解其實(shí)際需求和種植習(xí)慣，更好地把握設(shè)計(jì)的方向和重點(diǎn)，確保設(shè)計(jì)方案既符合科學(xué)原理，又能滿足農(nóng)戶的實(shí)際操作需求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)廣泛征求農(nóng)業(yè)專家、水利專家及環(huán)保專家的意見，提高設(shè)計(jì)的專業(yè)性和實(shí)用性。在綜合各方意見的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員應(yīng)運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，選擇合適的灌溉方式，優(yōu)化灌溉管網(wǎng)的布局，確保能夠發(fā)揮最大的節(jié)水效益。

4.2 加強(qiáng)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用

隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的新技術(shù)被引入節(jié)水灌溉領(lǐng)域，顯著提高了灌溉效率。因此，加大新技術(shù)的推廣與應(yīng)用力度，是發(fā)展高效節(jié)水灌溉的重要措施之一。當(dāng)?shù)貞?yīng)積極引進(jìn)、推廣先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，如滴灌、噴灌、微噴等，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)作物需水量，精確控制灌溉水量和時(shí)間，從而顯著提高水資源的利用率，避免土壤板結(jié)和鹽堿化，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。以噴灌技術(shù)為例，該技術(shù)需要用到外置水泵，外部壓力達(dá)到噴灌水壓后，農(nóng)田灌溉的針對(duì)性增強(qiáng)；以微灌技術(shù)為例，該技術(shù)的灌溉均勻性較強(qiáng)；滴灌技術(shù)是通過專業(yè)的滴灌頭來灌溉，可避免水資源被浪費(fèi)。農(nóng)戶可兼用施肥技術(shù)與微灌技術(shù)，減少涌水量，改善水資源配置，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量達(dá)到預(yù)期。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，應(yīng)大力推廣智能化灌溉控制系統(tǒng)，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度、氣候條件等信息，并根據(jù)這些信息自動(dòng)調(diào)整灌溉計(jì)劃，提高灌溉的精準(zhǔn)度，降低人工操作的復(fù)雜性。此外，農(nóng)戶還應(yīng)注重將節(jié)水灌溉技術(shù)與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)集成應(yīng)用，如將節(jié)水灌溉技術(shù)與精準(zhǔn)施肥技術(shù)、病蟲害監(jiān)測(cè)技術(shù)等相結(jié)合，形成一套完整的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理體系，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4.3 優(yōu)化農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)

農(nóng)戶應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土壤條件以及市場(chǎng)需求等因素，合理選擇適合當(dāng)?shù)胤N植的作物種類，同時(shí)多樣化搭配作物，避免單一作物種植帶來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；采取錯(cuò)季種植、輪作等方式，充分利用自然降水，減少灌溉需求；通過合理密植，提高土地利用率和光能利用率，增加作物產(chǎn)量[5]。此外，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有效調(diào)節(jié)和控制田間水分狀況，提高灌溉水利用率，避免水土流失和土壤鹽漬化。

4.4 加強(qiáng)節(jié)水示范工程建設(shè)

相關(guān)部門應(yīng)加大節(jié)水示范工程建設(shè)力度，引領(lǐng)農(nóng)戶轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)灌溉方式，提高水資源利用率。在建設(shè)節(jié)水示范工程時(shí)，必須精心選址，選擇具有代表性的地塊和作物進(jìn)行示范[6]。以習(xí)水地區(qū)為例，當(dāng)?shù)氐纳降靥厣馕吨夹g(shù)推廣者在推廣節(jié)水灌溉技術(shù)時(shí)，要考慮地形的復(fù)雜性，選擇能充分體現(xiàn)節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)勢(shì)的地塊，如在坡度較大的山地建設(shè)噴灌或滴灌系統(tǒng)，促使農(nóng)戶了解到在不利條件下新技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)高效灌溉。在示范工程中，需配備先進(jìn)的灌溉設(shè)備和智能化管理系統(tǒng)，提高灌溉的精準(zhǔn)度，讓農(nóng)戶深刻感受科技為農(nóng)業(yè)帶來的革命性變化。

為了確保項(xiàng)目長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，必須加強(qiáng)管理和維護(hù)工作，通過定期檢查、維修和更新設(shè)備，持續(xù)發(fā)揮示范工程的示范、引導(dǎo)作用。相關(guān)部門要積極組織農(nóng)戶參觀學(xué)習(xí)，通過實(shí)地觀摩、親身體驗(yàn)，使農(nóng)戶更加直觀地了解節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而增強(qiáng)采用新技術(shù)的意愿[7-8]。此外，可以通過舉辦講座、研討會(huì)等形式，邀請(qǐng)農(nóng)業(yè)專家為農(nóng)戶講解節(jié)水灌溉技術(shù)的原理和操作方法，幫助農(nóng)戶更好地理解、掌握新技術(shù)，提高其應(yīng)用能力。

4.5 全面組織農(nóng)田節(jié)水宣傳

在推廣農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的過程中，應(yīng)全面組織農(nóng)田節(jié)水宣傳活動(dòng)，讓農(nóng)戶真切地認(rèn)識(shí)到節(jié)水灌溉的重要性、緊迫性，激發(fā)他們主動(dòng)采用節(jié)水技術(shù)的積極性，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的保護(hù)[9-10]。相關(guān)部門要充分利用現(xiàn)代媒體的多樣性，進(jìn)行全方位的節(jié)水灌溉宣傳，可利用廣播定時(shí)播放節(jié)水灌溉的相關(guān)知識(shí)、技術(shù)；在電視節(jié)目中，可制作專題報(bào)道，介紹節(jié)水灌溉的成功案例，展示節(jié)水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)部門應(yīng)充分利用互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)布科普知識(shí)、技術(shù)信息，引導(dǎo)農(nóng)戶樹立正確的節(jié)水觀念；開展一系列富有創(chuàng)意、互動(dòng)性的宣傳活動(dòng)，通過表彰先進(jìn)、樹立典型的方式，激勵(lì)更多農(nóng)戶參與節(jié)水灌溉實(shí)踐。

5 結(jié)束語

農(nóng)田水利工程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。針對(duì)當(dāng)前存在的常見問題，應(yīng)通過提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性、加強(qiáng)新技術(shù)推廣應(yīng)用、優(yōu)化農(nóng)田作物種植結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)節(jié)水示范工程建設(shè)、全面組織農(nóng)田節(jié)水宣傳等措施，推動(dòng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展。只有這樣才能在保障糧食安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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