摘要：在全球水資源緊缺的形勢(shì)下，推廣節(jié)水灌溉技術(shù)顯得尤為重要，傳統(tǒng)的灌溉方式不僅造成水資源的浪費(fèi)，而且會(huì)增加農(nóng)戶的生產(chǎn)成本。節(jié)水灌溉是提高水資源利用效率和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。近年來(lái)，隨著科技水平的不斷提高，節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。探究節(jié)水灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響機(jī)制，對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；節(jié)水灌溉；農(nóng)業(yè)灌溉；效率影響農(nóng)業(yè)用水已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”之一，以大水漫灌為代表的傳統(tǒng)灌溉方式不僅會(huì)浪費(fèi)水資源，而且易造成土壤鹽堿化、次生鹽漬化，嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，一些先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)正在逐步推廣應(yīng)用，而探究新型節(jié)水灌溉技術(shù)，可通過(guò)對(duì)灌溉水量、灌溉時(shí)段的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，提高農(nóng)業(yè)灌溉效益。1農(nóng)田水利中節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉效率的影響1.1提高水資源利用率傳統(tǒng)灌溉模式下，水在流經(jīng)地表時(shí)會(huì)大量蒸發(fā)或漏失，造成作物吸收的水比例偏低，而節(jié)水灌溉技術(shù)通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)、精確的控制來(lái)將這些損失降到最低。如采用滴灌技術(shù)，可將水分直接輸送至植物根部，減少水分蒸發(fā)，提高水資源利用率[1]。另外，該技術(shù)能夠根據(jù)作物的需水規(guī)律靈活調(diào)整灌溉量，避免“過(guò)灌”或“少灌”現(xiàn)象，使每一滴水都發(fā)揮到最佳效果。1.2改善作物生長(zhǎng)環(huán)境合理的水分供給對(duì)作物的健康生長(zhǎng)至關(guān)重要，過(guò)多過(guò)少都會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生不良影響，節(jié)水灌溉是一種通過(guò)精確調(diào)控水分供給，可保證作物生長(zhǎng)各階段均能得到適宜的水分供給，使其根系吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)其健康生長(zhǎng)。同時(shí)，節(jié)水灌溉還可以防止土壤過(guò)濕或干旱，可保持土壤濕度，減少病蟲(chóng)害，增強(qiáng)作物抗逆性，提高產(chǎn)量，可見(jiàn)合理的水分管理可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤通氣能力，促進(jìn)根系呼吸與生長(zhǎng)，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)。1.3減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本傳統(tǒng)的灌溉方式不僅可以造成水資源浪費(fèi)，而且還可以造成化肥、農(nóng)藥等資源浪費(fèi)，而節(jié)水灌溉技術(shù)則是通過(guò)對(duì)水資源進(jìn)行科學(xué)、合理的管理，減少水資源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約灌溉費(fèi)用的目的。同時(shí)，節(jié)水灌溉能夠顯著降低農(nóng)藥和化肥的用量，從而減輕對(duì)環(huán)境的污染并節(jié)約資源。此外，它還能有效減少人工成本和機(jī)械設(shè)備的使用頻率，進(jìn)一步降低農(nóng)業(yè)的綜合成本。因此，節(jié)水灌溉技術(shù)不僅有助于降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，同時(shí)也提升了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。1.4促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展在全球變暖、人口增加的背景下，水資源短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路，而節(jié)水灌溉是解決我國(guó)水資源短缺的重要途徑之一。同時(shí)，采用節(jié)水灌溉技術(shù)可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，保護(hù)土壤、水環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)?？茖W(xué)、合理地進(jìn)行水分管理，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的有效途徑，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。2農(nóng)田水利中節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用2.1滴灌技術(shù)滴灌技術(shù)由于具有節(jié)水、增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用，滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝要因地制宜，要根據(jù)不同的作物類型、土壤狀況、水源質(zhì)量、氣候環(huán)境等因素來(lái)決定。將滴灌技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物栽培中，是一種較為普遍的農(nóng)作物栽培方式，農(nóng)作物根系普遍較深，傳統(tǒng)的灌水方式難以將水分均勻地輸送至各層面。如在農(nóng)作物下，可配置4-6個(gè)滴頭，每小時(shí)流量約4L，通過(guò)控制澆水時(shí)間，每天可供應(yīng)20-30L水，這樣既能保證農(nóng)作物對(duì)水的需要，又能減少過(guò)多的水分浪費(fèi)，提高水分利用率[2]。此外，滴灌技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)也可得到廣泛應(yīng)用，如番茄種植，這一植物對(duì)水的需求很大，不同生長(zhǎng)階段對(duì)水的需求也不同。采用滴灌技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)番茄生育期的精準(zhǔn)調(diào)控。這種精準(zhǔn)的水分管理，可以有效地防止土壤水分過(guò)多或過(guò)干，從而促進(jìn)番茄的健康生長(zhǎng)，提高番茄的產(chǎn)量與品質(zhì)。溫室農(nóng)作物對(duì)水灌溉要求更高，如黃瓜種植，因大棚種植密度大，傳統(tǒng)的灌水方式易導(dǎo)致土壤水分分布不均勻，影響作物生長(zhǎng)。所以安裝滴灌系統(tǒng)后，可將灌水器設(shè)置在每一株黃瓜根部，每個(gè)灌水器的流量是每小時(shí)1-2L，可根據(jù)黃瓜各生育階段的需要，對(duì)灌水時(shí)間、次數(shù)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。在日光溫室中，黃瓜能獲得均勻而適當(dāng)?shù)乃止┙o，避免因缺水而引起的病害，提高產(chǎn)量與品質(zhì)。除上述幾種作物外，滴灌技術(shù)也可在葡萄、柑橘和草莓等多種經(jīng)濟(jì)作物上進(jìn)行廣泛應(yīng)用。2.2噴灌技術(shù)噴灌技術(shù)是一種模擬自然降雨的灌注技術(shù)，其利用噴頭向作物表面噴灑水，適用于大面積農(nóng)田、草地覆蓋應(yīng)用，對(duì)不規(guī)則地形具有較好的覆蓋效果。此外，噴灌系統(tǒng)還能按需調(diào)整噴灑距離、噴灑水量，達(dá)到節(jié)水的目的，特別是在水資源匱乏的地區(qū)有顯著效果。噴灌技術(shù)的核心是合理地配置噴頭與水泵系統(tǒng)，噴淋頭的選擇要根據(jù)作物種類、地形、氣候等因素來(lái)選擇。如旋轉(zhuǎn)噴頭適合大面積使用，覆蓋面積大、液滴細(xì)小，可有效降低水資源浪費(fèi)，普通的旋轉(zhuǎn)式噴淋頭，如雨鳥(niǎo)5000+系列，具有7.6-15.2m的噴灑半徑，以及0.34-2.19m3的流速。合理配置灑水裝置，就能保證每一寸土地都能得到充分的灌溉。此外，選用與安裝泵系統(tǒng)也是十分重要，根據(jù)噴頭數(shù)及各噴頭所需流量，可計(jì)算水泵功率及流量。如20臺(tái)雨鳥(niǎo)5000型噴灑機(jī)，需要的總流量是每小時(shí)30m3左右，選擇水泵時(shí)，要保證它能穩(wěn)定地輸出這樣的流量，并留有一定的余量以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，普通泵如格蘭福士CR系列，其流量范圍為每小時(shí)1-180m3，可滿足不同規(guī)模的噴灌需要。例如，在我國(guó)北方干旱地區(qū)，傳統(tǒng)的灌溉方式耗水量巨大，水資源匱乏，引進(jìn)噴灌技術(shù)后，通過(guò)合理配置噴頭、水泵、土壤濕度傳感器及氣象資料，實(shí)現(xiàn)精確灌溉。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在灌區(qū)實(shí)施噴灌技術(shù)后，節(jié)水效果明顯，該項(xiàng)目的實(shí)施，將極大地緩解區(qū)域水資源壓力，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。2.3地下滲灌技術(shù)地下滲灌是把水分直接輸送到植物根系附近的一種地下灌溉方式，水通過(guò)埋于地下的管道或滲灌帶緩慢地滲入土壤，該技術(shù)能有效地降低地表蒸發(fā)，可降低水分散失，尤其適合于干旱、半干旱地區(qū)。地下滲灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在農(nóng)作物、蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物上具有明顯的優(yōu)越性，地下滲灌技術(shù)關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)與施工，確保水能均勻高效地滲入植物根系區(qū)域，提高作物水分利用率，提高作物產(chǎn)量[3]。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)作物品種、土壤條件及氣候特征來(lái)確定滲灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)；如農(nóng)作物栽植，一般選用埋深30-40cm的滲灌管道，使水分能直接輸送到農(nóng)作物主要分布區(qū)域，滴灌管間距一般在50-100cm之間，能有效地覆蓋農(nóng)作物根區(qū)，提高水分利用率。如地下滲灌技術(shù)在10公頃農(nóng)作物中的應(yīng)用，可設(shè)計(jì)選用直徑16mm、埋深35cm、管間距75cm，每個(gè)滲灌管道上的灌水器間距是30cm，每個(gè)灌水器的流速每小時(shí)2L，在此設(shè)計(jì)條件下，整個(gè)滲灌系統(tǒng)流量可達(dá)每小時(shí)200m3，完全可以滿足農(nóng)作物對(duì)水的需要。另外，地下滲灌系統(tǒng)的安裝，必須經(jīng)過(guò)周密的規(guī)劃與施工，在埋設(shè)滲灌管道前，必須先進(jìn)行深松處理，以保證土壤疏松，利于滲水，然后，根據(jù)設(shè)計(jì)的管網(wǎng)布置，采用開(kāi)溝器或人工開(kāi)挖的方式，在規(guī)定的深度埋設(shè)滲灌管道。2.4覆膜灌溉技術(shù)覆膜灌溉技術(shù)的核心原理是在作物間鋪設(shè)地膜，利用滴灌等技術(shù)將水分精準(zhǔn)輸送至作物根系，從而達(dá)到節(jié)水增效和作物增產(chǎn)的目的。覆膜技術(shù)在減少土壤蒸發(fā)的同時(shí)，還能有效地保持地溫，抑制雜草生長(zhǎng)，提高灌水效率。覆膜滴灌技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)遵循一定的科學(xué)程序與技術(shù)規(guī)程，在作物行間鋪設(shè)塑料薄膜時(shí)，要保證薄膜質(zhì)量及鋪設(shè)規(guī)范。聚乙烯薄膜一般選用0.01-0.02mm、透光性好、耐久材質(zhì)，可在生長(zhǎng)季保持其物理性能穩(wěn)定，覆膜時(shí)應(yīng)盡量貼地，不能有褶皺或空隙，這樣才能保證它與土壤的緊密接觸，使水分蒸發(fā)降到最低。鋪設(shè)地膜后，接著就是鋪設(shè)滴灌系統(tǒng)，滴灌管一般選用直徑16mm的聚乙烯管材，其敷設(shè)間距及灌水器間距需根據(jù)不同作物品種及種植密度而適當(dāng)調(diào)整。灌水器的間距一般在30-50cm之間，滴灌管的間距在60-100cm之間，設(shè)計(jì)的滴灌流量應(yīng)保證每株植物每小時(shí)能獲得適當(dāng)?shù)乃?，一般為每小時(shí)2-4L，以保證植株根系能得到均勻的水分供應(yīng)。覆膜灌溉技術(shù)的灌水次數(shù)和灌水次數(shù)要隨土壤水分、氣象條件及作物需水量而動(dòng)態(tài)調(diào)整，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分及氣象參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉時(shí)機(jī)和水量的精確控制，避免因缺水而造成的過(guò)量灌溉，一般來(lái)說(shuō)，大部分作物適宜的土壤含水量應(yīng)保持在田間持水量的60%-80%。另外，為防止雜草滋生，應(yīng)盡量將整行作物覆蓋，并將薄膜邊緣埋入土中5cm以上，以防風(fēng)吹起薄膜邊緣，采用覆膜灌溉技術(shù)，既能減少雜草萌發(fā)，又能減少除草劑用量，減少對(duì)環(huán)境的污染。覆膜灌溉技術(shù)的應(yīng)用也需要注意土壤中鹽分的積累，塑料薄膜在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，會(huì)造成土壤表面的鹽分累積，從而減少雨水的自然滲入，因此，定期監(jiān)測(cè)土壤鹽分狀態(tài)，采取適當(dāng)?shù)南贷}措施（如休閑期淋洗）對(duì)保持土壤健康至關(guān)重要。2.5低壓管道灌溉技術(shù)低壓管道灌溉是利用低壓管路把水送到田間，再經(jīng)閥門或出水口把水分散到作物根部，該技術(shù)可減少水浪費(fèi)，適合在平坦的田地種植，而低壓管道灌溉具有施工方便、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的節(jié)水灌溉方式。低壓管灌技術(shù)在具體實(shí)施時(shí)，要做好田間布局規(guī)劃，如某平坦農(nóng)作物種植區(qū)域，可以把農(nóng)作物按等距排列，每行間隔4m，農(nóng)作物間間隔4m。根據(jù)農(nóng)作物種植區(qū)，確定主管道與支管道的位置，主管道一般沿區(qū)域邊緣布置，支管道沿農(nóng)作物行間布置，主要干道的管徑一般是100mm，分支管50mm，以確保水的均勻分布。為確保埋地后管線不受地面活動(dòng)的影響，必須先開(kāi)挖主要管線及分支管線管溝，深度一般為0.5m，主要管道及分支管道應(yīng)在管溝內(nèi)鋪設(shè)，并用接頭牢固地連接，安裝完畢后，要對(duì)管路進(jìn)行試壓，確認(rèn)無(wú)滲漏[4]。下一步，在農(nóng)作物根部設(shè)置排水口，出水口距地面10cm左右，既可減少水分蒸發(fā)，又可將水分直接送至作物根部。低壓管灌系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，需對(duì)管道及出水口的運(yùn)行情況進(jìn)行定期檢查。如一個(gè)10公頃的種植區(qū)域，每天需要150m3的水來(lái)灌溉。在實(shí)際操作中，可采用定時(shí)器及自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉過(guò)程的自動(dòng)管理，如果采取早、晚兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行灌溉，每一次灌溉時(shí)間為1小時(shí)，系統(tǒng)工作壓強(qiáng)維持在0.2-0.3百萬(wàn)Pa之間，既能保證作物獲得足夠的用水，又能避免過(guò)度灌溉造成的水資源浪費(fèi)。如類似的布局和安裝方法可用于小麥種植地，以20m2的小麥田為例，主要干道直徑150mm，分支管75mm，出水口設(shè)置在行間，出水口間距1m。根據(jù)小麥生育期的需水情況，一天大約300m3，可采取早晚各1次2小時(shí)的灌水方式，使系統(tǒng)工作壓力維持在0.25～0.35Mpa之間。3節(jié)水灌溉技術(shù)的未來(lái)發(fā)展未來(lái)節(jié)水灌溉技術(shù)需要在新技術(shù)上有所突破，目前，滴灌和噴灌技術(shù)已在很多地區(qū)推廣應(yīng)用，但是新型灌溉技術(shù)還需要進(jìn)一步研究，如以納米技術(shù)為基礎(chǔ)的微灌系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水分的精確控制，進(jìn)而降低水資源浪費(fèi)。在此基礎(chǔ)上，可將土壤濕度傳感器與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高水資源利用率。同時(shí)，在未來(lái)還將探索利用再生水灌溉，以降低對(duì)淡水資源的依賴程度，這些新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，必將成為我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)力。3.1農(nóng)業(yè)智能化與節(jié)水灌溉技術(shù)的開(kāi)發(fā)密切相關(guān)，智慧農(nóng)業(yè)是一種集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為一體的智慧農(nóng)業(yè)，在節(jié)水灌溉領(lǐng)域，智慧農(nóng)業(yè)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析與智能決策，實(shí)現(xiàn)精確灌溉。如通過(guò)衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)等手段，可實(shí)時(shí)獲取農(nóng)田土壤水分、作物長(zhǎng)勢(shì)等信息，進(jìn)而制定更為科學(xué)的灌溉方案。3.2該系統(tǒng)還能結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)，及時(shí)調(diào)整灌溉計(jì)劃，避免不必要的水資源浪費(fèi)，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引入智能農(nóng)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的智能化和精細(xì)化，從而提高農(nóng)業(yè)灌溉的整體效益。3.3應(yīng)將節(jié)水灌溉技術(shù)與環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)既要追求高產(chǎn)，又要兼顧環(huán)境問(wèn)題，節(jié)水灌溉技術(shù)既能提高水資源利用率，又能減少過(guò)度開(kāi)采地下水，避免水資源耗竭。3.4合理的節(jié)水灌溉方式還能減少農(nóng)藥、化肥的使用，減輕土壤、水體污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。所以今后在生態(tài)農(nóng)業(yè)、有