農(nóng)田水利灌溉基本模式及節(jié)水技術(shù)應(yīng)用價(jià)值和方式的分析

摘要：近年來(lái)，農(nóng)業(yè)政策的制定與農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)使得我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展速度加快，在我國(guó)政府的領(lǐng)導(dǎo)下，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到有效提高。但我國(guó)淡水資源短缺，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的背景下，加大節(jié)水技術(shù)應(yīng)用力度，創(chuàng)新節(jié)水技術(shù)方式尤為重要。本文首先闡述農(nóng)田水利灌溉的基本模式，隨后提出節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值及使用原則，最后分析農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用方式。關(guān)鍵詞：農(nóng)田；水利灌溉；節(jié)水技術(shù)引言作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)田種植是促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的重要手段，農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量不僅影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也影響著國(guó)家糧食安全保障問(wèn)題，與人們的生活息息相關(guān)。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)政策越來(lái)越完善，節(jié)水技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，但我國(guó)農(nóng)業(yè)種植地多分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)等經(jīng)濟(jì)水平較低的地區(qū)，技術(shù)應(yīng)用程度較低。為了有效保護(hù)我國(guó)淡水資源，提高農(nóng)田種植質(zhì)量，應(yīng)增強(qiáng)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用力度。1農(nóng)田水利灌溉模式1.1粗放式灌溉自我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展以來(lái)，農(nóng)田灌溉便采用大水漫灌的粗放式灌溉模式，時(shí)至今日，鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)農(nóng)田灌溉仍采用漫灌模式。此種方式操作簡(jiǎn)單，使用管道將農(nóng)田附近的水資源引入到農(nóng)田范圍內(nèi)，使得水資源按照壟溝走向流入農(nóng)田，便可進(jìn)行全方位的灌溉，對(duì)設(shè)備的要求較低，且勞動(dòng)量較小，成本投入低，受到大部分農(nóng)田種植戶的喜愛(ài)。但是，我國(guó)淡水資源短缺，漫灌模式對(duì)水資源的利用效果較差，而且大量水分流入土地后，會(huì)降低土壤的呼吸能力，導(dǎo)致土壤中有機(jī)物質(zhì)含量減少，肥力降低，甚至?xí)霈F(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，影響農(nóng)田種植質(zhì)量。1.2精細(xì)化灌溉精細(xì)化灌溉模式主要對(duì)土壤濕度進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)降水概率以及天氣的分析制定合理的灌溉方案，適合大規(guī)模農(nóng)田種植應(yīng)用，能有效提高農(nóng)田灌溉的科學(xué)性，在提高水資源利用率的同時(shí)，確保農(nóng)作物產(chǎn)量[1]。在實(shí)際使用過(guò)程中，將自然氣象條件與監(jiān)測(cè)到的天氣數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，對(duì)土壤含水量以及儲(chǔ)水效果進(jìn)行分析，根據(jù)不同農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水分的需求制定灌溉計(jì)劃，精準(zhǔn)計(jì)算灌溉水資源使用量，提高灌溉效果，有效減少種植戶的勞動(dòng)量。1.3智慧化灌溉智慧灌溉是我國(guó)科技發(fā)展的一大產(chǎn)物，使用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)展數(shù)字化農(nóng)田灌溉，在進(jìn)一步提高水資源利用效果的同時(shí)，提高農(nóng)田灌溉決策的科學(xué)性，保障農(nóng)作物質(zhì)量以及產(chǎn)量，給農(nóng)田種植戶帶來(lái)更大經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際操作過(guò)程中，種植戶可利用控制系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田灌溉進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，智能感應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)傳感器收集天氣、土地、農(nóng)作物的各類信息，人工智能系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行分析以及計(jì)算后，制定灌溉方案，為種植戶提供參考，提高灌溉精準(zhǔn)度。2節(jié)水技術(shù)價(jià)值及使用原則2.1應(yīng)用價(jià)值2.1.1提高資源利用率我國(guó)農(nóng)田傳統(tǒng)灌溉方式存在水資源使用量大、利用率低的問(wèn)題，而且在大水漫灌過(guò)程中會(huì)使得土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，土壤硬度增加，不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，同時(shí)也造成水資源與土地資源的浪費(fèi)。滴灌、噴灌等節(jié)水技術(shù)能有效降低水資源的使用量，提高水資源投放精準(zhǔn)度，使得農(nóng)作物根系與水資源充分接觸，為農(nóng)作物生長(zhǎng)奠定良好基礎(chǔ)[2]。同時(shí)，由于灌溉使用的水量減少，使得土壤與空氣接觸面積不受影響，利于開(kāi)展呼吸活動(dòng)，為土壤中的有機(jī)生物與微生物提供良好的存活環(huán)境，確保土地肥力，提高土地利用效果，促進(jìn)農(nóng)作物健康生長(zhǎng)。2.1.2提高土地生產(chǎn)能力在全球變暖的影響下，全球氣溫呈上升趨勢(shì)，氣候變化無(wú)法預(yù)料、難以控制，農(nóng)業(yè)種植面臨干旱問(wèn)題。在農(nóng)田灌溉中使用節(jié)水技術(shù)，使得單次灌溉使用的水量減少，在農(nóng)作物生長(zhǎng)中灌溉使用的水資源總量降低，保證農(nóng)田附近的水系流量，確保河流水系對(duì)自然環(huán)境的調(diào)控作用。同時(shí)，水資源使用量減少，能為農(nóng)田種植區(qū)域的土地提供良好的自我調(diào)控空間，土壤肥力不會(huì)遭到破壞，不僅能為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，同時(shí)也有利于其他植物生長(zhǎng)，土地生產(chǎn)能力得到全面提高，維持生物多樣性，積極響應(yīng)我國(guó)自然環(huán)境保護(hù)政策。2.2使用原則2.2.1擴(kuò)大適用范圍在采用節(jié)水技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田灌溉時(shí)，需分析節(jié)水設(shè)備的灌溉范圍，根據(jù)農(nóng)田種植區(qū)域的實(shí)際面積，合理選擇建設(shè)地點(diǎn)，保障灌溉效果。因此，種植戶應(yīng)對(duì)種植區(qū)域的水資源進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合種植農(nóng)作物的生長(zhǎng)特點(diǎn)與需水量，選擇最為合理的灌溉技術(shù)。我國(guó)國(guó)土面積較大，南北方自然環(huán)境特點(diǎn)不同，土地結(jié)構(gòu)與土壤肥力存在差異，因此，農(nóng)田種植方式與農(nóng)作物選擇差異較大。對(duì)于環(huán)境溫度較高、水資源短缺的地區(qū)來(lái)說(shuō)，為了確保農(nóng)作物生長(zhǎng)效果，應(yīng)提高當(dāng)?shù)厮Y源利用率；對(duì)于自然環(huán)境溫和、淡水資源豐富的地區(qū)來(lái)說(shuō)，應(yīng)減少灌溉水量的使用，在確保土地肥力的同時(shí)，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，大范圍使用節(jié)水技術(shù)，確保節(jié)水率在50%以上。2.2.2重視制度管理我國(guó)農(nóng)田多以個(gè)體種植方式開(kāi)展，農(nóng)田灌溉呈區(qū)域小、方式多的特點(diǎn)，對(duì)我國(guó)農(nóng)田節(jié)水灌溉效果影響較大。在實(shí)際灌溉過(guò)程中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平較高地區(qū)農(nóng)田種植呈集體化、規(guī)模化形式，農(nóng)田灌溉多使用噴灌、滴灌等節(jié)水技術(shù)，但涉及經(jīng)濟(jì)水平較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，農(nóng)田種植呈個(gè)體化形式，農(nóng)田灌溉仍采用漫灌形式，節(jié)水技術(shù)使用率較低。因此，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)制定農(nóng)田灌溉管理制度，使得個(gè)體種植戶意識(shí)到節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，幫助其建設(shè)節(jié)水灌溉設(shè)施，提高當(dāng)?shù)毓?jié)水率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。2.2.3提高管理力度農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程存在輻射范圍廣、便于管理、減少勞動(dòng)量等特點(diǎn)，工程涉及范圍大，因此，在水利工程建設(shè)與使用過(guò)程中，應(yīng)提高管理力度，科學(xué)建設(shè)節(jié)水工程，在確保農(nóng)作物生長(zhǎng)質(zhì)量的同時(shí)，提高水資源利用效果[3]。首先，各地政府應(yīng)明確節(jié)水技術(shù)的實(shí)際價(jià)值，給當(dāng)?shù)胤N植戶普及節(jié)水技術(shù)的基本知識(shí)，為節(jié)水工程建設(shè)打下基礎(chǔ)。其次，在工程建設(shè)過(guò)程中，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)積極提供技術(shù)支持，同時(shí)可出臺(tái)相關(guān)優(yōu)惠政策，提高種植戶的積極性。最后，節(jié)水工程投入使用后，相關(guān)人員應(yīng)為種植戶提供技術(shù)指導(dǎo)，確保節(jié)水技術(shù)的使用效果，使節(jié)水工程的優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)。3農(nóng)田灌溉節(jié)水技術(shù)應(yīng)用分析3.1管道技術(shù)低壓管道灌溉技術(shù)具有投入成本低、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)蔬菜種植地區(qū)得到廣泛使用。利用管道將天然水資源與農(nóng)田相聯(lián)系，在確保水資源順利流通的基礎(chǔ)上，提高利用效果。首先，計(jì)算水源與農(nóng)田的實(shí)際距離，根據(jù)種植農(nóng)作物的需水量合理選擇管材，一般為硬塑管道。其次，管道的鋪設(shè)要求輻射范圍大、線路短、低壓輸水通暢。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源實(shí)際流量、水泵性能與農(nóng)田種植區(qū)域面積合理鋪設(shè)管道，為確保低壓運(yùn)輸，管道鋪設(shè)應(yīng)呈下坡趨勢(shì)，避免管道彎曲，確保水資源的流動(dòng)速度與灌溉面積。對(duì)于平原地區(qū)來(lái)說(shuō)，可按照作物走線鋪設(shè)，地勢(shì)復(fù)雜地區(qū)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步分析。多方向輸水的管道應(yīng)對(duì)稱鋪設(shè)，使主管道兩側(cè)的支管道長(zhǎng)度與口徑相等，鋪設(shè)位置相近，避免單側(cè)水流過(guò)大。最后，應(yīng)根據(jù)管道設(shè)計(jì)方案開(kāi)溝，確保溝底平坦，為水資源平穩(wěn)流動(dòng)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)熱脹冷縮的規(guī)律，將管道一端放入熱水中，待管道軟化后，利用圓形模具撐開(kāi)管道，并將與之相連的另一管道送入已撐開(kāi)的管道中，待冷卻后便可使用。若需多向輸水，則在插入管道前先連接三通。管道連接完成后，應(yīng)在三通或管道末端安裝水閥，避免水資源浪費(fèi)。隨后，將支管出水口全部關(guān)閉，打開(kāi)水泵，使得水資源從主管道流向農(nóng)田，沿主管道鋪設(shè)線路檢查水流狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水、水流過(guò)緩等現(xiàn)象，并進(jìn)行及時(shí)處理。主管道檢查完畢后，打開(kāi)支管出水口，并進(jìn)行檢查，確保管道可正常輸水后，開(kāi)展填溝工作。3.2噴灌技術(shù)噴灌技術(shù)使水資源通過(guò)霧化設(shè)備形成水霧或小水滴，使用噴灌技術(shù)開(kāi)展農(nóng)田灌溉工作，能有效減少水資源使用量，解決傳統(tǒng)漫灌模式對(duì)土地造成的影響，提高水資源利用效果，為農(nóng)作物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。將管道放置在水源中，利用水泵的吸引力，水資源將通過(guò)過(guò)濾器在管道中流動(dòng)，壓力泵施壓后，水流便會(huì)以水霧或水滴的形式被噴出，從而完成灌溉。在建設(shè)噴灌系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)種植農(nóng)作物的需水量及土壤的儲(chǔ)水能力合理制定灌溉方式與時(shí)間；根據(jù)農(nóng)田種植面積與所選擇的噴頭輻射半徑選擇噴灌系統(tǒng)建設(shè)位置以及數(shù)量；按照灌溉所需水量與水源距噴頭的距離選擇直徑合適的管道，避免壓力過(guò)大導(dǎo)致管道破裂。噴灌技術(shù)的使用不僅能提高水資源利用效果，而且水霧能增加農(nóng)田內(nèi)空氣濕度，使農(nóng)作物與水資源的接觸面積增大，降低農(nóng)作物表面溫度，促進(jìn)農(nóng)作物光合作用，促進(jìn)生長(zhǎng)。除此之外，由于農(nóng)田環(huán)境較為濕潤(rùn)，病蟲(chóng)害無(wú)法在潮濕的環(huán)境中繁衍生長(zhǎng)，因此，能減少病蟲(chóng)害的發(fā)生概率，有效控制病蟲(chóng)害范圍。3.3滴灌技術(shù)滴灌屬于局部灌溉，農(nóng)作物周圍土壤濕潤(rùn)，農(nóng)田大部分土地呈干燥狀態(tài)，且滴水流量均勻、流速較慢，土壤中水分含量較小，有利于土地回溫，為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好條件。農(nóng)作物生長(zhǎng)不僅需要水資源供給，同時(shí)也需要根據(jù)其生長(zhǎng)情況施加肥料?？蓪⒎柿先芙夂蠊嘧⑦M(jìn)滴灌系統(tǒng)中，通過(guò)管道便可將肥料精準(zhǔn)施加在農(nóng)作物根系中，使肥料覆蓋均勻，實(shí)現(xiàn)水肥一體化，不僅提高肥料的利用效果，同時(shí)也減少了田間管理時(shí)間，有效降低種植戶的勞動(dòng)量[4]。同時(shí)，利用滴灌技術(shù)施肥，能有效控制肥料與土壤的接觸面積，避免肥料擴(kuò)散，減少肥料使用，減少種植戶的成本支出，而且有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)。值得注意的是，滴灌系統(tǒng)對(duì)水資源的要求較高，滴水器與管道直徑較小，水源中的雜質(zhì)極易堵塞出水管道。因此，在建設(shè)滴灌系統(tǒng)時(shí)，必須根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況安裝過(guò)濾器。相關(guān)人員應(yīng)積極宣傳滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使種植戶了解滴灌技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效果，加大滴灌技術(shù)的推廣力度，使其能更好地為農(nóng)田種植服務(wù)。3.4防滲技術(shù)防滲技術(shù)在我國(guó)中小型農(nóng)田種植中應(yīng)用廣泛。中小型農(nóng)田主要分布在我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，呈個(gè)體種植，受到專業(yè)技術(shù)水平與文化程度的影響，種植戶缺少對(duì)溝渠養(yǎng)護(hù)以及管理的意識(shí)，導(dǎo)致溝渠利用率降低。水源流動(dòng)往往會(huì)帶動(dòng)土壤流動(dòng)，因此，溝渠在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，底部會(huì)出現(xiàn)土壤堆積，若不及時(shí)清理，雜草便會(huì)在溝渠內(nèi)生長(zhǎng)，影響溝渠的使用效果。在溝渠使用過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)被改變，水資源流動(dòng)方向以及流速也會(huì)受到影響，甚至出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，造成水資源浪費(fèi)。因此，中小型農(nóng)田灌溉工程建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)積極開(kāi)展溝渠防滲工程建設(shè)，提高灌溉工程的安全性，確保水資源利用效果。灌溉溝渠建設(shè)完成后，可利用水泥板等材料對(duì)溝底以及側(cè)墻進(jìn)行防護(hù)，降低外力因素對(duì)溝渠結(jié)構(gòu)造成破壞的可能性，避免水資源泄漏；隨后可在溝渠內(nèi)鋪設(shè)地膜等材料，減少水資源與土壤的接觸面積，使得水資源在流動(dòng)過(guò)程中不會(huì)被土壤吸收，確保灌溉水量，提高灌溉效果。3.5移動(dòng)灌溉技術(shù)移動(dòng)式灌溉系統(tǒng)與噴灌系統(tǒng)相似，通過(guò)壓力將水流以水霧或水滴的方式噴灑入農(nóng)田中，具有節(jié)水效果明顯、占地面積小、操作便捷等優(yōu)勢(shì)。建設(shè)移動(dòng)式灌溉系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在水源處安裝過(guò)濾器，將控制閥門與動(dòng)力系統(tǒng)安裝于主管道兩端，按照灌溉面積合理安裝出水管，并將噴頭固定在出水管上方。安裝完成后，應(yīng)檢查過(guò)濾器、主管道、動(dòng)力系統(tǒng)與出水噴頭的連接結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，隨后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。若在測(cè)試過(guò)程中噴頭噴水量較小或停止噴水，則立即停止供水，檢查噴頭與過(guò)濾器的狀態(tài)，及時(shí)清理噴頭中的雜質(zhì)。在開(kāi)展移動(dòng)式灌溉時(shí)，應(yīng)盡量選擇上午或下午進(jìn)行，此時(shí)陽(yáng)光照射力度較弱，水滴凝聚在葉片上不會(huì)由于陽(yáng)光折射作用導(dǎo)致葉片損壞，且利于土地回溫。除此之外，移動(dòng)式灌溉技術(shù)對(duì)地形的適應(yīng)能力較強(qiáng)，可根據(jù)地形因素對(duì)灌溉工程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保灌溉質(zhì)量。相較于其他節(jié)水灌溉技術(shù)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)式灌溉技術(shù)更適合在大面積農(nóng)田種植中使用，工程結(jié)構(gòu)的可拆解性能有效減少灌溉工程建設(shè)成本，減少人力資源使用，在保障灌溉效果的同時(shí)，為種植戶帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。3.6生物節(jié)水技術(shù)生物節(jié)水技術(shù)主要通過(guò)儲(chǔ)水、優(yōu)化土地性質(zhì)與合理選擇農(nóng)作物種類三方面開(kāi)展，從源頭上減少灌溉水資源使用量，選擇合適的灌溉方式，確保農(nóng)田灌溉效果的同時(shí)，提高水資源的利用率。首先，對(duì)于干旱地區(qū)來(lái)說(shuō)，水資源儲(chǔ)藏量較少，空氣溫度較高，地表水的蒸發(fā)量較大，導(dǎo)致農(nóng)田灌溉往往無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。因此，當(dāng)?shù)卣山M織建設(shè)雨水蓄積系統(tǒng)，當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)，將雨水蓄積在儲(chǔ)水系統(tǒng)中，當(dāng)農(nóng)田需灌溉時(shí)，可利用過(guò)濾系統(tǒng)與管道將水資源運(yùn)送到農(nóng)田中，確保農(nóng)田灌溉效果。雨水蓄積系統(tǒng)的建設(shè)不僅能為當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉提供良好條件，同時(shí)，也能在一定程度上預(yù)防水土流失，保護(hù)干旱地區(qū)的自然環(huán)境。其次，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)農(nóng)田種植區(qū)的土壤進(jìn)行分析，了解土壤肥力、含水性與儲(chǔ)水能力等信息，引進(jìn)生物技術(shù)手段改良土壤，提高儲(chǔ)水能力與呼吸能力，使得水資源能快速滲透到土壤中，為農(nóng)作物根系提供營(yíng)養(yǎng)，從而提高灌溉質(zhì)量。最后，在農(nóng)作物選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣候條件選擇抗旱能力強(qiáng)的作物，從而開(kāi)展節(jié)水種植，減少灌溉