农业用水问题正逐渐成为限制我国农业持续发展的主要障碍。传统的灌溉方法，特别是大水漫灌，不仅造成了水资源的大量浪费，还加剧了土壤盐碱化和次生盐渍化的风险，对作物的正常生长和产量构成了严重威胁。随着科技的飞速发展和农业现代化的加速推进，一系列先进的节水灌溉技术正逐渐被采纳并广泛应用于农业生产。这些技术的实施，旨在通过更精细的灌溉管理，实现对灌溉水量和时间的精确控制。在这样的背景下，深入研究新型节水灌溉技术显得尤为关键。通过精确管理灌溉过程中的水量和时间，可以显着提高水资源的使用效率，从而最大化农业灌溉的效益。这不仅有助于缓解当前农业用水的紧张状况，还为我国农业的可持续发展提供了坚实的技术支持。
一、农田水利中节水灌溉技术对农业灌溉效率的影响
1、提高水资源利用率
在传统的灌溉方法中，水资源在流经地表时会遭受明显的蒸发和渗漏损失，这导致作物实际吸收的水分比例相对较低。为了解决这一问题，节水灌溉技术应运而生。这种技术通过科学的设计和精确的控制机制，旨在将上述损失降至最低。滴灌技术，作为节水灌溉的一种重要形式，其运作原理是直接将水分输送至植物的根部区域。这种方式显着减少了地表水分的蒸发，从而提高了水资源的整体利用效率。通过滴灌系统的精准实施，每一滴水都能被有效利用，减少了不必要的浪费。此外，节水灌溉技术还具备根据作物需水规律灵活调整灌溉量的能力。这一特性确保了灌溉活动既能避免“过灌”导致的资源浪费，又能预防“少灌”引发的作物生长受限。通过精准调控灌溉量，节水灌溉技术确保水资源发挥出最大效能，为作物的健康成长提供了坚实的基础。
2、改善作物生长环境
恰当的水分供应对于作物的健康成长至关重要。无论是水分供应过多还是不足，都会对作物造成显着的不良影响，因此，精确控制水分供应显得尤为关键。节水灌溉技术便是一种能够实现这一目标的有效工具。通过精确的水分调节，节水灌溉确保作物在其生长的各个阶段都能得到适量的水分。这项技术不仅满足了作物根系对水分的基本需求，还促进了根系对营养物质的吸收，为作物的健康成长提供了坚实的支持。此外，节水灌溉在维持土壤湿度方面也至关重要。它能够有效避免土壤过湿或干旱的情况，保持土壤湿度在适宜的范围内。这一特性不仅有助于减少病虫害的发生，还能增强作物的抗逆性，进而提高作物产量。更为关键的是，合理的水分管理还能够改善土壤结构，提高土壤的通气性。这一变化为根系生长创造了更为有利的条件，从而进一步促进了作物产量与品质的提升。
3、减少农业生产成本
传统的灌溉方法在农业生产中导致了诸多资源浪费的问题。这种灌溉方式不仅造成了水资源的大量流失，还导致了化肥和农药等农业投入品的过度使用。与之形成鲜明对比的是，节水灌溉技术通过实施科学和合理的水资源管理策略，显着减少了水资源的浪费，并相应地节约了灌溉成本。节水灌溉技术的优势远不止于水资源管理。该技术还能大幅减少农药和化肥的使用量。这一转变不仅有助于减轻因过度使用农药和化肥而引发的环境污染问题，还促进了农业资源的高效利用。通过减少这些化学物质的使用，节水灌溉技术在保护生态环境的同时，也实现了资源的节约。此外，节水灌溉技术还推动了农业生产方式的革新。它有效降低了人工成本，减少了机械设备的使用频率。这一转变进一步降低了农业生产的综合成本，提升了农业生产的效率。因此，节水灌溉技术的推广不仅有助于降低农业生产的整体成本，还显着提升了农民的经济收益。
4、促进可持续农业发展
在全球气候变暖和人口持续增长的双重压力下，水资源短缺的问题正变得越来越严重，成为制约农业发展的关键瓶颈。在这样的背景下，推动农业的可持续发展已经成为一个必须采取的战略选择。其中，节水灌溉技术作为缓解我国水资源紧张状况的关键手段之一，其重要性不言而喻。节水灌溉技术的应用，不仅能够有效应对水资源短缺的挑战，更在降低农业生产对环境造成的负面影响方面展现出显着优势。通过精准控制灌溉量与灌溉时机，该技术有助于维护土壤结构的稳定性，减少对土壤生态的破坏，同时保障水资源的合理利用，避免了对水环境的进一步污染。这一系列正面效应，共同促进了生态环境的良性循环，为农业的可持续发展奠定了坚实基础。进一步而言，科学且合理的水分管理策略，是提升农业生产效率的核心途径之一。它要求我们在确保作物正常生长需求的前提下，最大限度地减少水资源浪费，实现水资源的优化配置。这一管理策略的实施，不仅能够直接提高农业生产的经济效益，更是实现农业可持续发展目标的重要保障，对于确保我国农业的长期稳定发展具有深远意义。
二、农田水利中节水灌溉技术应用
1、滴灌技术
滴灌技术因其卓越的节水性能和增产潜力，在现代农业领域得到了普遍采纳和应用。为了使滴灌系统的设计与安装策略与实际情况紧密相连，设计者必须综合考虑作物种类、土壤特性、水源质量以及气候条件等多种因素，以实现因地制宜的最优配置。在农作物的栽培实践中，滴灌技术的应用极为广泛。鉴于作物根系通常较为发达，深入土壤各层，传统灌溉方式难以确保水分均匀渗透至根系分布的各个层面。因此，通过在作物下方合理布置4～6个滴头， 每个滴头流量约为4L/h，并通过精确控制灌溉时长，可确保每日为作物提供20～30L的水分。这一灌溉策略不仅满足了作物的水分需求，还有效减少了水分浪费，显着提升了灌溉水的利用效率。滴灌技术在蔬菜生产领域同样展现出广阔的应用前景。以番茄种植为例，番茄作为高耗水作物，其不同生长阶段对水分的需求差异显着。通过采用滴灌技术，可实现对番茄生育期内水分供给的精准调控。这种精细化的水分管理方式，能够有效避免土壤水分过多或不足的情况，为番茄的健康生长创造有利条件，进而提升其产量与品质。
在温室农作物种植中，对灌溉水的要求更为严格。以黄瓜为例，由于大棚内种植密度较高，传统灌溉方式往往导致土壤水分分布不均，影响作物的正常生长。而滴灌系统的引入，使得灌溉器能够直接设置于每株黄瓜的根部，每个灌溉器流量控制在1～2L/h。根据黄瓜不同生长阶段的具体需求，可对灌溉时间和次数进行精确调节。在日光温室环境下，黄瓜能够获得持续、均匀且适量的水分供给，有效避免了因缺水而引发的病害问题，从而实现了产量与品质的双重提升。此外，滴灌技术还在葡萄、柑橘和草莓等多种经济作物上得到了广泛应用。这些作物同样受益于滴灌技术所带来的精准灌溉和高效用水，为实现农业生产的可持续发展提供了有力支撑。
2、喷灌技术
喷灌技术，作为一种旨在模拟自然降雨过程的灌溉方法，其核心在于通过喷头将水精准地喷洒至作物表面。此技术不仅广泛应用于大面积农田及草地覆盖，而且在面对不规则地形时，展现出卓越的覆盖性能。此外，喷灌系统具备灵活的调节能力，能够依据实际需求调整喷洒距离及水量，从而实现水资源的高效利用，尤其在水资源短缺的地区，其节水效果尤为显着。喷灌技术的成功应用，关键在于喷头与水泵系统的合理配置。喷淋头的选择是一个复杂的过程，需综合考虑作物种类、地形特征、气候条件等多重因素。例如，旋转喷头因其覆盖面积广、液滴细小，特别适合于大面积灌溉，能有效减少水资源浪费。以雨鸟5000+系列旋转式喷淋头为例，其喷洒半径介于7.6～15.2m，流速范围在0.34～2.19m3/h，通过合理布局此类喷头，可确保农田每一寸土地均获得充分且均匀的灌溉。与此同时，水泵系统的选用与安装同样至关重要。在选择水泵时，需确保其能稳定输出，并预留一定余量以应对突发状况。格兰福士CR系列泵便是一个理想选择，其流量范围涵盖1～180m3/h，能够满足不同规模喷灌系统的需求。在我国北方干旱地区，传统灌溉方式因耗水量巨大而加剧了水资源短缺问题。引入喷灌技术后，通过科学配置喷头、水泵、土壤湿度传感器及整合气象资料，实现了灌溉的精准管理。实践证明，在这些地区实施喷灌技术后，节水效果显着，不仅有效缓解了区域水资源压力，还带来了可观的经济效益。
3、地下渗灌技术
地下渗灌技术，作为一种创新的灌溉方法，其核心优势在于直接将水分输送到植物根系附近。通过在地下埋设管道或渗灌带，水分得以缓慢且均匀地渗入土壤。这种方法显着减少了水分的蒸发，特别是在干旱和半干旱地区，其应用潜力尤为显着。在农业领域，地下渗灌技术已被广泛采用，尤其在种植农作物、蔬菜和经济作物方面显示出显着的优势。确保水分能够高效且均匀地渗透到植物根系的关键区域，从而提高作物对水分的利用效率，并最终促进产量的提升。在实际应用中，渗灌系统的设计参数需要综合考虑作物种类、土壤条件和气候特征。以农作物种植为例，通常选择埋深在30～40cm的渗灌管道，以确保水分直接输送到作物根系的主要分布区域。同时，滴灌管的间距一般设定在50～100cm之间，以有效覆盖作物根区，进一步提高水分利用率。以10hm2农作物种植为例，可设计使用直径为16mm、埋深35cm、管间距75cm的渗灌管道系统。每个渗灌管道上的灌水器间距设置为30cm，每个灌水器的流速为2L/h。在这样的设计参数下，整个渗灌系统的流量可达200m3/h，足以满足农作物对水分的需求。此外，地下渗灌系统的安装过程也至关重要。在埋设渗灌管道之前，必须先对土壤进行深松处理，以确保土壤疏松并有利于水分渗透。随后，根据设计的管网布置方案，采用开沟器或人工开挖的方式，在规定的深度内准确埋设渗灌管道。这些步骤的严谨执行，是确保地下渗灌系统高效运行的关键。
4、覆膜灌溉技术
覆膜灌溉技术是一项旨在提升农业生产效率和作物产量的先进灌溉方法。其核心在于在作物行间铺设地膜，并通过滴灌等精准灌溉技术，将水分直接输送至作物根系区域。这一策略不仅实现了节水增效的目标，还显着促进了作物的增产。
覆膜技术不仅能够有效减少土壤水分的蒸发，进而节约灌溉用水，同时还具备维持地温稳定、抑制杂草生长以及提高灌水效率等多重优势。通过减少土壤蒸发，覆膜技术有助于保持土壤湿度的稳定，为作物生长提供了更为适宜的水分环境。此外，地膜还能有效阻挡外部热量的散失，从而维持地温的稳定，这对于作物的生长和发育至关重要。在实际应用中，覆膜滴灌技术的实施需遵循严格的科学程序与技术规程。铺设塑料薄膜时，需确保薄膜的质量符合标准，且铺设过程规范，以避免因薄膜质量问题或铺设不当而导致的灌溉效果下降。一般而言，聚乙烯薄膜因其良好的透光性和耐久性而被广泛应用，厚度通常在0.01～0.02mm，能够在生长季保持稳定的物理性能。铺设时，应确保薄膜紧贴地面，避免褶皱或空隙的产生，以最大限度地减少水分蒸发。
在铺设地膜之后，紧接着便是滴灌系统的安装。滴灌管一般选用直径为16mm的聚乙烯管材，其铺设间距及灌水器间距需根据具体作物品种及种植密度进行适当调整。灌水器的间距通常控制在30～50cm，而滴灌管的间距则在60～100cm。设计的滴灌流量应确保每株植物每小时能够获得适量的水分，一般为2～4L/h，以保证植株根系能够均匀获得所需的水分。覆膜灌溉技术的灌水次数和灌水量需根据土壤水分状况、气象条件以及作物需水量进行动态调整。在此基础上，还应结合气象观测数据，对土壤水分及气象参数进行实时监测，以实现对灌溉时机和水量的精确控制。这一措施有助于避免因缺水而导致的过量灌溉，同时确保作物能够在最适宜的水分条件下生长。一般而言，大部分作物适宜的土壤含水量应保持在田间含水量的60%～80%。此外，为防止杂草滋生，应尽量将整行作物进行覆盖，并将薄膜边缘埋入土中5cm以上，以防止风吹起薄膜边缘。采用覆膜灌溉技术不仅能够有效减少杂草的萌发，还能减少除草剂的使用量，进而减轻对环境的污染。然而，在应用覆膜灌溉技术时，也需注意土壤中盐分的积累问题。塑料薄膜在长期使用过程中，可能会导致土壤表面的盐分累积，进而减少雨水的自然渗入。因此，定期监测土壤盐分状态，并采取适当的洗盐措施对于保持土壤健康至关重要。通过这些措施的实施，可以确保覆膜灌溉技术在农业生产中发挥更大的作用。
三、节水灌溉技术的未来发展
未来节水灌溉技术的进步，迫切需要在新技术的开发上取得重大突破。目前，滴灌和喷灌技术已在多个地区广泛推广并取得显着成效。尽管如此，对新型灌溉技术的探索仍需不断深化。例如，基于纳米技术的微灌系统，已经显示出对水分进行精确控制的巨大潜力，有望显着减少水资源的浪费。在此基础上，为了进一步提高灌溉效率，可以考虑将土壤湿度传感器与智能控制系统相结合。这一创新方案能够实时监测土壤的水分状况，并据此自动调节灌溉水量，从而显着提升水资源的利用效率。此外，该技术的实施还有助于优化灌溉策略，确保作物生长所需的水分得到精确供给。利用再生水进行灌溉将成为另一个重要的研究方向。这一做法旨在降低农业生产对淡水资源的依赖，对于缓解水资源短缺问题具有重大意义。随着相关技术的不断成熟和完善，再生水灌溉有望成为节水灌溉领域的一大亮点。
综上所述，农田节水灌溉技术在提升农业用水效率方面展现出了显着成效。该技术通过一系列创新手段，不仅大幅度减少了水资源的浪费现象，还切实提高了水资源的利用效率。此外，这一技术的应用对作物产量与品质的提升也起到了积极的推动作用，实现了产量与质量的双重飞跃。为了适应这一发展趋势，我们应进一步提升节水灌溉技术的应用水平，加强技术研发与创新，以确保其在应对气候变化及水资源短缺等全球性挑战中发挥更大的作用。这不仅有助于保障我国的粮食安全，也将为全球的农业可持续发展贡献力量。
（作者单位：274300山东省菏泽市单县水务局）
