小型农田水利灌溉节水技术

       小型农田水利灌溉是农业生产中不可或缺的一部分，但随着人口的增加和土地资源的减少，水资源日益紧张。因此，如何有效利用有限的水资源成为了当前农业发展的重要问题之一。本文通过探讨一些节约用水的方法和未来的发展方向，旨在减少农业生产的开销，实现小规模农田水利资源管理中节约用水的目标。

一、小型农田水利灌溉节水技术的意义

（一）改善生态环境

农业生产对水资源的需求非常紧迫，水资源的充裕程度会直接决定农业的进步。换句话说，利用高效的节水灌溉技术在农田水利工程中，不仅能够满足农业生产的水资源需求，还能有效地增强淡水资源的使用效率，促进农业的高效生产，提升农业的经济收益，这对于改善生态环境和后续的生态环境开发具有重要的现实价值。

（二）提高农作物产量

节水灌溉技术可以有效降低农田水利工程中的耗水量，同时增加作物的生长速度和产量。通过优化灌溉方式和时间安排，使作物吸收水分更合理，从而达到提高农作物产量的目的。

（三）节约能源成本

节水灌溉技术可以通过控制灌溉量和灌溉周期，最大限度地减少电力消耗和燃料费用。这样，农民就可以节省大量用于购买电能和燃料的资金。首先，节水灌溉技术通常比传统的灌溉方法更简单易行，并且不需要太多的人力投入，能够帮助农民获得更高的利润。其次，节水灌溉技术还可以减少废水排放量，为环境保护事业做出贡献。

（四）提高农业收益

农业受到气候条件的限制。农作物的产出与降雨量紧密相连，但同样也会面临气温高低、干旱多雨等自然灾害的威胁，这对农业的现代化过程造成了阻碍。然而，在实施高效节水灌溉技术之后，水资源的利用效率和农业的防灾减灾能力显著增强，农作物的健康生长得以保障，农业的收益也随之提升。

二、小型农田水利灌溉节水技术

（一）人工漫灌

人工漫灌是一种新型的节水灌溉技术，它可以在旱季期间进行灌溉工作。这种技术的特点是可以保证作物的正常生长发育，同时也可以避免大量水资源的浪费。此外，人工漫灌技术也可以减轻地下水开采的压力，有利于保护水源环境。因此，中国的农村开始在新型农村建设项目和农业结构调整项目中积极推广管道输水技术，对小规模农田的水利灌溉进行改良。这种技术的优势能够根据各种环境进行调节和均衡灌溉，便于实施机械化的操作，降低管理人员的数量，降低劳动力开销，同时也能达到节约用水的灌溉目标。

（二）滴灌和微灌

滴灌方法是一种在有灌溉系统的农田中，使用如毛管、塑料管道等低压工具来运输水，然后借助这些工具的微小空隙施加压力，把灌溉液推向植物根部的周围土地，从而达到平衡吸收和积累，最终达到节省水资源和肥料的效果。微灌的定义是将特定比例的肥料、灌溉水和生长调节剂等混合并调匀，然后通过微灌管道系统进行输送，在作物的根部附近构建一个微型水库，以满足作物对水分和营养的需求。

（1）对土地的水分情况进行研究。土地的水分浓度对微灌溉的成功有着决定性的影响。微喷灌机的操作过程必须维持适当的工作压力，这将导致负压与正压的出现。

（2）为了满足农作物的发展需要及保持灌溉的均匀，应该采取如管道系统和滴头控制等方法来搭建灌溉系统，同时，应该把灌溉管设计为垂直的管道系统。

（3）必须确保滴灌管和地表是垂直排列的，以避免滴头被阻塞；确保充分的水流，以维持根部附近的土壤处于潮湿的环境；确保滴灌管被稳固地放置在地表或者支撑架上；而且滴灌管需要被安装在灌溉渠道（微喷式灌溉渠道）内。

（4）微喷滴灌设备应置于农田中，并保持与植物的距离约为10 cm。

（5）为了延长管道的使用寿命，需要确保水流不会对其造成冲刷，同时微灌水器的设置方向也需要有利于作物的根系发育和操作。

（三）渠道防渗与衬砌

对于农田灌溉来说，防止渗透和进行衬砌不仅是实现其有效作用的关键策略，同时也是增强农业灌溉使用水量的主要方法。然而，传统的水利渠道衬砌通常使用的是砌石结构，这样的方法容易导致渗漏、水位下降以及维修成本过高。通过引入先进的渠道衬砌技术，能够成功地规避之前的一些弊端。该类型的渠道衬砌设备拥有坚固的结构、高度的防压防渗性、快速的建造时间以及较少的保养成本。相比之下，传统的水利渠道衬砌通常使用混凝土，但是这样的做法会导致产品的质量不够稳定，并且建设效率也相对较低。伴随现代科技的持续进步和运用，新颖的防渗及衬砌方法已经被大规模地引入并使用于农田灌溉。

（四）管道输水技术

1.高压供水

借助高压泵把高压的水流至储水库，接着经过增压与筛选，最终经由供水管路引导至农田建设。

2.低压供水

在供水系统里，使用低压供水管路作为终点，把水流引导至农田建设终点。

3.自动化操作

利用智能化的控制器来操作管道系统，以达到管道灌溉的全流程。考虑到其高度的灵活性、适应力以及稳健的特点，这种输水系统已经被广大的农田灌溉工作所采纳。

（五）水肥一体化系统

首先，把水溶性肥料、水以及营养液经由管路系统混合，待它们完全溶解之后，再把它们传递到植物的根部。其次，依照农作物的各个成长阶段以及土地的水分、营养情况，选择恰当的时机和地点实现肥料的有效施用。尽管传统的农田灌溉技术主要依赖肥料的叶面喷洒，但其实际应用并未达到预期的效果。这是由于肥料的成分丰富，而且水分充足，这些都阻碍了植物的根部发育。只有当作物处于生长阶段或者土壤湿度低的时候，人们才会考虑施用肥料。

再次，因为滴头的阻塞、管路的破损，灌溉所需的水分和营养元素的分配可能会出现失调，这会对植物的健康生长产生负面效果。

最后，传统的农田滴灌方式依赖于众多的手动操作以及保养设备，这也带来了人力资源的浪费和劳动成本的增加等一系列问题。一体化的水肥技术能够显著地规避这些缺陷，增强农业的水资源使用效益。

三、小型农田水利工程实施高效节水灌溉技术的具体发展策略

（一）合理分配水资源

由于我国面临着严峻的水资源短缺问题，因此，必须坚决维护水资源的公平分配与利用，并且对水资源的利用效果进行适当的管理。在促进农业经济的提升阶段，除了关注农业的发展，更需要重视水资源的高效、适当的利用。在实施农业灌溉的节水策略中，需要全面评估本地的具体情况，对此地的地形条件及其水资源的分配有深入的了解，这样才能最大限度地发挥水资源的效益。此外，农业发展应该努力实现生态与经济的平衡发展，确保农业经济稳定、顺畅地发展，同时也应该尽力保持生态环境的完备。在开始实施水利灌溉节约用水的计划之前，必须对本地的水资源及其环境做出有力的管理和评价，从而尽可能充分地使用水资源。另外，必须妥善、有力地管理所有需要灌溉的小型农田，倡导“节约用水”的理念，确保每一处需要水的区域都可以获取充足的水资源，这样才能达到最大化的水资源使用，促进农业持续、稳定增长。

（二）积极采用高效且节约用水的技术

农业要达到优秀且完美的水利灌溉结果，技术的应用至关重要，尤其是在节水方面的技术应用。这就让引入尖端技术变得必然，因为这些技术能够显著增强水利灌溉的节水能力。目前，多种创新的水利灌溉节水策略已经被普遍应用。

（1）基于生物科学的水利调控灌溉技术，主要核心就是根据农作物的生长周期进行灌溉调整，即能够在特定的时间范围内使农作物保持湿润。通过限制它的过度扩张，从而优化农产品的性能与质地，实现了在水资源管理中的有效节约，并提升了经济回报。

（2）3S技术是一种把GPS、GIS和RS先进的科学技术与水利灌溉结合的手段。借助3S技术，人们能够对农作物的发展状况有更为深刻且完整的认识，同时也能获取农作物成长的全部数据。借助电脑中的数据分析，能确定最佳的水利灌溉时期，从而达成高效且节约的灌溉目的。

（三）建设智能平台

我国小型农田灌溉项目的智能化管理和自动化供水系统通常包括终端设备、远程监控的灌溉区域设备以及管理信息处理中心。

1.农户与农业生产机构的终端

此终端系统能对农田使用水资源实时跟踪，并且能够向使用者提供数据检索与在线服务。

2.信息处理中心

该中心的主要职责是对用户进行查询和数据分析，向他们提供有关水资源的信息，同时也为各种农作物制订水资源的使用计划。智能监控系统主要包括传感器、信号收集、设备操作以及决策算法等元素。该系统主要利用传感器获取土壤的水分含量和环境参数，然后通过传输设备把这些信息发送到数据中心。服务器会把这些信息传递给各地的用户端，以便收集数据。这个系统不仅仅可以监测用户的用水量，还可以通过手机App快速了解各农田的土壤湿度状况，迅速了解农田的水分需求。由于各地的土壤湿度有所不同，所以这将为农业灌溉提供有力的引导。

3.决策算法

采用模糊推理理论构建的决策分析算法，可以深入探究影响配水策略好坏的所有要素，并在此基础上提供最合理的配水策略及其相关参数。

（四）科学选择灌溉技术

以往的水利农田灌溉活动，因为对所栽培的农作物品种及其周边的环境状况缺乏深入的理解，所以在灌溉过程中，水资源的使用并未达到最佳状态，这就导致了农田灌溉的用水量与真正的需要之间存在显著误差。现代化的农耕活动需要考虑所种植的农作物种类及所处的自然环境，从而挑选出既科学又适合的节约用水技术。同时，结合我国的农作物种类及自然环境，确定最佳的水资源管理技术。在选择适合的水利节约灌溉策略时，需要优化一些产值并不显著的农业作物的灌溉方式，并且关注提升水资源的使用效率，持续推动那些投入较少的节约灌溉技术的探索和创新。例如：采用减少冬季灌溉、无须耕种、覆盖秸秆和垄沟灌溉等节约灌溉的策略。在某个特定区域，如果能够提高投资，并采取适当的措施来使用小规模的农田喷灌和滴灌，就能够大幅降低水资源的使用，从而明显提升农作物的产值。

       安徽中邦济国环保科技有限公司与华中农业大学博士生导师刘广龙教授农业面源污染治理团队在农业面源污染治理领域合作开发新产品、新技术、新解决方案等方面进行“精耕细作”。双方围绕国家农业农村发展战略，深度研究并开展农业面源污染防治工作，目前已开发并获得了“农业面源污染智慧监管平台”等相关知识产权。后续，我们将建立更紧密的产学研深度合作关系，推动更多科技成果落地转化，为农业面源污染治理提供更高质量的科技支撑。