农田水利灌溉基本模式及节水技术应用价值和方式的分析

摘要：近年来，农业政策的制定与农业技术的研发使得我国农业发展速度加快，在我国政府的领导下，农业经济得到有效提高。但我国淡水资源短缺，在农业现代化发展的背景下，加大节水技术应用力度，创新节水技术方式尤为重要。本文首先阐述农田水利灌溉的基本模式，随后提出节水技术的应用价值及使用原则，最后分析农田灌溉节水技术的应用方式。关键词：农田；水利灌溉；节水技术引言作为农业大国，农田种植是促进我国社会经济稳步发展的重要手段，农业发展质量不仅影响着社会经济，同时也影响着国家粮食安全保障问题，与人们的生活息息相关。随着我国农业政策越来越完善，节水技术的发展逐渐成熟，但我国农业种植地多分布在乡镇等经济水平较低的地区，技术应用程度较低。为了有效保护我国淡水资源，提高农田种植质量，应增强节水技术的应用力度。1农田水利灌溉模式1.1粗放式灌溉自我国农业发展以来，农田灌溉便采用大水漫灌的粗放式灌溉模式，时至今日，乡镇地区农田灌溉仍采用漫灌模式。此种方式操作简单，使用管道将农田附近的水资源引入到农田范围内，使得水资源按照垄沟走向流入农田，便可进行全方位的灌溉，对设备的要求较低，且劳动量较小，成本投入低，受到大部分农田种植户的喜爱。但是，我国淡水资源短缺，漫灌模式对水资源的利用效果较差，而且大量水分流入土地后，会降低土壤的呼吸能力，导致土壤中有机物质含量减少，肥力降低，甚至会出现板结现象，影响农田种植质量。1.2精细化灌溉精细化灌溉模式主要对土壤湿度进行分析，通过对降水概率以及天气的分析制定合理的灌溉方案，适合大规模农田种植应用，能有效提高农田灌溉的科学性，在提高水资源利用率的同时，确保农作物产量[1]。在实际使用过程中，将自然气象条件与监测到的天气数据作为基础，对土壤含水量以及储水效果进行分析，根据不同农作物生长对水分的需求制定灌溉计划，精准计算灌溉水资源使用量，提高灌溉效果，有效减少种植户的劳动量。1.3智慧化灌溉智慧灌溉是我国科技发展的一大产物，使用大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，开展数字化农田灌溉，在进一步提高水资源利用效果的同时，提高农田灌溉决策的科学性，保障农作物质量以及产量，给农田种植户带来更大经济效益。在实际操作过程中，种植户可利用控制系统对农田灌溉进行远程操控，智能感应系统通过传感器收集天气、土地、农作物的各类信息，人工智能系统对信息进行分析以及计算后，制定灌溉方案，为种植户提供参考，提高灌溉精准度。2节水技术价值及使用原则2.1应用价值2.1.1提高资源利用率我国农田传统灌溉方式存在水资源使用量大、利用率低的问题，而且在大水漫灌过程中会使得土壤结构发生改变，土壤硬度增加，不利于农作物生长，同时也造成水资源与土地资源的浪费。滴灌、喷灌等节水技术能有效降低水资源的使用量，提高水资源投放精准度，使得农作物根系与水资源充分接触，为农作物生长奠定良好基础[2]。同时，由于灌溉使用的水量减少，使得土壤与空气接触面积不受影响，利于开展呼吸活动，为土壤中的有机生物与微生物提供良好的存活环境，确保土地肥力，提高土地利用效果，促进农作物健康生长。2.1.2提高土地生产能力在全球变暖的影响下，全球气温呈上升趋势，气候变化无法预料、难以控制，农业种植面临干旱问题。在农田灌溉中使用节水技术，使得单次灌溉使用的水量减少，在农作物生长中灌溉使用的水资源总量降低，保证农田附近的水系流量，确保河流水系对自然环境的调控作用。同时，水资源使用量减少，能为农田种植区域的土地提供良好的自我调控空间，土壤肥力不会遭到破坏，不仅能为农作物生长创造条件，同时也有利于其他植物生长，土地生产能力得到全面提高，维持生物多样性，积极响应我国自然环境保护政策。2.2使用原则2.2.1扩大适用范围在采用节水技术进行农田灌溉时，需分析节水设备的灌溉范围，根据农田种植区域的实际面积，合理选择建设地点，保障灌溉效果。因此，种植户应对种植区域的水资源进行调查，结合种植农作物的生长特点与需水量，选择最为合理的灌溉技术。我国国土面积较大，南北方自然环境特点不同，土地结构与土壤肥力存在差异，因此，农田种植方式与农作物选择差异较大。对于环境温度较高、水资源短缺的地区来说，为了确保农作物生长效果，应提高当地水资源利用率；对于自然环境温和、淡水资源丰富的地区来说，应减少灌溉水量的使用，在确保土地肥力的同时，保护当地生态环境，大范围使用节水技术，确保节水率在50%以上。2.2.2重视制度管理我国农田多以个体种植方式开展，农田灌溉呈区域小、方式多的特点，对我国农田节水灌溉效果影响较大。在实际灌溉过程中，社会经济水平较高地区农田种植呈集体化、规模化形式，农田灌溉多使用喷灌、滴灌等节水技术，但涉及经济水平较低的乡镇地区，农田种植呈个体化形式，农田灌溉仍采用漫灌形式，节水技术使用率较低。因此，当地政府应制定农田灌溉管理制度，使得个体种植户意识到节水技术的应用价值，帮助其建设节水灌溉设施，提高当地节水率，促进农业可持续发展。2.2.3提高管理力度农田水利节水灌溉工程存在辐射范围广、便于管理、减少劳动量等特点，工程涉及范围大，因此，在水利工程建设与使用过程中，应提高管理力度，科学建设节水工程，在确保农作物生长质量的同时，提高水资源利用效果[3]。首先，各地政府应明确节水技术的实际价值，给当地种植户普及节水技术的基本知识，为节水工程建设打下基础。其次，在工程建设过程中，当地政府应积极提供技术支持，同时可出台相关优惠政策，提高种植户的积极性。最后，节水工程投入使用后，相关人员应为种植户提供技术指导，确保节水技术的使用效果，使节水工程的优势得以显现。3农田灌溉节水技术应用分析3.1管道技术低压管道灌溉技术具有投入成本低、管理简单等优势，在我国蔬菜种植地区得到广泛使用。利用管道将天然水资源与农田相联系，在确保水资源顺利流通的基础上，提高利用效果。首先，计算水源与农田的实际距离，根据种植农作物的需水量合理选择管材，一般为硬塑管道。其次，管道的铺设要求辐射范围大、线路短、低压输水通畅。根据当地的水资源实际流量、水泵性能与农田种植区域面积合理铺设管道，为确保低压运输，管道铺设应呈下坡趋势，避免管道弯曲，确保水资源的流动速度与灌溉面积。对于平原地区来说，可按照作物走线铺设，地势复杂地区应根据实际情况进一步分析。多方向输水的管道应对称铺设，使主管道两侧的支管道长度与口径相等，铺设位置相近，避免单侧水流过大。最后，应根据管道设计方案开沟，确保沟底平坦，为水资源平稳流动奠定基础。根据热胀冷缩的规律，将管道一端放入热水中，待管道软化后，利用圆形模具撑开管道，并将与之相连的另一管道送入已撑开的管道中，待冷却后便可使用。若需多向输水，则在插入管道前先连接三通。管道连接完成后，应在三通或管道末端安装水阀，避免水资源浪费。随后，将支管出水口全部关闭，打开水泵，使得水资源从主管道流向农田，沿主管道铺设线路检查水流状态，及时发现漏水、水流过缓等现象，并进行及时处理。主管道检查完毕后，打开支管出水口，并进行检查，确保管道可正常输水后，开展填沟工作。3.2喷灌技术喷灌技术使水资源通过雾化设备形成水雾或小水滴，使用喷灌技术开展农田灌溉工作，能有效减少水资源使用量，解决传统漫灌模式对土地造成的影响，提高水资源利用效果，为农作物提供适宜的生长环境。将管道放置在水源中，利用水泵的吸引力，水资源将通过过滤器在管道中流动，压力泵施压后，水流便会以水雾或水滴的形式被喷出，从而完成灌溉。在建设喷灌系统时，应根据种植农作物的需水量及土壤的储水能力合理制定灌溉方式与时间；根据农田种植面积与所选择的喷头辐射半径选择喷灌系统建设位置以及数量；按照灌溉所需水量与水源距喷头的距离选择直径合适的管道，避免压力过大导致管道破裂。喷灌技术的使用不仅能提高水资源利用效果，而且水雾能增加农田内空气湿度，使农作物与水资源的接触面积增大，降低农作物表面温度，促进农作物光合作用，促进生长。除此之外，由于农田环境较为湿润，病虫害无法在潮湿的环境中繁衍生长，因此，能减少病虫害的发生概率，有效控制病虫害范围。3.3滴灌技术滴灌属于局部灌溉，农作物周围土壤湿润，农田大部分土地呈干燥状态，且滴水流量均匀、流速较慢，土壤中水分含量较小，有利于土地回温，为农作物生长创造良好条件。农作物生长不仅需要水资源供给，同时也需要根据其生长情况施加肥料。可将肥料溶解后灌注进滴灌系统中，通过管道便可将肥料精准施加在农作物根系中，使肥料覆盖均匀，实现水肥一体化，不仅提高肥料的利用效果，同时也减少了田间管理时间，有效降低种植户的劳动量[4]。同时，利用滴灌技术施肥，能有效控制肥料与土壤的接触面积，避免肥料扩散，减少肥料使用，减少种植户的成本支出，而且有利于当地生态环境保护。值得注意的是，滴灌系统对水资源的要求较高，滴水器与管道直径较小，水源中的杂质极易堵塞出水管道。因此，在建设滴灌系统时，必须根据当地实际情况安装过滤器。相关人员应积极宣传滴灌技术的优势，使种植户了解滴灌技术的经济效果，加大滴灌技术的推广力度，使其能更好地为农田种植服务。3.4防渗技术防渗技术在我国中小型农田种植中应用广泛。中小型农田主要分布在我国乡镇地区，呈个体种植，受到专业技术水平与文化程度的影响，种植户缺少对沟渠养护以及管理的意识，导致沟渠利用率降低。水源流动往往会带动土壤流动，因此，沟渠在长期使用过程中，底部会出现土壤堆积，若不及时清理，杂草便会在沟渠内生长，影响沟渠的使用效果。在沟渠使用过程中，由于结构被改变，水资源流动方向以及流速也会受到影响，甚至出现泄漏问题，造成水资源浪费。因此，中小型农田灌溉工程建设过程中，应积极开展沟渠防渗工程建设，提高灌溉工程的安全性，确保水资源利用效果。灌溉沟渠建设完成后，可利用水泥板等材料对沟底以及侧墙进行防护，降低外力因素对沟渠结构造成破坏的可能性，避免水资源泄漏；随后可在沟渠内铺设地膜等材料，减少水资源与土壤的接触面积，使得水资源在流动过程中不会被土壤吸收，确保灌溉水量，提高灌溉效果。3.5移动灌溉技术移动式灌溉系统与喷灌系统相似，通过压力将水流以水雾或水滴的方式喷洒入农田中，具有节水效果明显、占地面积小、操作便捷等优势。建设移动式灌溉系统时，应在水源处安装过滤器，将控制阀门与动力系统安装于主管道两端，按照灌溉面积合理安装出水管，并将喷头固定在出水管上方。安装完成后，应检查过滤器、主管道、动力系统与出水喷头的连接结构是否稳定，随后对其进行测试。若在测试过程中喷头喷水量较小或停止喷水，则立即停止供水，检查喷头与过滤器的状态，及时清理喷头中的杂质。在开展移动式灌溉时，应尽量选择上午或下午进行，此时阳光照射力度较弱，水滴凝聚在叶片上不会由于阳光折射作用导致叶片损坏，且利于土地回温。除此之外，移动式灌溉技术对地形的适应能力较强，可根据地形因素对灌溉工程进行适当调整，确保灌溉质量。相较于其他节水灌溉技术来说，移动式灌溉技术更适合在大面积农田种植中使用，工程结构的可拆解性能有效减少灌溉工程建设成本，减少人力资源使用，在保障灌溉效果的同时，为种植户带来更高的经济效益。3.6生物节水技术生物节水技术主要通过储水、优化土地性质与合理选择农作物种类三方面开展，从源头上减少灌溉水资源使用量，选择合适的灌溉方式，确保农田灌溉效果的同时，提高水资源的利用率。首先，对于干旱地区来说，水资源储藏量较少，空气温度较高，地表水的蒸发量较大，导致农田灌溉往往无法达到预期效果。因此，当地政府可组织建设雨水蓄积系统，当雨季来临时，将雨水蓄积在储水系统中，当农田需灌溉时，可利用过滤系统与管道将水资源运送到农田中，确保农田灌溉效果。雨水蓄积系统的建设不仅能为当地农田灌溉提供良好条件，同时，也能在一定程度上预防水土流失，保护干旱地区的自然环境。其次，技术人员应对农田种植区的土壤进行分析，了解土壤肥力、含水性与储水能力等信息，引进生物技术手段改良土壤，提高储水能力与呼吸能力，使得水资源能快速渗透到土壤中，为农作物根系提供营养，从而提高灌溉质量。最后，在农作物选择时，应根据气候条件选择抗旱能力强的作物，从而开展节水种植，减少灌溉