有效的节水策略不仅可以提高水资源利用效率,减少浪费,还可以促进农田生产的可持续发展,缓解水资源短缺和环境污染问题。本文将对农田水利灌溉中的有效节水策略进行深入分析,旨在为促进农田水利灌溉的节水效益提升提供理论支持和实践指导。
一、主要节水灌溉技术
1、步行式灌溉技术
步行式灌溉技术利用移动灌具,如旋耕喷灌机或移动式喷灌设备,进行田间灌溉。农民手持设备,逐步移动喷洒水分,以提高水资源利用效率。该技术操作简便,适用性广,能减少水量和劳动强度,是一种经济实用的节水方法。使用四轮拖拉机牵引水箱拖车进行灌溉,可有效节约水资源。与传统漫灌相比,步行式灌溉每公顷可节水7.5吨,增产450公斤。
2、喷灌技术
喷灌技术通过均匀喷洒水雾或水流,有效利用水资源,相比传统灌溉方式,可提高水分利用率30%-70%。它减少了水分流失和土壤侵蚀,土壤侵蚀可降低50%至70%。喷灌技术还能根据作物需求灵活调节水量,精准供水,提升作物产量和品质,产量可增加20%-30%。因其简便、灵活和节水特性,喷灌技术在全球超过2000万公顷农田中得到应用。但其节水效果受地质和土层状况影响,应用时需综合考虑以确保效果和可靠性。
3、微灌技术
微灌技术是一种高效的灌溉方法,它通过精确控制,将水直接输送到植物根部,从而提高水分利用效率40%-70%。该技术还能均匀分配水分,减少浪费,提升土壤水分利用率15%-25%。微灌技术通过减缓水流速度,降低土壤侵蚀风险,减少侵蚀50%-70%。此外,它还能提高肥料利用率20%-30%,并有助于减少水源污染和土地沙化,使土地沙化速度减慢约60%。
二、农田水利灌溉中有效节水策略
1、采用节水型灌溉技术
喷灌技术是一种通过喷头将水以雾状或喷射状均匀地喷洒在农田上的灌溉方式。相比于传统的洪灌和滚灌,喷灌技术能够减少水流失,提高水的利用率。通过设置喷头,可以根据农田的需水情况和土壤特性,合理调节水量和喷洒范围,从而达到节水的目的。同时,喷灌技术还可以减少土壤侵蚀和盐渍化的发生,提高土壤的肥力和农作物的产量。在针对喷灌技术进行应用的过程当中,需要针对喷头组合形式以及管路配置进行合理调节,常见的喷头组合形式见表1所示。
在进行管路配置的同时,应考虑到主管与支管的长度调节,其中主管长度应控制在75mm-100mm,支管长度应控制在35mm-75mm,从而有效提升灌溉效率。
其次,滴灌技术通过直接将水滴或细流输送到植物根部,实现高效节水。它通过精确控制水量和滴水速度,降低水分蒸发和渗漏,优化水资源使用。滴灌系统包括首部枢纽、管路和滴头,首部枢纽负责抽水、施肥和过滤,确保水压输送到植物根部。管路和调节设备根据需求输送加压水,而滴头控制水流速度,确保水以点滴形式进入土壤,减少水分散失,提高水资源利用率。
另外,微喷灌技术结合了喷灌和滴灌的优点,使用微型喷头以小水滴形式灌溉农田,节水且操作简单。它通过精确控制喷头,实现水的均匀分布,提高用水效率,减少浪费。与传统喷灌相比,微喷灌还能减少土壤侵蚀,保护环境。微喷灌系统以喷头为主,有旋转式、折射式、离心式等类型,工作压力通常在0.1-0.35MPa,喷径1.0-2.0mm,每小时喷水量40-240升,易受风力影响。
2、建立健全的监测体系
建立监测体系是节水的关键策略,涉及实时监测灌溉水量、土壤水分和气象条件。实时监测灌溉水量有助于精确控制水量,实现精准灌溉。监测土壤水分含量可确保灌溉精准性,避免资源浪费。气象监测有助于根据天气变化调整灌溉计划,节约水资源。
3、改造农田水利设施
改造农田水利设施是提高灌溉效率和节水的关键策略。这包括更新灌溉渠道,如将土质渠道改为混凝土或塑料渠道,以减少漏水和提高水资源利用率。同时,更新传统低效灌溉设备,如手摇水泵,采用喷灌或滴灌等节水技术,实现精准灌溉。此外,改变传统泛灌或漫灌方式,采用滴灌或喷灌等节水方式,直接将水输送到作物根部,减少蒸发和流失,提升水利用效率。
4、实施水肥一体化管理
水肥一体化管理是农田水利灌溉中的一项节水策略,旨在通过合理配置水肥资源,优化灌溉和施肥方案,实现水肥互补和高效利用,减少浪费。该策略依据作物需水需肥特点和土壤养分水平,科学制定灌溉和施肥计划,避免过度使用,提升资源利用效率。同时,通过在灌溉水中添加适量营养元素,减少额外施肥,节约肥料并防止环境污染。此外,采用新型肥料施用技术,如滴灌肥料,直接将肥料送达作物根部,减少土壤中肥料损失,提高施肥效率。
5、应用遥感监测技术
遥感技术能实时监测农田水分和作物生长,帮助精准调控灌溉水量,减少水资源浪费,提升灌溉效率。它利用卫星和无人机获取农田信息,分析图像以获取土壤湿度、作物覆盖度等数据,指导灌溉决策。遥感技术还能动态调整灌溉水量,根据实时数据和预测制定灌溉计划,确保作物水分需求,避免浪费。此外,它有助于监控农田水利工程,及时处理问题,保障设施运行,提高水资源利用效率。