农业节水灌溉设备的应用及相关技术分析

贾 超

（张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃张掖 734000）

0 引言

农业生产是我国支柱型产业，为提高国民经济作出了巨大贡献，然而随着工业时代的不断发展，我国水资源匮乏现象愈发严重，这对农业生产与种植提出全新的标准要求，节水灌溉的重要性愈发显著[1]。在传统的农业灌溉方式中，往往会造成大量的水资源浪费现象，这与水资源节约与保护背道而驰，需要积极采取有效的节水灌溉设备与技术，在满足农业生产需求的同时，实现水资源的有效节约，充分发挥节水灌溉作用，真正实现“精细灌溉”的建设发展目标。

1 农业节水灌溉设备

1.1 节水灌溉设备

现阶段，我国农田灌溉中的节水灌溉设备主要包括：地面移动管道、喷灌机、喷灌地埋管道、不同规格的喷灌水泵等，不同设备的节水灌溉效果存在一定不同。结合国内目前自主研发大型喷灌机而言，DYP-415型电动圆形喷灌机、DPP-400型平移式喷灌机的应用频率相对较高，并且应用覆盖面比较广泛、作业效率高、自动化效果理想，在机械化耕种中的农田区域应用普遍。而在中型喷灌机中，卷盘式喷灌机（如图1所示）应用普遍，常见设备型号分别为JP90、JP50、JP40等，该类设备应用极易出现一定水损失现象，主要在供水管道、水涡轮等处体现，尤其在配置单配头期间，将增加入机压力，能量损耗较大，具体使用期间要考虑诸多操作要素。而手推式机组、手抬式机组是小型（或轻型）喷灌机的常见类型，操作便捷应用率高，适宜应用在多个农田种植区域中，自身具备明显的技术优势，在我国农田节水灌溉领域得到广泛应用与推广。

图1 卷盘式喷灌机示意图

1.2 喷灌专用水泵

不同的农业种植对节水喷灌要求存在一定差异，需要注重喷灌水泵、小型（或轻型）喷灌设备多方的联合运用，以此来满足不同农业种植领域的实际需要。一般情况下，我国目前普遍所采用的喷灌专用水泵主要分为两种，分别为自吸泵和非自吸泵，其中前者常用水泵型号为50BPZ、65BPZ等，而后者则以65BP、80BP为主。除上述喷灌专用水泵之外，通用水泵在节水灌溉工程的利用率也比较高，其中最具代表性的有QJ系列井用潜水电泵，具有灵活性、可操作性特点，能够根据实际需求情况进行补充应用。

1.3 管道灌溉

在农业节水灌溉设备中，管道灌溉属于重要构成部分，是输送水资源的基础设施，也是提高节水效果的重要装置，通常以地埋式固定埋藏方式为主。纵观我国农业节水灌溉工程发展历程，地埋式固定埋藏喷灌管道主要包括以下几个类型：铸铁管、钢筋混凝土管、硬质聚氯乙烯管等[2]。但由于管道规模较大、铺设范围广、涉及领域多，在整个节水灌溉工程投资占比相对较高，需要相关部门给予高度重视，确保管道铺设规范，减少不必要的资源浪费现象。为更好促进各项资源的优化配置，降低喷灌技术成本投入，应首选性价比较高管材，加强管材费用控制，以此来减少工程建设成本，利用有限资源创造最大效益，不断提升管道实际利用率。例如：通过机组式喷灌、移动式管道喷灌的融合运用，逐步形成以新型环保材料为主体的管道，在钢丝网水泥管的辅助应用下，促进节水灌溉工程的有序开展，取得更理想的应用效果。

2 农业节水灌溉相关技术分析

2.1 水资源配置技术

以农业生产规模与客观发展需求为基础，准确掌握地下水资源储量、分布情况、区域地表等重要参数，详细了解相关数据，按照实际生产需要，保证水资源的合理调度与分配，起到一定的水环境调节效果，在灌溉回归水技术的辅助应用下，实现多水源（污水、雨水、洪水）的回收再利用，提高水资源利用率，最大限度降低农业灌溉用水流失与浪费，灵活选用适宜的防洪措施，实现防洪引流，为农业灌溉争取更多水资源。

2.2 水资源控制技术

该技术主要包括：灌溉水管道输送技术、输水渠道防渗漏技术、抗旱点浇技术、喷灌与微灌技术等技术形式，是节水灌溉工程中的重要组成部分。该技术的应用意义，便是对水资源灌溉过程实施追踪管控，避免水资源在输送与配置期间出现“跑、冒、滴、漏”等损失情况，减少农田灌溉中的深层渗漏损失，进一步提升灌溉效率。

2.3 农作物节水技术

农作物节水泛指农艺及生物节水技术，一般覆盖在抗旱品种选择、耕作、覆盖保墒等技术。在该技术的应用期间，不但要抓好技术保障，同时还需做好节水灌溉期间的严格把控，充分借助现代化手段，精确管理灌溉用水。例如：通过输配水自动量测技术、自动信息系统、监控技术等现代化手段，还可以构建相应的用水制度，实现对节水灌溉全过程的科学管理[3]。目前，我国节水灌溉技术在不断发展，逐步从单项节水技术向综合节水技术体系方向转变，并在农艺节水技术、管理节水技术、工程节水技术等多学科的相互结合下，逐步形成相对完善的农业节水体系，要定期开展综合性试验，为农业灌溉提供更多技术保障。

3 农业节水灌溉设备和技术应用面临的挑战

3.1 管理水平需提高

当前，农业节水工程管理分为两种：一是“村组+专管人员”模式。该模式采用民主决策方式，农民具有较高的参与意识，能够做到统一播种、建设和管理，可以节省人力、运行成本，同时管理人员权责明确、制度完善、管理水平较高，但是村组和农民缺乏紧密的经济利益联系，缺乏农业产业化经营理念，并未实现统一经营和经销，运行管理过程中需要农户积极配合。有些农户在病虫害等统一防治行动进行时并未积极参与其中，甚至私自开阀，导致统一管理出现问题。同时，农户参与管理需要耗费大量时间和精力。二是大户自行管理模式。这种模式可以促进高效节水工程管理工作迅速推进，缓解地下水超采问题，统一管理品种、种植、耕作、管理和销售这五项工作，而且管理人员比较固定，具有较强的责任心，管理经验比较多，水平较高，也适合农业先进技术管理，可以推动农村劳动力转移，增加农民收入。但是管理制度需要进一步完善，主要体现在水利部门对大户自筹资金建设节水工程的监管力度不够。

3.2 节水意识不强

农户的节水认识不到位，过于看重节水，并不能彻底理解节水对农业发展的重要性，导致节水设备和技术应用受到影响。一方面，农户有着强烈的传统用水意识，及时了解了水资源的重要性，但是不会珍惜，并且认为水资源是无穷尽、无偿的，缺乏自主地水资源保护意识和责任意识。另一方面，农户的文化素质偏低，无法充分了解水资源短缺情况，认为这与自己无关，是政府需要考虑的。另外，大部分节水农户只是将农业节水归纳到节约用水领域，认为只要采用了节水设备和技术就能够有效利用水资源，完成节水目标，但是事实上农业节水不仅需要重视水资源节约，还需要提高可用水量，也就是利用现代设备和技术开源节流，扩大用水总量。还有些农户误认为只要有效开采水资源就可以充分灌溉作物，提高其产量，但是事实上区域水资源若是开采过度会破坏当地生态环境，水源匮乏现象会越发严重。

4 农业节水灌溉设备及相关技术的应用推广策略

4.1 健全农业节水灌溉技术管理体系

为促进农业节水灌溉技术的深层推广与应用，应结合地区农业发展现状，合理制定农业管理机制，充分考虑地区经济发展需求与农民经济承担等相关要求。完善节水灌溉工程体系，加强基层供水工程建设保障，合理设置水价，在满足农业用水需求的同时，实现对农业种植及居民日常用水行为的严格约束。合理分配水权，结合实际适当调整农村用水规范，切实改变传统模式下“低效益”的灌溉用水形式，灵活运用多种专业节水灌溉设备与技术，强调水资源的高效利用，严厉杜绝水资源浪费现象的出现。针对农业灌溉用水，要着重加大规范化管理力度，不断完善水资源灌溉流程，充分发挥节水灌溉技术手段的作用。

4.2 加大农业帮扶投入

农业节水灌溉关系到水资源保护及农业发展，涉及领域广泛，是提高农业产量与效益的关键手段，需要采取有效的帮扶手段，及时转变地区居民的用水观念，形成自觉保护水资源的良好意识。地方政府机构应以身作则，发挥自身主导作用，着重加强对农业生产及节水灌溉技术的支持与帮扶力度，构建完善的投资帮扶体系，适时出台多种福利优惠政策，为农业节水灌溉提供制度保障。在推广农业节水灌溉技术设备期间，应做好地区经济、农业发展及农民收入等情况的调查工作，以此选择与实际相契合的节水灌溉技术。

4.3 做好节水灌溉技术宣传

我国是人口大国，人均水资源量相对较低，为更好地迎接水资源短缺带来的挑战，应正确对待经济发展、环境保护二者的关系，适当加大宣传力度，不断增强社会民众对节水灌溉技术的深层认知。节水灌溉是一项较为烦琐的工程项目，牵扯内容广泛，需要定期召开宣传会议，促使当地居民深入了解节水灌溉设备与技术的优势，强调思想观念转变，深刻意识到农业与环保之间的密切关联，合理运用各类农业节水灌溉基础，保证做到既满足农业生产需求，又能实现水资源的最优化开发与利用，减少不必要的水资源消耗、浪费等情况，为农业生产创造更多效益空间。

4.4 创新节水管理模式

农业高效节水灌溉管理模式存在的问题已经对农业规模化、集约化、标准化和节约化发展产生了影响。因此，相关部门需要创新节水管理模式，根据区域人文地理特征和经济发展情况，制定符合区域发展的管理模式，将节水灌溉工程效益充分发挥出来。

5 农业节水灌溉设备及相关技术发展趋势

我国人口多，是农业大国，但是人均水资源占有量少，属于水源匮乏国家，因此发展农业节水灌溉设备和技术成为必然，不仅可以有效利用水资源，也能够促进农业发展。今后农业节水灌溉工作需要逐步向适时适量、按需灌溉方向发展，这也是今后研究重点，具体体现在以下几方面。

5.1 技术集成化

温室节水灌溉属于系统工程，其涉及了多个专业和领域，单独研发生产某一部件无法将系统综合效益充分发挥出来。温室农业生产过程中，采用高效合理灌溉技术重点在于灌水均匀度的控制，通过适量水适时灌溉，在满足作物水量需求的同时避免土壤含水量过大、空气湿度过大，导致作物出现霉病，进而提高作物质量，达到节水节能目的，这也是农业节水灌溉设备和技术研究重点方向。需要对作物生长过程需求信息以及环境因素进行深入探究，通过计算机对灌水时间和数量进行自动控制，进而实现适时适量和按需灌水。而根据作物生长所需要开发不同作物所需的设备，综合灌溉、施肥、植保、栽培和管理等技术，以满足现代化农业发展需求。

5.2 灌溉多元化

农业节水灌溉设备和技术发展重点在于高效利用水资源、合理分配资源，有效提高设备的利用率和产出率。对此，灌溉系统需要增加不同服务功能，需要重点解决的问题包括：第一，微灌情况下水、肥和药等资源的利用设备和技术，例如，精量注肥设备和技术、水动精量注肥设备和技术等；第二，开发微灌系统中的最小结晶度液体肥料，并对不同作物、蔬菜、果树等研发专门的液体肥料；第三，为了达到最优产量和质量且避免地下水被污染这一目标，需要研发高效利用N、P、K肥料的设备和技术；第四，为了提高水肥利用率，在微喷灌和滴灌情况下，制定不同作物的用水需求灌溉精准控制制度；第五，根据作物生长过程的水肥药和环境等要素需求情况，开发满足不同设施农业作物的设备和技术，以满足农业节水灌溉发展需求。

6 结语

综上所述，节水灌溉是农业生产中的重要一环，在整个农业产业发展中扮演着重要的角色。在新时期背景下，各地区应着重加强对农业节水灌溉的关注，结合地区农业发展现状，妥善选择适宜的节水灌溉技术与设备，充分发挥现代技术的优势价值，全力推动节水灌溉工程的顺利开展，实现农业生产与水源节约一起抓，保护生态环境，促进农业的稳健发展。