滴灌技術(shù)如何支撐智慧農(nóng)業(yè)？噴灌、滴灌、水平、涌流……哪種灌溉方式最節(jié)水？

出品：科普中國(guó)

制作：高陽(yáng)（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所）

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一；與此同時(shí)，我國(guó)還是世界上人口最多的國(guó)家。要在有限的水資源條件下滿足14億人的吃飯需求，節(jié)水灌溉勢(shì)在必行。

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)的種植模式多種多樣，農(nóng)業(yè)灌溉方式也是花樣繁多：噴灌、滴灌、水平、涌流……但事實(shí)上，要達(dá)到節(jié)水灌溉的最佳效果，還得通過(guò)土壤、地域、作物的不同情況，進(jìn)行“量體裁衣”的選擇。

下面就一起看看這幾種比較常見(jiàn)的節(jié)水灌溉方式吧！

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

水平、涌流：地面灌溉各展乾坤

目前，地面灌溉仍是我國(guó)灌溉農(nóng)業(yè)中常見(jiàn)的灌溉方式，占全國(guó)總灌溉面積（11億畝）的95%以上。畦灌投資成本低、田間工程設(shè)施簡(jiǎn)單且易于操作，因此在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)農(nóng)業(yè)的灌水技術(shù)仍將以地面灌溉為主。

但是，畦田規(guī)格和灌水技術(shù)參數(shù)缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致傳統(tǒng)地面灌溉的灌水質(zhì)量不高、水分浪費(fèi)較為嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)，人們存有一種誤區(qū)，認(rèn)為“地面灌溉等于大水漫灌”。其實(shí)，地面灌溉包含水平畦灌、涌流灌和控制性交替灌溉等等，而隨著精細(xì)地面灌溉技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用，地面灌溉技術(shù)的灌水質(zhì)量和灌水效率也得到了大幅度提升。讓我們一起了解這幾種地面灌溉都有哪些“特長(zhǎng)”吧。

水平畦灌是建立在激光精細(xì)平整土地技術(shù)上的一種地面灌溉技術(shù)，具有技術(shù)要求低、灌水利用率高、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，可使灌溉均勻度提高15%以上。通過(guò)結(jié)合激光平整土地并且優(yōu)化畦田規(guī)格，如改長(zhǎng)畦為短畦，改寬畦為窄畦，并采用科學(xué)合理的入畦流量，能夠顯著地提高灌水效率。

圖片來(lái)源:sxkfnj.com

涌流灌則不同，它是采用大流量、快速推進(jìn)、間斷供水的方式向畦（溝）放水的地面灌溉方法，以此提高灌水效率和田間水利用率。

涌流灌的結(jié)構(gòu) （圖片來(lái)源：agristudyinfo.com）

控制性交替灌溉技術(shù)以傳統(tǒng)地面灌溉為基礎(chǔ)，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)提出的新型地面灌溉技術(shù)，具有改善土壤通透狀況、提高作物對(duì)水分養(yǎng)分的吸收效率的功能。和常規(guī)溝灌相比，它的水分利用效率能提高10～15%。

此外，還可以改進(jìn)畦田放水設(shè)施，如采用虹吸管（用于明渠輸水）或地面移動(dòng)閘門(mén)孔管（用于管道輸水）放水。如此一來(lái)，田間水利用率能比人工開(kāi)口放水高出5～10%。

交替溝灌 （圖片來(lái)源：作者提供）

現(xiàn)代的地面灌溉技術(shù)不僅能節(jié)水、增產(chǎn)，還可以提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和耕地利用效率。而隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推進(jìn)，在未來(lái)，融合了智能控制和信息技術(shù)的地面灌溉新模式將是我國(guó)主要的灌溉方式。

噴灌、滴灌：節(jié)水灌溉各有千秋

噴灌和滴灌是目前最為常見(jiàn)的節(jié)水灌溉方式，通過(guò)采用管道輸水，噴灌和滴灌能夠大大減少灌溉水的蒸發(fā)和滲漏。

噴灌采用的是有壓輸水，因此噴頭處的水壓較大，其射程一般在10 米以上。與其他節(jié)水灌溉相比，噴灌的前期投資較低，設(shè)備簡(jiǎn)單，后期養(yǎng)護(hù)花費(fèi)相對(duì)較少，對(duì)于生產(chǎn)獲利比較困難的農(nóng)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，低成本和低維護(hù)，為噴灌添加了適用性。

噴灌 （圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

固定式噴灌是最為常見(jiàn)的噴灌方式，干支管大多都埋在地下，便于節(jié)省人力，且可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，當(dāng)然，在設(shè)備投資上，價(jià)格就高一些啦。

而半移動(dòng)式噴灌的干管是固定的，支管是可以移動(dòng)的，具有較少的支管用量，從而投資較小（約為固定式的50%～70%）；但是移動(dòng)支管需要耗費(fèi)人力，并且支管容易損壞。

然而，無(wú)論是固定式還是半移動(dòng)式噴灌，噴射過(guò)程中水流都易受風(fēng)力影響，因此，多風(fēng)地區(qū)不適宜使用噴灌。

中心支軸式噴灌機(jī)是自動(dòng)化程度最高的噴灌設(shè)備，可節(jié)約大量勞動(dòng)力。中心支軸噴灌機(jī)在我國(guó)的西北、東北、華北各地和云貴高原等地的農(nóng)牧業(yè)區(qū)均有應(yīng)用，它幾乎適用于各種土壤以及大田作物、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物和牧草等，可謂“面面俱到”。然而，如果不采用地角裝置，噴灌機(jī)所灌溉地塊的輪廓線外會(huì)遺留約 20%的未灌溉面積。

絞盤(pán)式噴灌機(jī)的機(jī)動(dòng)性好，能夠適用于不同形狀、具有一定坡度的地塊灌溉，也是一種自動(dòng)化程度較高的噴灌設(shè)備。一般一臺(tái)噴灌機(jī)只需 1 人操作，并在一小時(shí)內(nèi)就能完成位置轉(zhuǎn)移和灌溉準(zhǔn)備；甚至一個(gè)人可以同時(shí)操作和管理多臺(tái)噴灌機(jī)作業(yè)。但它能耗大，入機(jī)壓力在 0.5～0.8MPa 以上，運(yùn)行成本高；此外，噴頭車(chē)作業(yè)道會(huì)占用耕地，降低土地利用率。

噴灌機(jī)類(lèi)型選擇也需“對(duì)癥下藥”：懸臂式噴灌機(jī)霧化程度高，適合于灌溉蔬菜和作物幼苗；單噴頭車(chē)絞盤(pán)式噴灌機(jī)則不適合，因?yàn)閲姙⑺未蟆?/p>

滴灌是能夠?qū)嵤┧室惑w化精準(zhǔn)供給以及自動(dòng)化控制的灌溉技術(shù)。隨著滴灌帶/管生產(chǎn)成本降低，它的應(yīng)用已由經(jīng)濟(jì)作物推廣到大田糧食作物了。

滴灌采用塑料管道輸水，管材輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布設(shè)容易，能適應(yīng)復(fù)雜地形；不同滴頭也可適配土壤條件和作物生長(zhǎng)的灌溉需求。

滴灌易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和農(nóng)業(yè)集約化、信息化和規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，看看數(shù)據(jù)，你就知道：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所“非充分灌溉原理與新技術(shù)”團(tuán)隊(duì)提出的“滴灌冬小麥水肥一體化高效管理”技術(shù)模式，能將平均畝產(chǎn)、水分利用效率和氮肥生產(chǎn)力較常規(guī)地面提高13.4%、16.1%和37.1%，節(jié)水增效十分明顯。

然而，滴灌也做不到“十全十美”。由于滴頭的流道斷面較小，很容易被水中的雜質(zhì)堵塞，且自動(dòng)化的滴灌系統(tǒng)對(duì)管理人員的要求也是很高的，這在無(wú)形中加大了滴灌的應(yīng)用難度。

由此看來(lái)，各種灌溉技術(shù)的存在都有其必然性，而節(jié)水灌溉技術(shù)也不能不看地區(qū)條件，非黑即白地劃分“好”和“壞”。無(wú)論是噴灌、滴灌法，還是水平畦灌、涌流灌等等，都有各自的用武之處。因地制宜地選取節(jié)水灌溉技術(shù)，才是最優(yōu)決策。