既想节水，又想让庄稼“喝”饱水 科技：都拿来吧你！

出品：科普中国

制作：吕谋超（中国农业科学院农田灌溉研究所）

监制：中国科学院计算机网络信息中心

我国节水灌溉的进程已经走过半个多世纪，此领域的设备升级与技术应用取得了重要进展。下面就让我们一起来看一看我国节水灌溉的昨天、今天与明天。

图片来源：Veer图库

节水灌溉的昨天：理论、技术与装备均取得重大成就

上世纪七十年代，我国开始引进滴灌、喷灌技术等高效节水灌溉技术与装备，并建立了若干试验示范区；从“六五”到“十二五”，国家科技与水利行业主管部门开始在节水灌溉领域设置喷灌、微灌、低压管道输水灌溉、渠道防渗等科研专项，相关高校、科研单位、企业均参与进来，节水灌溉从理论、技术、装备研发，到试验示范、推广应用，都取得了巨大的成绩。

在水源工程、输配水工程和田间节水工程及灌排用水管理等方面，伴随着新材料、新工艺、新技术和信息科学的发展，节水灌溉技术与装备也日新月异、发展迅猛，全国已建成了一批节水灌溉设备生产企业，总体上基本满足了我国节水灌溉行业发展的需求。

在输配水科技创新方面，针对各种输水渠道的断面优化技术，以及渠道成型机械都已投入使用，这降低了农田水利项目施工难度，也提高了水土资源利用效率。

而渠道防冻胀的研究则延长了灌溉渠道使用寿命，PVC、PE等多种材料管道的研发直接促进了灌溉科技的推广应用。目前，管道输水技术、渠道防渗技术已在全国大部分地区得到应用，推广面积占比较大。

在管道水力计算、管道防淤堵技术、管网系统规划设计等方面，我们也取得了很多成功的经验。例如，喷灌、微灌技术得到了规模化的推广应用，大中小型喷灌机组、各类喷头、各类微灌设备和控制装备等灌溉机具的使用已成规模，有效地推动了田间节水灌溉技术与装备的发展。

而在扬水设备研制方面，计算流体力学技术被广泛应用。不同类别、不同用途的农用水泵被相继开发出来，提高了扬水效率，水泵节能技术也在不断推广。

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在井灌区发展低压管道输水灌溉技术、在渠灌区发展渠道防渗技术也是节水灌溉主要应用方式。在灌区，新型抗冻材料、新型防渗材料得到广泛应用，利于生态环境的渠道衬砌也日益受到重视，基于农机农艺结合的灌区地面灌溉技术、渠改管技术、测控水技术也成为节水灌溉技术的重点。

非充分灌溉、作物需水调控等技术也为管理节水、农艺节水提供了技术保障，而排水技术的发展也为易渍区、盐碱地作物高产种植提供了技术支撑。

节水灌溉的今天：喷灌与微灌技术

喷灌作为一种先进的灌水技术，被广泛应用于世界各国农业灌溉中。我国在上世纪八十年代末和九十年代初，引进国外生产线生产的ZY、DY型等系列的喷头投放市场，总体上提高了喷头产品质量，基本上能够满足使用要求。

新材料的应用使得复合材料喷头的性能得以提高，同时喷头的价格也便宜了。而部分卡脖子部件（如弹簧、密封件等）的性能也正在逐步改进，并且，在价格上能做到比国外产品更便宜，可广泛应用于大田作物、园林绿地以及降温除尘等工程。

喷灌工程输配水设备的材料包括金属合金制品、塑料制品。近年来铝合金喷灌管及管件已基本满足使用要求，新型复合材料也被广泛应用，田间闸管系统也基本实现系列化、规范化生产。

喷灌机组在我国也有40余年的使用历史，国产大中型喷灌机组也从单一的定量单喷头喷洒，发展到现在的变量智能多喷头喷洒，与之配套的喷头结构已在性能与适用性上大大提高。

平移式、时针式喷灌机组也从当初的定量喷洒，基本实现了变量、智能化精准灌溉施肥，在规模化经营的土地上深受用户欢迎。轻小型喷灌机组操作简单、维修方便、一次性投资较小，在水资源短缺的坡地、丘陵或水源小而分散的地区深受农民欢迎。

河南省新乡市七里营平移式喷灌机组（图片来源：作者）

河南省新乡市七里营固定升降式喷灌（图片来源：作者）

微灌技术发展较快，是一种适用性非常强的高效节水灌溉技术。它包括滴灌、微喷灌、涌泉灌等形式，既可以放在地表，也可以埋到地下；既可应用于设施农业灌溉、园艺灌溉，也可应用于大田经济作物、粮食作物灌溉。

首部枢纽是微灌系统最核心的部分，包括过滤、施肥、安全、自动控制等各部分。其中，过滤设备包括离心过滤器、砂石过滤器、叠片式过滤器、网式过滤器等，工程应用中，通常根据水源情况选择2-3种进行组合，而对过滤器的反冲洗也由过去的手动，发展为如今的自动智能。

水肥一体化施肥设备与微灌输配水设施的高效融合，大大助推了微灌技术的快速发展。常用的施肥器有压差式施肥罐、开敞式肥料桶、文丘里注入器及施肥泵等，既有手动也有自动，智慧化灌溉施肥是未来微灌发展的重点。

微灌灌水器包括滴头、微喷头、滴灌带（管）、微喷带等。滴头从早期的孔口式、微管式，发展到补偿式、长流道式等多种形式；微喷头从早期的折射式，发展到折射式、缝隙式、旋转射流式并存，并结合流量调节器配套使用，提高了微灌灌水均匀度；滴灌毛管大多采用管道与灌水器一体化生产，其配水形式随生产工艺革新、新材料应用而变得品目较多，常用的有边缝式、内镶式、管内补偿式、迷宫式、微孔式等滴灌带（管）。

新疆昌吉州温室智能微灌施肥首部系统（图片来源：作者）

节水灌溉的明天：技术创新使灌溉更智能

技术创新促进了节水灌溉的自动化、智能化、智慧化发展。智能灌溉系统能够基于土壤墒情、天气预报、作物耗水等情况进行灌溉自动监测、分析预报，实现定时、定量、定次的科学灌溉，在全国各地的高效节水灌溉、高标准农田建设中已经得到示范应用。

灌区的信息化建设也是国家大中型灌区续建配套，以及现代化节水改造的重要内容，并已在全国多个灌区开展了试点建设。它是以提高灌溉水利用效率和灌区信息化管理水平为目标，利用现代信息技术，来构建灌区用水信息采集、传输、存储、分析及决策的智慧用水技术的大数据平台，通过它，能够实现灌区水资源的高效利用，促进灌区社会经济、资源、生态环境的协调发展。