智慧农业：农田节水灌溉技术助力水资源优化
在当前农业事业发展过程当中，为获得更加良好的经济效益，达到节能降耗的目的，则需要广泛应用农田节水灌溉技术。本文通过对现阶段常见的几种节水灌溉技术进行研究，包括滴灌技术、雨水集蓄利用、行走式灌溉技术以及自动灌溉技术等。发现在应用农田节水灌溉技术时，同样也需要注意部分问题，确保因地制宜、提高节水灌溉技术性价比，并做好设备维护，才能够促进我国农业可持续发展，起到良好的节约用水作用。
随着农业现代化的发展，促进农业转型需要借助于科技创新动力。基于我国以往农业生产情况而言，由于受到水资源时空分布不均的影响，使用传统大水漫灌方式可能会导致水资源严重浪费。因此在促进农业生产全新发展的过程当中，需要积极推广应用节水灌溉技术。确保对水资源实现优化配置，提高资源利用率，达到节能作用，才能够为农业现代化发展提供良好基础。
一、农田节水灌溉技术的应用
1、滴灌技术
在农田节水灌溉当中，最为常见的技术之一就是滴灌技术方式。滴灌技术主要是通过在农田灌溉作业中使用低压管道，在作物周围安装灌水器，从而根据作物自身的需水量进行持续滴水灌溉。借助于滴灌技术，不仅能够有效节约灌溉水资源，同样也能够实现水肥一体化，通过管道促使肥料与水分充分混合之后，在作物根部缓慢而均匀的滴灌，满足作物生长需求。
在常见的灌溉过程中，使用滴灌系统主要是包括管道、滴头以及首枢纽三部分，滴灌技术需要较长的作业时间，滴水量相对较少。在应用过程当中便于对滴水量进行精准控制，不仅能够有效节约水资源，避免浪费，同时也能够有效提高灌溉效率。以山东省成武县小麦种植地作为案例进行研究分析，在该片大田中使用到滴灌系统进行节水灌溉。所使用到的滴灌系统在首部枢纽结构中包括过滤器、动力机、压力及流量监测设备等结构。同时设置了压力保护装置自动化控制设备等。使用现阶段市场常见的离心砂石分离器、网式过滤器，从而对灌溉水源进行过滤，确保水资源质量良好。
各级管道包括不同口径的组织管道以及相应的控制阀门，同时设有排污设备以及管道排水装置。滴头部位包括滴灌带专用接头管道、末端冲洗装置、压力测量装置等。滴灌带专用接头管道使用全压力补偿型设备，根据种植间距与流量标准，所选择的滴灌带设置为30cm间距，每小时能达到2.8～3.2升的灌溉水量。该片小麦种植地位于山东菏泽成武县，根据土壤地质环境以及气候条件等，在铺设毛管设备时保持均匀间距，考虑到上茬农作物的种植结构，在该片小麦种植田中以1.1m作为毛管铺设间距。若在种植过程中的种植模式为定型方式，则可增加到1.52m的毛管间距，这样能够确保在节水滴灌过程中的平均水量节约167.46m3。
滴灌输水系统以PVC中压塑料管作为主要管道，主管控制在每小时250m3的输水量，直径约为200～250mm左右。而分支输水管道则可选用125、160以及180mm三种不同的类型，支管最长距离不得超过200m，最好使用与播种机播幅同等宽度的管道结构。由于在滴灌技术中需进行大面积灌溉控制，则需要使用一次性球阀，达到均匀灌溉质量。分别在管道首部以及各分支管道出口处安装压力表以及闸阀等，对灌溉压力进行自动监测。
灌溉过程中可选择压力补偿以及非压力补偿两种不同的灌溉带产品。要求所选择的灌溉带本身滴水均匀度较好，且使用时间、抗老化性能等符合性价比要求。尤其是以地下滴灌方式为主的滴灌技术，在使用时要求管道输水系统能够与地表滴灌相一致。由于地下滴灌带需要埋入到土壤当中，因此对水质提出了较高要求。在使用地下滴灌技术时，要求管道铺设长度为130m，滴头间距控制在40cm左右。确保每一单孔的径流量达到每小时1.4L左右。
2、雨水集蓄利用
雨水集蓄利用技术同样也是农田节水灌溉中最为常见的应用技术之一。但是该技术在实际应用过程当中存在着一定的局限性问题，主要是应用在干旱区以及半干旱地区当中，或是季节性干旱问题也可以应用到这一技术。应用雨水集蓄利用技术具有鲜明的应用优势，除了能够达到节水灌溉，提高水资源利用率的同时，也能够避免水土流失，对于生态环境保护具有一定的积极促进作用。但是在农田节水灌溉中，应用雨水集蓄技术需要建立在充足的运行资金基础之上，这是由于雨水集蓄利用技术应用过程中的设备结构相对较为复杂，需要消耗相对较高的成本。除了建成储水设施之外，也需要搭建输水管道以及积水渠道。在实施过程中，该技术的要求相对较高，则需要相关技术人员具有充足的知识经验，才能妥善应用。
3、行走式灌溉技术
除了上述两种节水灌溉技术之外，在农田节水灌溉中，同样应用到行走式灌溉技术。相较于其他技术而言，行走式灌溉技术相对较为简单，农民接受度相对较高，因此在农业生产种植中，该技术的应用概率相对较高。这是由于行走式灌溉技术的设计制造成本相对较低，促使灌溉效率提高的同时，有效降低了劳动力投入。并且行走时关该技术在农田节水灌溉中具有较强适应性表现，针对于不同地形以及地区等能够产生更为灵活机动的灌溉效果。
对比其他大型灌溉技术，包括喷灌、滴灌等节水灌溉技术，行走式灌溉技术同样存在着一定的不足之处，一方面是由于该技术在灌溉时无法实现大规模作业的局限性。而另一方面，则是仅能够适用于小型作物的农田灌溉。行走式灌溉技术通过水箱运水达到零损失水资源的结果。相较于喷灌技术蒸发量降低30%左右。通过行走式节水灌溉技术，能够有效解决植物根茎蒸发损失问题，确保在植物周围精准灌溉水资源，以满足生长需求的水资源标准量为前提，进行精准灌溉。确保植物根系精准吸收水资源，避免水资源向其他植物非生长地区蔓延浪费。通过行走式节水灌溉技术，则能够有效降低水资源使用量，每公顷仅需60m3左右的用水量。
4、自动灌溉技术
我国水资源相对较为短缺，尤其是在农业生产种植当中，水资源利用率相对较低，可能会造成严重的水源浪费问题。突出的供需矛盾要求在农业灌溉过程中，应用节水灌溉技术。而传统农业灌溉设备过于单一，费时费力，严重影响了农业现代化发展。因此，建立在新时期的创新智能信息技术基础之上所形成的自动化灌溉系统，则能够有效解决水资源紧缺、灌溉率低下以及劳动力成本投入过多的问题。通过自动灌溉方式，有效扩大灌溉面积，对于推动农业可持续发展均具有积极促进作用。
我国当前在打造自动灌溉技术的过程当中，应用PLC作为系统核心结构，PLC本身具有功能强、体积小且编程简单的可靠性表现，利用PLC可编程控制器在节水灌溉工程中准备系统设置实现自动化、智能化。通过PLC完成自动灌溉技术的设计，在系统结构中设定不同的浇灌时间，针对不同植物在系统中编入相应程序，对其完成定点灌溉。例如，以山东省成武县的小麦种植为例，设定为每日两次的灌溉时间，分别在早上6:00以及夜间23:00完成。通过PLC控制电磁阀开关，开启电机联通抽水泵在小麦种植的上方搭建喷灌系统。
系统启动后，由抽水泵通过喷灌管道向小麦作物进行浇灌，在浇灌过程中，每次固定浇灌时间系统设定为30min，通过定时器设备向PLC输出控制信号，随后停止电磁阀运作，完成灌溉工作。借助这样的自动灌溉系统设置，能够精准控制每一不同灌水单元的启闭时间。确保在农作物的整体区域内及时间保障达到更为均匀且足量的水资源灌溉，同时也能够避免过量灌溉影响作物生长并造成水资源浪费。
二、农田节水灌溉技术的应用注意事项
1、因地制宜
在使用农田节水灌溉技术的过程当中，要求做好因地制宜，这是由于我国地大物博，幅员辽阔，南北纬度跨度相对较大，促使我国地质类型相对较为复杂。包括自然条件，地形地貌以及气候特征等，存在着明显的差异性表现。农业种植受到自然地理环境影响，同样出现了一定的差异性表现。因此，要求在使用农田节水灌溉技术时，根据不同地区的自然气候以及环境表现，结合实际，因地制宜选择相适应的应用技术。
要求农业种植户在农田灌溉时，科学选择灌溉技术，具体问题具体分析，确保所选择的节水灌溉方式符合当地农业生产特征。应用节水灌溉技术的过程当中，需要根据当地不同的农作物类型进行科学分析。不同农作物在生长过程中的需水量存在差异，因此，需要做好针对性的节水灌溉方案。要求农业种植户通过专业设备仪器对农业大田种植现场做好充足的调查工作，包括农田、农作物类型以及土壤含水量等，从而合理设计灌溉方案。
一方面需要合理设计农田种植结构，根据当地农业发展情况，对农作物生产种植规模进行控制，并通过对种植结构确保选择一种节水灌溉技术就能够满足更大范围的农业种植。另一方面，也需要合理设计灌溉时间以及用水量，借助于现代先进信息技术，结合农田生产情况，加快建设智能化自动化灌溉方式，从而对灌溉水量进行自动控制。在这一过程中，要求对农作物各生长阶段的需水量进行综合分析，通过测试研究，从而达到科学设定参数的效果，进一步提高节水灌溉效率，促进农作物健康生长，因地制宜提高用水率。
与此同时，为了能够更好地在农田灌溉中应用节水灌溉技术，需要创建相应的管理体系，确保在技术推广应用时达到规范统一，能够实现更高水平的节水灌溉技术应用。结合当地经济水平以及农业收入制定标准的用水价格机制，避免水价不合理，从而导致随意乱用。及时推广节水灌溉技术，要求各部门明确自身责任范围，共同协调推进节水灌溉技术的广泛应用。通过政府部门主导，创建相应的政策法规，从而为节水灌溉技术的应用提供更为可靠的环境。
2、设备维护
在农田灌溉中，应用各种不同的节水灌溉技术，为了能够确保顺利实现节水灌溉效果，则需要关注到在节水灌溉中所应用到的设备性能问题。确保各种先进技术设备本身在节水灌溉中始终能够维持良好的应用状态，则需要做好定期设备保养。实施妥善的维修保养工作，则能够促使节水灌溉设备运行稳定。及时维护管理节水灌溉设备，不仅能够排除故障隐患，同时也能够帮助节水灌溉设备运行效率不断提高，延长使用寿命，则降低使用成本。
针对于农田节水灌溉而言，在实际当中可能会出现管道渗漏的问题，若不能及时进行修复处理，则可能会造成水资源浪费。并且管道渗漏可能会导致土壤肥力受损，因此做好设备维护管理，确保在农田灌溉过程当中全面发挥节水灌溉技术的优势，对于农业生产发展具有重要影响作用。除了需要对现有节水灌溉设备进行定期维护处理之外，也需要进一步完善节水灌溉技术中的所有基础设施。在节水灌溉中，包括压力设备、管道机泵以及自动化控制系统等均需要获得充足的资金建设，才能够达到更为完善的基础保障。要求有关政府部门大力支持农田节水灌溉技术的应用，从而为当地农业生产提供更加良好的政策支撑以及财政扶持。
3、提升性价比
随着不断促进现代农业的发展，在农田灌溉管理过程中应用到众多先进技术手段，这对于促使节水灌溉技术水平不断提高具有积极促进作用。并且，基于现阶段的农田灌溉工作造价成本角度进行研究，当前常见的不同节水灌溉技术其本身在应用过程中均能够展现出相应的优势，但是与此同时，其中几种节水灌溉技术却存在着一定的问题。包括滴灌技术高的成本投入、行走式灌溉技术的适用性相对较差等问题，需要通过相应的技术优化，全面提高节水灌溉技术应用水平。确保在最低成本的基础之上达到最为明显的灌溉效果，从而有效提高节水灌溉技术应用性价比。
根据相关数据调查研究发现，大多数情况下，在农业生产种植中广泛应用到行走式灌溉技术，尽管其所需消耗的灌溉时间较长，但是投入成本相对较低，且能够完成集中灌溉，因此颇受欢迎。而为了能够促使其他节水灌溉技术更加广泛地在农田灌溉管理中应用，则需要对其技术方式进行优化，确保选择合理的灌溉方式，全面提高水资源利用率，转变生产体系，则能够促进农业实现可持续发展。由政府部门为主导，通过建成示范建设区，从而为节水灌溉技术的升级优化提供基础条件。
要求相关部门积极联合当地龙头企业，以更加雄厚的资金优势以及人才力量为节水灌溉技术的应用优化提供支撑。确保集中全社会之力不断研发更具适应性的节水灌溉技术，加大发展合力，从而推进本地区全面应用先进节水灌溉技术。为提高节水灌溉技术应用性价比，除了需要从技术、设备本身进行优化升级，同时也需要培育专业技术人员，对农业节水灌溉技术的应用提供相应指导。以往农业生产种植中，农业种植户应用节水灌溉技术无法全面发挥其优势特征，主要是由于缺失经验知识所导致的。因此，通过建立完善的人才培育机构，以更加充足的灌溉知识对农民正确操作进行引导，全面提高节水灌溉技术应用范围。通过研发与推广双向合力，则能够确保在农业灌溉过程中尽可能达到节水目标。此外，相关部门也要将先进的信息技术和科学技术，积极的融入到高效节水灌溉设备中，要让高效节水灌溉技术，能够逐渐向专业化和智能化方向发展，利用先进的信息技术，构建完善的水源灌溉数据平台，并将相关的农田灌溉信息，及时的输入到平台中，利用智能化操作方式，更好的进行农作物数据的分析和检测，能够通过智能化系统，及时的了解到农作物的实际生产状况，了解农田的气候、环境以及土壤温度等的变化情况，从而更好的将数据信息进行整理和处理，计划出新型的节水灌溉模型，实现农业信息化建设的目标。
总而言之，通过应用节水灌溉技术，则能够解决当前农田灌溉水资源短缺与浪费的问题，促使水资源利用率不断提升，从而满足农业发展的同时达到更加良好的环保作用。因此本文剖析了多种不同的节水灌溉技术，以期为农业节水灌溉应用提供参考，并要求在农业节水灌溉技术应用过程当中，注重因地制宜，提高技术应用性价比，并做好设备维护工作，才能够全面发挥节水灌溉技术的应用优势。
