节水灌溉技术对农业灌溉效率的影响

智慧农业导刊

Journal of Smart Agriculture

万方数据

水资源在农业生产中发挥着重要作用，可保障国家 粮食安全，促进农业可持续发展，这也让水资源的科学 利用成为研究的重点和热点。目前来看，因为水资源短 缺的问题，我们国家的农业生产受到很大的制约，无法 很好地实现增产提质的目标。基于这一问题，近年来农 业生产中愈发注重节水灌溉技术的应用，主要有微灌、 喷灌、膜上灌水、小畦灌溉、管道输水、智慧农业灌溉，均 有着较好的应用优势，值得推广应用[1]。按照《国务院关 于实行最严格水资源管理制度的意见》，进一步做好农 业生产的节水灌溉更加急迫和关键，需要从推广节水灌 溉技术和提升灌溉效率这两个方面着手。为此，必须明 确和掌握节水灌溉技术对农业灌溉效率的影响，以此更 好地调整和完善节水灌溉技术，发挥好节水灌溉技术在 农业灌溉效率中的正向影响。

1 节水灌溉技术与农业灌溉效率的研究现状

所讲的节水灌溉技术是指以水资源节约为特征的 灌溉技术，是现代农业生产中的重要因素，属于技术密 集型的生产要素。就节水灌溉技术的优势来说，可以很 好优化水资源的供给关系，满足农业生产对水资源的需

求，同时可以改善生态环境，提升水资源的科学利用水 平。单从生态效益这一方面来说，通过大力应用和发展 节水灌溉技术，可以很好地改善社会生态环境，形成一 种绿色化的生态环境效应。从经济效益这一方面来说， 节水灌溉技术的显著特征是节约水资源，即使用最适量 的水资源进行农田灌溉，避免出现水资源浪费问题。在 此基础上，通过应用节水灌溉技术可以创造更佳的经济 效益，既可以控制水资源的使用量，也可以实现农作物 的增产提质。在实际使用节水灌溉技术的过程中，会受 到较多种因素的影响，甚至有一些因素会制约节水灌溉 技术的应用。 具体来说，采纳节水灌溉技术的影响因素 主要有水权制度、农业水贫困指数、农产品电商行为、补 贴政策、应用风险、个体意愿。受制于这些因素的影响， 当前阶段的节水灌溉技术使用情况虽然有所好转，但依 然面临较多的困境，还无法得到广泛应用。

在农业灌溉效率的研究方面，当前有关于农业灌溉 效率的测度、提高农业灌溉效率的研究较多，取得了一 定的研究成果 ，为后续的农业灌溉工作提供了信息支 撑。从微观层面上来看，不同地区不同农作物的灌溉效

作者简介:蒋海( 1988-)，男，本科，工程师，研究方向为水利灌溉运行管理、农村饮水安全运行管理、水库大坝安全管理。

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率存在一定的差异 ，平原地区的农业灌溉效率相对较 高，尤其是山东地区和河南地区的小麦灌溉效率均较 高。 在农业灌溉效率的影响因素研究中，主要的影响 因素有农户兼业程度、气候变化、村庄特征、技术培 训、提高水价、新型节水灌溉技术的推广、耕地质量、土 地规模[2]。其中新型节水灌溉技术的推广、提高水价、技 术培训这三点因素均可以提升农业灌溉效率，拓宽节水 灌溉技术的应用范围。

2 农业灌溉中常用的节水灌溉技术

2.1 渠道防渗技术

在农业灌溉中，渠道输水是常用的输水方式，但输 水过程中会出现渗漏和蒸发的问题。针对这一问题，渠 道防渗技术得到了广泛的应用，优势在于输水快、损失 量少，对农业灌溉十分有利，所以是当前一种重要的节 水灌溉技术。 从目前的渠道防渗技术应用来看，主要有 4 种形式，三合土护面防渗、混凝土防渗、砌石防渗、塑 料薄膜防渗，均有着较好的应用效果。

2.2 管道输水技术

管道输水技术应用时可以将水直接输送至田间灌 溉，当前管道输水中使用的管材主要有金属管、混凝土 管、塑料硬管。与渠道输水相比，管道输水过程中可以大 大减少水的渗漏和蒸发损失，且有着输水迅速、节水、省 地的优点，应用优势明显高于明渠。但在管道输水技术 应用过程中，需要建设一系列的节水措施，会投入较大 的成本，很难真正意义上实现高效节水的目标。

2.3 喷灌技术

喷灌是一种机械化和半机械化的灌溉方式，优势集 中体现在 3 个方面，( 1)有着显著的节水效果，可以确保 水的利用率达到 80%以上；(2)作物的增产幅度大，且可 以改善田间的气候和生态环境；(3)可以避免出现过度 灌溉的情况，所以不会诱发土壤次生盐碱化的问题。 可 以推广应用在大田作物、蔬菜的灌溉作业中，创造良好 的经济效益和生态效益。

2.4 微喷技术

微喷技术是一种新型的农业灌溉技术，即微型喷灌 形式。在微喷时主要使用塑料管道输水，节水效果优于 喷灌，对调节田间小气候有重要的作用，可增产 30%以 上。在当前的微喷技术应用中，温室大棚、经济作物、果 树、草坪均较为依赖。

2.5 滴灌技术

滴灌技术在干旱缺水地区有非常广泛的应用，水的 利用率可以达到 95%。相比于喷灌技术，滴灌技术的节 水增产效果更佳，且有助于提升肥效，能够应用在温室

大棚、蔬菜、果树、经济作物的灌溉作业中。但滴灌技术 也存在不足，比如滴头在长时间的使用过程中容易出现 结垢、堵塞的问题，可通过加强水源的过滤处理力度来 应对[3]。

2.6 覆膜灌技术

覆膜灌技术使用时主要依赖地膜，需要借助地膜覆 盖田间的垄沟底部，确保灌溉水顺利流入到作物根部， 以此实现灌溉目标。目前来看，覆膜灌技术在新疆地区 有广泛的应用，水的深层渗漏和蒸发损失较小，可以实 现预期的节水效果，还可以发展膜下灌技术，同样可以 取得较好的节水效果。

3 节水灌溉技术对农业灌溉效率的影响研究

农业灌溉效率是指在农业产出和其他要素处于不 变状态下，最优灌溉用水量与实际灌溉用水量之间的比 值。在当前的节水灌溉技术与农业灌溉效率关系的研究 中，主要使用两种模型，即超效率 SBM 模型、Tobit 模 型。这两种模型在变量选取、数据分析方面有着一定的 差异，实际使用时应格外注意。早期测度农业灌溉效率 时有两种方法，一是随机前言分析方法，二是数据包络 分析方法。相比于随机前言分析方法，数据包络分析方 法不需要设置具体的函数形式，所以不会因为固定的模 型而引发主观偏误的问题。

3.1 超效率 SBM 模型

随着数据包络分析方法的应用与发展，农业领域开 始将数据包络分析方法作为基础，使用超效率 SBM 模 型开展农业灌溉效率的测度，优势之一是可以将松弛变

量加入到目标函数中。 计算农业灌溉效率时，可以使用

这一计算公式，即：Ej= 。计算公式中的 Ej 表示第

j 个农户的农业灌溉效率，AIIj 表示第j 个农户在农业灌 溉时的实际用水量，Xj 表示第j 个农户在农业灌溉时用 水的松弛变量值。除此之外，使用超效率 SBM 模型计 算农业灌溉效率时，要分析和确定出投入指标与产出 指标。

投入指标是指农业生产过程中必须投入的要素，主 要有劳动、土地、资本、水资源。 土地在农业生产中占据 着主体地位，是最为基本的自然资源；资本是农业生产 过程中所投入的成本量，比如人工成本、种子购买成本、 农膜购买成本、农药购买成本。在农业机械化背景下，虽 然农用机械很好地替代了人力，但劳动力依然是农业生 产中较重要的投入要素。水资源可以保障农作物健康生 长，发挥着至关重要的作用。在农业灌溉效率的研究中， 农业生产中的用水量往往无法得到最精准的测量，所以

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多是将灌溉费用作为水资源的指标。产出指标是农业生 产所带来的产出，当农作物的亩数不同时，产量也会不 同，所以比较时会有一定的难度，可以考虑将产值指标 作为农业产值。

3.2 Tobit 模型

在使用超效率 SBM 模型完成农业灌溉效率的测度 后，便需要分析影响农业灌溉效率的因素。考虑到农业 灌溉效率是一个介于 0~1 的数值，使用传统的普通最小 二乘法回归会出现偏差，所以近年来的研究中较少使 用，转而使用 Tobit 模型，可以较好地分析出影响农业灌 溉效率的因素。在使用 Tobit 模型时，模型形式和变量选 取均是十分重要的，尤其是要结合实际情况选取变量，

并做好定义。Tobit 模型的模型形式是：E=茁+茁X+

i = 1

酌jZi+滋。模型形式中的 E 指农业灌溉用水效率，X 指核心 变量，表示农户是否决定采用节水灌溉技术，Z 指控制 变量，茁 是常数项，表示核心变量，酌j 表示控制变量的回 归系数，滋 表示误差项。

变量选取的重要性是毋庸置疑的 ，主要有 4 类变 量，即核心变量、个体特征、经营特征、外部因素。核心变 量的变量是节水灌溉技术，可定义为是否采用当前所使 用的节水灌溉技术，比如喷灌、滴灌。通过使用节水灌溉 技术可以大大降低农业灌溉时的水资源浪费，水资源的 配置可以更加合理，有助于提升农业灌溉效率。个体特 征的变量包括年龄和文化程度， 通常农户的年龄越大 时，种植经验会更加丰富，所以在选择农业灌溉方式时 会更加合理，灌溉效率可因此得到提升。同时农业灌溉 效率的提升涉及到较多的专业知识，所以要求农户具备 较高的文化程度，以便更好地使用灌溉技术和开展管理 工作。经营特征的变量是地形，主要分为平原和山地。平 原地区的田地较为平整，水资源灌溉后可以较容易地被 土地吸收，农业灌溉效率可以因此而提升；山地地区的 田地高低不平，水资源灌溉后容易流失，会引发水资源 浪费的问题[4]。外部因素的变量名称包括灌溉设施、资源 禀赋、技术培训。当村庄内建有机井、泵站等灌溉设施 时，无目的、无效的农业灌溉会大大减少，农业灌溉效率 可以因此而提升；农户认真参与农业灌溉技术的相关培 训，则可以提升节水意识，也更容易掌握农业灌溉技术。 4 利用节水灌溉技术提升农业灌溉效率的策略措施

结合前人的研究成果，农业灌溉效率主要受到核心 变量、个体特征、经营特征、外部因素的影响，但 4 种因素 的影响作用有一定的差异。相比之下，经营特征、核心变 量、外部因素中的灌溉设施会对农业灌溉效率产生很大

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的影响。但总的来说，农业灌溉效率除已经明确的因素 外，还有一些细节性、隐蔽性的因素，最终的节水灌溉效 果容易受到影响。比如节水灌溉技术虽然具有较强的灌 溉效率提升优势，但实际操作时需要投入较大的成本，并 且后续需要进行长时间的维护，维护成本与管理成本均 较高。再比如当前阶段农户对节水灌溉技术的认识不足， 未能充分意识到节水灌溉技术所带来的经济效益、生态 效益，很大程度上制约着节水灌溉技术的发展，农业灌溉 效率也无法提升。

针对当前农业节水灌溉技术应用的实际情况，为更 有效地提升农业灌溉效率， 可以重点从 3 个方面着手。

( 1 )进一步做好农业生产指导工作，基层农业部门应充 分认识到节水灌溉技术推广应用的重要性，通过线上和 线下方式为农户提供技术指导与服务，以求帮助农户转 变思想观念，熟练应用节水灌溉技术。(2 )当地政府和技 术部门要进一步加强节水灌溉设备设施的建设力度，为 节水灌溉技术的广泛应用提供良好的条件，发挥出节水 灌溉技术的最大优势 ，助力农业灌溉效率的提升[5]。

( 3 )农业灌溉效率会很大程度上受到经营特征的影响， 但地形这一固定性因素无法改变，所以应不断优化农业 种植结构，秉承适地适种的原则，山地可以重点种植需 水量不高的作物，平原地区大力种植粮食产物和经济作 物，在节约水资源的同时保障国家粮食安全。

5 结束语

节水灌溉技术在农业生产中的优势是毋庸置疑的， 应坚定不移地做好推广应用工作，并通过不断优化节水 灌溉技术提升农业灌溉效率。考虑到农业灌溉效率受到 较多因素的影响，除优化节水灌溉技术外，还应该不断 从农业种植结构优化、人才队伍建设、灌溉设备设施建 设、技术宣传推广等方面着手，创造更有利于农业灌溉 效率提升的条件和环境，助力现代农业的发展。

参考文献: [1]吴春帮.农田水利工程高效节水灌溉技术的发展与应用分析[J]. 农业科技与信息，2021(24 )：120- 121.               [2]贺财.节水灌溉技术在农田水利工程中的应用分析[J].新农业， 2021(22 )：17- 18.               [3]付杰.农业节水灌溉自动化技术应用分析[J]. 大众标准化，2020 (8)：93-94.               [4]何建斌.高效节水灌溉技术在农田水利灌溉中的有效运用研究               [J].农村实用技术，2021(4 )：157- 158.               [5]宋昆仑.浅析高效节水灌溉技术在农田水利灌溉中的应用[J].现 代农业，2021(6)：53-54.