出品：科普中國
製作：高陽（中國農業科學院農田灌溉研究所）
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
我國是農業大國，也是全球人均水資源最貧乏的國家之一；與此同時，我國還是世界上人口最多的國家。要在有限的水資源條件下滿足14億人的吃飯需求，節水灌溉勢在必行。
作為農業大國，我國的種植模式多種多樣，農業灌溉方式也是花樣繁多：噴灌、滴灌、水平、湧流……
大家肯定好奇，哪種方式最節水呢？
事實上，要達到節水灌溉的最佳效果，還得透過土壤、地域、作物的不同情況，進行“量體裁衣”的選擇。
下面就一起看看這幾種比較常見的節水灌溉方式吧！
圖片來源：veer相簿
水平、湧流：地面灌溉各展乾坤
目前，地面灌溉仍是我國灌溉農業中常見的灌溉方式，佔全國總灌溉面積（11.0億畝）的95%以上。畦灌投資成本低、田間工程設施簡單且易於操作，因此在今後相當長的一段時間內，我國農業的灌水技術仍將以地面灌溉為主。
但是，畦田規格和灌水技術引數缺乏科學設計，導致傳統地面灌溉的灌水質量不高、水分浪費較為嚴重。長期以來，人們存有一種誤區，認為“地面灌溉等於大水漫灌”。其實，地面灌溉包含水平畦灌、湧流灌和控制性交替灌溉等等，而隨著精細地面灌溉技術的發展與推廣應用，地面灌溉技術的灌水質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”吧。
水平畦灌是建立在鐳射精細平整土地技術上的一種地面灌溉技術，具有技術要求低、灌水利用率高、生產率高等優點，可使灌溉均勻度提高15%以上。透過結合鐳射平整土地並且最佳化畦田規格，如改長畦為短畦，改寬畦為窄畦，並採用科學合理的入畦流量，能夠顯著地提高灌水效率。
圖片來源:sxkfnj.com
湧流灌則不同，它是採用大流量、快速推進、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。
湧流灌的結構 （圖片來源：agristudyinfo.com）
控制性交替灌溉技術以傳統地面灌溉為基礎，透過技術改進提出的新型地面灌溉技術，具有改善土壤通透狀況、提高作物對水分養分的吸收效率的功能。和常規溝灌相比，它的水分利用效率能提高10～15%。
此外，還可以改進畦田放水設施，如採用虹吸管（用於明渠輸水）或地面移動閘門孔管（用於管道輸水）放水。如此一來，田間水利用率能比人工開口放水高出5～10%。
交替溝灌 （圖片來源：作者提供）
現代的地面灌溉技術不僅能節水、增產，還可以提高農機作業效率和耕地利用效率。而隨著我國農業現代化程序不斷推進，在未來，融合了智慧控制和資訊科技的地面灌溉新模式將是我國主要的灌溉方式。
噴灌、滴灌：節水灌溉各有千秋
噴灌和滴灌是目前最為常見的節水灌溉方式，透過採用管道輸水，噴灌和滴灌能夠大大減少灌溉水的蒸發和滲漏。
噴灌採用的是有壓輸水，因此噴頭處的水壓較大，其射程一般在10 米以上。與其他節水灌溉相比，噴灌的前期投資較低，裝置簡單，後期養護花費相對較少，對於生產獲利比較困難的農產業來說，低成本和低維護，為噴灌添加了適用性。
噴灌 （圖片來源：veer相簿）
固定式噴灌是最為常見的噴灌方式，干支管大多都埋在地下，便於節省人力，且可靠性高，使用壽命長，當然，在裝置投資上，價格就高一些啦。
而半移動式噴灌的幹管是固定的，支管是可以移動的，具有較少的支管用量，從而投資較小（約為固定式的50%～70%）；但是移動支管需要耗費人力，並且支管容易損壞。
然而，無論是固定式還是半移動式噴灌，噴射過程中水流都易受風力影響，因此，多風地區不適宜使用噴灌。
中心支軸式噴灌機是自動化程度最高的噴灌裝置，可節約大量勞動力。中心支軸噴灌機在我國的西北、東北、華北各地和雲貴高原等地的農牧業區均有應用，它幾乎適用於各種土壤以及大田作物、蔬菜、經濟作物和牧草等，可謂“面面俱到”。然而，如果不採用地角裝置，噴灌機所灌溉地塊的輪廓線外會遺留約 20%的未灌溉面積。
絞盤式噴灌機的機動性好，能夠適用於不同形狀、具有一定坡度的地塊灌溉，也是一種自動化程度較高的噴灌裝置。一般一臺噴灌機只需 1 人操作，並在一小時內就能完成位置轉移和灌溉準備；甚至一個人可以同時操作和管理多臺噴灌機作業。但它能耗大，入機壓力在 0.5～0.8MPa 以上，執行成本高；此外，噴頭車作業道會佔用耕地，降低土地利用率。
噴灌機型別選擇也需“對症下藥”：懸臂式噴灌機霧化程度高，適合於灌溉蔬菜和作物幼苗；單噴頭車絞盤式噴灌機則不適合，因為噴灑水滴大。
滴灌是能夠實施水肥一體化精準供給以及自動化控制的灌溉技術。隨著滴灌帶/管生產成本降低，它的應用已由經濟作物推廣到大田糧食作物了。
滴灌採用塑膠管道輸水，管材輕便、結構簡單、佈設容易，能適應複雜地形；不同滴頭也可適配土壤條件和作物生長的灌溉需求。
滴灌易於實現自動化控制和農業集約化、資訊化和規模化經營，看看資料，你就知道：中國農業科學院農田灌溉研究所“非充分灌溉原理與新技術”團隊提出的“滴灌冬小麥水肥一體化高效管理”技術模式，能將平均畝產、水分利用效率和氮肥生產力較常規地面提高13.4%、16.1%和37.1%，節水增效十分明顯。
然而，滴灌也做不到“十全十美”。由於滴頭的流道斷面較小，很容易被水中的雜質堵塞，且自動化的滴灌系統對管理人員的要求也是很高的，這在無形中加大了滴灌的應用難度。
由此看來，各種灌溉技術的存在都有其必然性，而節水灌溉技術也不能不看地區條件，非黑即白地劃分“好”和“壞”。無論是噴灌、滴灌法，還是水平畦灌、湧流灌等等，都有各自的用武之處。因地制宜地選取節水灌溉技術，才是最優決策。
