河南新鄉(xiāng)縣七里營鎮(zhèn)高標準農田示范地塊，搭載北斗導航的大型噴灌機沿設定軌跡行進作業(yè)。 無人機于3月24日拍攝
編者按
3月22—28日是第三十八屆“中國水周”，主題是“推動水利高質量發(fā)展，保障我國水安全”。眾所周知，農業(yè)離不開水，如何更加便利、高效地利用水資源，成為農田水利高質量發(fā)展的關鍵。隨著信息技術、物聯網、大數據等高新技術的快速發(fā)展，農業(yè)灌溉技術更加智慧、高效、綠色，為保證我國水安全和糧食安全提供重要支撐。
三月春光明媚，黃淮海平原麥田已大面積返青，連片綠色孕育著豐產的希望。在河南省輝縣市麻小營村，五豐合作社社長孫紹臣輕點手機，汩汩清流從高標準農田智能水肥一體機中流出，順著地下輸水管涌向農田，又通過滴灌帶流入作物根系。“這里用上了高效節(jié)水灌溉設施，每畝省水20%、節(jié)肥15%，人工費直降120元，畝產反增百斤！”他指著流轉的千畝農田介紹，笑容里透著踏實。
我國農業(yè)水資源時空分布不均，部分地區(qū)農業(yè)水資源短缺，“澆地難”曾制約農田集約管理和農業(yè)高效耕作。而如今，灌區(qū)現代化改造、高標準農田建設和智慧灌溉技術一道，構建起農業(yè)用水的“脈管系統(tǒng)”。縱橫阡陌的“藍色動脈”，將水源源不斷輸送作物根系，滋潤農田，滋養(yǎng)作物，讓“水源到地頭、用水有高標、集約出實效”的場景成為農田里的新常態(tài)。
打通水源到農田的“最后一公里”
農業(yè)要灌溉，首先要保障的就是精準穩(wěn)定的灌溉水源。近年來，全國灌區(qū)加快現代化改造步伐，補齊農田水利基礎設施短板，推進數字孿生灌區(qū)建設，持續(xù)解決橫亙在農田與水源之間的資源性缺水、技術性低效等難題。
在河北省石家莊市石津灌區(qū)調度中心，電子屏上跳躍著總干渠沿線的實時數據——水位、流量、閘位、視頻監(jiān)控畫面一覽無余。調度人員李子瀟結合基層單位提交的用水申請，與總調度團隊快速研判后，向上游黃壁莊水庫精準下達增（減）水指令，并通過監(jiān)測模塊動態(tài)掌握灌溉進度。“從水量預報到動態(tài)配水，數字平臺讓調度效率明顯提升。”李子瀟說。100多公里外的衡水市趙圈鎮(zhèn)，石津灌區(qū)北圈灌溉站站長田國華正通過“測墑平臺”監(jiān)測田間墑情。“過去澆地靠經驗，現在靠數據！”他滑動手機屏幕，通過“石津慧灌”App與王家井管理處實時聯動，精準了解徐灣分干10余萬畝農田的用水周期，科學填報用水計劃。這個擁有悠久歷史的石津灌區(qū)，借力現代化改造煥發(fā)新生——工程提檔升級，數字孿生賦能，灌區(qū)供水保障能力明顯提升，灌溉周期由35天以上縮短為25天，巡護管理費用明顯降低，年均節(jié)水可達4200萬立方米。
這樣的變革正在全國展開。2014年以來，我國新增改善灌溉面積約3.6億畝，新增高效節(jié)水灌溉面積約1.5億畝，耕地灌溉率達55%。2024年中央投入超1000億元支持1300余個灌區(qū)開展現代化改造，襯砌渠道、新建量測水設施，有力提高了灌溉保障能力和節(jié)水灌溉水平。
現代化管理也使水資源突破地理約束。在安徽省淠史杭灌區(qū)，數字孿生技術構建“空天地”立體監(jiān)測網絡，4000余處智能站點實時分析水情、雨情、墑情、工情，使配水方案生成時間由數天縮短至數分鐘，顯著提升調度效率。
河南省人民勝利渠灌區(qū)通過智能監(jiān)測與自動化量測技術，實現樞紐遠程管控、渠道流量實時追蹤及用水精準計量，并依托土壤墑情、氣象數據和作物需水規(guī)律，動態(tài)制定科學灌溉方案，顯著提升管理效能與節(jié)水效益。
江西省袁惠渠灌區(qū)始終堅持“節(jié)水優(yōu)先”，工程建設與用水管理兩手抓、兩手硬，以數字化平臺整合現代化管理手段實現渠道暢通、按需配水，破解30萬畝農田末端灌溉難題。
“現代化灌區(qū)建設打出了一套‘組合拳’。”中國水利水電科學研究院水利研究所所長張寶忠指出，灌區(qū)通過工程改造、制度約束、技術創(chuàng)新和協同管理四大維度，構建從水源調配到田間用水的全鏈條保障體系，確保農業(yè)用水的高效性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性，為農業(yè)高效綠色發(fā)展提供保證。
高標準農田里的“水密碼”
如果說骨干水渠是農田灌溉的“大動脈”，那田間水網、節(jié)水設施和配套機井則像遍布沃野的“毛細血管”，共同構建起完整的現代灌溉系統(tǒng)，推動農業(yè)從傳統(tǒng)漫灌向系統(tǒng)治水轉型升級。
數據顯示截至2023年底，全國已建成高標準農田超10億畝，其中高效節(jié)水灌溉面積達4.1億畝，通過實施渠道防滲、噴滴灌等工程，農田灌溉水有效利用系數從2014年的0.530提高到2023年的0.576，全國耕地實際灌溉畝均用水量由402立方米下降到347立方米，單方灌溉水的糧食生產力從1.58千克增加到1.80千克以上。
在新疆維吾爾自治區(qū)昌吉州奇臺縣，滴灌帶如經緯般鋪展在昔日戈壁，通過“壓鹽洗堿+水肥協同”技術，讓鹽堿地長出高產棉田，棉花出苗率從60%躍升至90%以上。
內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市高標準農田標準化建設示范區(qū)創(chuàng)新應用黃河水澄清滴灌水肥一體化技術，通過三級沉淀池凈化泥沙，配合智能滴灌設備實現每畝增糧200斤，增效300元。
浙江省金華市婺城區(qū)打造集中連片高標準農田，強化農業(yè)節(jié)水技術措施，大力推廣應用低壓管道灌溉、噴灌、滴灌等高效節(jié)水灌溉技術，年節(jié)約水量約80萬立方米，灌溉水利用率提高10%。
“高標準農田灌溉不是簡單的修渠引水，而是通過技術與工程綜合應用實現水土資源的高效協同。”西北農林科技大學科學技術發(fā)展研究院院長趙西寧指出，我國已形成分區(qū)施策、系統(tǒng)治水的高標準農田建設格局，北方平原突出規(guī)模化節(jié)水和地下水超采治理，構建“深渠密網”輸配水系統(tǒng)；南方丘陵聚焦智能排灌和生態(tài)水系，破解“旱澇急轉”難題；西北干旱區(qū)創(chuàng)新集雨補灌與鹽堿地改良，黃淮海平原構建洪澇旱漬協同防控……通過“一區(qū)一策”的系統(tǒng)治水，高標準農田將水資源剛性約束轉化為了保障糧食安全的核心基礎設施。
“讓每滴水創(chuàng)造更多價值”
“過去我們總想著怎么多找水，現在則聚焦如何讓每滴水創(chuàng)造更多價值”。中國農業(yè)科學院農田灌溉研究所所長王景雷的這句話，折射出農田灌溉從資源依賴型向科技創(chuàng)新型轉變。
在中國農業(yè)科學院新鄉(xiāng)綜合試驗基地，2560組傳感器深埋于地中滲透儀的不同土層，持續(xù)記錄著土壤、作物和環(huán)境之間互相反饋的過程，也藏著灌溉科技的核心突破：冬小麥拔節(jié)期日均需水量數據、玉米抽雄期氮肥吸收效率與溫度的關聯函數、棉花根系在鹽堿脅迫下的自適應規(guī)律……這些凝聚數十年科研積淀的底層數據，是破解農田“澆多少、何時澆、怎么澆”的關鍵。
面對現代農業(yè)發(fā)展對高效農田管理的需求，科研人員建立起覆蓋大宗農作物的生長數據庫，將作物水肥需求規(guī)律轉化為可計算、可預測的數字模型，為精準灌溉提供科學依據。
正值小麥春灌關鍵期，河南新鄉(xiāng)縣七里營鎮(zhèn)高標準農田示范地塊卻無人管理，唯見搭載北斗導航的大型噴灌機沿設定軌跡行進。仔細觀察會發(fā)現，不同區(qū)域的噴頭水花形態(tài)各異。“這是中心支軸式噴灌機的角臂系統(tǒng)在做決策。”灌溉所副研究員陳震介紹，系統(tǒng)通過無人機遙感、土壤墑情傳感器與云端AI模型編織成智慧網絡，結合作物水分需求信息自動生成灌溉作業(yè)處方圖，使噴灌機既能根據差異調節(jié)噴灑量實現精準灌溉，又能精準識別田塊邊界達到95%以上覆蓋率，與傳統(tǒng)漫灌相比節(jié)水30%~50%、節(jié)肥10%~15%，灌溉均勻系數突破0.85。
“當前灌溉裝備創(chuàng)新已從單一設備改進轉向系統(tǒng)性技術重構。”王景雷表示，這一轉型通過構建“土壤-大氣-作物”多維傳感網絡、建立智慧灌溉動態(tài)模型、研發(fā)多功能快速響應的智能灌溉裝備來實現。在新質生產力驅動下，農田裝上了“神經系統(tǒng)”，作物會“說話”、田地能“思考”、裝備懂“應變”，一場以數據為基、智能為核的轉變正在推動農田灌溉向數字化、智能化、協同化快速躍遷。
“在水資源緊缺形勢下，保障國家食物安全和農產品有效供給，必須發(fā)展高水效農業(yè)，推動農業(yè)適水發(fā)展”。中國工程院院士、中國農業(yè)大學教授康紹忠指出，要加強灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造和高標準農田建設銜接，推動高效節(jié)水灌溉與農藝技術融合，持續(xù)開展農業(yè)節(jié)水科技創(chuàng)新，保障農業(yè)水安全和糧食安全。
