尽管我国农业取得了举世瞩目的成就，但不可否认，现阶段我国农业基础依然薄弱，加之我国地域辽阔、地形复杂多样，农业灌溉面积的90%以上仍依赖于地面灌溉。由于我国地面平整和灌溉技术落后，田间灌溉工程不完善，管理粗放等原因，致使我国地面灌溉的水分利用效率较低。通过大面积应用改良的地面灌溉技术，可减少灌溉过程中的损失，缓解农业用水的供需矛盾，对于促进我国灌溉农业的可持续发展具有重要的现实意义，并为我国传统农业向现代化农业转变奠定基础。
（1）改良的地面灌溉特征
传统灌溉的主要不足是无法对灌溉过程进行准确控制，虽然可以控制灌水总量，但是灌溉水在田间的分布却难以控制，并由此造成灌溉质量较差。改良的地面灌溉技术主要表现出以下技术特征：
1）高精度平地技术是高质量地面灌溉的基础。农田水利工程建设中，土地平整是一项极其重要的基础性工作，只有高质量的平整土地，才能有高质量的地面灌溉、精量播种、精量施肥等。激光控制平地技术可以实现高质量平地，效果非常好，在发达国家普遍应用。
2）应用实时反馈技术提高对灌溉过程的控制。地面灌溉水流在田间的运动扩散过程非常复杂，如能对其运动过程进行实时监控和控制，将会极大地提高地面灌溉质量。随着计算机技术的发展，应用实时反馈技术对地面灌溉水流过程进行监控，反求出适宜的控制参数，制订高效的地面灌溉方案，从而实现对地面灌溉的精细控制，提高灌溉质量。
3）应用高效的地面灌溉技术和设备，提高地面灌溉的自动化水平。比如水平畦田灌溉、波涌灌溉等先进的地面灌溉技术，不仅提高了地面灌溉的自动化水平，而且实现了节水节能。
4）制订合理的灌溉方案。采用地面灌溉技术很难实现小定额灌溉，因此要制订适宜的灌溉方案，加强对灌溉过程的控制。
（2）改良的畦灌技术
改良的畦灌技术主要是指“长畦改短畦，宽畦改窄畦，大畦改小畦”。改进的畦灌技术具有以下优点：
1）节约水量、易于实现小定额灌水。试验表明，灌水定额随畦长的增加而增大。
2）灌水均匀，浇地质量高。由于畦块小，水流比较集中，水量易于控制，入渗比较均匀，可克服高处浇不上、低处水汪汪的不良现象。
3）防止深层渗漏，提高田间水的有效利用率。小畦灌深层渗漏量小，可防止灌区地下水位上升，预防土壤沼泽化和盐碱化发生。
4）减轻土壤冲刷，减少土壤养分淋失。
（3）波涌灌溉
1）波涌灌溉的概念。波涌灌溉，又称间歇灌溉、涌流灌溉，是采用大流量、快速推进、间断地向沟（畦）放水的灌水方式。与传统沟、畦灌溉相比，在理念和运行方式上有了重大改进，是一种新型地面灌溉技术。
波涌灌溉水流不同于传统连续灌溉一次湿润土壤，而是分段地把灌水由首段推进至末端，在一个灌水过程中包括几个间歇供水周期。波涌灌溉停水期间地表就会形成一个光滑的致密层，土壤这种表面边界的变化使地面粗糙率和水分下渗率降低，有助于水流快速向前推进，有利于提高灌水效率及均匀度，灌溉质量显著改善。
2）波涌灌溉的构成。波涌灌溉系统由水源、波涌阀、控制器和输配水管道等部分组成。波涌阀是铝合金材质，控制器和阀体的连接口是工业化标准建材，具有防水防尘功能。由于波涌阀采用的是左右双阀，可以实现交替供水，灌溉结束后，波涌阀自动关闭左右阀门，切断水源，避免水资源浪费，全过程都是由控制器自动完成。
3）波涌灌溉的优点。
A.节水效果好。节水效果与沟畦规格、土壤质地等因素有关。一般情况下波涌灌溉与连续灌溉相比，可节约用水15%~30%。
B.灌溉时间短。波涌灌溉采用大流量快速推进，水流速度快，灌溉期缩短，节省时间。
C.解决了长畦灌水难。由于短畦占地、费工，所以在许多灌区沟畦比较长，最长的有近400米，若采用连续灌溉，灌溉时间长，田间深层渗漏严重。而采用波涌灌溉，可以缓解或解决这一问题。
D.灌水均匀、保肥效果好。缩小了畦首、尾入渗量的差距，灌水均匀。深层渗漏减少，肥料淋失量降低，使大部分肥料保持在根层内。
波涌灌溉如能结合沟灌，其优点会得到充分发挥。
4）波涌灌溉的技术要点。
A.周期、周期数和循环率。一次放水和停水的过程为一个周期；完成波涌灌溉全过程需要的周期数量为周期数。放水时间与周期时间之比为循环率。一般200米以下的沟畦以2~3个周期为宜；周期数少均匀度低，周期数多效果增加亦不明显。循环率一般掌握在1/3~1/2。
B.放水时间。波涌灌溉的放水时间应取连续灌水时间的65%~90%。
C.放水流量。具体根据水源、灌溉季节、土壤质地、田面平整情况等确定。放水流量大，流速快，节省时间和水量，但不能冲刷土壤。
（4）闸管灌溉
闸管灌溉是利用在田间可以自由移动的管道，在管道一侧安装有许多小型阀门，水流通过这些阀门流入畦或沟的灌溉方式。闸门的间距一般与畦沟的间距一致，其开度可以调节，以便控制流量。
根据管道制作材料的不同，可以将闸管分为柔性闸管系统和硬性闸管系统。由于柔性闸管造价低、使用方便，我国闸管灌溉系统普遍使用。在实践中，田间闸管可替代毛渠起到田间输配水的作用，还可以通过闸阀控制，调配入畦（沟）流量。
实践表明，田间闸灌可有效控制灌溉，灌溉水利用率达80%，比漫灌节水30%~40%，且具有降低劳动强度、减少田间渠埂占地等优点，适应我国大田作物节水灌溉的需要。
（5）膜上灌溉
膜上灌溉是在地膜栽培的基础上，灌溉水在地膜上流动，利用自身重力，从放苗孔慢慢流到作物根部土壤的灌溉方法。该方法是20世纪80年代在我国新疆地区，结合棉花地膜覆盖而发展起来的一种新型地面节水灌溉技术，该方法首先在棉花上应用，后发展到玉米、小麦等作物上，现在我国西北地区大面积推广应用，取得了显著的生态、社会和经济效益。
膜上灌溉通过地膜上的放苗孔（灌水孔）灌溉，以侧渗方式湿润膜下土壤实现灌溉，属于局部灌溉，大大防止了灌溉水的深层渗漏，并减少了棵间蒸发，水分利用率和利用效率显著提高，与玉米、棉花的常规沟灌相比，省水40%~60%，增产效果明显。
膜上灌溉的灌溉定额、灌水强度等类似滴灌，但膜上灌溉投资很少。膜上灌溉可根据作物对水分的不同需求，通过调整放苗孔（灌水孔）的密度和孔径，来解决灌水强度和不均匀问题。
凡是地膜栽培的地方都可以采用膜上灌溉，但更适宜于在地势高、易板结、气温低的地区推广。实施膜上灌溉需要借助机械把施肥、铺膜、打埂、打孔、播种等工作一次完成，因此，配套农机具是膜上灌溉技术推广的关键。
1）膜上灌溉的基本形式。膜上灌溉是改良的地面灌溉，其基本形式仍然以沟灌、畦灌等技术为主。其在田间的实施形式主要有两种：第一，做畦膜上灌溉，首先要在田间如畦灌般做畦，之后将地膜铺在畦内，灌水时水在膜上流动，通过放苗孔或灌水孔流入畦田土壤，并借助侧渗湿润整个根区，如棉花膜上灌基本就是这种形式。第二，沟内膜上灌，首先在田间如沟灌般开沟，在沟底、沟坡以及部分垄背上铺农膜，作物种在沟坡或垄背上，水由放苗孔或渗水孔流入土壤，湿润耕层，如小麦垄膜沟种涌泉灌溉。
2）膜上灌溉的好处。
A.节水。灌溉水的利用效率明显提高。
B.集雨。降雨时薄膜能将雨水汇集于作物根部，将无效的小雨变成有效的降雨，降水利用率提高10%~20%。
C.保墒。减少了棵间水分蒸发。
D.增温。覆膜后，土壤温度明显提高。
3）膜上灌溉需要注意的问题。
A.膜上灌溉属于低定额局部灌溉，要注意满足作物的水分需求，特别是作物中后期需水较多，应适时增打灌水孔。
B.地膜覆盖后，后期施肥不便，要对作物施肥方案适当调整，增施底肥或种肥。
C.播种前要喷除草剂，减少后期除草的不便。
D.作物收获后，残膜应及时妥善处理，避免污染农业生态环境。
3.3喷灌的出现与发展
喷灌，意为喷洒灌溉，是利用水泵加压或自然落差压力将水通过管道输送田间，再经喷头喷到空中，形成类似降雨的细小水滴，均匀落下湿润土壤的一种先进灌水方法。
从世界范围看，虽然地面灌溉还是灌溉的主要形式，但喷灌呈现蓬勃发展的态势，特别是在欧美等发达国家发展更快，其中美国、俄罗斯、英国、德国、丹麦等喷灌面积比例较大。我国从20世纪50年代开始引进喷灌技术，并大面积推广应用，但我国目前喷灌面积仍只占有效灌溉面积的2%左右，远远低于以色列和美国等发达国家水平。引进国外先进技术，并结合我国实际情况消化吸收，构建具有中国特色的喷灌技术对我国农业节水非常重要。
3.3.1喷灌的出现
人类为了生存，在与自然界漫长的斗争过程中，学会了拦河蓄水、建渠引水、开畦灌溉等农田水利技术，保证了人类生存最基本的物质供给。进入20世纪以来，由于人口增多，迫切要求有更多的粮食供应，同时由于工业发展，非农业用水的比例大幅增加，在这种历史背景下，如何节约农业用水、提高灌溉水的利用效率是迫切需要解决的重大历史和现实问题。
1894年，美国人查尔斯·斯凯纳发明了非常简单的喷水系统，开创了人类利用机械设施节水灌溉的先河。1933年，美国加州的农民澳滕·英格哈特发明了摇臂喷头，并对以后农业节水灌溉起了革命性的推动作用。采用摇臂喷头灌溉，水分利用率比漫灌提高50%以上。
第二次世界大战后，美国的技术、经济发展迅速，以皮尔斯为代表的灌溉企业制造出了半固定及固定式喷灌系统，使喷灌的大面积应用成为可能。半固定式喷灌系统造价低，对田间耕作无影响，但是人工搬运劳动量大；固定式喷灌系统劳动强度小，但造价高、影响田间耕作。
20世纪30年代后期，哈里·法里斯通发明了喷灌机，并投入使用。这种机械充分利用了半固定式喷灌系统造价低的优点，利用小功率汽油机驱动，劳动强度大大降低。
20世纪50年代以后，美国的经济快速发展，劳务成本迅速上升，迫切需要比喷灌机劳动强度还要低的机械。1952年，美国科罗拉多州的农民弗兰克发明了水力驱动的喷灌机具，称中心支轴式喷灌机。这种机械配合使用摇臂喷头，自动化程度明显提高，劳务成本显著下降，但这种灌溉系统占用土地，使土地利用率降低。由于其自动化程度高、地形适应性强，60年代后，在地广人稀、地势不平的美国中部广泛应用。70年代，中心支轴式喷灌机的喷头改为更节能的低压微喷头，此后，水力驱动也改为电力驱动。在美国的灌溉面积中超过30%是采用这种中心支轴式灌溉机。后来为了提高土地利用效率，又推出了平移式喷灌机，但是因其成本高、能耗大、维修麻烦等，并没有太多应用。另外，还有一种流行于欧洲的卷盘式喷灌机，其源于法国，适合于中、小农场。其灵活、方便、劳务成本低，但是能耗高，灌溉均匀度差，喷水压力大，对作物和土壤的破坏作用较大。
3.3.2喷灌的优缺点
（1）喷灌的优点
1）节水。
A.可控制水量，喷水均匀度较高，避免了地表径流和深层渗漏损失。
B.喷灌用专门的管道输水，在输水过程中，几乎没有漏水和渗水损失现象，水利用系数高。
C.可根据作物需水规律和土壤质地确定适宜的灌水定额，减少了作物无效蒸腾，相同产量只要较少的灌溉水量，水分生产效率高。
实践表明：一般土质，喷灌可节水30%~50%；保水能力差的土质，可节水70%以上，节水效益相当可观。
2）省工。
A.喷灌可实现高度的机械化，尤其是采用自动控制的大型喷灌机，可节省大量劳动力。
B.减少田间劳动量，取消了田间输水毛渠、畦田的田埂等修建。
C.可综合利用，结合喷灌可施入化肥和农药，减少了施肥和喷洒农药的劳动量。据统计，在相同的生产条件下，喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的50%。
3）省地。喷灌时用管道输水，无需渠道和畦埂，土地利用率高，一般可增加耕地7%~10%。
4）保土。通过调整喷灌强度，不破坏土壤结构，不产生地面径流，避免了表土流失。
5）适应性强。
A.适应各种粮食作物、经济作物。
B.适应于大田、温室、农场、运动场、牧场、景观灯各种场所。
C.适应于沙土、壤土、黏土、沙漠等各种类型土壤。
D.适应于平原、山区等各种地形，如山区、丘陵采用喷灌，还可以减少人造梯田费用。
6）增产。
A.喷灌可采用小定额灌溉，便于严格控制土壤水分，作物根区供水充分，有利于作物生长。
B.对耕作层土壤不产生机械破坏作用，保持了土壤正常的团粒结构，土壤疏松、多孔、通气性好，有利于提高土壤肥力。
C.调节田间小气候，增加近地层的空气湿度，为作物创造了良好的生长发育条件。
D.能冲洗掉作物茎叶上的尘土，有利于作物光合作用。
E.喷灌可防止或减轻灾害性天气对作物的影响。例如，干热风发生时，喷灌可提高空气湿度，降低气温。一般粮食作物可增产10%~20%，经济作物增产20%~30％。
