科学灌溉体现了灌溉的科学性，使现有的节水灌溉更加科学化，通过合理的灌溉计算，制定合适的灌溉制度，并通过行之有效的管理体系进行维护，使灌溉目的达到最优化，使产值与用水量的比值达到最高点。 但科学灌溉强调的是灌溉的科学性，在节水的基础上增加严格的科学依据，主要包含以下几个方面：（1）灌溉制度的科学性；(2)设计方案的科学性；(3)运行管理的科学性。
节水
采用喷、滴灌等设施进行灌溉，可以很好地避免产生地面径流和深层渗漏损失，使水的利用率大为提高。
喷灌：是将灌溉水加压，通过管道，由喷嘴将水喷洒到灌溉土地上的一种灌溉方式。喷灌是目前大田作物较理想的灌溉方式，与地面输水灌溉相比，喷灌能节水50%—60%。
微灌：有微喷灌、滴灌、渗灌、微灌等形式，是将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器灌水于作物根系附近，属于局部灌溉，只湿润部分土壤。微灌与地面灌溉和喷灌相比，可节水80%—85%。微灌与施肥结合，利用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补充作物所需要水分和养分，增产效果好，微灌应用于大棚栽培和高产高效经济作物上。
节约耕地
以往传统的灌溉方法是水通过干渠、支渠、斗渠，毛渠五级渠道输送到田间的，而在田间还要挖大量的埂、畦、沟渠，这样真正有效的种植面积只有70～80%，而采用喷灌、微灌等，可以将田埂、沟渠等取消，可以增加种植面积15－20%，大大地提高了土地利用率。
改善农田小气候
农田小气候指农田中作物层里形成的特殊气候，是农田贴地气层与土层同作物群体间的生物过程和物理过程相互作用所形成的一种局部气候。由土壤温度和湿度、田间空气温度和湿度、贴地层与作物层中的辐射和光照、风速和二氧化碳浓度等要素组成。
农田小气候对农作物的生长、发育和产量以及病虫害都有很大影响。由于各种农作物的群体结构不同，株间的光能分布、空气温湿度、风速和土壤温湿度的特征均与裸露地上有显著差异。不同农作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和叶面积大小等都能形成特定的小气候。农田小气候既具有其固有的自然特征，又还是一种人工小气候，人类可以通过农业技术措施在一定程度上改变农田小气候。
喷灌、微灌等新形科学灌溉模式，可以很好地改善农田上部和下部环境，有效地防止了传统漫灌带来的土壤板结问题，有利于提高土壤墒情、加速灌溉水的渗透速率和提高肥料的有效利用率，使土壤固、液、气三相结构维持在较好的状态。
近几年来，自动控制的灌溉系统越来越多的应用到灌溉系统中，通过各种传感器测量农田小气候的各个参数，在经过中央处理系统的分析，将灌溉、施肥等工作合理的进行安排管理，使农业生产效率达到了一个新的高度。
实现水肥一体化、减少环境污染
我国农村传统的灌溉为大水漫灌，施肥方法主要是经验施肥，没有充分考虑到土壤本身养分养况和农作物生长所需养分，往往大部分肥料随着大水而流失，造成了投入高，产量低，农产品品质下降，效益下降。更为严重的是，长期的大水漫灌及施肥造成了土壤结构被破坏，土地板结，环境污染，严重阻碍了农业的可持续发展。据有关资料显示，我国耕地面积不到世界的1/10，但氮肥和磷肥用量却分别为世界总用量的30%和26%，在单产相近的情况下，氮、磷肥用量分别高出世界平均水平2.05倍和1.86倍；农业污染量已占全国总污染量的1/3～1/2。造成农田污染的主要原因有化肥、农药、农膜等的污染，这些污染不仅影响农产品的生产环境，同时也造成农业资源的极大浪费。科学有效地开发、保护、利用农业资源是21世纪农业实现可持续发展的重要保证。
新型科学灌溉模式利用施肥装置（比例注肥泵、压差式施肥罐、文丘里施肥器等）将肥料和水直接送到紧靠植物根部的地方，以使蒸发和渗漏水量减到最小，且肥料得到了最大的利用，减少环境污染，以下以比例注肥泵为例进行说明。
比例注肥泵直接安装在灌溉管线上，由管路中水流的动能驱动比例加药泵工作。其唯一的动力就是水压。在带压的水流的驱动下，按比例定量将农药剂吸入，然后再与作为动力的水混合。在水压作用下，充分混合的水及药剂随后被输送到下游。吸入（投加）的药剂始终同进入比例加药泵水的体积直接成比例，而同管路中水压及水量的变化无关，从而实现直接流量比例混合及投加。“比例性”是保持恒定的精确剂量的关键，无论流进管线的水流量和压力如何变化，注入的溶液剂量总是与流进水管的水量成正比，可以根据农作物对药剂量的需要在外部调节比例，灵活方便，注肥比例也十分精确。
减少工作量，降低维护成本
采用传统的地面沟灌、畦灌、自流漫灌，要大搞平整土地，这就加大了农田水利基本建设的工作量。采用喷灌、滴灌等科学灌溉后，土地基本不需平整，种地实现了"三无"，即无渠、无沟、无埂，大大减轻了水利建设的工作量，且可以运用自动控技术，实现在室内控制大田中农作物的种植，有力促进了农业向机械化、产业化、现代化方向的发展。
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