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节水灌溉机械化技术(一)
发布日期:2018-05-25 16:23     

一、技术应用意义及现状
(一)技术应用意义

发展节水灌溉,一方面可以有效地减少水资源的过量开采和不合理使用,从而防止水环境的恶化;另一方面可以通过充分挖掘雨水资源和土壤水资源的潜力提高农业综合生产能力,改善区域生态环境。农业是用水大户,且有较大潜力,大力发展节水灌溉,大幅度提高灌溉水的利用率和效益,不断提高农业综合生产能力,不仅是促进水资源可持续利用的一项重大工程,而且是发展现代农业的一项根本性措施。在推进农业现代化进程中具有重要作用。事实证明,只有走高效节水的路子,才能提高单产和品质,促进农民持续增收。
    节水灌溉技术的发展,可促进发展优质、高效、高产农业,促进农业增产和农民增收。节水灌溉的普及,促进农业机械化、集约化、现代化水平的提高,增强农业发展的后劲。发展节水灌溉还能带动节水灌溉设备制造等相关产业的发展,提高农业灌溉设备的科技水平。
    (二)技术应用现状
    作物果实成熟时的9-10月,广西水资源季节性短缺造成干旱。由于土地灌溉技术水平不高,往往造成了水资源的浪费,且灌溉不能满足农作物生长的需要。干旱缺水已成为制约农业发展的重要因素。近年来,随着经济和社会发展,旱情有进一步加重的趋势。大力发展节水灌溉,既是当务之急,也是长期的战略性任务。

“十一五”以来,农田有效灌溉面积已经超过80%。与此形成巨大反差的是占广西耕地总面积2/3的旱坡地,基本上还是靠天收获的“望天地”。节水灌溉面积1029万亩,占耕地总面积6320万亩的16.3%,高效节水灌溉不到5%。“十二五”期间,广西发展高效节水灌溉面积300万亩,备用指标300万亩,并制订了完善300万亩高效节水灌溉规模化发展规划。根据条件发展喷灌、微灌等精细灌溉技术,把大中型灌区建设成为农田节水灌溉推广普及的龙头项目和示范项目。
    二、主要技术内容
    节水灌溉机械化技术主要指通过合理配套与运用灌溉机械设备将灌溉水以较快速度输送至作物根层土壤,达到作物合理需水量、输送速度和土壤渗吸速度,减少水量损失的各种机械化灌溉技术。

节水灌溉技术分为喷灌、微灌两大类,其中,微灌分为微喷灌、滴灌、渗灌、微管灌等。
   (一)喷灌技术
    1.技术定义
    喷灌技术是指把灌溉水源、喷灌设备和田间工程有机集成,利用水泵加压或自然落差将灌溉水通过压力管道输送到田间,经喷头喷射到空中,形成细小的水滴,近似天然降水均匀地洒落田间,来灌溉土地或农作物的一种先进灌水方法。
    2.技术内容
    喷灌技术是喷灌系统(包括首部枢纽、管网、喷洒装置、控制装置等)的集成技术。喷灌系统的类型很多,按系统的设备组成特点,可分为管道式喷灌系统和机组式喷灌系统。水源、喷灌泵与各喷头间由一级或数级压力管道连接,且需由设计者自行选配这些管道和机、泵,这样的喷灌系统称为管道式系统;使用厂家成套生产的喷灌机(组)的喷灌系统,称为机组式系统。机组式喷灌系统按其喷洒特征又分为定喷机组式和行喷机组式系统。

(二)微灌技术

1.技术定义

微灌技术是按照作物生长所需的水和养分,利用专门设备加压或自然落差,通过管道系统将水和养分输送到系统末端毛管上的孔口或灌水器,将有压水流变成细小的水流或水滴,直接送到作物根区附近,均匀、适量地施于作物根层所在部分土壤的一种局部灌水方法。

2.技术内容

微灌按灌水时水流方式的不同可分为滴灌、微喷灌和渗灌等。其中滴灌应用最为广泛。微灌的特点是灌水流量小,一次灌水延续时间长,周期短,需要的工作压力较低,能够较精确地控制灌水量,把水和养分直接输送到作物根部附近的土壤中,满足作物生长发育之需要。

(1)微喷灌溉,是用很小的喷头(微喷头)将水喷洒在土壤表面上。微喷技术比喷灌更为省水,由于雾滴细小,其适应性比喷灌更大,农作物从苗期到成长收获期全过程都适用。它利用低压水泵和管道系统输水,在低压水的作用下,通过特别设计的微型雾化喷头,把水喷射到空中,并散成细小雾滴,洒在作物枝叶上或树冠下地面的一种灌水方式,简称为微喷。微喷既可增加土壤水分,又可提高空气湿度,起到调节小气候的作用。微喷头的工作压力与滴头差不多,但它是在空中消散水流的能量。由于湿润的面积大一些,这样流量可以大一些,喷洒的孔口也可以大一些,出流流速比滴头大得多,所以堵塞的可能性大大减小了。微喷与喷灌的主要区别如下。
    ①射程较近,一般在5米以内。而喷灌则射程较远,以PY系列摇臂式喷头为例,射程为9.5-68米。
    ②微喷洒水的雾化程度高,也就是雾滴细小,因而对农作物的打击强度小,均匀度好,不会伤害幼苗。而喷灌由于水滴较大,易伤害幼嫩苗木。
    ③微喷所需工作压力低,一般在0.7-3千克/平方厘米范围内可以运作良好。而喷灌的工作压力,一般在3千克/平方厘米以上才有较显著效果。
    ④微喷省水,一般喷水量为200-400升/小时。PY系列喷头的喷水
量为:1.35-116.54立方米/小时。由此可见,微喷比喷灌更为省水节能。
    ⑤微喷头结构简单,造价低廉,安装方便,使用可靠。
    (2)滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10毫米毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式,水的利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚等灌溉。在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理渗灌在广西的应用很少,本文不作介绍。
    (三)水肥一体滴灌节水技术
    水肥一体滴灌节水技术是一种自动或半自动化的机械灌溉方式,它与施肥系统技术相结合,即形成水肥一体滴灌节水技术,已经成为一种现代化的农业综合技术。
水肥一体滴灌节水技术的主要特点如下。
    (1)局部湿润土壤,节约用水。滴灌只湿润作物根部附近的部分土壤,不破坏土壤结构,湿润区土壤水、热、气、养分状态良好,可减少土壤表面水分蒸发,节约用水。
    (2)提高肥料利用率。结合施肥系统,将不同时期需要的肥料准确地送到作物根部,提高肥料利用率,节肥效果十分显著。

(3)灌水量小,灌水周期短。一般滴头的流量为1-12升/小时,灌水周期间隔时间按不同作物种类,一般为7-15天一次。

(4)工作压力低。即工作压力0.2帕,操作维护简单易于实现自动化。