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摘要:地面灌溉是古老的田间施水技术,但它目前仍是世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法,约占全世界中灌溉面积的90%以上。我国则有98%以上的灌溉面积依然采用传统的地面灌溉技术。随着世界性水资源日益紧缺,水资源不足已成为制约我国国民经济发展的重要因素,要进一步发展灌溉面积就必须节约灌溉用水,大力发展农业节水技术。关键词:节水;地面;灌溉技术;节水灌溉
一、水技术的发展方向
1、灌溉工程节水技术发展方向。
输水节水技术的发展方向是:为解决混凝土衬砌延伸性差、易开裂等缺点,试验用钢丝网等加筋混凝土替代常规混凝土衬砌。另外,随着化学工业的发展和机械化施工技术的日益进步,膜料衬砌在渠系衬砌中的比重逐年增大,将有可能成为未来渠系衬砌材料发展的主方向。
喷、微灌技术的发展方向是:喷、微灌相互配合共同发展,发扬喷灌射程远、效率高等优点,克服喷灌能耗大、喷头易堵塞等缺点;开发和研制新型灌溉设备,提高灌溉均匀度,克服滴灌系统易堵塞的缺点,并向低压、节能型方向发展,减少传动装置能耗;灌溉设备标准化、系列化。
2、科学管理与精准灌溉相结合。
随着科学技术的迅速发展,通过地理信息技术实行灌溉管理自动化,成为农业节水管理技术的发展方向。地理信息技术可实现在农业生产全过程中对农作物、土地、植保从宏观到微观的实时监测,能够对作物生长发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境改善进行定期信息获取和动态分析,通过系统的诊断和决策,制定实施计划,使农业可持续发展。地理信息技术的快速发展为农业数字化建设和自动化、智能化管理提供坚实的技术基础,并逐渐成为以可持续发展为目标的精准农业技术体系的核心技术。
二、农业节水的主要措施
1、发展渠道衬砌与管道输水技术。
输水配水渠道的渗漏损失是农田灌溉水量损失的重要组成部分。一般未衬砌的渠道输水损失达40%～50%,开展渠道防渗是农田灌溉节水的重要环节。为了提高灌溉输水的利用率,世界许多国家都在致力于发展渠系衬砌、管道化工程。
2、改进传统地面灌溉技术。
传统灌溉方式由于灌水历时长、用水量大、灌水不均匀等影响作物产量。所以,长期以来各国都在积极致力于对传统地面灌溉技术的研究与改进,并创造了许多全新的方法。其中波涌灌(间歇灌)和激光控制平地畦田灌就是2种影响较大、效果较好的方法。
3、推广喷灌、微灌技术。
喷灌、微灌技术可在传统的沟、畦灌等地面灌溉基础上节水30%～50%,节省劳力20%～90%。在节约用水量的同时改变了传统的灌溉概念,能够把含有肥料的水一滴滴地输入作物根层的土壤中,使土壤中的水、肥、气、热保持协调关系,达到作物高产目的。
4、充分利用咸水、废水灌溉农田。
目前采用的方法能够在空间和時间上预报出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基质,据此判定土壤状态,并在一定的气候条件下,参照土壤状况选择适宜种植的作物。耕作方式通常采用轮作制,即耐盐和不耐盐作物轮作,咸水、废水与淡水轮灌,以避免土壤过度积盐。
三、改进地面灌溉湿润方式,发展局部湿润灌溉
改进传统的地面灌溉全部湿润方式,进行隔沟(畦)交替灌溉或局部湿润灌溉,不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例,使田间土壤水的利用效率得以显著提高,还可较好地改善作物根区土壤的通透性,促进根系深扎,有利于根系利用深层土壤储水,兼具节水和增产双重特点,值得大力推广。实践证明,春小麦与春玉米套种隔畦灌,棉花、玉米等宽行作物隔沟灌或隔沟交替灌,湿润面积可减少50%,节水高达30%以上,增产幅度5%~10%。玉米坐水种,可节水900m3/hm2,节电90~105千瓦时,增产幅度约16%,增收幅度约28%。
四、改进放水方式,发展间歇灌溉
改进放水方式,把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水,进行间歇灌(又称波涌灌),被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进,由于土壤孔隙会自动封闭,在土壤表层形成一薄封闭层,水流推进速度快。在用相同水量灌水时,间歇灌水流前进距离为连续灌的1～3倍,从而减少了深层渗漏,提高了灌水均匀度,田间水利用系数可达0.8～0.9。
五、改进沟畦放水设施
改进沟畦放水设施,采用虹吸管(用于明渠输水)或地面移动闸门孔管(用于管道输水)放水,与人工开口放水相比,田间水利用率可提高5%～10%。目前这些设施国内仍处于试验阶段,尚未批量生产。因此,有必要开展联合攻关,对这些设施的材料和加工工艺进行深入研究,向着技术标准化、生产规模化、推广应用普及化方向去发展。
六、大力发展节水保墒膜上灌
膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中,畦、沟全部被地膜覆盖,从而实现利用地膜输水,并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%～5%,其他面积主要依靠旁侧渗水湿润,因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。目前,新疆采用膜上灌的农田已达23.33公顷,甘肃、河南等省也开始推广。膜上灌形势有开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、沟内膜上灌、膜缝灌、格田膜上畦灌、膜侧膜上灌等多种。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麦等。地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。生产试验表明:膜上灌与常规沟灌相比,棉花节水40.8%,增产皮棉5.12%,霜前花增产15%;玉米节水58%,增产51.8%;瓜菜节水25%以上。由于膜上灌是一种新的灌水技术,还有许多不成熟和不完善的地方,对其技术机制、技术要素及其设计方法都需要进一步研究。
一、水技术的发展方向
1、灌溉工程节水技术发展方向。
输水节水技术的发展方向是:为解决混凝土衬砌延伸性差、易开裂等缺点,试验用钢丝网等加筋混凝土替代常规混凝土衬砌。另外,随着化学工业的发展和机械化施工技术的日益进步,膜料衬砌在渠系衬砌中的比重逐年增大,将有可能成为未来渠系衬砌材料发展的主方向。
喷、微灌技术的发展方向是:喷、微灌相互配合共同发展,发扬喷灌射程远、效率高等优点,克服喷灌能耗大、喷头易堵塞等缺点;开发和研制新型灌溉设备,提高灌溉均匀度,克服滴灌系统易堵塞的缺点,并向低压、节能型方向发展,减少传动装置能耗;灌溉设备标准化、系列化。
2、科学管理与精准灌溉相结合。
随着科学技术的迅速发展,通过地理信息技术实行灌溉管理自动化,成为农业节水管理技术的发展方向。地理信息技术可实现在农业生产全过程中对农作物、土地、植保从宏观到微观的实时监测,能够对作物生长发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境改善进行定期信息获取和动态分析,通过系统的诊断和决策,制定实施计划,使农业可持续发展。地理信息技术的快速发展为农业数字化建设和自动化、智能化管理提供坚实的技术基础,并逐渐成为以可持续发展为目标的精准农业技术体系的核心技术。
二、农业节水的主要措施
1、发展渠道衬砌与管道输水技术。
输水配水渠道的渗漏损失是农田灌溉水量损失的重要组成部分。一般未衬砌的渠道输水损失达40%～50%,开展渠道防渗是农田灌溉节水的重要环节。为了提高灌溉输水的利用率,世界许多国家都在致力于发展渠系衬砌、管道化工程。
2、改进传统地面灌溉技术。
传统灌溉方式由于灌水历时长、用水量大、灌水不均匀等影响作物产量。所以,长期以来各国都在积极致力于对传统地面灌溉技术的研究与改进,并创造了许多全新的方法。其中波涌灌(间歇灌)和激光控制平地畦田灌就是2种影响较大、效果较好的方法。
3、推广喷灌、微灌技术。
喷灌、微灌技术可在传统的沟、畦灌等地面灌溉基础上节水30%～50%,节省劳力20%～90%。在节约用水量的同时改变了传统的灌溉概念,能够把含有肥料的水一滴滴地输入作物根层的土壤中,使土壤中的水、肥、气、热保持协调关系,达到作物高产目的。
4、充分利用咸水、废水灌溉农田。
目前采用的方法能够在空间和時间上预报出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基质,据此判定土壤状态,并在一定的气候条件下,参照土壤状况选择适宜种植的作物。耕作方式通常采用轮作制,即耐盐和不耐盐作物轮作,咸水、废水与淡水轮灌,以避免土壤过度积盐。
三、改进地面灌溉湿润方式,发展局部湿润灌溉
改进传统的地面灌溉全部湿润方式,进行隔沟(畦)交替灌溉或局部湿润灌溉,不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例,使田间土壤水的利用效率得以显著提高,还可较好地改善作物根区土壤的通透性,促进根系深扎,有利于根系利用深层土壤储水,兼具节水和增产双重特点,值得大力推广。实践证明,春小麦与春玉米套种隔畦灌,棉花、玉米等宽行作物隔沟灌或隔沟交替灌,湿润面积可减少50%,节水高达30%以上,增产幅度5%~10%。玉米坐水种,可节水900m3/hm2,节电90~105千瓦时,增产幅度约16%,增收幅度约28%。
四、改进放水方式,发展间歇灌溉
改进放水方式,把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水,进行间歇灌(又称波涌灌),被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进,由于土壤孔隙会自动封闭,在土壤表层形成一薄封闭层,水流推进速度快。在用相同水量灌水时,间歇灌水流前进距离为连续灌的1～3倍,从而减少了深层渗漏,提高了灌水均匀度,田间水利用系数可达0.8～0.9。
五、改进沟畦放水设施
改进沟畦放水设施,采用虹吸管(用于明渠输水)或地面移动闸门孔管(用于管道输水)放水,与人工开口放水相比,田间水利用率可提高5%～10%。目前这些设施国内仍处于试验阶段,尚未批量生产。因此,有必要开展联合攻关,对这些设施的材料和加工工艺进行深入研究,向着技术标准化、生产规模化、推广应用普及化方向去发展。
六、大力发展节水保墒膜上灌
膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中,畦、沟全部被地膜覆盖,从而实现利用地膜输水,并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%～5%,其他面积主要依靠旁侧渗水湿润,因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。目前,新疆采用膜上灌的农田已达23.33公顷,甘肃、河南等省也开始推广。膜上灌形势有开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、沟内膜上灌、膜缝灌、格田膜上畦灌、膜侧膜上灌等多种。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麦等。地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。生产试验表明:膜上灌与常规沟灌相比,棉花节水40.8%,增产皮棉5.12%,霜前花增产15%;玉米节水58%,增产51.8%;瓜菜节水25%以上。由于膜上灌是一种新的灌水技术,还有许多不成熟和不完善的地方,对其技术机制、技术要素及其设计方法都需要进一步研究。