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    節水灌溉技術在農田水利工程中的應用

    來源/作者: 《當代農機》席尚明
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    我國是一個農業大國,農業經濟對整體國民經濟的發展發揮著重要的作用。農業發展離不開水資源的支持。隨著社會經濟的快速發展和人口的不斷增長,水資源短缺問題日益嚴重。因此,我們必須將節水理念有效貫徹到農業生產中,加強節水灌溉管理,發展節水灌溉技術,強化節水灌溉技術在農業生產中的應用,提高農業灌溉水利用效率,促進農業生產呈現可持續健康發展的態勢。

    1. 農田水利工程中應用節水灌溉技術的意義

    節水灌溉就是依靠現代科學技術,充分利用天然降水資源,進行農業灌溉,滿足農作物的生長需要,減少農田灌溉過程中出現的損失及浪費,提高水資源利用率,從而以較少的灌溉水量取得較大的生產效益和經濟效益,即最大限度地提高單位灌溉水量的農作物產量和產值的灌溉措施。

    1)應用節水灌溉技術能夠提高用水效率。目前,農業用水浪費問題較為嚴重,農業生產大多采取傳統灌溉方式,現有的水資源未能得到有效合理的利用,農民的節水意識較差,不僅浪費了水資源,而且農業生產經濟效益也難以提高。此外,由于農業灌溉基礎設施不完善,使自然降水未能得到有效利用。加大對農業節水灌溉水利設施建設的重視程度,大力興建水利節水灌溉工程,能夠有效提升水資源利用效率。

    2)應用節水灌溉技術能夠提高農田灌溉水利用率。目前,農業生產存在農田用水量嚴重不足、灌溉水利用率低等問題,發展節水灌溉工程,可以有效地提高灌溉水利用率,達到增產增量的效果。

    3)應用節水灌溉技術能夠維護生態平衡。水利節水灌溉工程在滿足農業生產灌溉的前提下,緩解了水資源不足的問題,并減少了農村用水量,有效解決了下游地區用水緊張和地下水惡性開采等問題,避免農村地質災害發生,保護農村地區自然環境。因此,推進節水灌溉,選用先進的灌溉技術,是維護生態平衡的重要措施。

    2. 節水灌溉的主要技術

    當前,世界各國農田節水灌溉的主要措施有渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌、灌溉管理制度等。歸納起來,目前在我國推廣應用的節水灌溉型式主要有以下11類。

    1)渠道防滲。渠道滲漏是農田灌溉用水損失的主要方面。渠道防滲是節水灌溉的重要措施之一。應用渠道防滲技術后,一般可使渠系水利用系數提高到0.60.85,比原來的土渠提高50%70%。渠道防滲還具有輸水快、有利于農業生產搶季節、節省土地等優點,是當前我國節水灌溉的主要措施之一。隨著渠道防滲技術手段的應用,灌溉用水得到了有效節約,且土壤次生鹽堿化、渠道坍塌、渠道沖淤等事故的發生頻率也得到了適當抑制。在保證渠道內輸水能力不斷提升的基礎上,縮小渠道自身的斷面面積,并以迎合建筑物尺寸作為首要目標,通過這種方式不僅能夠有效控制地下水位的上漲趨勢,也能有效節約渠道占地面積,減少由維修、管理產生的渠道防滲工程費用。渠道防滲技術既能以較低的用水量獲得較大的產出收益,也能在維持高水平單位灌溉水量的同時完成作物的物理灌溉。根據所使用的材料,渠道防滲可分為三合土護面防滲、砌石(卵石、塊石、片石)防滲、混凝土防滲、塑料薄膜防滲(內襯薄膜后再用土料、混凝土或石料護面)等。

    2)管道輸水。管道輸水是通過輸水管道(塑料管道或低壓輸水管道)取締傳統明渠,把水直接輸送至田間灌溉,從而減少水在明渠輸送過程中的滲漏和蒸發損失。發達國家的灌溉輸水已大量采用管道。目前,我國北方井灌區的管道輸水推廣應用較快。常用的管材有混凝土管、塑料硬(軟)管、金屬管等。管道輸水與渠道輸水相比,具有輸水迅速、節水、省地、增產等優點。應用管道輸水技術,可以使水的利用系數提高到0.95,節電20%30%,省地2%3%,增產幅度10%。在有條件的地方應結合實際積極發展管道輸水。但是,管道輸水僅僅減少了輸水過程中的水量損失,而要真正做到高效用水,還應配套噴灌、滴灌等田間節水措施。

    3)噴灌。噴灌是借助水泵和管道系統或利用自然水源的落差,把具有一定壓力的水噴到空中,散成小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。常用的噴灌分管道式、平移式、中心支軸式、絞盤式、輕小型機組式。管道式噴灌分移動管道式噴灌、固定管道式噴灌。移動管道式噴灌通常將輸水干管固定埋設在地下,田間支管和噴頭可拆裝搬移、周轉使用,因而降低了投資。固定管道式噴灌是將管道、噴頭安裝在田間固定不動。其灌溉效率高,管理簡便,適用于蔬菜、果樹、經濟作物灌溉,但是投資較高,不利于機械化耕作。中心支軸式大型噴灌機與平移式大型噴灌機只能在預定范圍內行走,行走區域內不能有高大障礙物,土地要求較平整。其機械化和自動化程度高,適用于大型農場或規模經營程度較高的農田。絞盤式噴灌機(也稱卷盤式噴灌機)分噴槍式、折架式2種,其中折架式具有霧化好、耗能低的優點。輕小型機組式噴灌機具可以手抬,或裝在手推車、拖拉機上,具有機動靈活、適應性強、價格較低等優點,通常用于較小地塊的抗旱噴灌。其具有機動靈活、適應大小田塊、畝設備投資低等優點,是一種適合中國國情、有發展前景的噴灌形式,可適用于大田作物、蔬菜等。噴灌作為一種先進的機械化、半機械化灌溉方式,在很多發達國家已廣泛采用。噴灌具有以下優點:①節水效果顯著(水的利用率可達90%)。②作物增產幅度大(一般可達20%~40%)。③大大減少了田間渠系建設及管理維護和平整土地等的工作量。④減少了農民用于灌水的費用和投入的勞動力,增加了農民收入。⑤加快實現農業機械化、產業化、現代化。⑥避免由于過量灌溉造成的土壤次生鹽堿化。

    4)微噴。微噴(微水灌溉的簡稱,又稱霧滴噴灌)是利用微灌系統設備按照作物需水要求,通過低壓管道系統與安裝在尾部(末級管道上)的特制灌水器(滴頭、微噴頭等),將作物生長所需的水和養分以較小的流量均勻、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中,使作物根部的土壤經常保持在最佳水、肥、氣狀態,以滿足作物生長發育之需要的灌水方法。微灌的特點是灌水流量小,一次灌水延續時間長,周期短,需要的工作壓力較低,能夠較精確地控制灌水量。微噴是利用折射式、旋轉式或輻射式微型噴頭將水噴灑到作物枝葉等區域的灌水形式。微噴的工作壓力低,流量小,既可以增加土壤水分,又能提高空氣濕度,起到調節局部小氣候的功效,應用十分廣泛。另外,還可以借助部分微噴頭的超強霧化功能,用于扦插育苗、飼養場降溫等場所。微噴是新發展起來的一種噴灌形式,微噴又分為吊掛微噴、地插微噴。特別適合農業溫室大棚內投入使用,它比一般噴灌更省水,能夠更均勻地將水噴灑于作物上。微噴是通過PE塑料管道輸水,通過微噴頭噴灑進行局部灌溉的。更可以擴充成自動控制系統,同時結合施用化肥,提高肥效。

    5)滴灌。滴灌是利用塑料管道將水通過直徑約16 mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉。滴灌是目前干旱缺水地區最有效的一種節水灌溉方式,其水的利用率可達95%。滴灌較噴灌具有更高的節水增產效果,同時可以結合施肥,提高肥效1倍以上??蛇\用于果樹、蔬菜、經濟作物以及溫室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之處是滴頭易結垢和堵塞。因此,應對水源進行嚴格的過濾處理。按管道的固定程度來劃分,滴灌系統可分為固定式滴灌系統(分地面固定滴灌、地下固定滴灌)、半固定式滴灌系統、移動式滴灌系統3種類型。固定式滴灌系統是指全部管網安裝好后是固定的,優點是操作簡便、省工、省時,灌水效果好,適用于果樹、葡萄、瓜果、蔬菜等作物。半固定式滴灌系統的干管、支管是固定的,只有田間的毛管是移動的,一條毛管可控制數行作物,灌水時,灌完一行后再移至另一行進行灌溉,依次移動可灌數行,適用于寬行蔬菜與瓜果等作物。移動式滴灌系統的干管、支管、毛管均由人工移動,設備簡單,較半固定式滴灌節省投資,但用工較多。從控制方式來看,滴灌分手動控制、全自動控制、半自動控制。結合中國勞動力多、資金缺乏的具體情況而研究開發的半固定式滴灌系統、移動式滴灌系統,大大降低了工程造價,為滴灌在大田作物和經濟欠發達地區推廣應用創造了條件。

    6)膜上灌溉。膜上灌溉是指用地膜覆蓋田間的壟溝底部,引入的灌溉水從地膜上面流過,并通過膜上小孔滲入作物根部附近的土壤中進行灌溉的方法。采用膜上灌溉,深層滲漏和蒸發損失少,節水顯著,在地膜栽培的基礎上不需再增加材料費用,并能起到對土壤增溫和保墑作用。

    7)膜下滴灌。膜下滴灌是指將滴灌管放在膜下,或利用毛管通過膜上小孔進行灌溉。膜下滴灌既具有滴灌的優點(提高水的利用率),又具有地膜覆蓋的優點(提高積溫),尤其適合在北方干旱地區應用,節水增產效果更好。

    8)控制灌溉??刂乒喔龋ㄓ址Q調虧灌溉)是指在水稻秧苗本田移栽后的各個生育期,田間基本不再長時間建立灌溉水層,不以水層深度為灌溉指標,而是以根層土壤含水量及土壤表相,確立灌水時間、灌水次數、灌水定額的一種灌溉新技術。根據水稻不同生育期對水分的不同需求進行“?。ū∷逖恚?、淺(淺水育秧)、濕(分蘗前期濕潤)、曬(分蘗后期曬田)”的控制灌溉,既節約用水,又有利于農作物生長,改變了以往水稻大水漫灌、串灌的舊習慣。

    9)坐水種。坐水種(又稱抗旱點種)是指在一些水源短缺的地方,為了解決春播時由于春旱的影響而導致出不了苗或出苗不齊的問題,采用機械或畜力拉水,在埯中(播種的土坑)先注水后播種,使作物種子恰好坐落在灌溉水濕潤過的土上,然后覆土的耕作栽培模式。

    10)土地平整改造。土地平整改造是指在作物播種或移栽前,通過平整土地,改進灌水溝畦規格(大畦改小畦、長溝改短溝等),以使表土保持符合農業要求狀態,達到灌水均勻、節水的目的。

    11)科學灌溉。根據作物需水要求,適時適量地灌水,用先進的科學技術手段對土壤墑情和灌區輸配水系統的水情進行監測、數據采集和計算機處理,可以科學有效地控制土壤水分含量,進行合理調度,做到計劃用水、優化配水,以達到既節水又增產的目的。同時,要重視和加強節水管理,改變目前農業用水水價過低、不利于節水的狀況,實行按成本收費、超計劃用水加價等政策。要建立健全節水管理組織和技術推廣服務體系,完善節水管理規章制度。

    發布時間:2019-10-31 提交人:山西省農業機械發展中心 李舒婷 責任編輯:總站信息處 劉玉
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