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節水灌溉設備

節水灌溉設備(微噴、滴灌)

                                 節水灌溉知識
  以最低限度的用水量獲得最大的產量或收益,也就是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。主要措施有:渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌和灌溉管理制度。
  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 渠道輸水是目前我國農田灌溉的主要輸水方式。傳統的土渠輸水渠系水利用系數一般為0.4—0.5,差的僅0.3左右,也就是說,大部分水都滲漏和蒸發損失掉了。渠道滲漏是農田灌溉用水損失的主要方面。采用渠道防滲技術后,一般可使渠系水利用系數提高到0.6—0.85,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。
  根據所使用的材料,渠道防滲可分為:①三合土護面防滲;②砌石(卵石、塊石、片石)防滲;③混凝土防滲;④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 管道輸水是利用管道將水直接送到田間灌溉,以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也較快。常用的管材有混凝土管、塑料硬(軟)管及金屬管等。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,其效益為:水的利用系數可提高到0.95;節電20%—30%;省地2%—3%;增產幅度10%。目前,如采用低壓塑料管道輸水,不計水源工程建設投資(以下同),畝投資為100元—150元。
  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、滴灌等田間節水措施。目前尚無力配套噴、滴灌設備的地方,對管道布設及管材承壓能力等應考慮今后發展噴、滴灌的要求,以避免造成浪費。
  3.噴灌 噴灌是利用管道將有壓水送到灌溉地段,并通過噴頭分散成細小水滴,均勻地噴灑到田間,對作物進行灌溉。它作為一種先進的機械化、半機械化灌水方式,在很多發達國家已廣泛采用。
  噴灌的主要優點如下:(1)節水效果顯著,水的利用率可達80%。一般情況下,噴灌與地面灌溉相比,1m3水可以當2m3水用。(2)作物增產幅度大,一般可達20%—40%。其原因是取消了農渠、毛渠、田間灌水溝及畦埂,增加了15%—20%的播種面積;灌水均勻,土壤不板結,有利于搶季節、保全苗;改善了田間小氣候和農業生態環境。(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勞,增加了農民收入。 (5)有利于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。常用的噴灌有管道式、平移式、中心支軸式、卷盤式和輕小型機組式。
  移動管道式咳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。北京市順義縣全縣酗萬畝糧田均采用這種灌溉形式。10多年來的實踐證明:移動式管道噴灌除了具有一般噴灌省水、增產、省工、減輕農民負擔和有利于農業機械化、產業化、現代化等優點以外,還具有設備簡單、操作簡便、投資低、對田塊大小和形狀適應性強、一戶或聯戶均可使用等優點,是目前較適合我國國情、可以大力推廣的一種微型噴灌形式,可適用于大田作物、蔬菜等,畝投資為200元一250元。
  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、果樹以及經濟作物灌溉。但是投資較高(畝投資一般在1000元左右),不利于機械化耕作。
  中心支軸式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。使用國產設備,每畝投資為300元-400元。
  卷盤式噴灌機, 靠管內動水壓力驅動行走作業, 與中心支軸式及平移式的大型噴灌機相比,具有機動靈活、適應大小田塊、畝設備投資低等優點。 目前進口設備每畝投資為;50元左右, 設備國產化后可進一步降低投資, 這是一種適合我國國情、有發展前景的噴灌形式, 可適用于大田作物、蔬菜等。卷盤式噴灌機有噴槍式和析架式兩種, 后者具有霧化好、耗能低的優點。輕小型機組式噴灌,可以手抬或裝在手推車或拖拉機上,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。每畝投資為100元-200元。
  4.微噴 微噴是新發展起來的一種微型噴灌形式。這是利用塑料管道輸水,通過微噴頭噴灑進行局部灌溉的。它比一般噴灌更省水,可增產30%以上, 能改善田間小氣候,可結合施用化肥,提高肥效。國產設備畝投資一般在500元-800元。主要應用于果樹、經濟作物、花卉、草坪、溫室大棚等灌溉。
  5.滴灌 滴灌是利用塑料管道將水通過直徑約10mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉。它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,提高肥效一倍以上。可適用于果樹、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。目前,國產設備已基本過關,有條件的地區應積極發展滴灌。
  接管道的固定程度, 滴灌可分固定式、半固定式和移動式三種類型。固定式滴灌,其各級管道和滴頭的位置在灌溉季節是固定的。其優點是操作簡便、省工、省時, 灌水效果好。國產設備畝投資約為700元(果樹)-1400元(大棚蔬菜)。半固定式滴灌, 其干、支管固定, 毛管由人工移動。畝投資為500元-700元。移動式滴灌,其干、支、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。畝投資為2m元一500元。
  結合我國勞動力多、資金缺乏的具體情況而研究開發的半固定式、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。
  水窖滴灌, 是通過雨水集流或引用其它地表徑流到水窖(或其它微型蓄水工程)內, 再配上滴灌以解決干旱缺水地區的農田灌溉問題。它具有結構簡單、造價低、家家戶戶都能采用的特點。對于旱貧困山區實現每人有半畝到一畝旱澇保收農田,解決溫飽問題和發展庭院經濟有重要作用,應在干旱和缺水山區大力推廣。
  地下滴灌,是把滴灌管埋入地下作物根系活動層內,灌溉水通過微孔滲入土壤供作物吸收。有的地方在塑料管上隔一定距離鉆一個小孔,埋入地下植物根部附近進行灌溉,群眾俗稱“滲灌”。
  地下滴灌具有蒸發損失少、省水、省電、省肥、省工和增產效益顯著等優點,果樹、棉花、糧食作物等均可采用。其缺點是,當管道間距較大時灌水不夠均勻,在土壤滲透性很大或地面坡度較陡的地方不宜使用。畝投資為400元-1000元。其效益為:節水50%-60%;省電40%-50%;增產30%左右。
  6.膜上灌、膜下灌 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,這種方法稱作膜上灌,在新疆等地已大面積推廣。采用膜上灌,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。在干旱地區可將滴灌管放在膜下,或利用毛管通過膜上小孔進行灌溉,這稱作膜下灌。這種灌溉方式既具有滴灌的優點,又具有地膜覆蓋的優點,節水增產效果更好。
  7.控制灌溉 根據水稻不同生育期對水分的不同需求進行“薄、淺、濕、曬”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。它不需增加工程投資,只要按照節水灌溉制度灌水即可。“薄、淺、濕、曬”(薄水插秧、淺水育秧、分蘗前期濕潤、分蘗后期曬田)、“旱育稀植”(旱育旱栽,稀植,適當補水)等技術均屬這一范疇,近年已在廣西、吉林等10多個省、自治區大面積推廣。一般每畝可節水100m3,增產稻谷25kg,效益顯著。水稻節水灌溉技術已獲國家科技進步一等獎,應在水稻區大力推廣。
  江蘇、上海、浙江等經濟條件好的地區采用鋪設暗管系統進行控制灌溉和田間排水,有利于節水、節肥和作物生長,為實現高產、高效、優質農業創造了有利的條件。
  8.坐水種 在一些水源短缺的地方,春播時常因春旱出不了苗或出苗不齊。為保全苗,采用機械或畜力用水箱、水袋拉水,在播種時進行點灌,以解春旱,俗稱“坐水種”。這種方法投資少、簡單易行,是有效的節水增產方式。播種時每畝用水量僅5m³-10m³,豐水年可增產10%-15%,干旱年可增產60%-70%。坐水種目前在黑龍江、吉林等地廣為采用,凡條件適合的地方應積極推廣。
  9.平整土地、改造溝畦 通過平整土地,改進灌水溝畦規格(如大畦改小畦, 長溝改短溝)等綜合措施,使灌水均勻,以達到節水的目的。
  10.科學灌溉與節水管理 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。
  11.農業節水措施 大力普及節水灌溉技術,要十分重視農業節水措施的推廣。這可采用水稻旱育稀植、拋秧、地膜覆蓋、秸稈還田、深耕松土、中耕除草、鎮壓、耙耪、增施有機肥等措施,以提高土壤對天然降水的蓄集能力和保墑能力。施用化學保水制劑,引進和優選抗旱品種和調整作物種植結構等,也是行之有效的節水措施,在于旱缺水地區應大力推廣普及。
  節水灌溉應用的領域: 溫室,無土栽培,大棚,綠化,園林,廢水再利用等等
  作物和綠地植被從種子萌發以及成長的全過程都需要水參與光合作用。但植株消耗的水分99%以上是用于葉面蒸騰和株間土壤蒸發,以調節作物體溫、改善小氣候和向植物體內輸送養分。沒有適量的水分供應,作物的生長發育就會受到抑制和損害。持續缺水,作物就會干旱致死。
  為了改變靠天吃飯的被動局面,主動影響和控制作物生長,灌溉技術出現并逐步得到了發展。灌溉是利用人工設施,將符合質量標準的水,輸送到農田、綠地等處,補充土壤水分,以改善植物的生長發育條件。中國是世界上發展農田灌溉最早的國家之一。秦漢之前對農田灌溉稱為“浸”,到漢代有稱“溉”或“灌”的,西漢時“灌浸”和“溉灌”、“灌溉”并用。唐以后習慣用“灌溉”一詞,并沿用至今。 
  就農作物的不同生長階段而言,灌溉主要有播種前灌水、催苗灌水、生長期灌水及冬季灌水等種類。就發展到現階段的灌溉方式而言,主要又分為地面灌溉、澆灌、科學灌溉等。
  地面灌溉是最傳統的灌溉方式,包括溝灌和畦灌等。這種方式灌水不均勻,蒸發量大,容易表層土壤的團粒結構,形成板層,影響土壤中好氣微生物的分解作用。華維認為,這種方式是澆地而不是澆作物。但由于田間工程設施簡單,不需要能源,目前仍然被廣泛采用。
  澆灌一般是用皮管或灑水車澆水,是我國目前園林養護、蔬菜苗木種植等領域使用最多的灌溉方式。相對漫灌而言比較容易控制,但仍然具有費水、費人工、低效率等缺點。
  科學灌溉是包括華維公司在內的專業灌溉企業一直著力推廣的灌溉方式,包括滴灌、微噴、滲灌、噴灌等現代化的灌溉方式。需要根據相應植物的需水特性、生育階段、氣候、土壤條件等做合理設計,制定相應的灌溉制度,適時、適量,合理灌溉。
  該類方式可以做到局部精確灌溉,除了用于補充土壤水分滿足植物生長需要外,還可將肥料、農藥溶解在水中,結合注肥泵等現代化的施肥裝置進行施肥打藥作業。還可避免土壤鹽堿化,對已經出現鹽堿化的土壤,可利用灌溉沖洗土壤中的可溶鹽分,以改良土壤。此外科學灌溉方式還可起到預防果樹蔬菜霜凍和預防干熱風危害,以及防止土壤風蝕等作用。
  科學灌溉可有效保持土壤中水、肥、氣、熱等各相的良好狀態,具有省水、省工、節能、節肥、增產增收等諸多優點,正逐步被大家認可和使用,但由于資金和認識上的欠缺,還有很多工作需要業內同行努力去做。
  近代以來,隨著人口數量急劇增加、經濟日益發達,突出的水資源供需矛盾同樣反應到了世界范圍的灌溉事業上。此外,還存在著進一步降低建設和運行成本,提高灌溉效益,防止灌溉土地鹽堿化、沼澤化等問題。在我國蔬菜之鄉山東壽光就出現了土壤嚴重鹽堿化額問題。
  另一方面,目前很多節水灌溉項目存在只管建不管用的嚴重問題,許多國家已把灌溉發展的重點從開發新灌區向改建舊灌區和加強灌溉管理等方面轉移。
  在吸取現代科學技術成就的基礎上,灌溉技術將向著節水節能、優化調度、現代化的管理與監測預報等方向發展。在我國水資源嚴重短缺的西北、華北和東北部分地區,推行節水灌溉,建立節水型農業,已成為當務之急。在華東、華南等區域日益興旺的現代設施農業、園藝及園林建設中,同樣需要發展科學灌溉方式。


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