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一、推广节水灌溉技术应用的重大意义
水,是生命之源,是人类赖以生存的基本物质基础。
我国人均水资源量2200立方米,约为世界平均值的1/4,在世界上排第120多位,是全球贫水国家之一。预测到2030年我国人口达到16亿时,人均水资源量将降低到1760立方米,接近世界公认的水资源紧缺国家最低标准水平。 我国水土流失面积达356万平方公里,占国土面积的37%,每年流失的土壤总量达50亿吨。严重的水土流失,导致土地退化、草场沙化、生态恶化,造成河道和湖泊泥沙淤积,加剧了江河下游地区的洪涝灾害。 全国每年因旱受灾的耕地面积约4亿亩,占耕地面积的近1/4,平均每年因旱灾减产粮食250~300亿公斤。正常年份全国灌区每年缺水300亿立方米,相当于十多个大型水库的全部存水量。
目前,我国农业用水量占全国总用水量的68%;其中灌溉用水量占农业用水量的90%以上。不管是相对于农业用水量还是相对于全国总用水量,农业灌溉用水都是真正的用水大户。但由于灌溉效率低下,用水浪费现象相当严重。全国灌溉水利用率约为43%,单方水粮食生产率1.0公斤左右;发达国家灌溉水利用率约为70-80%,单方水粮食生产率2.0公斤以上。
我国农业水资源短缺,水资源浪费严重,水质污染等问题突出,水资源短缺已严重制约着我国农村经济的发展,是干旱地区农民贫困的重要原因之一。成为制约农业可持续发展的“瓶颈”,推广适合我国国情的农业节水灌溉技术势在必行。“十五”期间,国家投资4.2亿元,把“现代节水农业技术体系及新产品研究与开发”列入国家“863”计划重大科技专项,建立辐射面积达100万亩的节水农业示范区。
与传统的灌溉水漫灌相比,采用管道输水和渠道防渗可节水20%--30%,喷灌可节水50%,微灌可节水60%--70%,膜下滴灌可节水80%以上,地下滴灌的节水率更高,可达到95%以上。除节约灌溉用水,发展节水灌溉还可以提高土地利用率,减轻劳动强度,提高劳动生产率,并提高农作物产量和品质。
随着我国经济社会的进一步发展,水资源的战略性地位日渐重要,发展节水灌溉已经成为缓解我国水资源紧缺矛盾的战略选择。发展节水灌溉,对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、科学管理、全面节约、有效保护和综合治理,不但是保障国家宝贵的水资源和经济社会可持续发展的需要,也是恢复和建设良好生态环境的需要,并且有利于调整农业和农村产业结构,增加农民收入、促进现代农业、实现农业机械化和农村水利现代化。
滴灌介绍
滴灌(drip irrigation)是利用塑料管道将水通过直径约10mm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。
滴灌技术的主要优点:
一、节水、节肥、省工
滴灌属全管道输水和局部微量灌溉,使水分的渗漏和损失降低到最低限度。同时,又由于能做到适时地供应作物根区所需水分,不存在外围水的损失问题,又使水的利用效率大大提高。灌溉可方便地结合施肥,即把化肥溶解后灌注入灌溉系统,由于化肥同灌溉水结合在一起,肥料养分直接均匀地施到作物根系层,真正实现了水肥同步,大大提高了肥料的有效利用率,同时又因是小范围局部控制,微量灌溉,水肥渗漏较少,故可节省化肥施用量,减轻污染。运用灌溉施肥技术,为作物及时补充价格昂贵的微量元素提供了方便,并可避免浪费。滴灌系统仅通过阀门人工或自动控制,又结合了施肥,故又可明显节省劳力投入,降低了生产成本。
二、 控制温度和湿度
传统沟灌的大棚,一次灌水量大,地表长时间保持湿润,不但棚温、地温降低太快,回升较慢,且蒸发量加大,室内湿度太高,易导致蔬菜或花卉病虫害发生。因滴灌属于局部微灌,大部分土壤表面保持干燥,且滴头均匀缓慢地向根系土壤层供水,对地温的保持、回升,减少水分蒸发,降低室内湿度等均具有明显的效果。采用膜下滴灌,即把滴灌管(带)布置在膜下,效果更佳。另外滴灌由于操作方便,可实行高频灌溉,且出流孔很小,流速缓慢,每次灌水时间比较长,土壤水分变化幅度小,故可控制根区内土壤能够长时间保持在接近于最适合蔬菜、花卉等生长的湿度。由于控制了室内空气湿度和土壤湿度,可明显减少病虫害的发生,进而又可减少农药的用量。
三、保持土壤结构
在传统沟畦灌较大灌水量作用下,使设施土壤受到较多的冲刷、压实和侵蚀,若不及时中耕松土,会导致严重板结,通气性下降,土壤结构遭到一定程度破坏。而滴灌属微量灌溉,水分缓慢均匀地渗入土壤,对土壤结构能起到保持作用,并形成适宜的土壤水、肥、热环境。
四、改善品质、增产增效
由于应用滴灌减少了水肥、农药的施用量以及病虫害的发生,可明显改善产品的品质。总之,较之传统灌溉方式,温室或大棚等设施园艺采用滴灌后,可大大提高产品产量,提早上市时间,并减少了水肥、农药的施用量和劳力等的成本投入,因此经济效益和社会效益显著。设施园艺滴灌技术适应了高产、高效、优质的现代农业的要求,这也是其能得以存在和大力推广使用的根本原因。
滴灌的特点:
1.省水省工,增产增收。因为灌溉时,水不在空中运动,不打湿叶面,也没有有效湿润面积以外的土壤表面蒸发,故直接损耗于蒸发的水量最少;容易控制水量,不致产生地面径流和土壤深层渗漏。故可以比喷灌节省水35—75%。对水源少和缺水的山区实现水利化开辟了新途径。 由于株间未供应充足的水分,杂草不易生长,因而作物与杂草争夺养分的干扰大为减轻,减少了除草用工。由于作物根区能够保持着最佳供水状态和供肥状态,故能增产。
2.滴灌系统造价较高。由于杂质、矿物质的沉淀的影响会使毛管滴头堵塞;滴灌的均匀度也不易保证。这些都是目前大面积推广滴灌技术的障碍。目前一般用于茶叶,花卉等经济作物。
滴灌系统的分类:
1.固定式滴灌系统。这是最常见的。在这种系统中,毛管和滴头在整个灌水期内是不 动的。所以,对于滴灌密植作物毛管和滴头的用量很大,系统的设备投资较高。
2.移动式滴灌系统。塑料管固定在一些支架上,通过某些设备移动管道支架。另一种 是类似时针式喷灌机,绕中心旋转的支管长200米,由五个塔架支承。以上属于机械移动式系统。人工移动式滴灌系统是支管和毛管由人工进行昼夜移动的一种滴灌系统,其投资最少,但不省工。
滴灌系统的组成:
滴灌系统主要由首部枢纽、管路和滴头三部分组成,图一1为滴灌系统示意图。
1.首部枢纽:包括水泵(及动力机)、化肥罐过滤器、控制与测量仪表等。其作用是 抽水、施肥、过滤,以一定的压力将一定数量的水送入干管。
2.管路:包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器 等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。
3.滴头:其作用是使水流经过微小的孔道,形成能量损失,减小其压力,使它以点滴 的方式滴人土壤中。滴头通常放在土壤表面,亦可以浅埋保护。
滴灌系统的分类:
固定式滴灌系统和移动式滴灌系统两类
固定式滴灌系统是最常见的,在这种系统中,毛管和整个灌水区是不动的。显然毛管和滴头用量很大,因此系统的设备投资较高。移动式滴灌系统近年来都在开展研究,它的毛管和滴头可以移动,但须用较大长度的毛管,靠人工或机械移动,劳动强度大,操作不便。
简易滴灌技术:
用1-5条管径为4-6毫米、长度为55米的塑料细管作毛管,在毛管首部5米处开始打孔,孔径为1.2毫米,每两孔间距35厘米,毛管与毛管相隔2米为宜。
使用时,先把毛管的首部直接插入水池,然后固定好,利用倒虹吸原理,将水通过输水短管进入多孔毛管,待毛管尾部有水流且无杂物后堵好,然后把每条毛管按2米间距放在作物附近,每行作物待灌水适宜后再移到另一行灌溉。
这种简易滴灌是适宜大棚种植和山地、沟地、小块地以及水利条件比较差的地方,抗旱效果很好。
这种简易滴灌方式有下列显著的优点:一是水的利用率高,可达到90%,比喷灌节约用水50%-60%。二是蓄水工程简单,只需0.5-1米的压力水头就能满足灌溉需要。蓄水池可以是已建成的池子,也可以是拉水车上的水罐或水桶,还可以在丘陵区挖个水池,在里面铺上防渗的塑料布。三是投资少、效率高,按5条毛管计算,每天可滴灌5亩。浇地与管理方便,每家都能制作。灌溉过程中如果发现局部孔眼堵塞,可立即扎孔解决。
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