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节水地面灌溉技术及几种新的节水灌溉技术
发表时间:2009/5/15 11:42:16   发布人:   浏览次数:

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。鉴于我国水资源与能源短缺,经济实力不足,广大农村地区的技术管理水平较低的现实,大面积推广喷、微灌等先进灌水技术还受到很大的限制,因此在今后相当长的一段时间内,我国还仍须加大田间工程的建设力度,大力研究和推广节水型地面灌水技术。

一、平整土地,设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数

平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量,缩短灌水时间,提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。结合土地平整,进行田间工程改造,划长畦(沟)为短畦(沟),改宽畦为窄畦,设计合理的畦沟尺寸和入畦(沟)流量,可大大提高灌水均匀度和灌水效率。

陕西洛惠渠的研究表明,在入畦单宽流量为3-5L/s时,灌水定额随畦长而变,当畦长由100m改为30m时,灌水定额减少150-204m3/hm2;当畦长30-100m时,畦单宽流量从2L/s增加到5L/s,灌水定额可降低150-225m3/hm2。

宝鸡峡灌区进行深层渗漏的对比试验,灌水定额小于675m3/hm2,基本不发生深层渗漏;灌水定额825-990m3/hm2时,约有150m3/hm2水产生深层渗漏;灌水定额1350m3/hm2时,有一半水成为深层渗漏水。

我国幅员辽阔,各地地形和土质差异较大,因此难有统一标准,各地应根据田间试验结果,建立计算机模型,通过实验和计算机模拟,给出适合本地的适宜畦沟尺寸和灌水技术参数。

二、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,而且可以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,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。

三、新的节水技术

1.污水喷灌技术

利用污水喷灌是将污水处理与农业用水结合起来的一种污水处理方式,同时又是一种开源节流的灌溉方式。喷灌净化污水,就是将污水喷洒在田里,利用土壤、微生物和作物来分解污水中的一些成分,并使部分水蒸散到大气中,部分水经土壤净化后渗透泄出再利用。

在利用污水喷灌时,应先对污水进行沉淀、筛滤,除去固体污物,有的还需加入消毒杀菌剂。污水灌的作物应以除蔬菜以外的经济作物为主,对于谷类作物最好只用于作物生育前期,在作物收获前一段时间应停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤质砂土为好,水量应结合作物的种类和生育期确定,如在作物苗期、早春和晚秋应少灌。实施污水灌要防止大定额灌溉,以免造成地表及地下径流,灌溉强度以不造成土壤粘闭和不产生地表径流为原则。如污水水质不符合灌溉水质标准时,可采用清水污水混合方法,使混合后的水质符合灌溉要求后再进行喷灌。此技术较复杂,最好在专家指导下运用。

2.咸水灌溉技术

咸水灌溉技术主要包括不同水质的水混灌和轮灌,此外,还有依据电渗透作用原理利用地下咸水灌溉的技术。

混灌是将两种不同的灌溉水混合使用,包括咸淡混灌、咸碱(低矿化碱性水)混灌和两种不同盐渍度的咸水混灌,目的是降低灌溉水的总盐渍度或改变其盐分组成。混灌在提高灌溉水水质的同时,也增加了可灌水的总量,使以前不能使用的碱水或高盐渍度的咸水得以利用。

轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等交替使用咸淡水进行灌溉的一种方法。如旱季用咸水,雨后有河水时用淡水;强耐盐作物(如棉花)用咸水,弱耐盐作物(如小麦、玉米、大豆)用淡水;播前和苗期用淡水,而在作物的中、后期用咸水。轮灌可充分、有效地发挥咸淡水各自的作用和效益。

奥地利研究人员利用电渗透作用原理研制出一种灌溉系统,该系统使地下水经土壤毛细管及各种孔隙上升到地表层,同时从聚集于电极周围的某些盐类中游离出净水,上升到地表层供作物利用。其设备是由两组电极组成,将一组装有正电极的金属管打入地下水位以下,另一组为负电极的导体栅网,埋于与植物根部深度相等的地方。根据土质结构及土壤含盐量,接通2~12V电源,就会在两极间建立直流电场,产生电渗透效果。这种灌溉系统适用于地下水较丰富的干旱区果园、草坪及固沙植物等。

3.利用空气中的水分进行灌溉

利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中的水分,直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分,其内壁涂有吸聚阳光热的涂料,圆筒与若干个喷嘴管连接,将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温烤热的空气经圆筒进入喷嘴管里,到了夜间降温时,空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网,以吸聚雾气,待雾变为水后流进蓄水池,以供沿海滩涂灌溉之用。智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠,他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来“捕捉”云雾,云雾在网上凝结成水,汇集到贮水池中,以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。

对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区,利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法,但如何降低成本,提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。

以上介绍的几种新的节水灌溉技术可供各地在发展节水灌溉时因地制宜地选择使用。


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