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世界上最节水的灌溉技术:渗灌

稿件来源:水利学会网站 发布时间:2018-07-26 17:08:47 浏览次数:476

 

农林作物灌溉技术的发展,在经历了农耕文明历史上传统的天浇、地流、漫灌、淹灌、串畦灌、沟灌、渠灌、桶浇、瓢泼等简单落后技术,及近几十年发展起来的国内许多地方才开始使用的喷灌、微喷灌、滴灌、膜下滴灌、涌泉灌、喷水带灌、机械灌溉等新技术以后,这才又发展进步到了“精确用水”、“精确灌溉”的最先进的农林作物渗灌节水高新技术。

使用橡塑输水管、微渗水管及其管网专用设备等,进行花卉灌木、果林园圃、高档草坪、城市绿化、大棚蔬菜、大棚农田、农田经济作物、等等的大面积节水灌溉施肥,是21世纪农林作物节水灌溉的最先进技术。它不仅能充分地满足大面积山丘、平原上各式各样的农林作物生长需要,使作物增产增收,而且能够节省大量的水资源和大量的人工、机械劳动力,即节省大量的水资源、动力能源和人力资源等生产成本;不仅适用于季节性缺水的干旱地区及沙漠地带,也是现代化农业实现自动施肥的基础设施。故大力推广应用如此先进的农林作物渗灌节水技术,是实现我国农业现代化的重要途径,也是村村寨寨新农村的富裕之路,显然是具有国家重大节水节能节肥的战略意义。

一、信息网络新时代的农林作物渗灌节水新技术――“精确用水”、“精确灌溉”的先进理念

“精确用水”、“精确灌溉”的先进理念,就是一种针对性极强的“浇树不浇路”、“浇作物”不“浇土壤”的聪明节水灌溉思想。

人们依据农林作物生长的全生育期,是其根系在土壤层里的一定范围内进行长期地、非均匀地、非连续性地、微量汲取水份和养料的生理生化特征,采用针对性极强、可选择、可控制的全封闭管道网络输水(含可溶性养料)和使用微渗水管网微量渗水渗养灌溉每一植株[附图1];即对大面积农林作物进行可选择、可控制、周期性的、定时或非定时的供水供养,以便最大限度地满足每一植株农林作物生长的最佳生理需求,在每一植株周围创造出一个个小局部的、相对的、可以使其生长得最好的几乎所有最佳条件;这个精确用水用养的高新科技方法,就完全可以使每一植株农林作物生长得枝繁叶茂、硕果累累;既达到了使农林作物增产增收的主要目标,也同时达到了最大限度地节水、节肥、节电和节省劳动力的综合目的。

二、农林作物渗灌节水技术工程的基本原理与概念

1、渗灌节水技术

渗灌节水技术是指在低液压条件下,使灌溉水(含可溶性养料)通过架设或埋没在每一株农林作物根系范围内的渗水管[附图2]壁上的微孔,由内向外呈发汗状渗出[附图3],以滴渗方式湿润作物根系层周围土壤,即直接向每一株农林作物根系适时、适量地供水、供养的一种节水增产的灌溉技术方法。

2、农林作物渗灌节水技术工程

为达到对大面积农田、果树、园林、花卉、草木、蔬菜里的每一株作物实施渗灌的目的,在大面积的农林作物根系层土壤里面或其上面,埋设安装或架设安装渗水管网、及在地表面上安装配备相应的输水管网、冲洗管网、控制阀门、过滤器、供水管网、过滤池、水源――蓄水池、水井、或水泵,等等;或者是加装上高科技的自动控制装置(如太阳能自动供水系统、定时供水系统[附图4])、遥测遥感遥控装置、视频监控系统,等等;并把这所有设备、装置、系统连接构造成一个非常经济实用的、可操控的、完整的农林作物渗灌节水网络灌溉系统工程的设计、安装、运行和移交用户使用,以及培训用户掌握该系统以后的使用、维护、检修工作方法。

三、农林作物渗灌节水技术工程的主要应用范畴

1、城市绿化

小块草坪、花坛可以采用重力渗灌,1000�以上的草坪采用低压渗灌。采用渗灌技术进行城市绿化[附图5、6、7],极大地提高了劳动生产效率,可节省人工、机械劳动力60% ~ 90%以上。它在进行灌溉时,绝不会给行人或街道造成污染,也不会影响草坪(如:足球场、高尔夫球场、城市绿地等)的正常使用。

2、屋顶花园

城市屋顶花园的建设,可以改善众多屋顶燥热灸人的恶劣环境,方便人们休闲纳凉,是人类宜居环境建设和城市绿化建设发展的一个新亮点。屋顶花园使用渗灌水管及其技术进行自动灌溉,将不仅很方便、省水,更可以节省大量的浇灌劳动力。

3、果树种植

埋在果树根系周围的渗灌水管,是一次埋入多年使用,一般无须维护。使用时打开闸门即可对千亩果园进行灌溉[附图8、9、10],也可同时进行施肥。渗灌用于干旱地区植树、种草、防风、固沙等(由于它被埋入地下,能避免被风刮跑),也有着良好的效果。

4、花卉苗圃

对于草本花卉苗圃[附图4],无论是袋栽、盆栽、畦栽的蔬菜,袋植、盆植、畦植的各种名贵花卉,也无论是春、夏、秋、冬,针对性很强的、可控制的渗灌节水施肥技术设备,可以对所有植株进行任意的灌溉和施肥,是花农生产最优异花卉产品的最佳选择和好帮手。

5、温室、大棚

渗灌管埋于地下灌溉时,在冬季可以降低大棚内湿度,由此可以减少棚膜结露和水滴,增加光照,减少植物病虫害的发生,实现增产增收。在温室里可采用重力渗灌,只要有一个离地面1m高的水箱即可,使用时先将水注入水箱中,待水温达到室温时再进行灌溉。

6、大田作物

低压渗灌用于大田作物时,可在每条田垄上开一个深10 ~ 15 �的沟,将渗管放沟内,然后再点种。在北方干旱地区,采用渗灌播种后的一个月内,只需进行4次灌溉,每次用水量仅为漫灌的1/3 ~ 1/4就可以保全苗。

7、季节性缺水干旱地区作物

我国虽说是南方常年多雨水,北方干旱雨水少;但是对于农林作物生长的全生育周期而言,南方不同物种的需水临界期不同,也会遇到季节性的干旱时期。如:江西赣南的8、9、10月少雨水,对正结果做实的脐橙而言,就是一个关键的干旱时期。又如:云南昆明11月开始的少雨水旱季,对其花卉苗圃而言,也是一个季节性的干旱地区。故可选择、可控制的渗灌节水技术系统,正适用于在这个干旱季节里对其花卉苗株进行节水施肥灌溉。

8、养鱼池塘的高效增氧设施

由于渗灌输水管的管身周围、从头至尾布满了毛细微孔,不仅能渗水,更能冒气。把它们挂在网箱养鱼的箱体下面,或直接放入鱼塘,通入高压空气,可使整个网箱或是整个鱼塘从下往上大量冒气增氧;能极大地增加养鱼密度,达到增产增收的目的。在鱼塘中间装一部旧式的增氧机,靠三片桨叶搅动水体吸入空气,只能是在鱼塘中间的水体表面部分增加少量的氧气;弄不好桨叶还会打伤了鱼。其增氧效果,可是远远无法与渗灌输气管相比拟的了。

四、农林作物渗灌节水技术工程的巨大优势与使用效果

1、节水

农林作物渗灌节水技术工程,是一项崭新而高效的节水新技术系统,它对水资源的有效利用,高于任何其他旧的灌溉方式。由于它的输水管网、渗水管网是全部安装埋设在地面以下运行,不需要在地表安装喷洒灌溉装置,所以就不存在因地表蒸发而形成的水分损失。

一般来说,它比沟灌技术节水80%,比喷灌技术节水60%,比滴灌技术节水30%。

2、节肥

农林作物渗灌节水技术工程,使可溶性化肥随水滴渗出至作物根系层土壤周围,可被作物须根完全汲取,而不存在经地表流失浪费,一般来说可节肥50%以上;同时也为无肥害农产品提供了一种可靠的技术保证。

3、节能

农林作物渗灌节水技术工程,只需0.04 MPa的水压力,就可以实施大面积作物灌溉,故比其它任何旧的机械灌溉方式都省电省能源。

4、自动化程度高,可以灵活、方便、准确地控制灌溉、施肥的数量与时间

农林作物渗灌节水技术工程,使用在超大作业面积而人工管理很不方便的情况下,均可以很方便地利用遥感遥控等自动控制技术系统,根据作物的生长实际需要,来实时地、自动适量供水、供养;保证了农林作物的丰产、稳产。

5、节省劳力

农林作物渗灌节水技术工程,可根据作物根区土壤含水量参数来实现自动灌溉,可溶性化肥是溶于水后经过渗水管送达作物根须部周围,根本无须再使用人工操作来灌溉施肥。一般可节省人工的浇水、施肥劳动力80% ~ 95%。

6、有利于改良土壤

农林作物渗灌节水技术工程,不会象沟灌、喷灌、滴灌那样造成土壤板结、泛咸的现象,灌溉水及养分是通过微渗水管管壁上的微小孔,由内向外呈发汗状渗出[附图3]入土,使水肥在作物根系层土壤里上下纵横、缓慢扩散,不会破坏土壤的团粒结构,增强了土壤的通气性,促进了微生物活动,且诱使作物须根发达生长,充足吸收养分。

7、改善作物生长环境

农林作物渗灌节水技术工程,不仅不会造成土壤板结现象,相反却是增加了土壤通气性,促进了微生物活动,为作物创造出一个非常理想的生长环境。

8、抑制病虫害

农林作物渗灌节水技术工程,在其设备运行灌溉期间,地表面和作物叶子仍然保持干燥状态,可以有效降低温室温度,保持地表温度,有效地抑制了对作物有害的真菌,减少了病虫害的发生,提高了作物的品质和产量。

9、保护作物根须,减少水土流失

农林作物渗灌节水技术工程,可以是自动地根据土壤参数,进行有效控制的微渗灌溉,不但是保护了作物根须,有利于作物自身的正常发育生长,而且还避免了沟灌、喷灌、滴灌等用水直接冲涮土表,保持住了水土,减少了水土流失。

10、提高作物的质量和产量

农林作物渗灌节水技术工程,对渗灌作物营养供应充分,一般均能使作物提早成熟,缩短作物生长期10天左右,提高产量30%-50%。可使蔬菜、黄瓜等增产1 ~ 2倍。并且作物的外型、大小等整体质量,也都有所提高[附图7、8、9、10]。

11、设备维修率极低

农林作物渗灌节水技术工程的地下运行设备铺设以后,根本就无需日常维护。只是在有异样出现时,再进行检查维修即可,或者是在每年作物开播灌水前巡检维修一遍即可。

12、设备使用寿命长

农林作物渗灌节水技术工程的地下运行基础设备,其正常使用寿命(无人为破坏)约为8 ~ 10年以上。

13、无防寒防冻问题

即使是在北方的冬天,也因渗灌水及肥均已渗入土壤,地上、地下的网管中不存在积水,故不存在防寒防冻的问题。

14、正常维护渗水管,管网永远不堵塞

按用户手册规范操作,正常检修维护渗灌水管网络,将可使渗灌水管免除物理性的、化学性的、及生物性的堵塞之害。

15、设备价格低廉

由于农林作物渗灌节水技术工程的主要设备――橡塑微渗水管等产品已经全部国产化,故价格相对低廉。按现行市场价及一般情况计算,农林作物渗灌节水技术工程的所有运行基础设备(不含高科技的遥测遥感技术系统、自动控制系统、监控系统等),平均计价约合每亩投入人民币800元 ~ 1600元。

相当于每亩地每一年的设备投入使用费,约为80元 ~ 200元/年。

16、可为用户带来极高的经济效益

安装使用农林作物渗灌节水技术工程及其技术设备,虽然是相当于每年都对每亩地投入了约75元 ~ 200元/年的技术设备使用费,但是该技术设备的使用,却可以使每亩地每年节水费达35元,节肥费达15元,节电费达40元,节省人工灌溉施肥费达200元以上,节省改良土壤费、消灭病虫害农药费等约为10元,上述费用小计,就可使用户每年每亩地节省支出约300元。

而安装使用农林作物渗灌节水技术工程及其技术设备,可使作物每年增产增收30% ~ 50%.