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节水灌溉—滴灌技术知识讲解

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      节水灌溉是实现农业现代化、实现作物增产、农民增收的重要途径,能将有效的资源作用与农作物,起到最大化的利用,对农业的绿色循环、可持续发展有着举足轻重的作用,我国作为贫水国家,如何高效利用水资源满足农业灌溉的合理需求,是我国农业面临的必须解决的主要问题,因此大力发展高效节水灌溉技术及工程势在必行。
      前文已简单介绍了农业灌溉的方式,其中提到节水灌溉可分为滴灌、喷灌、微喷等等技术,这篇小编将着重对滴灌技术进行相关介绍:
滴灌即滴水灌溉,是由多种设备及技术组合形成的灌溉系统,其主要特点是是灌水量小,每小时流量为2-12升,单次灌溉时间较长,它是通过供水管道上的滴孔或者安装在管道上的滴头利用重力作用将水滴落到作物根部及附近土壤的一种灌溉方式,其具有不破坏土壤结构,蒸发损失小,结合施肥,可提高肥效一倍以上的优点,被用作为干旱缺水地域最有效的一种节水灌溉方式,水的利用率可达95%,广泛适用于果树、蔬菜、经济作物与设施大棚中的灌溉作业。
     滴灌系统组成:一个完善的滴灌系统主要水源、首部枢纽、管道管网、滴头等组成
     水源:要求供水保证率不低于85%,湖泊、河流、地下水蓄水池都可是水源,但由于滴灌滴头容易堵塞,需要对水源进行严格的过滤处理,因此,水中含杂质或浊物过多的不宜作为水源
     首部枢纽:包括水泵、动力机、过滤器、控制阀、施肥罐、测量仪表和保护设备等。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。
     管道管网: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。
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入土壤中。滴头通常放在土壤表面,亦可以浅埋保护。
    工作原理如下图:

滴灌示意图

       滴灌系统分类:根据不同的作物和种植类型,滴灌系统可分为固定式和半固定式两类。
       固定式滴灌系统是指全部管网安装好后不再移动,适用于果树、葡萄、瓜果、蔬菜等作物。此种方式根据布置方式又可分为:地面固定与地下固定,地面固定顾名思义即将毛管安装布置在地面上,目前绝大多数采用这中方式,具有安装、维护方便,便于检查土壤湿润和测量流量变化情况等优点,缺点是毛管和灌水器易于损坏和老化。地下固定即将毛管和灌水器(主要是滴头)全部埋入地下,应用面积不多,与地面固定式相比优点是免除了毛管在作物种植和收获前后安装和拆卸的工作,不影响田间耕作,延长了设备的使用寿命;缺点是不能检查土壤湿润和测量滴头流量变化的情况,发生问题维修也很困难。
       半固定式滴灌系统干、支管道为固定,其余田间的毛管管道可进行移动,灌溉时移动毛管管道实现单行作物的灌溉,可提高设备的利用率,降低设备投资成本,但管理运行较麻烦,适用于宽行蔬菜与瓜果等作物。
       根据自动化程度与控制分类,滴灌系统可分为手动控制、自动控制、智能控制等
       手动控制:顾名思义,即系统的所有操作均由人工完成, 需亲到现场管理如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。
       自动控制:系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。
      智能控制:通过部署控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)等系统,实时采集灌溉环境数据,与预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数对比,长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉,不需要人直接参与,起到智能决策、智能灌溉的目的,人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。
      系统优点:
      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,做到适时地供应作物根区所需水分,减少外围水的损失问题,大大提高水的利用效率。结合施肥,即把化肥溶解后灌注入灌溉系统,实现了水肥同步,也大大提高了肥料的有效利用率。
      控制温度和湿度:传统的沟灌,一次灌水量大,土壤长时间保持湿润,温度降低较快,回升较慢,蒸发量大,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,对土壤温度的保持、回升,减少水分蒸发,降低室内湿度等均具有明显的效果。可明显减少病虫害的发生,进而又可减少农药的用量。
      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。
      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。
      系统缺点:
      易引起堵塞:灌水器的堵塞是当前滴灌应用中最主要的问题,严重时会使整个系统无法正常工作,甚至报废。因此,滴灌时水质要求较严,一般均应经过过滤,必要时还需经过沉淀和化学处理。
      可能引起盐分积累:当在含盐量高的土壤上进行滴灌或是利用咸水滴灌时,盐分会积累在湿润区的边缘,若遇到小雨,这些盐分可能会被冲到作物根区而引起盐害,这时应继续进行滴灌。在没有充分冲洗条件下的地方或是秋季无充足降雨的地方,则不要在高含盐量的土壤上进行滴灌或利用咸水滴灌。
       可能限制根系的发展:由于滴灌只湿润部分土壤,加之作物的根系有向水性,这样就会引起作物根系集中向湿润区生长。另外,在没有灌溉就没有农业的地区,如我国西北干旱地区,应用滴灌时,应正确地布置灌水器。
        注意事项:
一.是滴灌的管道和滴头容易堵塞,对水质要求较高,所以必须安装过滤器;
二.是滴灌投资较高,要考虑作物的经济效益;
三.是滴灌不能调节田间小气候,不适宜结冻期灌溉,在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系统追施粪肥。
四.滴灌系统易于光伏提水系统相结合,完成一个节水灌溉系统,可以节水节电节能源。光伏提水系统可以在 无市电的偏远地区供电,为进入滴灌系统的前期做好铺垫。