不一样节水灌溉技术介绍

  固定管道式喷灌系统影响田间机耕作业，固定管道式喷灌系统 田间竖管较多，机耕作业时易碰到，机械化作业不便。移动、 半固定管道式喷灌搬运管道困难。刚刚喷过的土壤，移管困难。 而且容易伤苗和破坏土壤结构。

  能耗高： 喷头工作所承受的压力一般在2.5kg以上，卷盘喷灌机工作所承受的压力在4kg 以上。能耗与系统工作所承受的压力成正比，喷灌总能耗比微灌高。

  目前，欧美等农业发达国家在节水灌溉方面已经取得重大 进展，节水灌溉的普及程度较高。在发达国家，喷灌技术、微 灌技术、渠道防渗工程技术、管道输水灌溉技术等节水灌溉技 术已经较为成熟，其中喷灌、滴灌又是最先进的节水灌溉技术 ，欧美发达国家60%-80%的灌溉面积采用喷灌、滴灌的灌溉方 法，农业灌溉率约为70%以上。多个方面数据显示，目前，全世界的总 耕地面积仅为15亿公顷，有灌排设施的耕地面积仅占27%，却 生产出全世界55%的粮食，预计今后新增的粮食产量中80%至 90%将来自有灌排设施的耕地。

  节水灌溉技术体系包括了节水的工程措施、农艺 及生物措施、管理措施等。节水灌溉工程技术根据灌 溉水向田间输送与湿润土壤的方法不一样，一般把灌水 方法分为四大类：

  1、渠道防渗和低压管道输水灌溉方法 2、喷灌灌水方法 3、微灌灌水方法 4、渗灌灌水方法

  1、渠道防渗和低压管道输水灌溉方法 地面灌水方法是使灌溉水通过田间渠沟或管道输入田间， 水流呈连续薄水层或细小水流沿田面流动，主要借重力作用兼 有毛细管作用下渗湿润土壤的灌水方法。传统的土渠输水渠系 水利用系数一般为0.4—0.5，差的仅0.3左右，也就是说，大 部分水都渗漏和蒸发损失掉了。渠道防渗是农田灌溉用水损失 的主要方面。采用渠道防渗技术后，一般可使渠系水利用系数 提高到0.6—0.85，比原来的土渠提高50%—70%。渠道防渗还 具有输水快、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点，是当 前我国节水灌溉的主要措施之一。

  痕量灌溉应用前景广阔。痕灌节水技 术能耗更少，节水更多。尤其是能够突破 在常规节水灌溉很少涉及的荒漠化治理、 矿山修复、城市绿化等领域的发展，能为 解决粮食安全、生态保护和水资源危机作 出贡献。水利部等有关部委已表示将进一 步深入研究此项高效节水灌溉新技术，积 极创造条件进行大田试验，不间断地积累经验 ，逐步完善技术，使之在更大范围推广应 用。

  喷灌的主要优点如下: ⑴节水效果非常明显，水的利用率可达90%。正常的情况下，喷灌

  与地面灌溉相比，1立方米水可以当2立方米水用。 ⑵作物增产幅度大，一般可达20%-40%。其原因是取消了农

  渠、毛渠、田间灌水沟及畦埂，增加了15%-20%的播种面 积;灌水均匀，土壤不板结，有利于抢季节、保全苗;改善 了田间小气候和农业生态环境。 ⑶大幅度减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作 量。 ⑷减少了农民用于灌水的费用和投劳，增加了农民收入。 ⑸有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。 ⑹避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。常用的喷灌有 管道式、平移式、中心支轴式、卷盘式和轻小型机组式。

  利用折射式、辐射式或旋转式微型喷头将水喷沙在枝叶上或树冠 下地面上的一种灌水形式。可提高空气中水分含量、调节田间小气候，流量 小、压力低，果园灌溉重金湿润部分土壤，但严格讲不完全属于局部 灌溉。

  低压管道输水灌溉是利用管道将水直接送到田间灌溉，以减少 水在明渠输送过程中的渗漏和蒸发损失。发达国家的灌溉输水 已大量采用管道。目前我国北方井灌区的管道输水推广应用也 较快。常用的管材有混凝土管、塑料硬(软)管等。低压管灌其 管道系统压力一般不超过0.02MPa,管道最远端的出水口压力控 制在0.002-0.003MPa。管道输水与渠道输水相比，具有输水迅 速、节水、省地、增产等优点，其效益为：水的利用系数可提 高到0.95；节电20%—30%；省地2%—3%；增产幅度10%。目前 ，如采用低压塑料管道输水，不计水源工程建设投资(以下同) ，亩投资为100元—150元。

  痕量灌溉技术的核心节水部件是痕灌 控水头，由拥有非常良好导水性能的毛细管束 和具有过滤功能的痕灌膜组成，控水头埋 在作物根系附近，毛细管束一端与充满水 的管道相连，另一端与土壤的毛细管相连 ，感知土壤水势的变化。作物吸水导致根 系周围的水势降低，即发出需水信号，控 水头内的水不断以毛细管水的形式流向根 系周围，直至作物停止吸水；控水头内的 痕灌膜可防止毛细管束因杂质而堵塞，保 证系统长期稳定工作。 多年田间试验表明 ，痕灌比滴灌节水50%左右，即使在滴灌无 法使用的地区也可推广应用。

  渗灌法：利用修筑在地下的专门设施（管道或鼠洞等）将灌 溉水引入田间耕作层，借毛细管作用自下而上湿润土壤灌溉作物 的灌水方法。

  • 渗灌的主要优点是:①灌水后土壤仍保持疏松状态，不破 坏土壤结构，不产生土壤表面板结，为作物能提供良好的 土壤水分状况;②地表土壤湿度低，可减少地面蒸发;③管 道埋入地下，可减少占地，便于交通和田间作业，可同时 进行灌水和农事活动;④灌水量省，灌水效率高;⑤能减少 杂草生长和植物病虫害;⑥渗灌系统流量小，压力低，故 可减小动力消耗，节约能源。

  （6）抗盐碱能力强。滴灌浸润区将土壤盐分向外推出，改 善了作物生长环境。

  （7） 使作物有较强的抗灾能力。由于实施科学灌水、施肥、 施药，使作物生长状态良好，在遭遇灾害天气时，作物抵抗能力 强，减产幅度小。

  2、喷灌灌水方法 喷灌是利用一套专门的设备将灌溉水加压或利用地形高差自 压，并通过管道输送压力水至喷头，喷射到空中分散成细小的水 滴，象天然降雨一样降落到地面，随后主要借毛细管力和重力作 用渗入土壤灌溉作物的灌水方法。

  1）地面滴灌 相对固定式滴灌 地下管道固定，地面管网系统在一个灌溉期内固定在田间，非灌溉期收掉 ，下一个灌溉期再安放好的系统称为地面相对固定式系统，目前大田作物采用 这类系统。 全固定式滴灌 地下管道固定，地面管网系统在其使用年数的限制内多年（多个灌溉期）固定在 田间，一直到更新的系统称为地面全固定式系统，目前果树、经济林绝大多数 采用这类系统。

  目前，这种形式在有的地方有小面积做试验使用。 2）地下固定式滴灌系统 毛管和灌水器（主要是滴头）全部埋入地下的系统称为地 下固定式系统，这是在近年来滴灌技术的一直在改进和提高，灌水 器堵塞减少后才出现的，但应用面积不多。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。

  滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将水一滴一滴地 、均匀而又慢地滴入作物根区附近的土壤中的灌水形式。靠滴头下面的土壤处 于饱和状态，其它部位的土壤处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力的 作用入渗和扩散。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，其水的 利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时能结合施肥，提

  （4）节地。由于田间取消了渠道，可节约耕地5—7%。 （5）省人工和机力。滴灌技术通过闸阀控制灌溉，使每人 管定额成倍提高。同时膜下滴灌保持土壤疏松，基本不长杂草 ，大幅度减少了中耕次数，减少农机作业。滴灌还可提高管理定 额，使原来每人管理定额30亩左右，可提高到60亩-80亩或更 多。

  （9） 产品质量提高。生长条件好，使产品整体质量改善。 （10）综合效益好。滴灌技术既节约了生产所带来的成本，又增加了 出售的收益，扣除年度滴灌设备投入后，每亩尚有约100元的增量 效益。 （11）易于实现自动控制，地形适应能力强。 （12）较节能。

  微灌缺点： （1） 灌水器易堵塞。一般需根据水源水质，进行分级过滤。 （2）投资较高。对于平整地块而言，微灌系统相对于地面灌溉， 投资较高。

  没有地下管道，在灌水期间，支管、毛管和灌水器在灌溉完 成后由一个位置移向另一个位置做灌溉的系统称为移动式滴灌 系统，此种系统应用也较少。与固定式系统相比，它提高了设备 和利用率，降低了投资所需成本，常用于大田作物和灌溉次数较少的 作物，但操作管理比较麻烦。

  喷灌缺点：受风的影响大，一般在3（4.5m/s）级风以上，部 分水滴在空中被吹走，灌溉均匀度大幅度的降低，就不宜进行喷 灌。空气相对湿度过低时，水滴未落到地面之前在空中的蒸 发损失能够达到10 %。

  节水灌溉(water-saving irrigation)：以最低 限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限 度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措 施。节水灌溉的基础要求，就是要采取最有效的技术 措施，使有限的灌溉水量创造最佳的生产效益和经济 效益。

  泉方式使水流入土壤的一种灌水形式。流量比滴灌和微喷 大，一般超出了土壤的渗吸强度，为防止地面径流须在涌 水器附近挖一小灌水坑暂时储水。适于果园和植树造林的 灌溉。

  （1）节水。在作物生长期内，比常规地面灌省水40—50%。 （2）节肥。可溶于水的专用肥随水施至作物根系附近，易被作 物吸收，提高了利用率，平均可省肥20%，有的达40%以上，还 减轻化肥对土壤、对环境的负面作用。 （3）省农药。与上述道理相同，可节省农药用量10%以上 ，且 杀虫效果好，不易伤及害虫的天敌。

  “痕灌”是受化学上微量元素与痕量元素概念启 发而取名，主要指能在超微流量向作物长久供水 ，痕灌单位时间的出水量可达到滴灌的百分之一 到千分之一。

  痕量灌溉技术，是以土壤的毛细管为基础力， 依照植物的需求，缓慢、适量地为植物根系进行 供水的一项技术，它是世界上最省水的灌溉技术 ，该技术与植物需水特点完全匹配，即植物需要 多少水就供给多少水。

  • 渗灌存在的主要缺点是:①表层土壤湿度较差，不利于作 物种子发芽和幼苗生长，也不利于浅根作物生长;②投资 高，施工复杂，且管理维修困难;一旦管道堵塞或破坏， 难以检查和修理;③易产生深层渗漏，特别对透水性较强 的轻质土壤，更容易产生渗漏损失。

  2013年2月26日，华中科技大学对外公布消息， 学校痕量灌溉研究中心历时10多年研发出“痕量 灌溉”技术，一举打破农作物“被动式补水”传 统灌溉模式，改由农作物自主吸水、按需吸水。

  3、微灌灌水方法 微灌，即是按作物需水要求，通过有压管道系 统与安装在末级管道上的特制灌水器，将水和作物生 长所需的养分以较小的流量均匀、准确的直接输送到 作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方法。 特点：灌水流量小，一次灌水延续时间长，灌 水周期短，工作所承受的压力低，可精确控制水量，能把水与 养分直接输送到作物根部的土壤中去。灌溉水损失小 于10％， 主要使用在于果树、蔬菜、 花卉、棉花等宽 行距的经济作物。