最新地下滴灌研究进展
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滴灌技术的发展现状及研究方向摘要:滴灌是将具有一定压力的水,过滤后经管网和出水管道或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。
滴灌是迄今为止农田灌溉最节水的灌溉技术之一。
但因其价格较高,一度被称作“昂贵技术”,仅用于高附加值的经济作物中。
滴灌的优缺点:1.水的有效利用率高在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。
同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。
不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,非常省水。
2.环境湿度低滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使保护地中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。
3.提高作物产品品质由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使保护地的农产品商品率大大提高,经济效益高。
4.滴灌对地形和土壤的适应能力较强由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。
同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。
5.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。
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。
6.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。
一、实验背景滴灌是一种节水的灌溉技术,它通过管道将水直接输送到作物根部,减少了水分的蒸发和渗漏,提高了水分利用效率。
为了研究滴灌对作物生长的影响,我们进行了本次滴灌实验。
二、实验目的1. 探究滴灌对作物生长的影响;2. 分析滴灌对土壤水分、养分利用的影响;3. 评估滴灌技术在农业生产中的应用前景。
三、实验材料与方法1. 实验材料:小麦种子、土壤、滴灌设备、温度计、湿度计、pH计等。
2. 实验方法:(1)实验地点:选择一个阳光充足、土壤肥沃的农田作为实验地点。
(2)实验设计:将实验地划分为3个处理区,分别为滴灌区、对照区和喷灌区。
(3)实验步骤:①滴灌区:采用滴灌设备,将水直接输送到作物根部,保持土壤湿度在60%左右。
②对照区:不进行任何灌溉处理,保持自然蒸发。
③喷灌区:采用喷灌设备,将水均匀喷洒在作物上,保持土壤湿度在60%左右。
④实验周期:从播种到收获,持续120天。
⑤数据记录:每10天记录一次土壤水分、养分、作物生长状况等数据。
四、实验结果与分析1. 土壤水分实验结果显示,滴灌区和喷灌区的土壤水分含量明显高于对照区。
滴灌区土壤水分含量稳定在60%左右,而喷灌区和对照区土壤水分含量波动较大。
这表明滴灌技术能够有效保持土壤水分,减少水分蒸发和渗漏。
2. 养分利用滴灌区土壤养分含量高于对照区和喷灌区。
滴灌能够将养分直接输送到作物根部,提高了养分利用率。
对照区和喷灌区由于水分蒸发和渗漏,导致养分流失较多。
3. 作物生长状况滴灌区和喷灌区的作物生长状况明显优于对照区。
滴灌区作物株高、叶片数、穗粒数等指标均高于对照区和喷灌区。
这表明滴灌技术能够促进作物生长,提高产量。
4. 应用前景滴灌技术在农业生产中具有广泛的应用前景。
它能够提高水分和养分利用率,减少化肥、农药的使用,降低生产成本,有利于实现农业可持续发展。
五、结论1. 滴灌技术能够有效保持土壤水分,减少水分蒸发和渗漏。
2. 滴灌能够提高养分利用率,减少养分流失。
地下渗灌研究进展马海燕;李福林;张克峰;黄乾;于晓蕾;姜瑶;夏海波【期刊名称】《中国农村水利水电》【年(卷),期】2024()1【摘要】地下渗灌是一种地下微灌方法,通过埋设于地下的渗灌管将灌溉水引至地面下一定深度的土壤中,再利用土壤毛细管作用实现对作物根区直接供水,该灌水方法与“地下滴灌”的灌水过程实质相同。
地下渗灌可有效改善土壤环境质量,利于作物生长,是一项发展前景广阔的高效节水灌溉技术,开展地下渗灌的研究对于推动高效节水农业发展具有重要意义。
从地下渗灌条件下土壤水分运移规律、灌水技术参数、灌溉制度、渗灌管堵塞的影响及调控等方面,对相关研究进展和存在问题进行综述,提出了今后的研究方向,供节水灌溉研究领域的学者参考。
综述认为,与地下渗灌技术的生产实践相比,对其机理方面的研究相对滞后,限制了该技术的深入推广应用,主要表现在:地下渗灌条件下土壤水分运移规律尚不够清晰;堵塞问题依然是目前阻碍地下渗灌技术应用与发展的限制性因素;地下渗灌配水系统优化设计问题尚需进一步研究。
建议今后开展各种不同渗灌条件下的水分入渗数值模拟分析;选取合适的处理水平,研究渗灌灌水效果的主要影响因素,寻求最优灌水技术参数组合;针对地下渗灌条件下作物灌溉制度开展研究,形成一套合理完善的灌溉制度与试验方法;对于渗灌管出流规律、堵塞机理以及进入地下渗灌系统时灌溉水源水质关键参数的有效调控阈值等进行深入研究。
【总页数】8页(P1-7)【作者】马海燕;李福林;张克峰;黄乾;于晓蕾;姜瑶;夏海波【作者单位】山东省水利科学研究院;山东省水资源与水环境重点实验室;山东建筑大学市政与环境工程学院【正文语种】中文【中图分类】TV93;S27【相关文献】1.树木大容量地下渗灌器的渗灌试验研究2.地下滴渗灌灌水技术研究进展3.调亏灌溉对地下渗灌甘蓝产量、品质及水分利用效率的影响4.地下加气渗灌对土壤水分入渗速率及水盐分布的影响5.不同初始含水率下风沙土地下渗灌水分运移特性研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
浅埋滴灌项目实施方案一、项目背景。
近年来,随着农业现代化的不断推进,浇灌技术也在不断更新换代。
传统的灌溉方式存在着水资源浪费、劳动力成本高等问题,因此浅埋滴灌技术应运而生。
浅埋滴灌技术是一种高效节水的灌溉方式,通过在地表或地下埋设滴灌管道,将水分直接滴入植物根部,减少了水分的蒸发和土壤表面流失,提高了水分利用率,降低了灌溉成本,对于提高农作物产量和品质具有重要意义。
二、项目目标。
本项目旨在推广浅埋滴灌技术,提高农田水分利用效率,降低灌溉成本,促进农业可持续发展。
具体目标包括:1. 在农田内部推广浅埋滴灌技术,覆盖面积达到5000亩以上;2. 提高农田水分利用效率,降低灌溉水量20%以上;3. 减少农田灌溉劳动力成本,提高农业生产效益。
三、实施方案。
1. 技术推广与培训。
(1)组织专业技术人员对当地农民进行浅埋滴灌技术培训,包括滴灌管道的铺设、维护和管理等;(2)利用农业示范基地进行技术示范,让农民亲自动手体验浅埋滴灌技术的操作方法。
2. 设备采购与安装。
(1)根据农田实际情况,采购适合的浅埋滴灌设备,包括滴灌管道、滴灌头、过滤器等;(2)组织专业人员对农田进行浅埋滴灌设备的安装和调试,确保设备正常运行。
3. 管理与维护。
(1)建立浅埋滴灌技术管理团队,负责农田灌溉计划的制定和(2)定期对浅埋滴灌设备进行检查和维护,确保设备的正常运行。
四、项目预期效益。
1. 提高农田水分利用效率,降低灌溉水量,节水效果显著;2. 减少农田灌溉劳动力成本,提高农业生产效益;3. 促进当地农业可持续发展,增加农民收入。
五、项目风险及对策。
1. 技术推广难度大,需加强培训力度,提高农民对浅埋滴灌技术的认知和接受度;2. 设备安装调试存在一定难度,需加强专业人员培训,确保设备正常运行;3. 管理与维护工作需要有力的组织保障,确保项目长期稳定运六、项目实施时间表。
1. 技术推广与培训,6个月;2. 设备采购与安装,3个月;3. 管理与维护,长期稳定运行。
农业节水灌溉技术进展随着全球气候变化和人口增长,水资源短缺已成为制约世界农业可持续发展的关键因素。
传统的农业灌溉方法不仅耗水量巨大,而且水资源利用率低下。
因此,发展高效的农业节水灌溉技术显得尤为迫切。
近年来,一系列创新的节水灌溉技术不断涌现,为解决农业水资源问题提供了新的思路和方法。
滴灌技术是节水灌溉技术的一大突破。
它通过在田间安置滴水系统,将水直接输送到植物根部附近,极大地减少了水分的蒸发和渗漏损失。
与传统的漫灌相比,滴灌能节省60%以上的水资源,同时提高作物产量。
目前,滴灌技术已在全球多个干旱和半干旱地区得到广泛应用。
微喷灌技术则是在滴灌的基础上进一步发展而来。
它利用特制的喷头将水以微小水滴的形式均匀喷洒到作物上,既满足了作物对水分的需求,又减少了水分的蒸发。
微喷灌适合于需要保持一定空气湿度的作物,如蔬菜和花卉等,其用水量仅为传统灌溉的一半左右。
土壤湿度监测技术的应用也为节水灌溉提供了科学依据。
通过在农田中安装土壤湿度传感器,可以实时监测土壤水分状况,从而精确控制灌溉时间和水量,避免过度灌溉或缺水现象的发生。
这种智能化的灌溉方式不仅提高了水资源的利用效率,还有助于提升农作物的品质和产量。
此外,雨水收集与利用系统也是一项重要的节水灌溉技术。
通过建设雨水收集池和合理的排水系统,可以将雨水有效地收集起来,经过简单处理后用于农田灌溉。
这不仅缓解了农业用水压力,还减少了城市洪水灾害的风险。
尽管节水灌溉技术已取得了显著进步,但其推广应用仍面临一些挑战,如技术成本较高、农民认知程度不足等问题。
因此,政府和相关机构应加大对节水灌溉技术的投入和支持,通过政策引导、技术培训等方式,促进这些高效节水技术的普及和应用。
农业节水灌溉技术的发展为全球农业水资源管理提供了新的解决方案,对于保障粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。
未来,随着技术的不断进步和成本的进一步降低,相信这些节水灌溉技术将在更广泛的区域得到应用,为全球农业发展注入新的活力。
新型滴灌带可行性研究报告一、引言新型滴灌带是一种逐渐在农业生产中得到应用的灌溉方式,它可以实现对植物根系进行精准的灌溉,减少水资源的浪费,提高农作物的产量和质量。
本报告旨在对新型滴灌带的可行性进行研究,探讨其在农业生产中的应用前景。
二、新型滴灌带的原理和特点新型滴灌带是一种通过微孔向植物根系滴水的灌溉设备,其原理是利用水压力将水从管道中通过微孔向地面滴下,可以实现对植物根系进行精准的灌溉。
新型滴灌带相比传统的滴灌设备具有以下特点:1. 精准灌溉:新型滴灌带可以根据植物的需水情况进行调节,实现对植物根系的精准灌溉。
2. 节水节能:新型滴灌带可以减少水资源的浪费,提高水的利用效率,同时减少人力和能源的消耗。
3. 提高产量和质量:新型滴灌带可以为植物提供足够的水分和营养物质,提高农作物的产量和质量。
4. 环保健康:新型滴灌带可以减少灌溉过程中的农药和化肥的使用量,保护环境,提高农产品的品质和安全性。
三、新型滴灌带的技术参数新型滴灌带的技术参数包括滴水流量、流速、出水压力等,这些参数直接影响了新型滴灌带的灌溉效果和应用范围。
根据实验数据和技术文献,新型滴灌带的一般技术参数如下:1. 滴水流量:新型滴灌带的滴水流量通常在0.2-2.0升/小时之间,可以根据植物的需水情况进行调节。
2. 流速:新型滴灌带的流速通常在0.2-0.4米/秒之间,可以满足不同地块和作物的灌溉需求。
3. 出水压力:新型滴灌带的出水压力通常在0.05-0.2MPa之间,可以根据灌溉距离和高度进行调节。
4. 管道直径:新型滴灌带的管道直径通常在6-16毫米之间,可以满足不同地块和作物的灌溉需求。
四、新型滴灌带在农业生产中的应用新型滴灌带在农业生产中有着广泛的应用前景,可以提高农作物的产量和质量,减少水资源的浪费,保护环境,提高农产品的品质和安全性。
新型滴灌带在园林、果园、蔬菜园等领域都有着广泛的应用,可以实现对不同农作物的精准灌溉,提高农作物的抗旱抗病能力,推动农业生产的发展。
2024年滴灌带市场环境分析一、市场背景滴灌带是一种在现代农业灌溉中被广泛应用的灌溉工具。
相比传统的喷灌和洪灌方式,滴灌带具有节水、节能、灵活性强等优势,被视为现代农业的重要手段。
随着全球气候变化与人口增长的挑战,对高效农业的需求不断增加,滴灌带市场也呈现出良好的发展势头。
二、市场规模与趋势滴灌带市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势。
根据市场调研机构的数据,2019年全球滴灌带市场规模达到了100亿美元,预计到2025年将超过150亿美元。
这一增长趋势主要受到以下几个因素的影响:1.节水需求:随着全球干旱和水资源短缺问题的加剧,农业灌溉需要更加注重节水。
滴灌带能够准确地向植物根部输送水分,有效减少水分蒸发和浪费,满足了节水的需求。
2.农业现代化:近年来,全球农业逐渐实现了现代化的转型,农民普遍采用科技手段提高农业生产效率。
滴灌带作为一种现代农业技术,为农民提供了灵活、高效的灌溉方式,逐渐受到农业生产者的青睐。
3.环境保护:滴灌带可以减少农药和化肥的使用量,减少了对环境的污染。
随着人们对生态环境的更高关注度,对环境友好型农业技术的需求逐渐增加,滴灌带作为一种绿色农业技术,符合环保要求。
三、市场竞争格局目前,滴灌带市场竞争格局较为激烈,主要来自于国内外多家企业的竞争。
以下是几个具有代表性的企业:1.先导公司:作为滴灌带行业的领导者,先导公司在产品研发、技术创新和市场拓展方面具有独特优势。
该公司通过提供全方位的产品和解决方案,赢得了广大客户的认可。
2.市场挑战者:许多中小型企业也进入了滴灌带市场,它们通过产品差异化和价格竞争来获取市场份额。
这些企业通常在特定领域或地区有一定的市场优势,但在技术创新和品牌知名度上相对较弱。
3.新兴进军者:随着滴灌带市场的潜力不断释放,一些新兴企业也开始涉足滴灌带领域。
这些企业通常依靠技术创新和市场定位来打破传统的竞争格局,崭露头角。
四、市场发展机遇与挑战滴灌带市场在未来仍然面临着一些机遇和挑战:1.中国市场的崛起:中国是全球最大的农业国家,其中滴灌带市场具有巨大的潜力。
滴灌现状分析报告1. 引言滴灌技术是一种先进的农业灌溉方式,通过将水滴滴入植物根区,实现有效用水、节约资源、提高农作物产量和质量等目标。
本报告旨在对滴灌技术的现状进行分析和评估,为农业生产提供科学依据。
2. 滴灌技术的原理和优势滴灌技术基于水分在土壤中的渗透规律,通过管道输送水流到滴灌器,再以微小的滴水方式滴入植物根区。
相比传统的喷灌和洪灌方式,滴灌技术具有以下优势:•节约水资源:滴灌技术能够精确计量和投放水量,避免水分过度浪费。
•提高水分利用效率:滴灌技术将水分直接送达植物根部,减少蒸发和土壤表面流失的情况,提高水分利用效率。
•节约能源:相比喷灌和洪灌,滴灌技术无需使用大量能源来产生喷头或喷雾,节约能源成本。
•减少水分泥沙流失:滴灌技术能够减少水分对土壤的冲刷和侵蚀,减少水分中的泥沙含量。
•提高作物产量和质量:滴灌技术可以根据不同作物的需水量进行精确供水,提高作物的产量和品质。
3. 滴灌技术在农业生产中的应用滴灌技术在农业生产中得到了广泛的应用,涉及蔬菜、水果、花卉、饲料作物等多个领域。
以下是滴灌技术在不同作物中的应用情况:3.1 蔬菜种植蔬菜种植是滴灌技术的主要应用领域之一。
通过滴灌技术可以精确计量和供给蔬菜所需的水分和营养物质,提高蔬菜的产量和品质。
同时,滴灌技术还可以减少蔬菜病虫害的发生,改善生长环境,提高种植效益。
3.2 果树种植滴灌技术在果树种植中也得到了广泛应用。
不同类型的果树对水分需求有所不同,通过滴灌技术可以根据果树的需水量进行精确供水,提高果树的产量和品质。
此外,滴灌技术还可以控制土壤湿度,减少果树根系病害的发生。
3.3 花卉种植滴灌技术对花卉的生长和发展也有积极影响。
通过滴灌技术可以提供适量的水分和营养物质,促进花卉的生长和开花。
同时,滴灌技术还可以减少花卉的病虫害发生,改善花卉的品质和观赏效果。
3.4 饲料作物种植滴灌技术在饲料作物种植中也有重要应用。
通过滴灌技术可以提供适宜的水分和养分供给,保证饲料作物的正常生长和发育。
地下水浅埋微咸水滴灌盐碱地土壤水盐运移研究地下水浅埋微咸水滴灌盐碱地土壤水盐运移研究摘要:盐碱地是世界上广泛分布的土地类型之一,其农业利用率低,限制了区域的农业发展。
本研究旨在探讨地下水浅埋微咸水滴灌对盐碱地土壤水盐运移的影响。
试验选取某盐碱地块作为研究对象,分为滴灌组和对照组,通过对两组土壤水盐含量变化的分析,得出了滴灌对盐碱地土壤水盐运移的影响。
1. 引言盐碱地是指土壤中盐分和毒性物质堆积过高,导致土壤质量下降,难以维持正常农田生产的地区。
全球盐碱地的总面积约达10亿亩,其中中国占到了3.3亿亩,限制了大量土地的农业利用率。
地下水浅埋是盐碱地土壤变咸的重要原因之一,因此,通过灌溉调节地下水盐分,是改善盐碱地的关键。
2. 材料与方法本研究选取某盐碱地块作为试验区,面积为100亩。
随机选取了50个样点,分别隶属于滴灌组和对照组。
滴灌组使用微咸水进行滴灌,每个样点滴灌时间为30分钟,流量为5升/小时。
对照组则不进行任何处理。
通过采集土壤样本,并分析土壤中水盐含量的变化,来研究滴灌对土壤水盐运移的影响。
3. 结果与讨论通过对滴灌组和对照组的土壤样本进行分析,得出了以下结果:(1) 滴灌组土壤含盐量明显低于对照组,表明滴灌可以有效地去除盐分。
(2) 滴灌组土壤含水量略高于对照组,表明滴灌可以增加土壤含水量,减少土壤的干旱程度。
(3) 滴灌组土壤中的钠离子含量明显降低,表明滴灌可以减少盐碱地土壤的钠含量。
(4) 滴灌组土壤中的镁和钙离子含量略高于对照组,表明滴灌可以改善土壤的养分状况。
(5) 滴灌组土壤的pH值明显偏高,表明滴灌可以减少土壤的酸性。
4. 结论本研究结果表明,地下水浅埋微咸水滴灌可以有效地改善盐碱地土壤的水盐运移状况。
滴灌可以去除土壤中的盐分,增加土壤的含水量,减少土壤的干旱程度。
同时,滴灌还能减少土壤中的钠含量,改善土壤养分状况,减少土壤的酸性。
因此,地下水浅埋微咸水滴灌是改善盐碱地的一种有效途径,并有望广泛应用于盐碱地的农业生产中。
内蒙古苜蓿地下滴灌技术模式全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:内蒙古地处我国北部,自古以来就是重要的畜牧业区。
由于气候条件的限制,草原上的草本植物生长受到很大的影响,因此人们一直在寻找适合草原生长的植物和种植技术。
苜蓿是一种适合内蒙古气候的植物,长期以来一直在当地广泛种植。
由于内蒙古草原地区降水不足,土壤贫瘠,苜蓿种植一直受到水资源限制。
传统的灌溉方法往往浪费水资源,而且难以保证灌溉的均匀性和效率。
为了解决这一问题,近年来内蒙古开始推广苜蓿地下滴灌技术模式,以提高灌溉效率和节约水资源。
苜蓿地下滴灌技术模式是一种新型的灌溉方式,其核心是在地下埋设一定长度的滴灌管道,通过进口管道将水输送到地下滴灌管道,最终将水滴在植物根部。
相比传统的地表灌溉方式,地下滴灌技术可以有效减少蒸发损失和地表积水,提高水利用效率和经济效益。
苜蓿地下滴灌技术模式的优势有以下几点:地下滴灌技术可以提高灌溉效率。
由于水在地下滴灌管道中通过微孔滴灌,可以直接滴到植物根部,减少水的损失。
而且通过精确的控制水量和滴灌频率,可以保证植物根部得到充足的水分,提高植物的生长速度和产量。
地下滴灌技术可以减少水资源浪费。
传统的地表灌溉方式往往会由于地表蒸发、地表积水和地表渗漏而造成大量的水资源浪费。
而地下滴灌技术可以直接将水输送到植物根部,减少水的浪费,提高水资源利用效率。
地下滴灌技术可以提高土壤肥力。
由于水在地下滴灌管道中通过微孔滴灌,可以保持土壤湿润度,提高土壤肥力。
而且地下滴灌技术可以帮助土壤中的营养物质向植物根部输送,提高植物的养分吸收。
地下滴灌技术可以减少地表排水和土壤侵蚀。
传统的地表灌溉方式往往会导致地表积水和地表排水,造成土壤侵蚀和草原退化。
而地下滴灌技术可以减少地表排水和积水,减少土壤侵蚀,保护草原生态环境。
苜蓿地下滴灌技术模式是一种节约水资源、保护土壤、提高植物生长速度和产量的有效方式。
内蒙古草原地区在推广这种技术模式的还需要加强科学研究和技术培训,提高农民的技术水平和意识,促进农业的可持续发展。
节水灌溉技术现状与发展趋势研究1. 引言1.1 节水灌溉技术的重要性节水灌溉技术的重要性在当今社会变得日益重要。
随着全球气候变化和人口增长,水资源变得越来越珍贵,而农业用水量通常占据了全球用水量的大部分。
采用节水灌溉技术已成为解决水资源短缺和保护环境的重要手段。
节水灌溉技术的应用可以有效地减少农业用水量,提高水资源利用效率,减少水资源浪费。
通过合理利用雨水、灌溉系统优化和精准浇水等手段,节水灌溉技术可以使农作物在减少用水量的同时获得更高的产量和质量,为农民带来更好的经济效益,同时也减少了对地下水和河流的过度开采,有利于生态环境的保护。
节水灌溉技术的重要性不仅体现在保护水资源、提高农业生产效益的方面,更体现在维护生态平衡、保护环境的方面。
加强对节水灌溉技术的研究和推广应用对于实现可持续农业发展和水资源管理具有重要意义。
1.2 节水灌溉技术现状节水灌溉技术的现状在农业生产中扮演着重要的角色。
在过去,农民主要依靠传统的灌溉方式,如泵灌、沟渠灌溉等,这种方式存在很多问题,比如水资源浪费、土壤盐碱化等。
随着科技的发展,现代节水灌溉技术逐渐被引入农业生产,如滴灌、喷灌、微喷灌等。
这些新技术可以更精准地控制水量,减少浪费,提高农作物的产量和质量。
目前,我国节水灌溉技术的应用程度相对较低,仍存在很大的发展空间。
一些地方由于资金、技术等方面的限制,仍然采用传统的灌溉方式。
但随着国家对节水灌溉技术的重视和支持,越来越多的农民开始采用现代节水灌溉技术,取得了显著的效果。
未来,随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高,节水灌溉技术将得到进一步推广和应用,为农业生产和可持续发展做出更大的贡献。
1.3 节水灌溉技术发展趋势节水灌溉技术发展趋势是当前全球农业领域的关键话题之一。
随着人口的增长和气候变化的影响,水资源日益稀缺,传统的灌溉技术已经不能满足作物对水资源的需求。
节水灌溉技术的发展趋势备受关注。
随着智能技术的不断发展,智能化节水灌溉系统将逐渐成为主流。
地下滴灌研究进展地下滴灌技术的研究进展地下滴灌技术(Subsurface Drip Irrigation,SDI)是滴灌技术(Drip Irrigation,DI)中的一种,即滴灌毛管铺设在耕作层内,将农作物所需要的水、肥、药直接灌到作物根系区,有利于作物生长,减少土壤水分蒸发,延长滴灌管的使用寿命,同时减少大田作物耕种时滴灌毛管的铺设和回收工作,降低劳动和运行管理成本。
该系统不仅能满足不同环境气候、地形、地貌、水质水源(甚至可以用糖厂废水以及有机工业废水)以及防治虫害、精准施肥的要求,同时是一个投入少、见效快、易管理、省成本的农业产业化投资项目,对农业产业化、现代化的发展具有重大的现实意义。
2000年10月,在南非召开的第6次国际滴灌大会上,地下滴灌技术被列为今后滴灌发展的重点技术之一。
1 地下滴灌技术在国内外的发展概况1.1 国外发展概况早在1913年,美国的House就开始了地下滴灌的探究,但由于受当时技术水平的限制,试验中,地下滴灌技术并没有增加根区土壤含水量,同时由于应用成本较高,最终放弃了这项研究。
l920年,加利福尼亚的Charles用瓦管使其周围的土壤得以湿润,并获得美国专利,这是地下滴灌的雏形。
随后,许多国家的学者又采用其他材料对该技术做了一定的研究工作。
二次世界大战后,随着塑料工业的发展,塑料管开始广泛用于滴灌中,滴灌技术在英国、美国、以色列等国家得到了发展,同时也推动了地下滴灌技术的发展。
20世纪70年代,由于地下滴灌灌水均匀性较差、堵塞严重等问题没有得到有效解决,发展速度缓慢。
20世纪80年代以后,随着水资源的紧缺和环保意识的提高,人们对地下滴灌的兴趣再次高涨,有关地下滴灌技术及其应用的研究主要集中在改进灌水器质量、优化系统参数设计、研制过滤器和施肥装置等方面。
许多灌溉专家对此做了大量的研究工作,其中标志性的是Mitchell等在198 2年提出的地下滴灌系统设计、安装和运行管理指南,这意味着地下滴灌技术开始步入成熟阶段。
1979年在美国亚利桑那州Coolidge附近安装了第一个棉花地下滴灌系统,面积0.2hm2,至1985年已有约0.8万hm2。
棉田安装了地上与地下管道,当地称为“亚利桑那系统”,开始了真正意义上的地下漓灌系统应用和研究。
此后,以色列Nana公司的棉花和果树地下滴灌系统正常运行3年多,美国Lama等人宣布,他们地下滴灌系统已成功使用10年。
美国堪萨斯州立大学从1989年开始,连续进行了10年的大田作物地下滴灌研究,已累计完成22个地下滴灌的研究项目,对地下滴灌的设计、维护和经济性及长期效应做了广泛的研究,编写了正确使用地下滴灌的多种技术指导材料。
目前,世界上拥有比较先进的滴灌以及地下滴灌技术的有以色列的耐特菲姆现代灌溉和农业系统公司、普拉斯托灌溉系统集团公司,他们在美国、澳大利亚、法国、中国等设有滴灌产品生产线,产品销售和服务遍及全球八十多个国家和地区。
1.2 国内发展概况我国地下滴灌起源于地下水浸润灌溉。
1974年,现代滴灌技术进入我国,由于地下滴灌不仅具有一般滴灌节水的优点,而且便于耕作,设备不易丢失,所以国内学者也多有尝试。
1978年山西晋东南地区水科所与阳城县水利局、长治农校合作,在阳城上李村进行过4年大田作物地下滴灌试验。
山西省万荣县南景村农民王高升于1990年自发地安装了0.67hm2的果园地下滴灌,节水增产效果良好,掀起了运城地区地下滴灌建设高潮,已发展地下滴灌约6700hm 2。
但由于对地下滴灌技术本身了解不够,采用塑料管打孔的工艺存在缺陷,加上运行管理措施不力,灌水不均、堵塞等问题日益严重,导致大部分工程失败。
“九五”期间,中国水利水电科学院在北京市昌平区建成13.3hm2试验示范区,并开展地下滴灌田间试验研究,考核了自行研制开发的地下滴灌专用灌水器。
试验示范区的建设和配套技术的应用,取得了明的节水增产效果和良好的社会效益。
2001年,新疆在棉花地安装了333.3hm2的地下滴灌,使用2年,均已取得较好的应用效益。
地下滴灌系统在多种作物上得到应用,从大田的棉花、玉米、西红柿、蔬菜到果园的果树等均取得了较好的节水、增产效果,系统运行良好。
目前,澳大利亚甘蔗等作物地下滴灌技术应用的面积达到3万多hm2;美国各种作物约6万多hm2;中国在新疆棉花、啤酒花等作物上的应用近3万hm2,并取得了一定的经济效益。
这充分说明地下滴灌技术在国内外已基本成熟,并正处在大力推广的阶段。
2 地下滴灌系统的研究概况地下滴灌系统一般由水源、控制首部、田间控制系统、田间滴灌管线管网四部分组或。
控制首部由泵及泵站、过滤系统、施肥系统、压力和流量监测保护系统、自动化控制系统(选装)组成。
田间控制系统由各级主支管道,各种口径的管道压力控制阀门,排污设备和管道排水装置组成。
过滤系统主要是对水源进行过滤、防止灌水器堵塞。
常用的过滤器有筛网过滤器、沙过滤器、离心式过滤器和叠片式过滤器。
施肥系统是将可溶性肥料或液体农药按一定剂量通过施肥设备进入地下滴灌系统。
常用的施肥设备有施肥罐、开敞式肥料桶、注肥器和注射泵。
保护系统是为了减少压力对系统造成的破坏而在滴灌系统高处安装排气阀。
灌溉系统中常用的管材是黑色的聚乙烯管。
常用的灌水器有滴头、滴灌管、滴灌带、多孔管等。
由于滴灌管和灌水器埋于地下,因此要选择优质的材料,延长使用寿命。
目前关于地下滴灌系统的研究主要集中在以下几个方面。
2.1 系统设备方面国内外使用的地下滴灌系统设备均来自地面滴灌系统,通常灌水器采用内镶式或带有补偿性能的滴头以确保系统供水均匀性。
由于系统停止供水时易在管内产生负压,造成管外土壤颗粒内吸而引起滴头堵塞,因此目前的研究主要集中在灌水均匀度和滴头堵塞这两方面。
吕谋超等研究了孔口式、发丝管式、内镶式3种常用灌水器应用于地下滴灌系统,分析了流量变化规律、灌水均匀度及对堵塞的敏感度。
中国水科院在北京大兴县开展的有关地下滴灌室内外实验结果证明,对内镶式或带有补偿性能的低头采用外包无纺布处理地埋后,既可获得较为理想的防负压堵塞效果,又能在适当的毛管间距布设范围内获得较高的灌水均匀度。
程先军等研制了一种既具有防负压堵塞性能又具备较佳压力补偿性能的地下滴灌专用滴头,使其节水增产效果显著。
Phene等在检测了运行9年之后的几条毛管的系统均匀性,并用测量值与模型值进行对比,预测出SDI的系统均匀性。
Sadler等探讨了滴头对流速及均匀性测量的影响,并讨论了误差。
Warick等考虑了地下滴灌情况下,使用较低流速、较多滴头和压力补偿式滴头可以在许多土壤条件下提高均匀性,特别是高变异土壤。
2.2 系统安装方面毛管的埋深和间距是影响地下滴灌系统的主要原因,直接影响到产量和经济效益。
毛管埋深主要因素有3个:一是田间耕作深度,避免因耕翻土壤造成系统网管损坏;二是土壤条件,对土壤导水性能较强的轻质土,毛管埋深直浅不宜深,以防土壤水深层渗漏,而对于壤质土,则要适当增加埋深来减少无效土面蒸发损失;三是根据作物生长发育期,较深或较浅都不利于作物对水分的要求。
综合考虑,毛管埋深多介于20~70cm之间。
对于果树,埋深可为40cm左右,而大田作物则为20~40cm较为合适。
何华等进行了地下滴灌埋管深度对不同生育时期冬小麦根系生长和地上部分生长影响的试验研究,结果表明在重壤土上40cm是冬小麦进行地下滴灌的最好埋深。
地下滴灌系统毛管间距的变化也很大,从0.25~5m不等。
Lama 等研究了SDI相同灌水定额情况间距分别为1.5m、2.3m和3.0m三种情况下玉米的平均产量,得出的结论是1.5m是获得最高产最、最高水分利用效率的最优间距。
我国学者岳兵提出可将滴头间距从上段到下段逐渐减小,以提高灌水均匀度。
马孝义等经试验比较,提出合理孔距为60~80cm。
2.3 土壤水分运行机理地下滴灌条件下有关土壤水分运行机理的研究报道得比较多,早在1975年Thomas等通过模拟SDI线水源分布选择毛管间距和深度。
Philip建立了三维非饱和土壤水的地上SDI点水源的运行模型,以此模拟无限、半无限区域的水分运动过程。
仵峰等在线水源条件下对SDI土壤水分运动进行了模拟,认为其土壤水运动是一垂直毛管的平面二维流动,并建立了饱和一非饱和土壤水二维流动的数学模型,并采用ADI法,结合P-C法对模型进行求解。
王振华等探讨了SDI条件下土壤水盐运移的特点,结果表明:滴头附近含水量最高,并向周围湿润锋处逐渐降低,对于均质中壤土,则均匀降低,湿润体近似圆柱,垂直方向土壤含水量和含盐量的分布图类似抛物线,而含盐量的分布则是在滴头附近最低,向周围湿润锋处逐渐升高。
李红等介绍了SDI条件下土壤水分运动的常用模型一平面流模型和柱状流模型,详细说明了模型提出的理论、应用条件和存在的弊端。
2.4 系统管理方面地下滴灌系统的设计有其自身的特殊性,而灌溉制度、肥药的施用以及日常的管理都会影响作物产量和系统使用寿命。
Caldwell等对玉米地下滴的需水规律作了比较完整的研究,研究表明,在土壤水分亏缺量小于20%时,地下滴灌的灌水频率从1d到7d对玉米产量没有明显影响。
El-Giddy等认为高频次小流量的灌溉制度可以很好地改善作物根层土壤水分布,提高水分利用率和作物产量。
Camp 等对棉花的SDI试验研究发现,减少氮肥施用量仍可保持相同的产量。
Michelson等研究表明SDI条件下磷肥施用量较地面滴灌少,主要原因是肥料被直接施用到作物根层,明显减少了流失量。
刘勇根据几年地下滴灌技术的推广应用,总结了系统运行和管理的注意事项。
王荣莲等介绍了几种目前常用的地下滴灌防根系入侵的措施,包括机械保护及通过灌溉系统给滴头周围土壤注入少量除草剂等从而延长系统使用寿命。
3 地下滴灌技术的优点和存在的问题3.1 地下滴灌技术的优点3.1.1 节水省肥,并能充分利用水肥。
由于直接向根系提供水,供水时不会形成地表水,可以有效减少地表水分蒸发,供水稳定,土壤升温快,通气性好,水、肥、热、气协调,利于作物对水分和肥料的吸收利用,并能有效解决水资源短缺的问题。
3.1.2 显著提高劳动生产率。
不需要每年回收和安装设备,同时还通过相应配套农艺的机械化、自动化实施,极大地提高了劳动生产率和降低了劳动强度。
3.1.3 提高作物产量和品质。
地下滴灌管埋设在地表下10~40cm 处,通过科学及精确地施肥、灌水,使灌溉施肥更有效,与目前的传统耕作相比,节肥30%~60%。
作物在各个生长环节都能有效地吸收到所需的养分和水分,从而最大限度地提高了作物的产量和品质。
如广西、广东的甘蔗种植,应用地下滴灌技术,甘蔗单产从6 0~75t/hm2提高到120~150t/hm2;蔗糖分从11.0%~13.0%提高到14.0%~15.5%。