我国水资源匮乏,农业耗水量大且利用率低,大力发展节水农业成为我国粮食安全和可持续增长的重要途径。本文通过分析我国滴灌技术、水肥一体化技术的推广应用情况,探讨我国节水灌溉产业发展存在的问题,并指出了我国滴灌技术的发展前景和方向:把提高灌溉水利用率、作物水分生产效率和单方水农业生产效益作为主要目标,朝着低成本、低能耗、高性能、规范化、集约化、自动化、智能化方向发展,从高效节水向高效用水转变,实现提质增效。
1、滴灌带产品简介
滴灌带是一种通过出流口非常小的滴孔,把水一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附近的土壤中的滴灌器材,常用的滴灌带有以下两种:
①单翼迷宫式滴灌带
在单翼上带有一定间距的孔眼、流道呈迷宫型、管壁较薄,卷盘压扁后呈带状的滴灌管。
②内镶式滴灌带
滴水元件间歇或连续内镶于带中,并在带上加工有孔眼,管壁较薄卷盘后压扁呈带状的为内镶式滴灌带。
滴灌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,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上,可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理。目前,国产设备已基本过关,西北、东北、内蒙及河北等干旱缺水地区都在积极发展滴灌运用于农业生产。
滴灌带的主要用途是根据植物和农作物的用水需求,将水直接、均匀地输送至作物根部附近的土壤,提供作物生长所需水分。由于水的用量经过计算,水流直接输送至作物根部土壤,因此能大大提高用水效率和灌溉效率,达到节约水资源和促进农作物增产增收的目的。滴灌带在输水的同时还可以加入作物生长所必需的各种养料,同步输送至植物根端,肥料养分直接均匀的施与植物根系,达到水肥同步,提高施肥效率的目的。
滴灌带产品的整体质量水平较以前有所提高,但由于企业规模普遍较小,质量水平参差不齐,执行的标准不统一,导致产品质量波动较大,质量形势不容乐观,存在的问题主要集中在流量均匀性、拉伸性能、耐静水压性能、炭黑含量等项目。
2、滴灌带产品行业概况及企业分布情况
我国引进滴灌技术始于二十世纪七十年代,其后开始在全国逐步推广应用滴灌设备,经过多年的研究与示范推广,现已初步形成了门类比较齐全的节水灌溉设备生产制造体系。
滴灌带生产企业主要分布在新疆、黑龙江、吉林、辽宁、北京、河北、陕西、甘肃、内蒙等地。全国有近500家滴灌带生产企业,其中只生产单翼迷宫式滴灌带的企业约占70%;单翼迷宫式滴灌带和内镶式滴灌带都生产的企业约占5%;大型企业约占10%;中型企业约占20%,其余为小型企业。新疆缺水严重,是该产品生产和使用的一个集中区域,其生产企业数量和产量分别约占全国的80%。举报/反馈
滴灌带在整个节水灌溉系统中占比最大,滴灌带在安装时较为费时费力,但是正确良好的安装,可使滴灌带拥有更稳定的均匀流量和更长的寿命。下面滴灌带生产厂家厦门华最灌溉为大家讲解一下,滴灌带安装过程中的详细步骤和注意事项。
1、首先按照滴灌带安装计划施工图,检查所有设备型号规格大小是否一一对应。保持待安装设备的内外清洁,滴灌带属于较脆弱的设备,不得暴力运输和安装。
2、预留好滴灌带到支管的距离后,在PE支管上按照植株间距或其他规则进行打孔,打孔必须使用专用打孔工具,打孔时钻入深度不超过孔径一半,否则有损坏滴灌带的可能。华最灌溉强调,如果是内镶式滴灌带,注意迷宫流道的凸面朝上。
3、按照植株行距进行滴灌带安装铺设,裁剪滴灌带时要大于植株行的长度进行一些预留,厦门华最灌溉表示这是为了防止衔接部位因打孔损坏而额外消耗滴灌带长度,或者用于调整出水孔准确位置,裁剪时要垂直滴灌带截面裁剪。
4、将滴灌带和支管通过专用旁通连接安装在一起,连接时注意控制出水口和植株的对应位置。
5、接通水源并缓慢打开阀门冲洗滴灌带,不可突然全开,华最灌溉解释是为了防止瞬间高水压破坏滴灌带。通水后将残留颗粒杂质冲洗干净,冲洗后滴灌带另一头安装滴灌带专用滴灌带拉扣堵头进行堵死,支管末端也要安装堵头堵死。
滴灌系统由水源工程、首部枢纽(包括水泵、动力机、过滤器、肥液注入装置、测量控制仪表等)、各级输配水管道和滴头等四部分组成,其系统主要组成部分如下:1.动力及加压设备包括水泵、电动机或柴油机及其他动力机械,除自压系统外,这些设备是微灌系统的动力和流量源。 2.水质净化设备或设施有沉沙(淀)池、初级拦污栅、旋流分沙分流器、筛网过滤器和介质过滤器等。可根据水源水质条件,选用一种组合。筛网过滤器的主要作用是滤除灌溉水中的悬浮物质,以保证整个系统特别是滴头不被堵塞。筛网多用尼龙或耐腐蚀的金属丝制成,网孔的规格取决于需滤出污物颗粒的大小,一般要清除直径75微米的泥沙,需用200目的筛网。砂砾料过滤器是用洗净、分选的砂砾石和砂料,按一定的顺序填进金属圆筒内制成的,对于各种有机或有机污物、悬浮的藻类都有较好的过滤效果。旋流分沙分流器是靠离心力把比重大于水的沙粒从水中分离出来,但不能清除有机物质。
3.水由毛管流进灌水器,灌水器将灌溉水流在一定的工作压力下注入土壤。它是滴灌系统的核心。水通过灌水器,以一个恒定的低流量滴出或渗出后,在土壤中以非饱和流的形式在滴头下向四周扩散。目前,滴灌工程实际中应用的灌水器主要有滴头和滴灌带两大类。
4.化肥及农药注入装置和容器包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵,化肥或农药溶液储存罐等。它必须安装于过滤器前面,以防末溶解的化肥颗粒堵塞滴水器。化肥的注入方式有三种:一种是用小水泵将肥液压入干管;另一种是利用于管上的流量调节阀所造成的压差,使肥液注入干管;第三种是射流注入。
5.控制、量测设备包括水表和压力表,各种手动、机械操作或电动操作的闸阀,如水力自动控制阀、流量调节器等。
6.安全保护设备如减压阀、进排气阀、逆止阀、泄排水阀等。
除了考虑节水的社会效益外,推广节水灌溉技术必须考虑用户的经济效益,否则不可持续发展,以下部分田间试验报告及效益分析,以期说明不同作物对滴灌技术的经济适应性。
新疆小麦滴灌成本、效益粗分析(未记节水、节肥等效益)
增产∶70.2公斤/亩;增收∶149元/亩;每亩年滴灌带成本∶130元;每亩首部、主管、支管投资及安装费∶550元;滴灌带以外设备寿命∶平均按6年算,则年平均投资∶91.6元;静态年收入∶221.6元/亩;静态年效益核算∶-72.6元/亩;结论∶从用户经济效益看,滴灌小麦不合算。
东北玉米滴灌成本、效益粗分析(未计节水、节肥等效益)
增产∶440公斤/亩;增加收益∶331.9元/亩;静态平均年投入∶230元/亩;静态年效益核算∶约102元/亩;结论∶规模化经营企业值得搞。
内蒙通辽、新疆石河子滴灌大豆成本、效益粗分析(未计节水、节肥等效益)
每亩增收∶200元左右;平均亩静态成本∶230元;年静态效益为∶-30元;结论∶经济上不可行。
大棚滴灌滴带,滴灌管区别是在使用分类和应用有所区别。
分类:
一、滴灌带分类
内镶式式滴灌带是在毛管制造过程中,将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴灌带,如贴片式滴灌带和内嵌圆柱式滴灌管。
迷宫式,薄壁滴灌带是在制造薄壁管的同时,在管的一侧或中间部位热合出各种形状减压流道的滴水出口,如迷宫式滴灌带和蓝色轨道滴灌带。
二、滴灌管分类
按出水方式分为:压力补偿式滴灌管和非压力补偿式滴灌管。
按结构可分为:内镶式滴灌管和管间式滴灌管。
应用:
一、滴灌带应用
用于温室、大棚作物的种植,减少病虫害,节省化肥农药,提高经济效益。
用于果园灌溉,可有效提高产量,改善果实品质,有效控制杂草生长。
适用于棉花、中草药、西瓜、大田蔬菜等多种大田作物,提高机械化种植力度。
滴灌带可绕垅弯曲铺设,操作方便。
二、滴灌管应用
适用于水资源和劳动力缺乏地区的大田作物、果园、树木绿化。
广泛用于温室、大棚、露天种植和绿化工程。
总结可见他们的出水方式和应用范围是不同的,这也就是区别所在。
贴片滴灌带是一种塑料运料管。主要用于大棚灌溉。贴片式滴灌带是利用塑料软管(滴灌管)管道将水通过直径约16mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。是通过出流孔口非常小入的滴头或滴灌带,把水一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附近的土壤中。
贴片式滴灌带特点∶
1、内镶扁平滴头滴灌带是把扁平形状的滴头镶在管带内壁上的一体化滴灌带,广泛应用于温室大棚,大田经济作物的灌溉。
2、滴头与管带一体化,安装使用方便,成本低,投资少。
3、滴头有自过滤窗,抗堵塞性能好。
4、采用迷宫式流道,具有一定的压力补偿作用。
5、滴头间距可根据用户要求而定。
贴片式滴灌带作用∶
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,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理。目前,国产设备已基本过关,有条件的地区应积极发展滴灌。
(1)改变传统的玉米灌水方法——地面灌溉。20世纪80年代后期,推广了一些新的灌水方法,如水平畦(沟)灌、波涌灌、长畦分段灌等,节水效果有很大提高。
(2)喷灌和滴灌。喷灌技术具有输水效率高、地形适应性强和改善田间小气候的特点,且能够和喷药、除草等农业技术措施相配合,节水、增产效果良好。对水资源不足、透水性强的地区尤为适用。滴灌是利用滴头或其他微水器将水源直接输送到作物根系,灌水均匀度高,且能够和施肥、施药相结合,是目前节水效率最高的灌溉技术。
(3)应用其他节水灌溉技术。在我国西北干旱、半干旱地区采用膜上灌溉。和一般灌水方法不同的是,膜上灌是由地膜输水,并通过放苗孔入渗到玉米根系。由于地膜水流阻力小,灌水速度快,深层渗漏少。而且地膜能够减少棵间蒸发,节水效果显著。在新疆和山东、江苏等没有灌溉条件的坡地可采用皿灌。皿灌是利用没有上釉的陶土罐贮水,罐埋在土中,罐口低于田面,通常用带孔的盖子或塑料膜扎住,以防止罐中水分蒸发。可以向罐中加水,也可以收集降雨。
茶园灌溉的效果高低,虽然与灌水次数与灌溉水量有关,但更重要的还要看是否适时,也就是说要掌握好灌水的火候。我国茶农历来对灌溉有“三看”的经验:一看天气是否有旱情出现,或已有旱象,是否有发展趋势;二看泥土干燥缺水的程度;三看茶树芽叶生长与叶片形态是否缺水。现在人们已在“三看”经验的基础上制定了茶园灌溉的技术指标,进行综合分析,从而科学地确定茶园灌溉的适宜时期。
茶园灌溉的生理指标 茶树水分生理指标能在不同的土壤、气候等生态环境下直接反映出体内水分的实际水平。例如细胞液浓度,新梢叶水势(可用兆帕斯卡Mpa表示)等对外界水分供应很敏感,与土壤含水量和空气温湿度之间具有较高的相关性。如果上午9时前测定,细胞液浓度低于8~9%,叶水势高于-0.5Mpa,表明茶树树体内水分供应较正常,若细胞液浓度达到10%左右,叶水势低于-1.0Mpa,表明树体水分亏缺,新梢生育将会会受阻,这时茶园需要灌溉,及时给土壤补充水分。
茶园灌溉的土壤温度指标 土壤含水量多少是决定茶园是否需要灌水的主要依据之一。由于茶园土壤质地的差异,其土壤的持水特性和有效水分含量变化较大,因此为使不同质地土壤的湿度值具有可比性,一般土壤的湿度指标值应采用两种方法表示:一是采用土壤绝对含水量占田间持水量的相对百分率表示,例如当茶园土壤含水量为田间持水量的90%左右时,茶树生长旺盛;降到60~70%时,茶树新梢生长受阻;低时60%时,新梢即要受到不同程度的危害,因此以茶园根系层土壤相对含水量达到70%时,作为开灌指标;二是采用土壤湿度的能量值,即土壤水势来表示,它可以直接反映土壤的供水能力大小,要比以土壤含水量表示更加适当。当土水势(与土壤吸力绝对值相等,符号相等,符号相反)在-0.01~-0.08Mpa时,茶树生长较适宜。茶园土壤水势可用土壤张力计直接测知,当土水势值达到-0.1Mpa以上时,表示土壤已开始缺水,茶树生长易遭旱热危害,应进行茶园灌水。
茶园灌溉的气象要素指标 主要气象要素加气温、降水量、蒸发量等的变化和茶园水分的消长密切相关。在生产实践中,应密切注视天气的变化与当地常年的气候特点,尤其是在高温季节,参照茶树物候学观察进行综合分析,监视旱象的发生。近年研究认为,当日平均气温接近30℃,最高气温达35℃以上,日平均水面蒸发量达9毫米左右,持续一星期以上,这时对土层浅的红壤丘陵茶园,就有旱情露头,需要安排灌溉。
干旱季节茶园究竟需要灌溉多少水量,主要应由该茶园的类型即茶树生育阶段的需水特性与土壤质地来定。适且的灌水定额,既要求灌溉水及时向土壤入渗,又要能达到计划层湿润深度,满足茶树的需水要求。因此在确定茶园灌水定额时,要先确定灌溉前的土壤计划层的储水量,使灌溉前后的储水量总和达到计划层土壤田间持水量的范围。因水分过多会影响透气性,还会产生地表径流和深层土壤渗漏。一般确定茶园适宜的灌水量与灌水周期的方法有三种:
一是由茶园各阶段的日平均耗水量来确定。可采用土壤水分平衡法进行测算。特别是在高温旱季,应以5天左右为期测算自然降水量与茶园耗水量之差额。在气温较低的春旱或秋冬旱期间,以10~15天为期测算土壤水分的亏缺量。在壤土茶园中,当耕层(0~30厘米)土壤缺水近30毫米(相当土水势-0.08Mpa左右)时,就应开灌补水。
二是采用土壤张力计(又称负压计、土壤温度计)法定位鉴测土壤水势的变化,来指示茶园灌溉。使用时,可将张力计埋设在茶园灌溉计划层土壤中,当张力计读数达到600毫米汞柱(相当于土水势-0.08Mpa)以上时,开始灌溉补水,灌至张力计读数指针回到100毫米汞柱(相当于土水势-0.01Mpa)以下时,即停止灌水。用张力计来指示茶园灌溉,既直观又易行。
灌溉方式:膜下滴灌
水肥一体化技术:压差式比例施肥泵注入法
1、保水保墒,提高土壤温度和湿度
2、降低大棚湿度,抑制病虫害和病毒滋生。
滴灌作为目前最有效的节水灌溉技术之一,具有节水节肥、增产增收等优势,该技术适用范围较广,大田、温室种植皆宜。但在使用过程中应注意几点。
蔬菜滴灌常常与施肥同步进行,实现水肥一体化灌溉管理,这样不仅省时省工、节水节肥,同时还能将肥效发挥到最大,以利于蔬菜生长,达到增产增收的目的。那么,在肥料的选择上,应尽量选用滴灌专用肥或速效性肥料,不能完全溶解的要先滤去未溶解颗粒(以防堵塞滴灌管),再倒入施肥罐。
施肥时,待滴灌系统正常运行后,再向施肥罐内注肥。以防止施肥速度过快或过慢造成施肥不均或施肥不足。滴灌系统运行一段时间,应打开过滤器下部的排污阀排污,施肥罐底部的残渣要经常清洗。每次运行,需在施肥完成后再停止灌溉。施肥是否完成可通过滴灌专用肥的颜色变化来确定,灌溉施肥过程中,若发现供水中断,应尽快关闭施肥罐上的阀门,以防止肥液倒流。施肥后,应继续一段时间灌清水,以防化学物质积累堵塞孔口。每一灌溉季节过后,应将整个系统冲洗后妥善保管,以延长其使用寿命。
滴灌管是滴灌灌溉系统中的重要灌溉器,是按照作物需水要求,通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器,将水和作物需要的养分一滴一滴,均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中。
1.按出水方式分为: 压力补偿式滴灌管和非压力补偿式滴灌管
2.按结构可分为:内镶式滴灌管和管间式滴灌管
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。同时,又由于能做到适时地供应作物根区所需水分,不存在外围水的损失问题,又使水的利用效率大大提高。灌溉可方便地结合施肥,即把化肥溶解后灌注入灌溉系统,由于化肥同灌溉水结合在一起,肥料养分直接均匀地施到作物根系层,真正实现了水肥同步,大大提高了肥料的有效利用率,同时又因是小范围局部控制,微量灌溉,水肥渗漏较少,故可节省化肥施用量。运用灌溉施肥技术,为作物及时补充价格昂贵的微量元素提供了方便,并可避免浪费。滴灌系统仅通过阀门人工或自动控制,又结合了施肥,故又可明显节省劳力投入,降低了生产成本,提高了资源利用率,保证了全覆盖灌溉。
控制温度和湿度传统沟灌的大棚,一次灌水量大,地表长时间保持湿润,不但棚温、地温降低太快,回升较慢,且蒸发量加大,室内湿度太高,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,且滴头均匀缓慢地向根系土壤层供水,对地温的保持、回升,减少水分蒸发,降低室内湿度等均具有明显的效果。采用膜下滴灌,即把滴灌管(带)布置在膜下,效果更佳。另外滴灌由于操作方便,可实行高频灌溉,且出流孔很小,流速缓慢,每次灌水时间比较长,土壤水分变化幅度小,故可控制根区内土壤能够长时间保持在接近于最适合蔬菜、花卉等生长的湿度。由于控制了室内空气湿度和土壤湿度,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。设施园艺滴灌技术适应了高产、高效、优质的现代农业的要求,这也是其能得以存在和大力推广使用的根本原因。
贴片式滴灌带是利用塑料软管(滴灌管)道将水通过直径约16mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。是通过出流孔口非常小入的滴头或滴灌带,把水一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附近的土壤中。
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,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理。目前,国产设备已基本过关,有条件的地区应积极发展滴灌。
1、内镶扁平滴头滴灌带是把扁平形状的滴头镶在管带内壁上的一体化滴灌带,广泛应用于温室大棚,大田经济作物的灌溉。
2、滴头与管带一体化,安装使用方便,成本低,投资少。
3、滴头有自过滤窗,抗堵塞性能好。
4、采用迷宫式流道,具有一定的压力补偿作用。
5、滴头间距可根据用户要求而定。
滴灌用水一般经过首部枢纽稳压、过滤、施肥,再通过干管、支管,最后由滴灌带滴到植物的根部。滴灌带的安装分以下几个步骤进行:
1、在支管上打孔在PE管,PVC管,输水带支管上先用专用打孔工具进行打孔。
2、输水管与滴灌带相连
3、清洗与封头滴灌带与输水管按照步骤1、2安装完毕后要打开输水阀门进行冲洗,将系统及滴灌带中存留的杂质颗粒冲洗掉,最后将滴灌带尾端翻卷两折,用剪断的滴灌带头将末端封住。也可以直接使用堵头直接封住。