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选择适宜的节水灌溉模式,实现节水型社会

时间:2023-08-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:精准灌溉就是根据作物生理特点形成的既节水又增产的灌溉制度。国内许多地方常采用的渠道防渗衬砌、管道输水、小畦精灌、沟灌、低压管道灌溉、膜上灌等节水灌溉方式,配合合理的管理措施,节水效果均很好。至于选择哪种节水技术,应综合考虑当地的经济条件、地形地貌、土壤质地、水质水源条件,选择适宜的节水方式,使其得到充分利用并发挥工程效益。在多风地区不宜采用喷灌。

选择适宜的节水灌溉模式,实现节水型社会

一提到节水灌溉人们首先想到的可能就是喷灌、微灌等先进节水灌溉技术,其水的利用系数可提高到85%~90%,节水效果显著。目前最先进的精准灌溉在发达国家已经开始推广使用,如美国等国家正在利用GIS技术发展精确灌溉技术,利用先进的地球卫星定位系统GPS,将灌溉面积内所有与作物生长有关的数据精确定位并输入计算机,利用计算机数据处理能力把影响灌溉、施肥和农技操作的因素进行精确分析统计,最后给出作物在全生长期所有灌溉和农技操作的最佳时机以及施用的数量。精准灌溉就是根据作物生理特点形成的既节水又增产的灌溉制度。上述先进的节水措施虽然节水增产效果显著,但受经济基础、技术水平、水质条件等影响,尚有一定局限性。国内许多地方常采用的渠道防渗衬砌、管道输水、小畦精灌、沟灌、低压管道灌溉、膜上灌等节水灌溉方式,配合合理的管理措施,节水效果均很好。至于选择哪种节水技术,应综合考虑当地的经济条件、地形地貌、土壤质地、水质水源条件,选择适宜的节水方式,使其得到充分利用并发挥工程效益。

(一)各种灌溉技术的特点和适用范围

1.喷灌

喷灌是利用专门设备将具有压力的水喷射到空中,形成细小水滴,像降雨一样均匀地降落在田间,对农作物进行灌溉的一种先进的节水灌溉方法。

(1)喷灌的优点。

1)节水。喷灌可以控制喷水量,用比较少的水勤喷浅灌,使水比较均匀地保留在作物根系活动层内,灌水均匀度可达80%~90%,基本上可避免地面径流和减少深层渗漏损失,提高了水的有效利用率。比地面沟、畦灌溉省水30%~50%,在透水性强,保水能力差的沙质土地上,可比地面灌溉省水70%左右。

2)改善作物生长环境。喷灌便于严格控制土壤水分,使计划湿润层内土壤湿度维持在作物生长的适宜范围内,不破坏土壤表层的团粒结构,提高和保持了土壤肥力;可以调节田间小气候,增加近地表层的空气湿度;喷灌还能冲洗茎叶上的尘土,有利于作物的呼吸和光合作用

3)省工。喷灌可减少或不用输水沟渠,并可与施化肥农药结合进行,既减少了田间劳动量,又有利于实现机械化,从而可以节约大量劳动力,在相同条件下,喷灌与地面灌溉相比节省劳动力在50%以上。

4)省地。采用喷灌可以减少沟、渠、畦埂等田间工程占地,节地7%~13%。

5)灌溉均匀。喷灌可以根据土壤质地和透水性大小调整水滴大小和喷灌强度,使灌溉水像降雨一样均匀降落田间,不破坏土壤的团粒结构,不造成土壤的冲刷,不产生地面径流,避免了水土流失

6)适应性强。适于各种地形、土壤和农作物。

(2)局限性和缺点。

1)一次性投资较大。不包括水源工程及干支渠工程投资,亩均投资一般为:固定管道式喷灌系统约为1300~1500元;半固定式灌溉系统约为400~700元;轻小型机组、移动管道式喷灌系统约为150~1400元;时针式、平移式及卷盘式喷灌机约为400~600元。

2)喷灌受风的影响较大。喷灌的水滴在空中被风吹走,增加了漂移损失,影响了灌溉均匀度。

3)蒸发损失大。由于水喷洒在空中,比地面灌时的蒸发量要大,尤其在干旱季节,空气相对湿度较低,蒸发量更大,水滴降落在地面之前可以蒸发掉10%。

(3)适用范围。无论是粮食作物、经济作物,还是瓜果蔬菜,喷灌都能获得很好的灌溉效果。它不受地形和土壤条件的限制,适应于各种地形的农田灌溉。在多风地区不宜采用喷灌。

2.微灌

微灌是通过低压管道系统和灌水器将水和肥料以小流量输送到作物根部附近土壤表面或土壤中的局部灌水方法。

(1)微灌的优点。

1)节约水量。微灌的出水流量很小,通常小于250L/h且只湿润作物根部附近的土壤,不会产生深层渗漏,无地面径流损失,蒸发量小,因此,可以节约灌溉水量。一般比喷灌省水15%~20%,比地面沟、畦灌溉省水30%~50%。

2)节省能源。微灌要求的工作压力比喷灌低,一般工作压力为50~150kPa,且微灌用水量小,从而降低了能耗,节省了能源。

3)灌水均匀。微灌系统能够有效控制各灌水器的出水量,灌水均匀度高。

4)适应各种地形和土壤。微灌采用压力管道输水,适应任何复杂地形。微灌系统的灌水速度可有效调控,对于入渗率很低的黏性土壤,灌水速度可放慢,使其不产生地面径流;对于入渗率很高的沙质土,可采用小定额的浅浇勤灌方法,以避免深层渗漏。

5)提高作物产量。由于微灌实施精量灌溉并结合施肥,可以使作物根系活动层的土壤经常保持有利于作物生长的水、气、肥、热状况,可提高作物产量,改善产品质量。微灌较其他灌水方法一般可增产30%左右。

6)便于自动控制。微灌的灌水量小,灌水时间长,完全在微灌系统控制下工作,可采用自动控制设备运行。当条件尚不具备时,也可采用人工手动操作。

(2)微灌的缺点。一是单位面积投资高,二是对水质和过滤设备的要求高,否则滴头或喷头易被堵塞。

(3)微灌类型。微灌按其水流出水方式不同,可分为五种不同类型。

1)滴灌。滴灌是通过微灌系统安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌袋等灌水器,将水一滴一滴地均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水方式。滴灌水,除紧靠灌水器下面的土壤为饱和状态外,其他湿润范围内的土壤水分处于非饱和状态,因此,地表的蒸发量小,没有深层渗漏,大大节约了灌溉水量。滴灌适于果园和蔬菜大棚。

2)微喷灌。微喷灌是通过安装在微灌系统上的微喷头,将低压水喷洒在空中,形成细小水滴,对作物进行微量灌溉的方式。微喷灌可增加空气湿度,改善田间小气候。微喷灌适于果园、菜园、瓜园、桑园、花卉、食用菌、苗圃及绿化、美化环境等。

3)渗灌。渗灌是利用安装在低压管网末级的无明显出水点的渗水管,渗出水量湿润土壤的灌溉方式。渗灌多用于保护地蔬菜、保护地瓜园、保护地花生等。

4)水管出流灌。水管出流灌是采用具有稳压装置的小管,把水直接送到作物根系集中区进行局部灌溉,水管出流灌的流量一般比较大,其特点是抗堵性能好,浇地效率高,管理方便。

5)脉冲式灌溉。脉冲式灌溉的水不是连续出流而是呈间歇式、脉冲式微量喷洒灌溉作物。不但抗堵塞性能好,而且具有景观效果,出流均匀,适应能力强。

3.低压管道灌溉

低压管道灌溉,它以管道代替明渠输水。灌水时,使用较低的压力水头,通过压力管道系统,并用末级软管将水送入田间沟、畦,灌溉农田。其管道系统的压力,一般超过0.2MPa,在克服管道的输水压力损失之后,管道最远处出水口压力应控制在0.002~0.003MPa。由于管道内水压力很低,故称低压管道灌溉。

(1)低压管道灌溉的优点。

1)节水。管道输水系统可减少沿程渗漏和蒸发,提高水的有效利用率,使水的有效利用系数达0.9以上,一般比土渠输水节约水量30%以上。地面软管灌溉可长畦短灌、宽畦窄灌,灌水均匀,可使灌水定额减至600m3/hm2 以下。

2)省地。管道埋设在地下可比土渠减少占地2%左右。

3)省工省时。管道输水灌溉在一定压力下进行,输水流速大、供水及时、灌水时间明显减少,缩短了灌溉周期,节省劳力

4)节能。用管道输水,提高水的有效利用率可减少能耗,节能20%~30%。

5)适应性强、管理方便。采用低压管道灌溉,出水管为软管,可以越沟跨路、拐弯和爬坡,高岗、洼地都能得到灌溉,由于管道灌溉设备比较简单,技术容易掌握,适用性好,运用管理都很方便,一家一户均可办到。

6)减少肥料流失。管灌可以按作物根系及耕作层情况适当掌握用水量,因而避免了水的渗漏,相应减少了土壤中的养分随渗漏水量的流失。

7)可使水资源得到合理的利用。管灌可按需水情况调配水量,使水资源得到合理的利用,更有利于水资源的计划管理工作。

(2)使用范围。低压管道输水灌溉适用于井灌区,也可用于大型灌区的田间配套系统。由于它不受地形的影响,扬水站灌区、水库自压灌区均可应用,但要注意压力水头问题。配合塑料软管用于丘陵、坡地将获得很好的节水灌溉效果。引黄灌区等水源含沙量大的灌区,因易淤积管道,应配备排淤设施,且应谨慎应用。

4.渠道防渗或管道输水配合地面灌溉

(1)渠道防渗。渠道防渗是利用石料、混凝土、膜料、沥青混凝土、水泥土和土料等材料建立渠道防渗层,以达到防止渠道渗漏,减少沿程输水损失,提高渠系水利用系数,节约水资源的目的。

1)砌石防渗。砌石防渗是指用浆砌石、石板、块石、卵石及干砌石挂淤进行防渗。砌石防渗施工简单,抗冻性、抗冲性和耐久性好,砌筑工程量大。适用于石料来源方便、有抗冻与抗冲要求的渠道。砌石防渗效果显著,浆砌石类可减少渗漏量70%~90%,干砌卵石挂淤可减少渗漏量50%~75%。工程寿命可达25~40年。

2)混凝土防渗。混凝土防渗是一种良好的渠道防渗方法,其防渗效果好,使用年限长。一般可减少渗漏损失90%~99%,使用寿命可达30~50年。混凝土防渗的断面型式主要有梯形、矩形和U 形。

3)沥青混凝土防渗。沥青混凝土防渗能力强,适应变形能力较好,一般适应于冻胀性土基。可减少渗漏量80%~95%,使用寿命可达10~30年。

沥青混凝土防渗体按构造分为有整平胶结层断面和无整平胶结层断面两种。有整平胶结层断面多用于岩石地基,其平整胶结层厚度按填平岩石基面的原则确定。无整平胶结层断面多用于土质地基。

4)薄膜防渗。薄膜防渗是指用塑料薄膜、沥青玻璃纤维布油毡等作防渗层,再在其上设置保护层的防渗方法。这种防渗方法的优点很多,主要是防渗效果好,材料重量轻、运输方便、造价低、施工简单并有较强的抗腐蚀能力等,是一种比较好的、有发展前途的防渗方法。塑料薄膜防渗使用年限为15~20年,减少渗漏量90%,其费用约为混凝土衬砌的1/5~1/10。

5)水泥土防渗。水泥土是水泥和黏土的混合物,一般有压实干硬性水泥土和浇筑塑性水泥土两种防渗方法。水泥土具有造价低、施工简单等优点,但抗冻性较差。适用于气候温暖地区,且附近有壤土和沙壤土的渠道。水泥土可减少渗漏量85%~90%,使用寿命可达10~20年。

6)土料防渗。土料防渗是在渠床表面建立一层压实的土料防渗层,通常采用素土、黏砂混合土、灰土、三合土、四合土等土料。土料防渗能就地取材,造价低,施工方便,但抗冻性和耐久性差。适用于气候温暖地区的中小型渠道。

(2)管道输水。管道输水一般采用金属管、混凝土管及塑料管形成供水网络,向用水对象输送水,其管材的选用应根据所需压力、供水流量、管道长度及当地实际情况确定,近年来塑料管道应用发展较快。

管道输水具有节水、省地、适应性强、管理方便等特点。管道输水无水面蒸发损失,管网水利用系数可达0.95以上;管道铺设一般在地面0.5m 以下,有防冻要求的埋深更大,且不影响地面农田耕作,较明渠节省了渠道用地;管道输水使用各种气候条件和地形变化,无论是在北方的严冬还是其他恶劣天气都能正常输水,不管是平坦的平原区还是起伏的丘陵区均可正常供水,可以将高处水库中的水在势能作用下自由供向低处,也可以在一定的压力下向高处逆坡供水;管道埋设在地面下老化、风化及损坏程度差,减少了管理工作量及管理费用

管道输水建设投资较大,受管径影响,供水流量受到一定限制。

(3)地面灌溉。地面灌溉是应用最广泛、最主要的一种灌溉方法。地面灌溉的优点是田间工程简单、投资少、能源消耗低、易于实施。其缺点是灌溉均匀度较低、浪费水量大,一般情况下,田间水利用系数只有0.6~0.7。造成水量浪费的主要原因是田面不平整,致使低处积水;畦田过大;管理不够科学等。但是通过平整土地、选择合理的畦田规格、采用地面灌溉新技术,加之科学管理,田间灌水量是会大幅度下降的。

合理的地面灌水技术必须满足以下要求:①保证将水按拟定的灌水定额灌到田地里,使全部灌溉面积上的土壤湿润均匀;②保证灌溉水有最高的利用率,严格防止田面跑水,串灌、流失和废泄现象,尽可能避免深层渗漏;③使灌后土壤保持疏松状态,以减少地面蒸发;④所选择的灌溉技术应适应新的农业技术措施,并紧密与农业技术措施相结合;⑤有较高的劳动生产率,逐步使灌水工作机械化和自动化;⑥做到简便、经济、投资费用少,便于普及推广。

地面灌溉主要有畦灌、沟灌、膜上灌溉、波涌灌溉等方式,其基本情况简要概述如下。

1)畦灌。畦灌是在平整过的土地上用田埂将其分割成一系列狭长的地块——畦田,水从输水龙沟或直接从毛渠引入畦田后,即形成薄水层沿畦田方向流动,在流动过程中逐渐湿润土壤。

实施畦灌,首先,要合理选定畦田规格,畦田规格主要决定于水源情况、地面坡度、土地平整情况以及农田技术与农田耕作机械化程度等条件。其次,要合理选定畦灌技术要素,即选定入畦流量、放水时间等,这些技术要素与计划的灌水定额、土壤的透水性能、畦田田面坡度等有密切关系。

a.畦田长度。畦田长度取决于地面坡度、土壤渗透性能、入畦流量、土壤平整情况以及农业机械化程度等条件。畦田愈长,愈便于进行大面积农业机械化操作和实施灌水工作自动化,但对土地平整工作要求愈高,灌水技术越难掌握,畦田土壤不易湿润均匀。小畦的灌水技术容易掌握,易于提高灌水均匀度和精确掌握灌水量,但不利于进行机械化操作。在其他条件基本相同的情况下,畦田越长则灌水定额越大;反之,则小,两者之间的关系可参考河南省人民胜利渠观测资料,如表4-1所示。由表4-1可见,在其他条件相同时,畦长越长,灌水定额越大。因此,应根据当地实际情况,合理选定畦长,使其既满足现代化生产要求,又实现节约用水的目标。据我国多年的实践经验,畦长选择在渠管区较长(30~100m),井灌区较短(机井地区长20~30m);机耕地区较长,一般地区较短。

表4-1 畦长与灌水定额关系表

b.畦田宽度。畦田宽度与地形、土壤性质、入畦流量、作物的播种行距以及采用的农业机械宽幅尺寸有关,其中受横向坡度影响最大,横向坡度越大,畦田应越窄,因此,应尽可能使横向坡度减至最小。经验证明,在平整不好的情况下,畦田越宽,灌水质量越差,灌水定额也越大。一般对轻质土壤,如果地面坡度大,平整工作差,则畦宽宜小;反之则可较宽。对机耕地,为了便于机械耕作,畦宽应和所用的播种机、收割机以及耙耱工具的工作幅宽相适应。各地常用的畦宽多为2~4m,不宜超过6m。(www.xing528.com)

入畦流量、放水时间等畦灌技术要素与计划的灌水定额、土壤的透水性能、畦田田面坡度有密切关系。如畦田坡度较大,土壤透水性弱,畦田可以适当加长,入畦流量适当减小;如畦田坡度较小,土壤透水性较强,则需要缩短畦长,加大流量,才能使灌水均匀,并防止深层渗漏。表4-2为常用的畦田灌水技术要素。

表4-2 常用的畦田灌水技术要素

①k0>15cm/h为强透水性土壤;k0=5~15cm/h为中等透水性土壤;k0<5cm/h微弱透水性土壤。

2)沟灌。沟灌是沿作物播种方向挖灌水沟输水的灌水方法。在地面灌溉中,沟灌是一种较好的灌水方法,适用于宽行距作物,如棉花玉米等。沟灌时,除沟底土壤的湿润是由于重力作用外,其余部分的土壤基本上是通过毛细管作用湿润的。所以能够保持土壤的团粒结构,使土壤中的水分、空气、养料等相互协调,充分发挥水、肥效能,提高土壤肥力。沟灌能控制较小的灌水定额,且灌后土壤表面蒸发损失小,因而沟灌一般要比畦灌节省水量30%左右。

常用的灌水沟有连通沟与封闭沟两种形式。连通沟沟尾不封闭,水流入沟后边流边浸润土壤,灌水完毕后在沟中不留积水,此形式一般适用于地面坡度较大(i=0.005~0.02)、土壤透水性弱的地区。封闭沟,这种沟的深度较大,末端封闭,适合地面坡度较为平缓的地区。

灌水沟长度:砂壤土40~60m,黏土50~100m。间距:透水性强的轻质土壤50~60cm;透水性中等的中质土壤65~75cm;透水性差的重质土壤75~80cm。此外还应结合作物的行距来确定。灌水沟的横断面一般为梯形或三角形,浅沟的沟深8~15cm,上口宽20~30cm;深沟的沟深15~25cm,上口宽25~40cm。入沟流量一般0.5~1.5L/s。

3)膜上灌溉。膜上灌溉又称膜孔灌溉,它是在传统的地面沟畦灌溉和地膜栽培基础上发展起来的地面节水灌溉新技术。具体做法是将垄背地膜覆盖改为在沟畦中铺膜,水在膜上流动,通过地膜上的放苗孔或在地膜上打的渗水孔入渗到作物根部附近的土壤中,达到节水目的。

膜孔灌溉的优点:节约灌溉用水,减少了一般沟畦灌溉中所产生的深层渗漏;减少土壤蒸发,铺设在土壤表面的塑膜覆盖,保持表层土壤干燥疏松,减少了蒸发量,有利于保持土壤水分,增加了抗旱能力;提高作物产量,可充分发挥地膜的增温、保墒和灭草等作用,从而改善了作物生长环境和土壤中的水、气、养分状况,促进作物的茁壮生长,提高作物产量。

膜孔灌溉的主要技术要求:①平整土地是保证膜孔灌水均匀,提高灌溉质量,节约灌溉用水的基本条件;②播前喷洒除草剂,防止生长杂草;③膜孔灌溉需要铺膜、筑埂;④要控制好灌水质量,要沟畦首尾灌水均匀,无深层渗漏和尾部废泄水量现象;⑤膜孔沟畦要求有一定坡度,水流均匀的在膜上流动,边流动边从放苗孔渗入水量。

4)波涌灌溉。波涌灌溉是利用安置在沟畦首端可以开关的阀门,向沟畦实施间歇性的供水,使在沟畦中产生波涌,加快水流的推进速度,缩短沟畦首尾段渗水时间差,使土壤得到均匀湿润。此灌水方法水流时断时续,水流形似波涌推进,所以称为波涌灌溉,或称为间歇灌溉。具体做法是,采用加大的灌水流量放水入沟畦,待流到一定距离时(沟畦长的1/3~1/2),暂停供水,待一定时间后,沟底或畦面的土壤密实程度增加,再放第二次水。这时沟畦首段的入渗水量减少,水流推进速度增快。

在灌水定额相同的条件下,波涌灌溉沟内水流的推进距离较传统沟灌法增加1倍多,沟首、沟尾的入渗时间差别缩小,灌水均匀度显著提高,并可节省水量50%以上。

5)坐水种。在干旱缺水季节,为了保证及时播种和出全苗,采用机械或畜力用水箱、水袋拉水至田间,一边播种,一边在穴中注水灌溉(或开沟注水),以抗旱灾,俗称“坐水种”或称“穴灌”、“注灌”。坐水种投资少、运行费用低,所需的机械设备简单,操作方便,易为农民所掌握。

坐水种的特点是随播种、随灌水,将较多的水量一次注入穴中,围绕种子形成一个湿润的土体,在湿土团上面再覆盖一层较干疏的浮土。由于浮土与湿土团之间的毛管断裂,湿土团中的水分能得到很好的保持,覆土表面不湿,没有无益的蒸发。

(4)平整土地。平整土地是农田基本建设的一项重要内容,它也是实施地面灌溉、节约灌溉用水的先决条件。在实施地面灌溉时,为了保证灌水工作的质量、减少水量浪费及提高灌水工作效率,必须进行灌溉土地的平整工作。在未经平整的土地上进行灌溉,往往会使土壤湿润不均匀,较高地区浇不上水,低洼地区则积水过多。为了要浇灌较高地区,势必加厚水层或延长灌水持续时间,结果造成水量的浪费,消耗于灌水的劳动力也将增加。在盐碱土地区,由于土地不平,会造成高处返盐、低处积水等现象。

灌溉土地的平整应以符合地面灌水技术要求,便利耕作以及适应土地连片后的经营为主;在机耕地区则还要满足机耕要求。在平整土地时,一般应符合下列要求。

1)平整后的地面坡度应满足灌水要求。一般畦田要求的地面坡度以0.002~0.004为宜;沟灌要求的地面坡度以0.003~0.008较为合适。

2)应满足一定的平整精确度。畦灌的田面起伏不应过大,一般要求不得超过±5cm,最大也不超过±10cm;沟灌不超过±10cm,最大不超过±15cm。

3)平整后的土地应保持一定的肥力。平整土地时,不允许一次切削过深,以免因土壤腐殖层减少过多而引起减产现象。如果必须切削较大的深度,可先将表土搬在一边,切削深层土壤后再将表土回填原处,也可以在切削处加施肥料。

4)土方工作量最小。在平整范围内,要求做到移高垫低的土方数量基本平衡。

5)不存在逆坡。在耕作灌水地段范围内,应该顺着耕作和灌水方向要求有一致的坡度,不允许有逆(倒)坡存在。但在地面坡度较大的情况下,畦田之间可以暂时允许有小坎存在。

5.水稻节水灌溉技术

传统的水稻种植采用淹灌,需水量很大。对于南方的早稻与晚稻,黏土与黏壤土稻田需水量为600~1000mm,壤土稻田需水量为800~1200mm,中稻的需水量一般比早稻、晚稻高50~150mm。北方一季水稻,需水量比南方中稻高100~150mm。为节约用水,人们经长期探讨,研究出了多种水稻节水灌溉方法,常用的有以下几种。

(1)“薄、浅、湿、晒”技术。此节水技术是广西壮族自治区大面积推广的节水灌溉模式,它改变以前长期淹灌的方式,根据水稻生理需水特点分阶段采用不同的管理方式,其田间水分控制标准为以下所述。

1)薄水插秧、浅水返青。插秧时间薄水层为15~20mm,插秧后田间保持20~40mm(下限~上限,下同)的浅水层。

2)分蘖前湿润。每3~5天灌一次10mm 以下的薄水,经常保持土壤水分处于饱和状态。

3)分蘖后期晒田。

4)拔节孕穗、抽穗扬花期薄水。拔节孕穗期保持10~20mm 薄水层,抽穗扬花期保持5~15mm 薄水层。

5)乳熟期湿润。隔3~5天灌水约10mm。

6)黄熟期先湿润后落干。水稻穗部勾头前湿润,勾头后自然落干。

“薄、浅、湿、晒”方式中,分蘖后期晒田是一项有利于高产、节水的重要措施,其中须注意适宜的晒田开始时间和晒田程度。对于开始晒田的时间,应掌握苗够晒田和时够晒田,即当分蘖后稻田苗数达到栽培方案中的计划苗数或有效分蘖率达到80%~90%时,应开始晒田;若时间达到分蘖盛期末尾而苗数或分蘖率未达到以上标准,也应开始晒田。对于晒田的程度,应根据地形、土质、禾苗长势及天气情况而定。

(2)间歇灌溉。此种灌溉其水分控制方式为:返青期保持20~60mm 水层,分蘖后期晒田(晒田方法如薄、浅、湿、晒模式),黄熟落干,其余时间采取浅水层、干露(无水层)相同的灌溉方式。依据土壤、地下水位、天气条件和禾苗长势与生育阶段,可分别采用重度间歇灌溉和轻度灌溉。

土壤黏重、肥力高、地下水位高、天气阴雨、禾苗生长旺盛、分蘖期和乳熟期,可采用重度间歇灌溉,一般每7~10天灌水一次,每次灌水50~70mm,使田面形成20~40mm 水层,自然落干,大致是有水层4~5天,无水层3~4天,反复交替,灌前土壤含水率不低于田间持水率的90%~95%。这种轻度间歇灌溉,接近于湿润灌溉。

(3)半旱栽培。半旱栽培又称控水灌溉、控制灌溉或水插旱管。在不同地区其控制方式有所不同。山东济宁市在较大面积上推广的水稻“控水灌溉”,其稻田水分控制方式为:返青期保持5~30mm 的薄水层,以后各生育阶段田面不保留水层,土壤湿度上限为饱和含水率,下限为饱和含水率的60%~70%,黄熟期断水。广西壮族自治区玉林地区“水插旱管”的水分控制标准为:移栽时田面水层5~15mm,返青期水层20~40mm,分蘖前期水层0~30mm,分蘖后期晒田,土壤湿度为饱和含水率的70%~100%,拔节孕穗期无水层,土壤含水率为饱和含水率的90%~100%,抽穗开花期同上,但雨后可建立20~40mm 的薄水层,乳熟期无水层,土壤湿度为饱和含水率的80%~100%,黄熟期含水率为饱和含水率的70%~100%,后期断水。这类灌溉模式的节水效果显著,比长期淹灌一般可节水40%~50%;对产量也有利,与长期淹灌相比,一般可增产5%~10%。

(4)蓄雨型节水灌溉模式。为了充分的利用降雨,在不影响水稻高产的前提下,尽可能多蓄雨水,提高降雨利用率。水资源愈紧缺地区,这种模式应用的意义愈大。其要点是:平时可按上述各种节水灌溉模式进行灌溉,若遇降雨,不仅是当成一次灌水,而对雨水形成的水层,可以超出灌溉水层上限的标准。不仅多存蓄了降雨,减少了灌水量,而且也减轻了排水负担。一般在水稻生长的前期(返青、分蘖前期)和后期(乳熟期),宜少蓄,雨后水深达40~60mm,而中期可多蓄,雨后水深可达60~80mm。

(二)节水灌溉模式

采取何种节水灌溉模式,应根据当地水源条件、节水效果、地形、土壤质地、种植结构、自然资源、气候特点、经济条件等因素综合考虑。水稻节水灌溉模式可据前述几种节水技术结合当地实际情况选用,下面简述几种旱作物常用的节水灌溉模式。

1.旱作物高效节水灌溉模式

这种节水灌溉模式一般采用现代化控制技术对大田作物实行喷灌;对经济作物及草坪实行微灌。此模式节水效果显著,较沟、畦灌溉省水30%~50%,且灌水均匀,其均匀度达80%~90%,可有效避免地面径流和深层渗漏损失。此灌溉方式适合于各种地形及土壤条件,用于地形变幅大的丘陵地区及强渗透性土壤,节水效果较其他灌溉方式更为明显。

此节水灌溉模式基础设施投资较大,所需的工作压力高,能耗大,造成运行成本高,因此,适于经济发达地区或具有一定财力支撑的单位。因易于堵塞滴头、喷头,所以水中有悬浮物或含砂量大的水质不宜适用;易于发生土地次生盐碱化的地区也不宜使用。

2.平原渠道输水灌区节水模式

此模式对输水渠系全面进行衬砌,减少沿程输水损失,提高渠系水利用系数,减少渗漏量。农田灌溉采用节水型地面灌溉,在土地整平的基础上实行小畦精灌、沟灌、膜上灌溉、波涌灌溉等形式。

(1)小畦精灌畦长30~100m,不宜超过100m;畦宽据地形、土壤性质、入畦流量、作物的播种行距及所采用农业机械宽幅尺寸多选择2~4m,不宜超过5~6m。灌溉时,水从毛渠引入畦田后,即形成薄水层沿畦田方向流动,在流动过程中逐渐湿润土壤。此灌溉方式灌水量多少主要取决于土地平整度和畦田长度,土地平整且有沿水流方向的顺坡,畦田越短田间水利用系数越大,反之就小。

(2)沟灌是沿作物播种方向挖灌水沟输水的灌水方法。适用于宽行距作物,如棉花、玉米等。沟灌能控制较小的灌水定额,且灌后表面蒸发损失小,因而沟灌一般比畦灌节水30%左右。

(3)膜上灌溉是在沟畦中铺膜,水在膜上流动,通过地膜上的放苗孔或在地膜上打的渗水孔入渗到作物根部附近的土壤中,达到节水目的。膜上灌溉较其他地面节水灌溉具有减少蒸发量、保持土壤水分、增温、灭草等优点,可有效提高作物产量。

(4)波涌灌溉是利用安设在沟畦首端可以启闭的闸门,向沟畦实施间歇性供水,加快水流的推进速度,使土壤得到均匀湿润的灌水方式。在灌水定额相同的条件下,波涌灌溉沟、畦内水流的推进速度较传统沟、畦灌法增加1 倍多,可节约水量50%以上。

渠道衬砌配合地面节水灌溉模式因投资少、管理方便受到广大农民的欢迎,适于经济欠发达地区。此模式适于不对土地、农作物产生不良影响的各种水质的直接灌溉。此模式是我国目前欠发达地区较适宜的节水方式。

3.平原井灌区节水灌溉模式

此类型区水质洁净,水井一般相距较近,对于经济条件好的可采用喷灌、微灌;条件差一些的可采用低压管道输水,配合塑料软管进行灌溉,不但灌溉均匀,而且可有效节约灌溉水量;对于条件差的地区也可以采用移动提水设备配合小白龙输水管直接灌溉,投资少、节水效果好。

4.丘陵区、风沙区节水灌溉模式

此类地区由于地面坡度大、平整度差,地面灌溉易于形成径流,灌溉均匀度差。可据各地综合条件适当选择喷灌、微灌及低压管道灌溉,以获得灌溉均匀、节水增产的效果。

5.强渗透性土壤地区节水灌溉模式

对于强渗透性土壤,渗水速度快,保水性差,宜少灌勤灌,可选择喷灌、微灌、低压管道灌溉,缩短灌水间隔时间,增加灌水次数,获得节水增产的效果。

6.灌溉水含沙量较大地区节水灌溉模式

用含沙量大的水直接灌溉,应采用渠道衬砌配合地面节水灌溉模式,水中泥沙对输水设施影响不大,如引黄灌区,虽然黄河水含沙量较大,因衬砌渠道输水流速较大,渠道落淤少,绝大部分泥沙随水流入田间,对于沉积在明渠中的少量泥沙,可采用人工或机械施工方式较易清除。但若采用喷灌或微灌,易于堵塞喷头及滴头;若采用低压管道灌溉易于淤积管道,所以此几种高效节水方式不适于含沙量大的水源。

7.其他节水灌溉模式

除以上主要节水灌溉模式外,还有其他适于旱作物的节水技术:①坐水种,即在干旱缺水季节、为了保证及时播种及出全苗,将水运至田间,一边播种,一边在穴中注水灌溉(或开沟灌溉);②穴灌,对果树或株距较大的经济作物,在作物根部周围挖穴,将水灌入穴中,湿润根部土壤,操作方便,节水效果好;③管道输水配合其他节水灌溉方式灌溉。

(三)动员社会力量,多渠道筹资发展节水事业

节水型社会建设是全社会的共同任务,需要动员全社会的力量各尽所能搞好节水设施建设。

1.多渠道筹资,建设渠系节水工程

输配水工程的更新改造等建设费用应由流域或灌区管理单位从所收水费中支付,但因我国现行水价仍沿用计划经济时代的价格构成,水价标准很低,只能维持正常运行,对于大修、更新、改建等工程内容根本无力承担,因此,需要政府给予扶持,结合筹集社会资金,共同发展节水型输水工程。干、支级骨干渠道等输配水工程,目前应由政府投资为主,管理单位也应筹集部分配套资金进行节水工程改建,待今后水价调整到位后,由流域或灌区管理单位从所收水费中安排后续节水工程。斗农级渠系应以受益区用水户承担为主,成立农民用水户协会后,据当地实际情况采取自筹资金,通过拍卖、承包、租赁等形式有偿出让斗农渠所有权、使用权、经营权,由经营者出资建设节水工程,在节水中获得收益补偿投资。并采用由供水量不足的工矿企业投资兴建节水工程,将节水工程所节水量一部分的使用权归投资者,一方面解决了节水工程投资问题,另一方面也解决了投资方的水量不足问题。经济条件好的地区用水户协会也可组织各用水户筹资,并争取政府给予补助,建设节水工程。

2.以用水户为主,建设田间节水工程

对于我国目前采用最广泛的衬砌渠道结合地面灌溉模式,要提高田间水利用系数,减少灌溉用水,土地平整和畦田建设是关键,此项工程面广量大,不能依赖国家投资建设,而需农户按当地规划自身建设,使耕地达到节水灌溉所需平整度和畦田规格要求;对于喷灌、微灌、低压管道等高效节水灌溉模式,因投资额大,政府应给予一定补助,帮助用户完成田间节水工程建设。

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