节水灌溉理论与技术

节水灌溉理论与技术（共9篇）

节水灌溉理论与技术 篇1

地球不同于其他行星的主要特征之一, 就是地球上储有丰富的水, 而且广泛分布在地球表面。全球约有3/4的面积覆盖着水, 在地球表面和表面大气层中的总水量约有14亿立方千米, 其中海水占97%, 但海水又苦又涩, 既不能饮用, 也不能灌溉;在其余的3%的淡水中, 陆地上易于开采的地下水、冰雪水、湖泊水、河水及浅层地表水, 仅占淡水总量的10%, 也就是说, 对人类真正可利用的水只占世界总储水量的0.3%左右。可见淡水资源是非常有限的且分布极不均匀。这也是世界性水资源紧张的重要原因之一。

水当初是在地球空间上怎么产生的, 至今都没有搞清楚, 也是科学家研究的一个谜。水是一种宝贵的自然资源, 是人类赖以生存的物质条件。有人曾把水比作生命的摇篮, 也有人把水比作地球的血液。那么, 地球上如此庞大、晶莹浩荡的水又是从何处来的呢?也许有人会不假思索地回答, 水是从天上降落下来的。如果这个回答是正确的, 那么, 使地球上现在储存着的水全部化为水汽, 大气应该能够轻松地容纳。但事实并非如此, 单单是地球上海水的重量就超过大气重量的280倍。由此可见, 地球上的水来自天上成了无稽之谈。应该认识, 人们司空见惯的下雨现象, 雨落地面汇集成江河湖泊, 最后百川归海不过是地球上很小一部分参与循环的水变化的结果, 这部分水量只占地球总水量的1/2600。地球上的水究竟从何方来, 这个令人难解的问题从古至今, 吸引着无数中外智者的兴趣。大多数学者认为, 地球上水的起源与地球本身的起塬密切相关。但是, 到底地球上的水是怎么来的, 大约有32种之多的水来源假说。但归结起来大致可分为两类:一类主张水是外来的;另一类主张水是地球自生的。主张地球上的水是外来的人认为, 地球形成的时候, 就从宇宙俘获了大量的水, 以后逐渐释放并留存下来。这些水是宇宙物质, 当宇宙中的尘埃云凝聚成地球时, 它们同时也被封存在地球的原始物质球粒陨石中。由于当时地球温度很高, 原始物质均处在熔融状态, 地球自转速度也很快。地球在快速转动时便产生重力离心分力, 使重物质下沉, 轻物质上浮。活动性最强而又是最轻物质之一的水, 便移向地球外壳。含在岩浆中的水, 也随着岩浆的逐渐凝固被排挤出来。这些被挤压出来的水, 呈水汽状态, 在高空凝结为云, 飘浮在地球上空。随着时间的推移, 大气中水汽在增多, 而地表的温度却在降低。大概在太古代初期, 当地表温度降至水的沸点以下时, 水汽就化作倾盆大雨降落到地表。据估计, 大约在6亿年前, 地表温度降低到30℃左右时, 岩浆中挤出来的水, 大约有99%都降落到地面, 从而形成地球表面的水, 构成江河湖海。主张地球上的水是自生的人认为:在星云凝聚成初始行星的地球形成之后, 才可能有水形成于原始的氢和氧。后来在温度升高、内部脱气时, 在物质分异组成地球圈层, 以及氢、氧从行星中部运移到其边缘的过程中, 通过各种物理和化学作用才形成了水。水流到年轻行星的表面与蒸汽和气体一起逸入大气圈, 并使地球降温。而是后变成雨降到地球表面而形成原始海水。因此, 地球形成之日起, 在地球内部、表层都可以产生水。

二、地球上海水的演化与形成

海水演化的最初形成, 那时海水不仅数量较少, 而且含盐量很低, 组成也与现代海水不大一样。地球上最初的海水是强酸性的, 它是由地内排出的水、氯化氢、氟化氢等酸性气体转入海洋的结果。此外, 在原生水中还有硫化氢、甲烷和二氧化碳等气体。那时海水中缺少游离氧, 硫化氢不能或极少转变为硫酸盐。海水组成的进一步演化与大气成分的变化有关。当大气中二氧化碳增多时, 就增强了对岩石的风化, 提高了一些化学元素在水中的溶解度, 形成大量溶解于水的碳酸盐, 出现了碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、二氧化铁和碳酸锰等碳酸盐沉积物, 促使氯化物——碳酸盐海洋的形成。随着时间推移, 海水和大气一样, 二氧化碳含量在减少, 而氧气在增加。由火山气孔喷入海洋的自然硫和硫化氢在氧的介质中转变为硫酸盐, 于是氯化物———碳酸盐海洋又转变为氯化物——碳酸盐———硫酸盐海洋。这就是海水为什么从淡到咸的过程, 也是其在组成上与河水有着巨大差异的原因。

三、水资源的内涵及其特性

㈠水资源的内涵“水资源”一词最早出现在1894年美国地质调查局内设立水资源处, 并一直延续到现在。在这里水资源和其他自然资源一道作为陆面地表水和地下水的总称。而水资源处的业务范围主要是地表河川径流和地下水的观测, 以及观测资料的分析和整理, 其业务范围丝毫没有涉及海洋水。《不列颠百科全书》中由原苏联加里宁撰写的“水资源”条目是这样定义的:“自然界一切形态 (液态、固态和气态) 的水”。由于《不列颠百科全书》的权威性, 这个解释曾被许多学者所引用。而联合国教科文组织和世界气象组织在1988年定义的水资源则为“作为资源的水应当是可供利用或有可能被利用, 具有足够数量和可用质量, 并可适合对某地为水的需求而能长期供应的水源”。中国对水资源一词的理解也各不相同, 就拿具有一定权威的《中国大百科全书》为例, 在《大气科学.海洋科学.水文科学》《水利》《地理》三个卷册中都出现了“水资源”这一词条, 而且概念也不尽相同, 《大气科学·海洋科学·水文科学》中将水资源定义为“地球表层可供人类利用的水。包括水量 (质量) 、水域和水能资源。一般指每年可更新的水量资源”。《水利》中水资源的定义则以《大不列颠百科全书》为蓝本, 即“自然界各种形态 (气态、液态或固态) 的天然水”。供评价的水资源是指可供人类利用的水资源, 即具有一定的数量和可用的质量, 并在某一地点能够长期满足某种用途的水资源。

㈡水资源的特性

1.水是人类社会赖以生存和发展不可替代的自然资源。水是人类社会赖以生存和发展不可替代的自然资源。生命 (包括人类) 从孕育的第一天起, 就与水结下了不解之缘, 生命的任何现象都与水密切相关。绿色植物如果缺水就要枯萎;如果长时间缺水, 就会导致死亡, 人也不例外。同时, 水又是不可替代的资源, 举一个简单的例子, 煤炭资源对于人类来说也非常重要, 它大大改善了人们的生活水平, 促进了社会经济的繁荣。然而, 水资源的无可替代性是其区别于其他自然资源的一个显著特性, 所以, 人类要倍加珍惜数量有艰的水资源。

2.水资源具有循环性和可再生性。水资源具有循环性或可有再生性。因此, 水可称为一种“取之不尽, 用之不竭”的自然资源。水的循环有自然循环和社会循环。水的自然循环是水体自身蒸发, 植物的蒸腾和土壤表层的蒸发作用, 把大量的水汽送入大气之中, 上升到空中的水汽凝结成云, 在大气环流的推动下, 向各处传播。大气中的水汽又以雨、雪等形态降落地面, 一部分渗入地下, 成为土壤水或地下水, 另一部分被植物吸收, 经枝叶蒸腾作用重返大气。还有一部分沿着地表径沉汇入江河湖泊, 再注入海洋。海水经蒸发, 变成水汽, 上升到大气之中, 90%又以降雨形式返回海洋, 仅有10%被海风吹向陆地, 以雨的形式降下, 变为淡水。这种过程循环往复、长年不断, 人们称之为自然界的水循环。正因为有了这种循环, 才保证了地球上人类生活所需的淡水资源。因此, 在整个地球上水的循环, 平均蒸发量和降水量大致相等, 根据科学估算, 每年大约为1000毫米。植物能蒸腾大量的水, 平均每年蒸腾量达到3万立方千米, 超过整个陆地蒸发量的40%。植物能大量的蒸腾水分, 但植物体中水分的交换十分迅速, 更换一次只需要几个小时, 每年更换1000次~2000次, 因此, 植物体也是自然水分循环过程中的重要因素。多栽花草树木有利于水分的循环。水的社会循环, 主要是人类社会为了满足生活及生产的需求, 要从各种天然水体中取用大量的水。社会建设和人民生活就需要从各地的江河、湖泊、水库、浅井、深井中取水, 其数量是非常可观的。人类生活水平越高, 用水量就越大, 一个现代化城市, 民民生活用水量可以达到每日数万以至数十万吨。几乎没有一种工业完全不需用水, 尤其是采矿、冶金、石油、化工、机械、动力、纺织造纸等工业部门的用水量更大, 有的工厂每日总用水量常达数干、数万以至上百万吨。因此.人口集中的城市或工业区, 总用水量是巨大的。广大农村的农业灌溉和各种生产, 生活用水总量更大, 而且呈增长趋势。生活用水和工业用水在使用后就成为生活污水和工业废水, 它们被排放出来, 最终又流入天然水体, 这样水在人类社会中也构成子一个局部循环体系, 称为社会循环。水的自然循环和社会循环可供人类再次使用。但应该注意的是水资源的循环性和可再生性, 表明水资源是一个动态的概念。人类应该合理利用水资源, 使其得到良好循环, 反之, 如果人类过量开采, 或者污染水体, 也就破坏了水资源循环的周期性, 使其循环周期拉长, 从而导致水资源不能如期而至。

3.水资源是一种区域分布性很强的自然资源。地球上的水从地球形成之日起产生, 便依附于地壳、地表和大气, 不断地进行物理和化学变化, 其中以大气水和河川水最为活跃。这是一部分淡水, 而在全球水量中所占的比例很小, 但因为其循环的自然特性, 并受大气流动的影响, 区域分布不均, 其次是人类活动对自然生态的破坏也会影响循环与再生, 如果人类合理开发利用, 基本上保持着一种动态的平衡, 供人类永远使用。这部分水是我们称之为“水资源”的重要组成部分。而大气水 (在这里以降水量表示) 和河川径流, 由于受到全球气候系统、区域气候系统、地形、地貌、地质、土壤、植被等因素的影响, 在地域分布上极其不平衡, 这就是说, 水资源也具有区域性的特性。

4.水资源具有时间性的变化特性。水资源具有时间性。这是水资源区别于其他自然资源的特性之一, 降水、河川径流、冰川消融等都存在着明显的年际变化和年内分配。年际变化是指某地区当年的水资源量并不等于本地区上年的水资源量, 也不同于本地区明年的水资源量, 年与年之间存在着明显的差异, 这是地球表面温度变化及大气流动的影响所致。因此, 许多干旱地区最大年径流量与最小年径流量之比都在10以上。年内分配是指一年之中存在着明显的丰枯季。水资源的这种时间特性, 给水资源开发利用带来了巨大的障碍。人类针对水资源的时间特性, 因而也采取了许多有效的措施。如修建水库, 对水资源进行年内和多年调节, 依据水资源特点进行适水种植等等。

5.水资源具有经济性和社会性。水资源是随着人类社会的发展, 水的用途越来越广泛, 对水的需求也越来越大, 也就是说, 水具有明显的使用价值, 并且随时间而增值。在水资源综合开发利用时, 还要涉及许多问题, 例如水的分配、保护、引用、排放、水利工程对水的控制、调节、处理等等, 都要付出一定的劳动, 并且也和许多其他的商品一样, 水既有价值.也有很重要的使用价值, 这是水具有的经济特性, 应该说使水和其他的自然资源相一致。然而, 水的这种经济特性在过去并没有引起人们的注意。因此, 现在人们不仅要认识而且还更要处理好这个问题。水资源的社会性主要是指水属于整个人类社会, 是整个人类的财富, 任何国家、地区、工厂、个人使用时, 都应该按照水资源自身发生、发展的规律来合理开发使用。

水稻节水灌溉的理论与技术 篇2

关键词：水稻；节水灌溉；理论；技术

中图分类号：S274.1 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-07-0136-1

1 节水灌溉的基础理论

节水灌溉就是在满足水稻生理需水的基础上，尽量减少其生态需水而保证相对产量的灌溉方法。生理需水包括光合作用产生有机物质。水是光合作用产物的原料，其次，通过叶片的气孔进行蒸腾作用来调查水稻的体温，保证一切生理功能顺利地进行。生态需水包括株间蒸发，地面流失和地下渗漏等也就是以水调肥，以水灭草，以水压盐碱，以水防冻，以水防治病虫害。

2 水稻生长过程最基本的灌溉方法

水稻原产于沼泽地带，适宜在浅湿干交替的环境下生长，水稻就得水泡的认识是错误的。水稻的正确灌水方法，应该是“浅灌水、串灌水、晚断水。”即浅水分蘖（3.5cm），苗够晒田（晒5-7d不等，以土壤表面出现鸡爪纹、白根上返，稻中上冲，叶色变淡为标准），浅水扬花（3.3-5.0cm），浅水湿、干交替灌浆，收获前7-10d断水。

3 合理的稻田规划，是节水的基础

排灌渠系要合理布置。干渠要控制全部计划灌溉的面积，位于灌溉区系的最高地带，并沿着比较平缓的坡设置，减少跌水、陡坡。支渠与干渠垂直或成一定的斜角。在两条毛渠之间最好能有50m的宽度，长度就有300m以上。毛渠一般以地势不同，采用灌排相间式或排灌并列式两种。地势平坦，用灌排相间式，即一渠灌两侧或排两侧；地势不平，而有一定偏坡，采用灌排并列式，即一渠灌一侧，这样灌排管理方便，灌水效率高，从而达到节水目的；合理布置道路现条田，合理平整土地，对节约用水也有一定作用。

4 合理耕作可最佳调节土壤水分状况，可保水防旱，节约人工用水

在土壤耕作中，凡能影响土壤孔隙度及毛细管作用的措施，都可调节土壤水分状况。深耕可以疏松耕层土壤，增加孔隙，增强透性，积蓄大量降水，增加土壤底墒。耙、耢等表土作业可以建造疏松的表土覆盖层，减少毛管水蒸发，保住表墒。中耕松土，破除板结，在天旱时起到保水防旱的作用，在多雨地湿情况下，还可以散墒。干旱时镇压可以压紧土壤，减少蒸发，使下层水分上升，以保墒提墒。

5 秧苗期的最佳低用水量

秧苗需水量随生长而逐渐增加（在此提供的土壤持水量必顺保证）。出苗前，在浸好种的条件下，土壤含水量为田间持水量的40-50%就可发芽出苗。出苗后到三叶期，要求土壤湿度为田间持水量的60-70%，三叶期需要水量逐渐增加，以土壤含水量占田间持水量的70-80%为宜。

6 合理灌溉是最低限度的节水

浅水插秧。插秧时，要求“花达水”，这样便于掌握穴距，插得深浅一致，插得浅、直不漂秧、不缺穴、返青快；深水返青、插后灌深水。插秧后供水不足，轻则正长返青时间，对水稻生长不利，严重时秧苗配套工程死亡。返青时灌水不仅保证了生理需要。还能调节生态环境，在高温时，可以减少叶面蒸腾，在低温侵袭时，避免冷害；浅水分蘖，分蘖期稻株地上部、地下部均迅速生长，蒸发量和蒸腾量均较大，需要水分较多。而地下根部的生长不仅需要足够的水分，还需要充足的氧气。为了保证水分和氧气的供应，最好是浅水和湿润灌溉相结合。这样可以提高河清海晏、土温。又有充足的氧气供根生长，促进早分蘖，多分蘖，争取穗大粒多；分蘖末期晒田，水稻分蘖末期，已经处于营养生长和生殖生长的转化期，群体处于分蘖高峰期，争光争肥的矛盾激化，而个体既要营养器官，也要生长生殖器官，同时根系还要生长。为了协调这些矛盾，又根据水稻此期耐旱较强的特性，在生产上一般均进行排水晒田，通过晒田，能控制无效分蘖，提高分蘖成穗率；改善土壤环境，增强根系活动；养分的吸收等；穗分区到抽穗期浅水等力灌，穗分化到抽穗期是穗器官成熟时期，也是水稻一生中生理需水的高峰期，其需水量约占全生育期的40%左右，需以浅水灌为主。

抽穗开花期浅水灌溉，水稻抽穗开花期需要空气的相对湿度为70-80%，因此需要稻田保持一定水层。若受旱，轻则延迟抽穗或抽穗不齐，重则形成所谓“卡脖旱”。湿度过低，花粉或柱头受旱，不能正常受粉，抽穗开花期稻田保持3-5cm水层较适宜；成熟期干湿，以湿为主，抽穗后，水稻开始开花受粉，子粒形成并开始灌浆，“干湿”增加土壤氧气，提高根系活动；以湿为主，有利于保持叶片的活力，延长叶片的功能期，促进光合产物向子粒转化，增加子粒重；长穗期的田间管理。水稻长穗期，生理需水达到高峰，加上气温高，蒸腾、蒸发量大，是水稻一生需水量最多的时期。由于幼穗幼嫩，耐旱、耐寒力弱，所以此期对水、湿度的反应极为敏感；花粉充实期受旱，则花粉发育不完全而不孕粒增多，形成大量空殼等。因此，长穗期就保持7-10cm水层，深水护胎。但对保水力强，地下水位多，泥层厚的稻田，仍需浅灌，以满足根系对氧气的需要。花粉母细胞减数分裂期，如果17℃以下低湿，应加深水层10-15cm，防止障碍型冷害的发生，低湿过后再恢复过来的水层；结实期的田间管理。养根保叶，水稻抽穗结实期，既要有充足的水分，利于开花、灌浆，又要适应通气，以延长根、中功能期。抽穗开花期水稻对水分反应也较敏感，应保持浅水层3-5cm，防止断水干旱，影响抽穗和开花受粉，形成空壳。灌浆期为了维持根叶功能，增加粒重，减少空壳和秕壳，应进行田间灌溉。黄熟中期即于排水落干，促进早熟，便于收割。

节水灌溉技术浅析 篇3

发展节水灌溉,工发和推广先进的节水灌溉技术有着特别重要的意义综述节水地面灌溉、地下渠道、滴灌、污水喷灌、碱水灌溉以及利用空气中水分灌溉等节水灌溉技术,实践证明具有经济和环境的双重效益.

作 者：陈黎星 蒋金狮 作者单位：陈黎星(福建亚通新材料科技股分有限公司,福建福清,350304)

蒋金狮(福州市发展和改革委员会,福建福州,350005)

创新节水技术发展节水农业 篇4

王乐光

瓜州县以项目为依托，从节水技术改造入手，大力推广垄膜沟灌、膜下滴灌及常规节水技术，科学调整农业种植结构，围绕蜜瓜、葡萄、枸杞、蔬菜等重点产业,全面发展高效节水特色农业,建成5万亩无公害蔬菜，反季节蔬菜生产基地、10万亩蜜瓜生产基地、5万亩枸杞，葡萄生产基地。全县高效节水作物种植面积达到33万亩,占全县总耕地面积的66%。

2010年，瓜州县按照省上发展高效节水农业及市上“一特四化”农业发展要求，围绕特色产业,在大力发展半膜垄作沟灌、膜下滴灌节水灌溉技术的基础上,认真抓好节水技术示范推广。在西湖乡、瓜州乡、南岔镇、河东乡建成以番茄、蜜瓜为主的高标准垄膜沟灌和膜下滴灌核心示范区,示范面积0.51万亩。其中：垄膜沟灌0.4万亩, 膜下滴灌0.11万亩。瓜类垄膜沟灌较不覆膜沟灌减少用水量25.6%，平均亩产达到3760公斤，较不覆膜沟灌蜜瓜亩均增产360公斤，增长10.6%,亩增收432元;棉花膜下滴灌比大水漫灌亩均节约用水234.1方，节水率达39.2%；棉花籽棉亩均产量达到385.8公斤，比大水漫灌棉花亩增产籽棉36.5公斤，增产10.5%。棉花膜下滴灌亩均节本增效248.6元。日光温室、枸杞、葡萄等作物上减少用水量34.6%，较大水漫灌亩节本

浅谈蜜桔节水灌溉技术与应用 篇5

关键词：蜜桔,节水灌溉技术,应用

1 明确蜜桔节水灌溉的前提条件

蜜桔园采取节水灌溉技术指的是, 将具备达到一定压力的水, 采用换门的机械设备, 让喷头喷射至低空经雾化之后形成小水滴, 均匀落在蜜桔树与地表面上, 供应给蜜桔树充足水分的节水灌溉技术。蜜桔节水灌溉技术需要具备三个前提条件, 分别是:第一, 要有充足的水。不管是进行引水, 还是实行提水, 都需要做到有水可饮、可提。第二, 要有一定的经济基础, 进行投资是确保节水灌溉技术实施的前提。第三, 蜜桔种植人员间配合, 这是开展蜜桔节水灌溉技术的重要保障。

2 节水灌溉系统规划设计基本原则和要求

按照蜜桔园地貌地形的特点、水源情况、桔树栽种情况、土壤情况以及今后灌溉节水系统的管理方案等进行整体规划设计, 制定技术文件与图纸。

2.1 节水灌溉技术的规划原则

第一, 进行实地勘察, 从当地实际情况出发, 来进行统筹安排, 实现一水多用。第二, 将未来发展和近期发展紧密结合起来, 充分结合当地情况, 强调实际效果, 做到量力而行。第三, 节水灌溉技术需要做到先进适用, 并且简单易学。第四, 做好技术培训方面的工作, 进一步规范具体的操作程序, 便于进行科学管理。

2.2 节水灌溉规划设计的要求和内容

第一, 根据蜜桔生长所需要的水量的基本要求, 进行适当的灌溉, 要制定科学的灌溉制度以及系统整体容量。第二, 采用机压喷灌应该全面利用动力机本身的功率, 确保在特额定功率下运转, 并且留下特定备用系数;采用自压式喷灌应该全面利用好自然水头, 让系统在经济流速中能正常运转, 并且这两者都应该尽量降低运转成本。第三, 最末端的喷灌灌水系统需要全面翻译工作最佳的水力特点, 也就是喷灌的均匀度、强度与水滴大小应该符合基本要求。一般来说, 采用的喷头射程在靠近末端的时候, 水滴的直径应该小于1~3mm。第四, 喷灌系统应该便于操作, 日常维护管理成本低, 运转成本也相对较低。

3 蜜桔喷灌系统建筑物设计基本要求

3.1 科学确定蓄水池的位置与容积

按照水力、管道等来进行计算, 充分结合实施地水资源的状况、蜜桔园地貌地形来决定蓄水池的位置;按照喷灌系统本身的最大轮灌量来决定蓄水池容积。蓄水池出水口应该设定在比出水池底高0.15m的位置。在蓄水池的底端设定排污口, 让整个池底部朝排污口方向倾斜。

3.2 设计好镇墩

镇墩指的是采用浆砌石、混凝土等砌石头来确定管道, 来承受管道因水流方向出现改变等出现的推力与拉力、推力。弯头、堵头、三通、阀门、完径接头等都需要设定镇墩。在进行镇墩设定的时候, 需要充分考虑到传递力的方向与大小, 让其能安全传达到地基。可以使用120X120钢筋砼浇成长度不同的方柱, 并且将直径在4mm钢筋将其浇筑到方柱上, 便于固定管道, 在蜜桔园内便于进行安装。

4 喷灌工程施工和安装

工程施工和安装是确保喷灌技术实现的关键一环。要全面深入到规划区内, 进行全面的勘测, 并且对区域情况进行全面的情况, 对工作条件进行全面的分析, 确定施工组织计划与实施计划。

4.1全方位了解并熟悉工程设计的规划图纸、设计文件和专门设备结构的用途、特点以及材料的性能, 对没有全面了解或者是还达不到施工工艺的基础部分, 需要和设计人员进行全面的沟通, 统一多个方面的认识, 进行全面的合理确定;全方位料及并检测施工现场, 对影响到自身安全的可以采取必要的措施, 还应该对施工工作人员强化安全教育, 确保施工安全。

4.2按照工程施工的具体计划, 决定施工的具体组织、技术分工、后勤装备人员的具体职责, 并且提出工程设备、材料等方面的供应计划, 确定好施工的质量与进度, 检测的方法, 确保各项工作能有序进行;按照地图设计的标记的具体工程部位, 采用测量仪器来对支管线、专用设备、干管线以及专用设备安装点等对其放线。根据从整体到局部, 采取先控制后细部的具体顺序来进行施工。

4.3在所有的安装全部结束之后, 需要对管路进行全方位的冲洗, 并且避免出现沙粒、泥土等杂物进入到管道内导致喷头堵塞, 影响到喷洒实际效果, 一般来讲可以分组轮流对其加以冲洗;在经过冲洗之后, 开展试运行, 试运行确保相关的喷头与管道、相关的其它装备能处在全面的工作状态, 在设备连续运转2h以上, 对运转的水压力、均匀性、喷灌强度、雾化指标等开展全方位观测, 并且在条件允许的时候再开展压力测试, 等待全方位的系统运转正常后, 各个指标在达到设计要求的时候, 才能进行使用。

4.4验收竣工。在竣工全部验收之后, 是检查与评价整个喷灌工程质量的核心。在正式验收之前, 需要提交整套设计图纸、操作流程和运转管理意见。并且组织工程验收部门, 请设计单位、使用单位或者蜜桔园负责人来成立验收小组, 进行全面的验收, 并撰写验收报告。

5 做好喷灌技术的培训与应用工作

通过加强喷灌技术的培训, 提升当地的管理人员与蜜桔种植人员的科学素养, 对灌溉设备与蜜桔中之人展开现场技术培训, 并且对各个设备、设施作用、技术性能、操作方法等进行全面的讲解, 让管理人员与蜜桔种植人对应该掌握的知识与技术, 做到应知应会。其次, 创建完善的规章制度, 强化对设施、设备的管理维护, 检测出问题后, 及时进行维护, 让设施与设备全面处于好的状态内。创建设备与设施的运转记录, 对蜜桔选取具备一定代表性的蜜桔树展开效益测算, 对用水量进行全面的监测, 看其是否符合设计要求, 并且计算出喷灌增产实际效能, 那些有条件的地区, 可以采取定点观察蜜桔树生长发育和果实质量、产量等相关的状况, 为继续改进并提升管理水平, 推动灌溉技术的不断发展。

参考文献

[1]石红标, 李慧玲, 王维祯, 李亚婷.浅析乌拉特前旗山旱牧区节水灌溉[J].内蒙古水利, 2010 (6) .

[2]刘旭.北方地区节水灌溉工程技术及特点[J].农村实用科技信息, 2010 (2) .

节水灌溉理论与技术 篇6

关键词 农田水利工程；高效节水；灌溉技术；发展；应用

中图分类号：S274 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）12--02

与粗放式灌溉技术相比，节水灌溉追求的是以尽可能小的用水量最大程度上满足农业生产对水的需求，节水灌溉是从根本上解决用水紧张与农业灌溉之间的矛盾的主要途径，大大降低了农业生产的成本，促进农业的可持续发展。但是，现阶段我国农田水利节水灌溉技术的推广及应用还存在诸多问题，分析问题才能做进一步完善。

1 农田水利工程高效节水灌溉技术发展存在的问题

具体而言，我国农田水利工程高效节水灌溉技术的发展还存在以下几个方面的问题。

首先，重建设，轻管理。虽然政府加大了对灌溉工程的建设及推广力度，相关质量管理部门对水利工程的建设质量也提高了重视度，保证了节水灌溉工程设计及施工阶段的质量。但是，节水灌溉工程在实际投入时，无人管理的现象屡见不鲜。投入大量资金、人力、精力建设起来的节水灌溉工程由于后期得不到专业的管理，其实际利用效率大打折扣，这种现象恰是由于相关部门重建设、轻管理的观念所致。其次，缺乏科学合理的规划设计。环境条件、地质情况、经济收入等均会对农田水利工程的建设、使用产生直接影响，不同地区有不同的规划设计重点，但是在实际工作中一些设计人员未深入农田现场进行勘察，仅凭书面数据资料及自身经验设计、规划，无法做到因地制宜，导致工程项目的针对性大大下降，无法保证整体规划的合理性。最后，技术推广力度不足。推广是影响节水灌溉技术发展的重要因素，节水灌溉技术与传统的灌溉技术有着本质上的区别，前期成本投资远远高于传统灌溉技术，并且虽然某些地区已经开始实际应用，但是成功案例并不广泛，更多的只是示范工程，技术推广工作远远落后。并且，节水灌溉技术的推广部门相对独立于其他部门，并且各个工作机构相对独立，大大降低了节水措施的可行性论证及节水灌溉技术推广的针对性，最终影响节水工程经济效益的正常发挥。

2 促进农田水利工程节水灌溉技术发展的措施

针对上述问题，结合笔者的实际经验，建议从以下几个方面促进农田水利工程节水灌溉技术的发展。

2.1 加强节水灌溉工程设施的管理

重建设、轻管理的观念会对节水灌溉工程的实际应用效益产生直接影响，因此要加强后期节水灌溉工程设计的管理，提高水资源的有效利用。完善农田水利工程管理制度，保证农田水利工程的顺利建设，做好农田水利工程基础设计的后期养护、管理工作。管理部门要加强内部管理，实行责任制，明确每个管理人员的权利及义务，将制度责任落实到个人；将管理效果与工作人员的工作绩效相结合，并定期考核管理人员的管理工作，奖优惩差，以保证水利工程可长久持续地发挥作用。此外，还要采用综合节水管理措施提高水资源的合理利性，比如，针对产量较低的大田粮食作用可以在应用节水灌溉技术的同时对地面灌溉进行改进，联合应用机械化免耕秸秆覆盖技术、膜垄沟灌溉技术，合理调整农业种植结构，压缩粮食作物的种植面积，提高单方水的效益及经济产出。

2.2 优化水资源的配置

我国是水资源相对贫乏的国家，因此农田水利节水灌溉技术的推广及应用要以水资源的优化配置为核心，使其更好的适应农业现代化的发展。首先，在节水灌溉工程的设计阶段深入调查工程所在地的水资源情况，优化水资源的设计、配置，实现分质供水。通常情况下，地面水可以分两种方式使用，灌溉区域的地面水或可以采用阻拦蓄水的方法；灌溉区以外的地面水则可采用引水系统。其次，在节水灌溉工程建设与使用过程中要加强周边生态环境的保护，做好生态环境的监测，以保证后续用水的安全性与可持续性。最后，在分配水资源时不仅要保证每个用水单位的用水量，还要加强对用水总量的控制，以提高水资源的利用率。

2.3 合理应用节水灌溉技术

目前，在我国应用比较成熟的节水灌溉技术包括以下几种。第一，喷灌技术。即利用相关设备、设置合理参数通过喷洒的方式进行灌溉，只要计算合理，水的喷射范围可保持在特定的区域范围内，这种灌溉方法不仅可以节约用水，而且还可以保证灌溉的均匀性。第二，微灌技术。微灌技术就是采用管道输水，再利用灌水器将输送到灌溉地的水化作小流量水，均匀地输送至农作物根部，其本质上属于局部灌溉，其包括滴灌、微喷灌及小管出流灌等3种。与传统粗放的灌溉技术相比，微灌技术主要利用小量水流湿润作物根部，其节水效果更加明显，且适用性更广，并能起以保持水土、提高农作物产量的作用等。最后，渠道防渗灌溉技术。目前为止，在农田水利工程中渠道防渗技术是应用最广泛的节水灌溉技术之一，传统渠道灌溉中，水资源在运输过程中受蒸发、渗漏的影响，水资源的流失率高达灌溉水的一半以上，水资源浪费严重，利用率低下。渠道防治灌溉主要是以传统渠道灌溉技术为主，采用防渗水材料修建渠道，可大大降低灌溉水量的渗漏损失；或直接采用管道输水，还可降低水资源的蒸发量，提高水资源的利用系数。目前，渠道防渗灌溉技术可根据防渗材料不同分为塑料薄膜防渗、砖衬砌、混凝土衬砌、沥青护面防渗等多种。

2.4 加大节水灌溉技术的推广力度

虽然节水灌溉技术可提高水资源的利用率，大大减少水资源的浪费，但是其初期投资远远高于传统灌溉工程的前期投资，而农村地区的农民生活水平较低，因此对节水灌溉技术的接纳度也相对较低。国家政府要将农业节水技术的建设及推广作为重点项目，加大投资力度，制定科学、完善、可操作性强的技术推广制度，从资金、政策、人力、物力等多个方面进行扶持，充分发挥出农业节水工作的重要作用。

3 结语

我们国家的农业种植分布是不均匀的，并且部分地区的用水问题一直比较紧张，合理的节水灌溉技术的运用可以很好地满足当前社会发展的需要，也是实现资源节约型、环境友好型社会的必然途径。节水灌溉技术发展过程中，要以地区政府机构或单位为核心，建立并组织专业服务队伍对农民进行农田水利与节水灌溉知识的传授，提升农民的节水灌溉意识，将全新的节水灌溉理念应用到农田水利建设中，更好地改善水资源缺乏的局面。

节水灌溉理论与技术 篇7

对于喷灌技术而言，主要利用了水泵、管道和自动喷头，在水泵的作用下产生压力，推动管道中的水箱喷头流动，在喷头处产生高压进而将水喷洒到田地中，这一喷洒过程非常均匀，提高灌溉的有效性，达到很好的节水目的。通过对实际喷淋技术的调查统计，喷灌的均匀度可以达到90%以上，对水资源的使用率可以提高60%~85%，如果将喷灌和传统地面灌溉进行对比分析，大约能够节省30%~50%的用水量。

3.2分析步行式灌溉技术在农田水利工程中的.应用情况

对于步行式灌溉方式而言，灌溉的动力来源主要是电力和相关的农用机械，再配备相应的灌溉设备，提高这种步行灌溉的适应性和实效性，这种灌溉方式充分结合了农业机械技术和节水技术，而且整个操作流程并不复杂，通过对不同设备的简单组装，就直接可以到田地中进行灌溉，流动方便、适应性强，因此在农田灌溉中应用范围较广。另一方面，应用步行式灌溉技术后，在当地还无需建设大型的水利工程，极大的节约了用于水利工程建设的费用，节能了人力物力，因此在技术不断发展中这种灌溉模式不会被淘汰。

3.3分析微灌技术在农田水利工程中的应用情况

相关技术人员通过对滴灌技术的深入研究，结合实际需求和该技术的缺点，合理的进行改进，从而研发出了微灌技术，微灌技术在节水方面有很大的作用，具体应用方式有四种，分别是小管涌流管、滴灌、微喷灌、渗灌[3]，可以结合实际需求选用具体微灌方式，这种微灌技术主要由灌水器、灌区首部、输配水管网、水资源构成。微灌方式主要有以下特点，灌溉过程中的灌水流量非常小，一次微灌会延续很长的时间，除此之外，这种灌溉方式的灌水周期短，能够很好的控制灌溉水量，除此之外在灌溉过程中，可以将养分和水分和养分输送到农作物根部土壤中，这种灌溉方式更直接，作用效果更强，作用时间更短，有很强的适应性，因此在经济作物中都选用微灌技术。结合实践灌溉情况对相关数据进行整理分析，该灌溉技术可以节约大约50%~80%的用水量，还可以提高肥料的利用率，对土壤的结构有一定的改善作用。

4结束语

通过以上对农田水利工程节水灌溉技术的分析，发现节水灌溉技术很多，目前微灌技术、步行式灌溉技术、喷灌技术在实践中都有很好的应用，有效节约了水资源，提高了灌溉的作用效果。在以后的工作中，一定要在科学技术的引导下，坚持理论结合实际的方式进行研究，进一步完善节水灌溉技术，提高农田的产量。

作者:牛慧玲 李煜 单位:山东省菏泽市牡丹区水务局

参考文献：

[1]盛亚南.简论农田水利工程节水灌溉技术的应用[J].工程技术:引文版,(12):172.

[2]张斌.关于农田水利工程节水灌溉技术的研究[J].农业科技与信息,2016(17):96.

高校供水节水技术措施应用与分析 篇8

关键词：水源现状 节水技术应用 经济效益

中图分类号：S27文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0030-01

技术背景：淡水是地球最宝贵的自然资源，虽然地球70%的面积被水包围，但实际能够用来饮用的淡水量却十分有限，只是全球水量的1%。近年来，随着学校规模不断扩大，办学耗水量逐年递增，水电费也逐年攀升，经济负担逐渐加强。很多学校采取多重措施节水，如：限时限量供水；计量收费；推广和使用节水型器具等。这些都是在用水方面采用的一系列节水措施。如何在供水源头设施上，做好节水工作，笔者多年来做了大量的技术性探讨和尝试，收到了一定的效果。文中所言供水节水技术措施的研究与应用，供同行们应用参考。

1 校园用水日耗水量情况分析

高校校园的日耗水量情况较为特殊，主要是在用水量的分布不均：由于校园内学生住宿人数都较为集中，造成了住宿盥洗用水量大且时间集中。而其他建筑物如教室、实验室等的用水量则相对较少。在时间上表现为用水时间集中，高峰用水量的时间性强，一般在早上6∶00～8∶00，中午11∶00～2∶00，下午5∶00～7∶00，晚上9∶00～10∶004个时间段用水量最大，而其他时间则用水量一般很小。

2 校园供水设施存在的问题

2.1 供水泵站水泵容量的选取和压力设定问题

由于耗水量和时间的不均衡，给设计供水泵站在选择设备容量上带来了难题。为了避免高峰用水期间的供水压力和水量不足问题，很多高校都会按照最大的耗水量选择水泵的出水量和扬程，以满足高峰用水时段的水量（压力）需求。在满足高峰用水需求同时，增加了低谷用水时段的设备空载耗费。尽管采用变频调速恒压供水控制技术，但这种设备占空损耗无法避免。据测算，这种空载耗损占装机设备容量的30%以上。一般供水水泵出口的设定压力为最高用水点距地面高度加15 m水柱（0.15 MPa）设定。以普通六层学生公寓楼为例，楼高为20m时，建筑物的供水管道入口压力设定0.3～0.35 MPa。

2.2 建筑物供水管道结构形式存在的问题

目前，校园建筑物的供水管网，大多为分段式垂直主杠水平分支结构，水流向自下而上。7层以下的多层建筑物采用单立杠水平分支供水方式。高层建筑则采用每6～7层为一段，独立设置供分段供水管路。

上述管网系统结构形式，必然导致低层位用水点水压高于高层位。当开启水龙头时，低层位的水压高出水量大。部分学生洗漱过程中，水龙头多为“常流水”状态。一方面造成水资源的无端浪费，另一方面低层泄流会造成高层位水龙头水压低或断水，当用水者开启水龙头发现无水时，多者没有随手关闭的习惯，造成再来水时的“常流水”的现象。很多学生在上课前或睡觉前打开阀门，用水桶或脸盆接水、储水，造成来水后大量溢流，极大地浪费了水资源，增大了供水成本。

3 改造思路

為了解决上述问题，笔者在多年的供水管理工作中，对供水设备和管网设施做了如下技术性改造，解决了上述问题，改造的具体思路是：对供水泵站的供水压力采用按时段高低双压力控制。即：在高峰用水期间，设定压力高水泵出水量大；低谷用水期间，设定压力低。这样，可以降低水泵空载损耗30%以上。户内供水管网安装可调式减压阀，对管道出水口压力进行限定和调节，保证高低用水点的水压稳定和水量的平衡，避免因供水压力不同导致的出水量不均和水压不足的断水问题。

4 具体改造方案

4.1 采用时控双压变量供水控制装置

传统“一拖一”型或“一备一用”型微机恒压供水控制装置，由于装机容量和压力一经设定，系统便以设定的压力值（据用水点的标高确定）和电机容量（一般按用户最大用水量装机）长期运行。为维持管网压力系统空耗容量为装机额定功率的30%～50%，特别日用水量分布不均匀的用户无法根除。高峰用水量（几十吨或上百吨）/小时，低谷用水量只有几吨或0/小时，这就要求及时调整供水流量和压力。为了实现上述要求，笔者在原有变频调速恒压控制技术基础上，引入定时双压控制技术，在原有变频装置上，增加了“PLC供水控制器”和时间控制器（市售高端产品已将两者合一）。通过设定时间和压力程序，实现了高峰用水时段，设备工作在高压大流量状态，低谷时段工作于低压小流量状态，也可根据用户设定微流量自动停机。从节能上看，上述功能即充分满足用户用水，又避免“保压”所带来的电能耗损。具体线路框图（见图1）。

参数设定可根据用水出现的高峰时段，可将压力设定为用水高峰压力设定为0.36～0.40 MPa；低谷用水期间压力设定为0.26～0.28 MPa。时间设定可根据本单位具体情况设定。

4.2 供水管网支路改造方案

以单体6层学生公寓为例，具体做法是：在每个楼层分支管路截止阀后加装与管道等径的“可调式减压阀”，市售成品出口端并带有压力表，调整压力调节螺杆，视水量需要将出水压力设定为0.12～0.15 MPa，此装置可以根据开启的水龙头多少，自行调节出口水量大小，并保证水压恒定。避免单个水龙头溅水和多个水龙头断流问题。也消除了高低楼层的水压不均衡和高层出水量不足问题。具体改造后管线（见图2）。

5 改造后效果和效益分析

我院在供水泵站和室内供水管道上进行了上述技术措施改造，经过两年多的运行实践考核分析表明，获得经济效益社会效益。

“定时控制双压”技术设备改造运行后，经过计量测试数据表明：原有泵房的平均日耗电量，由原来400 kW时降低到265 kW时，降低能耗30%以上，并减小机电设备的磨损程度，获得良好的经济效益，特别是长期运行，效益更加显著。

自动减压阀的加装和使用，使高低楼层的水压平衡稳定，避免了开闭龙头的间隙损耗，也消除了底层高峰用泄流引起的高层断水现象。给学生洗漱用水带来方便，受到师生的好评。

节水灌溉理论与技术 篇9

我国于20世纪50、60年代已进行玉米节水灌溉的相关研究,重点主要集中在减少输水渠道的渗漏损失和田间深层渗漏方面。70年代至80年代初期,国内学者开始对玉米的需水规律进行研究,探讨各个生育期不同水分处理对作物生长发育和产量的影响,并取得了显著成果,奠定了玉米节水灌溉的基础[10]。该阶段的研究主要是玉米在充分灌水条件下单产最优问题,集中在气象、土壤等环境因子对作物需水量和需水规律的影响,而对作物本身水分生理的研究较少。90年代以来,随着可利用灌溉水资源日益减少,传统的高产丰水灌溉逐渐转向节水优产灌溉,非充分灌溉成为研究的重点[1]。大量研究表明[11,12,13,14],玉米对水分胁迫具有一系列的适应机制,能够对水分胁迫作出保护性反应,如根系下扎、气孔关闭、光合同化物运输方向改变等,避免因水分胁迫而大幅度减产。其中调亏灌溉和控制性分根交替灌溉对玉米节水灌溉理论研究影响最大。该研究对玉米抗旱机理研究及旱作物玉米节水灌溉技术进行评述,以资相关研究者借鉴。

1 玉米相关旱区类型

1.1 降水量少,水资源绝对量小

在不同旱作地区,根据降水量差异又可分为:(1)半干旱偏旱区。指年平均降水量为250~350 mm,80%保证率的年降水量仅为200~250 mm的地区。地上和地下水资源贫乏,耕地年均水资源为150 m3/hm2左右,仅占全国的0.6%,玉米整个生育期平均亏缺水分100~130 mm。(2)干旱区。指年均降水量为350~450 mm,80%保证率的年降水量为200~400 mm之间的地区。地上和地下水资源分布不均,平均每年498~2 100 m3/hm2,仅占全国的2.0%~8.0%。玉米年平均亏缺300~900 mm/hm2。(3)半湿润偏旱区。指年平均降水量在450~600 mm,80%保证率的年降水量在400~500mm之间的地区。每年水资源也只有2 070~4 200 mm/hm2,仅相当于全国平均水资源量的11%~16%[2]。

1.2 降水量较多,但变率大

旱作地区全年降水量的55%~70%都集中在夏季6~8月。而冬季至春季6个月的降水量仅占12%~20%。玉米春播时土壤含水量偏低,必须从前茬作物起就采取蓄水保墒措施,春旱秋蓄,趁墒播种。降水年变率和季变率大是旱作地区降水的又一明显特点。降水变率是指某年或某一季节的实际降水量与同期平均降水量的差值(一般称为降水距平)占多年同期平均降水量的比例。旱作地区由东北向西北降水年变率逐渐加大,东北地区为15%~20%,华北地区在25%以上,西北地区可达30%~40%。各地年降水量最少与最多相差2~3倍。例如,陕西榆林年降水量最少,仅为190 mm,最多年份降水量是其3倍;甘肃兰州年降水量最少,为210 mm,最多年份降水量是其2.5倍;呼和浩特年降水量最少,仅155 mm,最多年份降水量是其6倍。降水年变率和季节变率大,发生干旱的频率也较大。例如甘肃定西地区,1960-1978年有18年在不同季节发生不同程度的干旱,其中春旱出现9年,以伏旱为主出现8年,其中12年发生2个或3个季节的连续性干旱,频率接近60%。其中春旱连初夏旱3年,初夏旱连伏旱4年,跨年度连旱5年。

1.3 降水集中,水土流失较重

据统计,西北黄土高原16个县市28年内共发生暴雨1 710次。不同地点年平均暴雨次数为1.3~6.1次,最多达12次。暴雨80%以上集中在6-8月。单次暴雨持续时间在1h以内的占40%~70%,3~4 h以内的占70%~80%,尤其是历时1 h左右的暴雨强度大,出现机率最多,是造成该地区水土流失的主要降雨类型。黄土高原因暴雨造成严重水土流失的面积达50%~90%,其中烈度流失面积占40%以上。

1.4 冬春蒸发大,土壤保墒困难

旱作地区冬春季节受蒙古高压控制,盛行干燥寒冷的西北风,春季大风频繁。在半干旱偏旱和半干旱区,年内大风日数10~20 d,西北部最多达25 d,长城沿线一带伴随大风常出现风蚀和沙暴。在干燥大风影响下,土壤蒸发强烈,该地区4月份地面空气相对湿度偏低,多在40%~50%之间,有的低至35%,土壤水分大量散失。在半干旱的陇中、陇东大部分旱地,反靠春季土壤饼层含水量常降至8%以下,须反复进行耙耱镇压保墒,以保证玉米播种出苗的最低水分。即使在半湿润偏旱区,如不及时采取保墒措施,春季土壤水分也难以保证全苗。因此,必须充分利用自然降水,发挥土层深厚的优势,建立“土壤水库”,同时做好水土保持工作,改善耕作栽培技术,提高水分利用率,从而充分发挥旱作地区光热资源丰富、日照时数多、辐射强度大、阳光有效辐射充足的自然优势。

2 玉米的干旱类型而及抗旱性分析

2.1 玉米的干旱类型

2.1.1 春旱

北方春播玉米区和黄淮海平原玉米区,春旱的发生率都达70%以上,西北内陆玉米区为44%,西南套种玉米区也有春旱发生。春旱发生时正值春玉米和套种玉米播种季节,土壤水分不足,影响种子发芽,造成缺苗断垄,高矮不齐。在无霜期短和复种指数较高的地区,春旱常会推迟播期,如生育后期又遇到低温冷害,会影响籽粒灌浆,降低粒重。

2.1.2 夏旱

夏季正值玉米生长发育旺盛时期,需水较多,华北地区6-7月份降水量一般偏少,雨季较晚,加之底墒不足和气候干燥,容易发生干旱,特别是在黄淮海平原春玉米正值拔节和穗分化期,夏旱造成“卡脖早”,影响雄穗抽出和雌花授粉,减产严重;同时影响套种玉米壮苗和复种玉米适时播种。

2.1.3 伏旱

7-8月通常是一年中降水最多的时期,但这时气温高,玉米在生长盛期需水又多,只要短期内不降透雨就会发生伏早,若连续伏旱20~30 d就会发生大旱。伏旱发生正值玉米雌穗叶丝,严重影响玉米授粉结实,减少粒数,增加秃尖。

2.1.4 秋旱

北方地区秋季降雨较少,但因秋季紧接在雨季之后,一般土壤墒性较好,基本上能满足玉米籽粒灌浆和成熟,故秋旱对玉米的危害相对较小。但8-9月份正是籽粒灌浆成熟阶段,如遇严重干旱,会使植株早衰、叶片枯萎,影响光合作用,致使籽粒灌浆不饱满。

2.2 玉米的生理抗旱性

2.2.1 躲避干旱

玉米躲避干旱的能力主要表现在幼苗阶段。玉米种子较大,内含物多,萌发时地中茎可以自动调节长度,有利于适当深播,在土壤水分偏低时亦能发芽出苗。从出苗至拔节,茎尖生长锥严实地包藏在多层嫩叶中,一直处在地表之下,不致受到干旱损害。即使在叶片严重萎蔫、甚至部分叶片枯死的情况下,仍然保持生命力。一旦遇到降雨和获得水分供应,幼苗即能迅速生长。玉米抽穗前后直至籽粒成熟后期都需要较多的水分,此时常遇到比较集中的降雨,一般年份可以满足玉米对水分需要。

2.2.2 抵御干旱

指玉米依靠自身组织较高的含水量,并具有吸水能力和阻止水分大量散失的功能。玉米根系强大,有些次生根可伸长至2 m左右,能从土壤深层吸收较多的水分。植株体内水分移动阻力小,而叶片气孔又有较强的自动调节能力,可以抵御短期干旱或中度干旱。

2.2.3 忍耐干旱

指玉米生长过程中当水分不足时,可以忍受较长—段时间的干旱。例如,通过叶片卷缩以减少蒸腾,在供水条件改善后,又转向正常的生长发育。玉米抗旱机理为抗旱栽培提供了依据[4]。

综上所述,在生产实践中,要分析当地降雨分配特点,考虑玉米躲避干旱的能力,选用适宜的耐早品种,调节播种期,采用抗旱栽培技术,实现旱作玉米高产稳产[5]。

3 玉米节水灌溉技术

3.1 工程节水灌溉技术

3.1.1 地面灌溉技术

地面灌溉一直是玉米传统的灌水方法。20世纪80年代后期,一些新的灌水方法,如水平畦(沟)灌[6]、波涌灌[7]、长畦分段灌等被用于玉米灌溉,节水效果得到很大提高。波涌灌溉基本原理是将灌溉水流间歇性地,而不是像传统灌溉那样1次使灌溉水流推进到沟的尾部,即每沟(畦田)灌水过程不是1次,而是分成2次或多次完成;波涌灌溉在水流运动过程中出现几次起涨和落下,在此过程中,水流的平整作用使土壤表面形成致密层,入渗速率和田面糙率都大大减小。当水流经过灌溉过的田面时,推进速度明显加快,和传统的沟灌、畦灌溉相比,在相同的灌水量下,涌流灌溉可以明显增加推进长度。该技术可将地面灌溉灌水均匀度差、田间深层渗漏等问题较好地解决。尤其适用于玉米沟畦较长的情况,一般可节水10%~40%,且硬件投资少,节水灌溉方法具有推广价值。

3.1.2 喷、滴灌技术

喷灌具有输水效率高、地形适应性强和改善田间小气候等特点,且能够和喷药、除草等农业措施相配合,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。一般情况下,喷灌可节水20%~30%,增产10%~20%。但是喷灌需要的压力高、耗能多,且造价高、运行管理费用大,难以大面积推广应用[8]。滴灌是利用滴头或者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,是目前节水效果最好的灌溉技术。其缺点和喷灌基本相同,因而应用面积较小。

3.1.3 其他工程节水灌溉技术

此外,还有一些特殊的节水灌溉技术,如:(1)膜上灌。主要在我国西北干旱、半干旱地区应用[9]。与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的根系。由于地膜水流阻力小,灌水速度快,深层渗漏少,且地膜能够减少棵间蒸发,节水效果显著。与常规灌溉相比,膜上灌节水幅度可达50%。(2)皿灌。在新疆、山东和江苏等没有灌溉条件的坡地,“皿灌”的节水灌溉技术应用广泛[10]。皿灌是利用未上釉的陶土罐贮水,埋在土中,罐口低于田面,通常用带孔的盖子或塑料膜封口,防止罐中水分蒸发。可以向罐中加水,也可收集降雨。罐中的水通过罐壁慢慢向周围土壤供水,每个罐周围种3~4棵玉米。该种灌水方法只湿润局部土壤,减少了棵间蒸发和深层渗漏,节水效果显著。但操作不便,对农事活动也有一定的影响。

另有一种玉米节水灌溉方法,即利用喷雾器和特制的可插入土壤的空心管,将水直接灌到玉米根部,类似于地下滴灌。每次灌水定额很低,节水效果好。适用于极端缺水的干旱地区,但是需要逐棵灌水,劳动强度大。

3.2 玉米生理节水灌溉技术

3.2.1 玉米生理调亏灌溉技术

调亏灌溉(Regulate Deficit Irrigation,简称RDI)是非充分灌溉技术的进一步发展。调亏灌溉最早是澳大利亚农业研究所提出的,基本思想是根据植物的生理和遗传学特征,在其生长的某一阶段,人为主动地施加一定程度的水分胁迫,以影响植物体内的生理和生化过程,尤其是光合作用同化物在不同组织器官间的分配,从而提高经济产量、减少营养器官的冗余,提高植物对水肥等资源利用效率。

与传统节水灌溉不同的是,调亏灌溉从生物学角度出发,根据植物本身对水分的反应进行调控,是一种更科学、更有效的节水手段。调亏灌溉目前主要用于果树灌溉,已取得显著成效,而大田作物的调亏灌溉则研究较少。王延宇等[12]研究表明,苗期调亏可以显著减少作物需水量,而光合速率下降并不明显,复水后玉米根系和地上部分的生长速度加快,根系活力和叶片的光合速率提高,表现出明显的有限缺水效应。经过适宜的调亏处理,作物需水量大幅度降低,干物质累积总量有所下降,但经济产量并未明显减少,水分利用效率高于常规灌溉。调亏灌溉技术应用日渐成熟,已经表现出显著的节水效果。从长远看,是一项很有发展前景的节水灌溉技术。

3.2.2 控制性分根交替灌溉技术

控制性分根交替灌溉(Controlled Roots Divided Alternative Irrigation,简称CRAI)也是根据作物的水分生理特性提出的。国内外一些学者研究发现,作物根系能够感知土壤水分亏缺,并通过ABA信号向地上部分传递。从而对作物的气孔开张进行调控,达到减少蒸腾耗水的目的。康绍忠等[13]人据此提出控制性分根交替灌溉的概念,并进行了初步研究。其原理是在土壤的垂直或水平剖面上保持某个区域干燥,其他部分则保持适宜含水量。处于干燥土壤中的根系不断产生ABA信号,并向叶片部分运输,以减小气孔开度,降低叶面蒸腾速率,蒸腾耗水得以控制;而光合速率基本不受影响,甚至有所提高;处于湿润土壤部分的根系则能够吸收到充足的水分供作物生长发育,避免水分胁迫对作物产生危害。由于始终有一部分根系处于干燥土壤中,蒸腾速率和棵间蒸发都降低。通过对干燥、湿润区域的交替供水,可以使作物不同部位的根系都得到干旱锻炼,提高根系的吸收范围及吸收能力,增加后期的抗旱能力和水肥利用效率。

分根交替灌溉在玉米灌溉中的具体应用是根系水平方向上的干湿交替—隔沟交替灌溉。即在灌溉时,不是逐沟灌溉,而是隔沟灌,到下次灌时,只灌溉未灌水的沟。每沟的灌水量比传统方法增加30%~50%,分根交替灌溉可比传统灌溉节水25%~35%。大田试验表明,干物质累积减少,而经济产量略有增加,水分利用效率大大提高。如果能够大面积推广应用,对于缓解我国华北、东北、西北地区灌溉水资源不足的矛盾,将发挥巨大作用。

调亏灌溉技术和控制性分根交替灌溉技术都是以作物本身为研究中心,以作物生理学和生化学理论为基础,研究不同水分亏缺状况对作物的生长、发育及其产量形成的影响,最大限度地减少作物叶片蒸腾和棵间蒸发,降低营养器官冗余,提高经济系数,从而达到节水优产的目的。研究成果的科技含量大大提高,而具体措施简单,硬件投入少,节水效果和经济效益显著。

3.2.3 优化管理,节水灌溉

除从工程角度和生物学角度进行节水灌溉研究外,通过优化灌溉管理进行节水灌溉的研究,也取得了一定成效。尤其是数量经济学和系统工程学最优化理论的应用,为玉米节水灌溉决策提供了有力手段。在玉米节水灌溉管理决策系统中,水分生产函数(Water Production Function,简称WPF)和作物–水模型(Model of Crop Response to Water,简称MCRW)是优化的基础。水分生产函数比较简单,但是只能对整个生育期进行宏观决策;而作物-水模型则可以计算到每个生育阶段,在供水一定的条件下,对不同生育阶段的灌水量进行优化。国外在这方面的研究起步较早,并已应用于实际生产[14]。国内的研究从20世纪80年代才逐渐被重视。在吸收和消化国外非充分灌溉理论的同时,结合我国国情开展了作物–水模型的考核、筛选和模型参数的推求工作,并探索新模型的建立。从目前的研究成果看,对作物-水模型的研究,我国学者多采用Jensen的相乘模型,研究集中在各生育阶段的敏感指数及其影响因素上[15]。由于模型参数推求需要大量非充分灌溉试验数据,而我国在这方面起步较晚,有待进一步深入研究及推广利用。

4 小结

随着玉米节水灌溉的发展经历了从工程节水到技术节水、从高产丰水到优产节水的过程,随着灌溉技术的不断提高,出现了一些新的灌溉方法。灌溉原理的研究重点是在非充分灌溉条件下,提高作物水分利用效率。研究的思路和方法,也从单一的土壤、气象、水文角度,向与生理学和生化学理论相结合发展,并成为节水研究的趋势之一。研究主体从单一的水利部门扩大到生理学、农学和生物化学领域。不同学科的交叉和渗透,对玉米节水灌溉研究的发展,将起到巨大的推动作用。

摘要：对玉米的降水量少,水资源绝对量小,降水量多,但变率大,降水集中、水土流失较重,冬春蒸发大、土壤保墒困难区等4种旱区类型及其抗旱机理进行了系统介绍,并在此基础上分析和总结了旱作玉米节水灌溉技术,以期为我国玉米的抗旱性研究及节水灌溉技术的发展提供依据。