微喷、滴灌技术在我国的发展微喷、滴灌技术在我国的发展

点击数：9912019-09-29 16:37:07

   我国自1974年首次从墨西哥引进滴灌技术，迄今已走向快速发展的轨道，九五期间共发展微灌面积210万亩。微灌的方式也从最初单一的滴灌发展成为包括滴灌、微喷灌、涌流灌和渗灌等多种方式的灌水技术，主要应用于温室大棚、果园和经济作物的灌溉上；部分干旱缺水地区利用窑窖蓄水在大田粮食作物灌溉上也使用滴灌技术。微灌水器的品种规格显著增加，部分产品开始形成系列化，主要产品有：离心式微喷头、折射式微喷头、微管式滴头系列及组合式滴头、大流量迷宫式滴头、孔口滴头系列、补偿式滴头、双上孔滴灌带、双腔管微灌带、单腔管微灌带、内镶式滴灌带、迷宫式滴灌带、脉冲式滴灌管及各种材质的渗灌管等。近几年来，随着节水灌溉技术的发展，一些微灌设备生产企业从国外引进生产工艺、配方、模具或生产线，提高了微灌设备的质量和性能。

     1.滴灌 1.1滴灌的特点及适用范围滴灌是将具有一定的压力水，过滤后经滴灌系统及滴水器均匀而缓慢地滴人植物根部附近土壤的局部灌溉技术。滴灌具有以下特点：

    (1)省水：滴灌是局部灌溉方法，它可根据作物的需要精确地进行灌溉，用管道输水，非常省水，一般比地面灌省水30％-50％，有些作物可达80％左右，比喷灌省水10％-20％。

    (2)灌水均匀：滴灌可有效控制每个滴头的出水量，灌水均匀度高，一般可达80％-90％。

    (3)节能：滴灌工作压力要比喷灌低得多，节能，灌溉水利用率高，所以减少了抽水量，相应也减少了抽水的能量，这在高扬程灌区效果更明显。

    (4)土壤和地形的适应性强：滴灌几乎可以适应任何复杂的地形，甚至在乱石滩上种的树也可滴灌。滴灌的灌水强度低，可以适应人渗率低的粘性土壤，又由于灌水时间长，勤浇勤灌，即使在透水性很大的砂性土壤也不会造成严重的深层渗漏。在一定条件下，滴灌还可适应于微咸水灌溉。

    (5)增产：保持稳定的土壤湿度，提高作物产量，增强耐盐能力，滴灌能适时适量地向作物根区供水施肥，不会造成土壤板结，为作物生长提供了良好的水分、养分条件，可同时提高产品品质。

    (6)省工：滴灌便于自动控制，节省劳动力，滴灌还可用来施肥和喷洒其它农药，即省肥(药)，又省力，非常方便。

    (7)方便田间作业：滴灌田块大部分地面是干燥的，便于在灌水的同时进地进行其它农事操作。滴灌的主要缺点是投资较高，容易堵塞，对水质要求高。它主要适用于果树、蔬菜、花卉、温室大棚等经济作物和水源极缺的地区、高扬程抽水灌区及地形起伏较大地区的灌溉，同时对透水性强、保水性差的砂质土壤和咸水地区也有一定的发展前景。

    1.2滴灌系统的组成滴灌系统一般由水源、首部枢纽；输水管道和滴头组成。

    (1)水源：各种符合农田灌溉水质要求的水源，只要含沙量较小及杂质较少，均可用于滴灌，含沙量较大时，则应采用沉淀等方法处理。

    (2)首部控制枢纽：首部控制枢纽一般包括水泵、动力机、过滤器、化肥罐、调节装置等。化肥罐用于灌水施肥施药，常用的化肥罐有压差式、开敞式、文丘里注入式和注射泵等四种形式，肥料罐一般安装在过滤器之前，以防造成堵塞。过滤器对滴灌十分重要，目前过滤器一般有筛网过滤器，旋流砂石分离器、砂过滤器、叠片式过滤器四种。 筛网过滤器：是将尼龙或不锈钢网固定在支架上。筛网孔径一般以不超过滴头水流通道直径10％一20％，它适用于过滤无机物质，有机或生物杂质易于堵塞。旋流水砂分离器：是将压力水流沿切线方向流入园形或圆锥形过滤罐，作旋转运动，在离心力作用下，比水重的杂质移向四周，逐渐下沉，清水上升，水砂分离，砂石过滤器可以连续过滤高含沙量的滴灌水，但是与水比重相近或较轻的杂质，过滤作用不明显，一般田干初级讨浦.其构造见图3-18。砂过滤器：是在过滤罐放置1.5-4mm的砂砾石，水在砾石中流动时，清除杂物，它主要适用于有机物杂质的过滤。叠片过滤器：一般是将带槽的园片叠加压紧而成，水在叠片槽中流动时除去杂质，并可松开叠片除去清洗杂质，它适用于有机质和混合杂质过滤。

    (3)输水管网：滴灌系统的输水管网一般由干支毛三级管网组成，干支管一般为硬质塑料管(PVC/PE)，毛管用软塑料管(PE)。

    (4)滴水器：它是在一定的工作压力下，通过流道或孔口将毛管中的水流变成滴状或细流状的装置，其流量一般不大干12 l/小时。按滴水器的构造方式不同，滴水器通常分滴头和滴灌管两大类。滴头通常有长流道型滴头；孔口型滴头、涡流型滴头等多种形式。滴头与毛管采用外连接。注意选用抗堵塞性强、性能稳定的滴头。滴灌管是将滴头与毛管制造成一整体，见图3-20。分内镶式滴灌管和薄壁式滴灌管两种。其滴头孔口直径为0.5-0.9mm，流道长度为30-50cm；管直径为10-16mm；管壁厚为0.2-1.0mm；工作压力为50-100KPa，孔口出流量为1.5-3.0 l／小时·m。滴灌管同时具有输水和滴水两项功能，使用方便。缺点是孔口较小，铺设于地面上的滴灌管妨碍田间其它农事操作。随着滴灌技术的发展，为了提高滴灌的灌水均匀性，减小管道压力变化而造成滴头出水流量变化，目前采用压力补偿技术改变灌水器流量，使灌水器出流更为均匀。 滴灌设计选择滴头形式时，应根据土壤及种植作物灌溉制度及经济等情况。根据滴头工作压力和流量选择合适的滴头。

    2.微喷灌 2.1微喷的特点及适用范围微喷灌是介于喷灌与滴灌之间的一种灌水方法。微喷灌主要具有以下优点。

    (1)节水、灌水质量高：微喷虽然在整个田块灌水并不均匀，但它把水直接输送到作物的根部，满足作物全部需水要求，灌水质量高。而且微喷灌采用管道输水，靠近地面喷洒，大大减少了蒸发损失和输水过程中的损失。加之微喷是局部灌溉，减少了部分土壤无效耗水，因而节水。

    (2)对土壤、地形和作物的适应性强：微喷灌是一种管道输水的局部灌溉，水一直送到作物附近，它几乎适应各种复杂地形。与滴灌相比，由于微喷灌湿润面积比滴头大得多，避免大流量滴头在粘土土壤中发生地表径流和形成水洼及透水性很大的沙土的深层渗漏问题，对土壤的适应性好。

    (3)防堵塞性能好：微喷头的孔径比滴头大得多，防堵塞性能好，对水质过滤要求要低，相对也降低了成本。

    (4)增产：微喷灌还可以结合作物叶面施肥、喷药等使用，喷水时雾化程度较高，可以增加作物湿度，调节土壤温度，且对作物打击强度小，具有显著增产作用，这对一些花卉、木耳等对温、湿度有特别要求的作物更为明显。同时微喷灌还具有独特景观。 微喷灌的适应性强，可用于各种地形、土质下的果树、花卉及苗圃、城市园林绿化等。

    2.2常用微喷头形式按照工作原理，常用微喷头有射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。射流式有运动部件，又称旋转式喷头，后三种又称固定式微喷头。

    (1)折射式微喷头：压力水从孔口喷出并碰到孔顶部扩射时，水流受阻折射并形成薄水层后向四周射出，在空气阻力和内部形成涡流被粉碎，形成水滴洒落在地面进行灌溉，其工作压力通常为 100-350KPa，射程为1.0-7.0m，流量为30-250 l/小时。其优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜，适用于果园、苗圃、温室、花卉等的灌溉。

    (2)射流式喷头：是通过曲线型的导流槽使水流以一定的仰角向外喷水，利用水流的反作用，使摇臂带着水作快速旋转，使水 分均匀的洒在地面上。其工作压力一般为1000-1500KPa，喷洒半径为1.5-7.0m，流量为45-2501/小时。适用于果树、温室、苗圃和城市园林绿化的灌溉，特别适合于全面喷洒灌溉与密植作物、透水性较强的沙土和透水性弱的粘土等。

    (3)离心式微喷头：是水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转后，从离心室中心射出，在空气阻力作用下粉碎成水滴洒灌在微喷头四周。这种微喷头的特点是工作压力低，雾化程度高。

    (4)缝隙式微喷头：水流经缝隙喷出，在空气阻力下粉碎散成水滴。同滴头类似，微喷头的性能主要是工作压力、额定流量、射程等。

    3.涌流灌（小管出流灌溉）

    3.1灌水技术的特点小管出流灌水是针对国产微灌系统使用过程中，灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实，打破微灌灌水器流道的截面尺寸(一般直径为0.5-1.2mm)，而采用超大流道，以3、4和6的PE塑料小管替代滴头，并辅以田间渗水沟，形成一套以小管出流为特色的微灌系统。

    (1)不易堵塞：灌水器的流道直径比滴头、微喷头的流道或孔口的直径大得多，采用大口径大流量的灌水器解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。

    (2)节能：由于流道相对较大，过滤器及灌水器的局部水头损失小，因此运行过程中所需的工作压力较低。

    (3)节水：小管出流灌水系统只湿润渗水沟和两则作物根系活动层的部分土壤，仍是一种局部灌溉技术，节水效果高。 (4)适应性强：对各地形、土壤的果树和宽行蔬菜及大田作物均可适用。

    3.2.小管出流田间灌水系统的组成小管出流田间灌水系统包括干管、支管、毛管、灌水器（流量调节器）及渗水沟。 该产品目前在新疆、北京、甘肃、江西、海南、四川等全国大部分省区的节水灌溉工程得到普遍的应用推广，用户普遍反映流量调节器的性能可靠，适应性强；设计简单，抗堵塞性能较好,对水质要求不高；价格适中，非常适合中国的国情。

3.3.小管出流的应用流量调节器是滴灌和涌泉灌的关键部件,它的过流断面大,抗堵塞性能好；在工作压力60～500Kpa的范围内,水压的变化对其出流量几乎没有影响,目前主要在四个方面使用：

   （1）在日光温室大棚滴灌系统的毛管进口处安装流量调节器，提高整个温棚的灌水施肥均匀性。日光温室一般东西走向较长（50～100米），南北较短（一般10米以内）而且多为南北行向种植，配水支管较长，使其上下游的水压力差较大，直接影响支管上下游毛管的配水量。在每条毛管进口处安装流调器后，使各条毛管的的进水量基本相等，同时可使支管的管径由原来的D40～D32降低到D32～D25，明显降低整个工程投资的10％。目前，这种形式在甘肃省酒泉市金塔县、河南、山东等地使用广泛。

   （2）安装在微喷头的上游，提高整个地块的喷洒均匀度。可使毛管铺设长度增长，保证灌水均匀，并减少支管用量而降低造价。流调器流量与单个微喷头的流量相匹配。该形式在甘肃引大入秦工程、三峡移民工程及许多国家级、省级高科技农业示范园区建设中应用效果良好。

    （3）安装在涌泉灌的出水口处，使各出水点配水均匀。涌泉灌灌水器因其流道较大，流量适中，既可适用于地表水和高含沙水以减少堵塞，减少微灌系统对水质的特殊过滤要求，提高工程安全性和保证率，又可适于地形变化较大的坡地灌溉，大大减少设计工作量。目前，利用流调器作为涌泉灌的出水口已在新疆、北京等地区的果树灌溉得到大面积推广，用户反映良好。

   （4）毛管级流量调节器与各种滴灌带配套使用，可提高整个系统的灌水均匀度和安全性能。滴灌带由于管璧较薄，一般额定工作压力在100Kpa以下，在发生水击等偶然破坏性因素，或在丘陵地区由于压力过大容易发生管道破裂时，如在毛管进水首部安装配套流量的流调器，则可避免产生管道破坏现象,延长工程的使用寿命。该方式在中国农科院科技示范县---唐河县等地得到大面积应用。

    3.4脉冲微灌脉冲式微灌系统是美国 INTRTEC公司在80年代研究开发成功的一项全新节水型灌溉设备，它是一种微灌技术，具有灌水均匀度高、抗堵塞、系统灌水流量和工作压力可以调节、灌水器位置可调、抗老化、防冻裂和独特的景观效果等优点。脉冲式微灌系统由脉冲器总成、供水干管、支管、灌水毛管、喷水器总成以及连接、控制件组成。