第1章 滴灌技术的意义和作用Word文件下载.docx
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⑶低压灌溉
低压管路输水、配水，运行压力低。
滴灌灌水器的工作压力大多数在100kPa左右；
滴灌带需要的工作压力较低，一般在40～70kPa之间；
在小面积上所使用的重力滴灌需要的工作压力更低，有10～20kPa的压力即可。
而喷灌系统喷头的运行压力，高压的要求500～800kPa，中压的要求300～500kPa，低压的要求200kPa。
1.1.2滴灌的优点和问题
滴灌的优点和问题是由其施水特点所决定的。
目前，地面滴灌技术已相当成熟，优点已被人们充分认识并得到发扬，问题也在被逐步克服之中；
地下滴灌技术虽然尚不成熟，但也取得了很大进步并成为国内外研究的热点，有专家预言：
未来的滴灌将是地下滴灌。
⑴滴灌的优点
根据国内外大量的实践资料，地表滴灌与地面灌溉和喷灌比较，概括起来具有以下优点：
①增加产量，提高产品品质
滴灌以小流量均匀地，适时、适量地向土壤补充水肥，使作物根系活动取土壤水分经常维持在适宜的含水量水平和最佳营养水平。
此外，土壤水分运动主要借助于毛细管作用，不破坏团粒结构，透气性保温性良好，有利于土壤养分的活化。
因此，滴灌创造了有利于作物生长发育的水、肥、气、热环境，生长快，抗病能力强，同时改善了对病害的控制，病原体通过水流传播的机会很小，结果必然是产量高、品质好。
产量一般较地面灌提高20～30%以上，瓜菜能提前一周上市，果树可提早一年座果。
根据新疆的试验资料，与沟灌比较，棉花平均增产25%，棉花纤维长度和马克隆值均有所增加；
大棚黄瓜平均增产65.9%，番茄平均增产43.2%；
甜瓜平均增产43.9%，折光糖提高1～2度，维生素含量也相对增加；
蔬菜提前上市一周左右，甜瓜早熟7～10天。
②节水、节能，省肥、省工
滴灌只部分地湿润土体，作物行间保持干燥，灌水均匀，同时又没有输水损失，能把棵间蒸发、深层渗漏和地表流失降低到最低限度并可提高天然降雨的田间利用率，因此，用水省。
设计和管理得当的滴灌系统，灌溉定额仅为地面灌的三分之一，喷灌的二分之一。
新疆试验示范资料，与沟灌比较，棉花膜下滴灌平均节水53.96%，蔬菜滴灌节水50～70%，甜瓜节水70%左右。
滴灌要求的压力低，与喷灌比较抽水扬程大大降低，从而使抽水能量消耗减少；
与喷灌、地面灌比较滴灌用水效率极高，减少了抽水量，从而也减少了能量消耗。
一个管理良好的滴灌系统的动力消耗，甚至比采用地面灌时消耗的动力要少。
滴灌可随水将可溶性肥料施到作物耕区，改善了对定位定时施肥的控制，少施勤施，便于作物吸收，充分发挥肥效。
同时减少了由于淋溶、杂草生长和流失而造成的肥料损失。
根据新疆的试验资料，滴灌较沟灌平均省肥47.5%；
膜下滴灌平均省肥53.3%。
滴灌系统每次浇水仅开一下电闸或阀门，极易实现自动控制。
此外，滴灌条件下无须平整土地、中耕松土、除草、人工或机械追肥等，同时，灌溉时不影响其他任何农事活动，因此省工。
根据新疆生产建设兵团棉花膜下滴灌试验示范资料，通过滴灌技术的实施，每公顷可节省劳动日75～90个，节省劳务50%左右（不含拾花）。
③适应性强
滴灌系利用一系列塑料管道输水配水，管材轻便、结构简单、布设容易，能适应各种复杂地形。
对于入渗率很低的紧实土壤，滴灌可以选择小滴量灌水器，使供水速度小于土壤渗吸速度；
对于保水力差的沙土，滴灌系统可以采用小水量频繁地灌溉，给土壤补充水肥；
对于地形复杂的山丘地和陡坡地，采用压力补偿式滴头。
滴灌所需要的流量小，可以充分利用地面灌和喷灌所不能利用的小水源。
因此，无论是地形复杂的山丘地，或是渗透性极差和极大以及盐碱地等不良土壤，或是小水，均可采用滴灌。
必须强调指出的是国内外利用滴灌技术在治理改造沙漠戈壁方面所获得的成功。
无论是以色列或是我国新疆滴灌已成为铁路、公路沿线防风治沙绿化，沙漠、戈壁、盐碱土壤、荒山荒丘进行绿化和种植业开发的关键技术措施。
④可利用咸水灌溉
由于滴灌系统以频繁、小流量方式使作物根区土壤经常保持在较高的含水量状况之下，当利用咸水灌溉时，可使土壤中的溶液浓度低于作物的允许浓度。
同时，随着土壤水的毛细运动和土壤蒸发，盐分积累在湿润区的边缘，在设计、操作正确情况下，不会危害作物生长。
因此，可以利用咸水进行灌溉。
⑤易于实现自动化
滴灌标志着传统的地面灌水技术走向管道化和有压输水，为灌溉自动化开辟了道路，滴灌系统比其他任何灌溉系统都更容易实现自动化控制。
自动化控制可以大大地节省劳力，同时可更有效地控制灌溉，有利于集约化、规模化经营。
⑥不影响其他农事活动
由于滴灌只部分的湿润土体，作物行间保持干燥，人和机器能够随时进入田间打杈、绑蔓、喷药、采收等一切农事活动，大大方便了田间管理。
这一优点在园艺作物上意义极大。
⑵滴灌的主要问题
滴灌的主要问题是：
①容易堵塞
一般情况下，滴灌灌水器中的水流孔道过水断面甚小，直径约为0.5～1.2mm，极易被水中的各种固体物质所堵塞。
因此，滴灌系统对水质的要求极严，务使水中不含泥沙、杂质、藻类及化学沉积物。
为此大大地限制了它的使用范围。
但这一问题已通过水处理技术的不断完善和滴灌设备的不断改进得到解决。
②限制根系发展
由于滴灌只部分地湿润土体，而作物根系有向水向肥性，如果湿润土体太少或靠近地表，会影响根系下扎和发展，果树易被大风刮倒，严寒地区可能产生冻害，此外抗旱能力也弱。
但这一问题可通过合理设计和正确布设灌水器加以解决。
③盐分积累
滴灌条件下，土壤盐分积累在湿润区边缘，在半干旱地区如遇小雨，这些盐分可能被带进作物根区引起盐害；
在干旱地区，降水极少，土壤盐分的积聚会对中耕作物来年的播种出苗造成危害。
前者可通过下雨时开启滴灌系统灌水加以解决；
后者，如果降雪量大，溶雪水可起到压盐洗盐效果，不会产生问题。
降雪量很少地区，需在秋末冬初进行一次洗盐压盐。
1.1.3关于地下滴灌
地下滴灌是将毛管埋于地下，通过出水口将水或水肥的混合液送到作物根区土壤中，供作物吸收。
地下滴灌是人们所期待的一种理想滴灌方式，在国内外均有着悠久的研究和发展历史，由于关键技术、经济问题没有很好解决，至今发展面积很小。
面对有限的水资源和日趋恶化的水环境，高效、节水、有利环境保护的地下滴灌技术日益受到重视，己成为近几年世界各国科学家研究的热点，并取得了很大的进展。
2000年10月，在南非召开的第6次国际微灌大会上，地下滴灌技术被列为今后微灌发展的方向之一。
有专家预言：
“灌溉的未来将是地下滴灌”。
⑴地下滴灌的优点
与地表滴灌比较地下滴灌的主要优点是：
①地表始终保持干燥
地下滴灌毛管一般埋设在耕作层以下，地表始终保持干燥，可避免地表蒸发，因此比地表滴灌更省水。
地表干燥，高密度栽培作物不易发生病害。
②毛管使用寿命长
地下滴灌的最大优点是由于毛管铺设于地下避免紫外线照射可大大延长其使用寿命，设计、管理良好的地下滴灌系统毛管可以使用10年以上。
同时，避免了大田作物滴灌每年的地面管路系统的铺设和拆卸和保管等问题，非常省工。
③作物根系较深
由于作物根系生长的向水向肥性，地下滴灌栽培条件下作物根系生长较深，有利于作物根系发育抗干旱和抗风灾能力较强。
④便于田间机械化作业
地下滴灌田间地面无任何管道和管件等障碍物，非常有利于田间机械化作业，可大大提高田间机械化作业效率。
⑤可用处理后的污水灌溉
可用处理后的污水灌溉作物，有利于环境保护和水资源的再利用
⑵地下滴灌存在的主要问题
①堵塞问题
地下滴灌条件下，灌水器不仅存在和地表滴灌相同原因引起的堵塞——由于灌溉水存在微小颗粒或水质等引起的物理化学堵塞，而且还存在另外两个造成堵塞的诱因：
一是灌溉管道停水后，毛管中产生的负压能够将土壤中微小颗粒吸入灌水器的微孔造成堵塞，另一点是植物根的向水性生长，可能使根侵入滴水孔引起堵塞。
堵塞对于地下滴灌技术来说，是一个致命的弱点，多数地下滴灌系统的失败都归结于灌水器出口的堵塞。
②灌水均匀度不易控制
地下滴灌系统埋在地下，不能直接观测每个灌水器出流状况，因此，对系统运行的评价和均匀度测定非常困难。
地下滴灌的均匀性灌溉不只是像地表滴灌时，受每个灌水器的工作压力均匀性、温度差异和滴头的制造偏差的影响，而且由于灌水器出口直接与土壤接触，受土壤（质地、密实度、导水性能等）的影响较大。
另外，地下滴灌的灌水器易被堵塞也是造成灌水不均匀的一个重要因素。
③不利于种子发芽和苗期生长
地下滴灌应用于大田作物的灌溉，为了满足田间耕作的要求，滴灌毛管需要埋在一定深度以下，表层土壤的干燥或供水不充分，将影响种子的萌发和出苗，因此，在作物播种以后，若没有充足的降雨，需要采用另外一种灌溉方式以保证作物整齐出苗，增加了投资。
④盐害问题
地下滴灌由于埋在地表以下35～40cm处，水分的上升是通过土壤毛细管的作用而上升，随着水分的蒸发，地下滴灌条件下盐分向表层的聚集是不可避免的。
盐碱危害是干旱农业区最主要的灾害之一，地下滴灌在干旱地区应用的盐分运移规律及其所带来的盐碱积累问题是一个需要深入进行研究的问题。
⑤运行管理要求高
由于地下滴灌系统埋于地下，系统发生故障后，检查、维修时间长，费用高，因此对系统的日常管理要求严格，如定期冲洗支管和毛管。
第2节滴灌的地位与作用
水资源危机不仅已成为全球经济持续发展的中心问题之一，而且也已经成为全球政治问题的中心议题之一。
在现代化的节水高效灌溉方法中，由于滴灌所具有的独特优点，其地位日益突出。
在国际上，许多国家已将滴灌作为21世纪可持续农业发展和生态环境保护的主要灌溉方法之一。
我国是一个水资源不丰富的国家，目前在以最稀缺的水资源和最脆弱的水生态环境，支撑着人类历史上最大规模的人口，负担着历史上最大规模的人类活动，使我们面临着历史上极为严峻的水危机。
发展节水农业是我国经济建设的一项基本国策。
必须大力发展符合我国国情的节水农业，把“节水灌溉作为一项革命性措施来抓”。
滴灌技术是节水灌溉中的一项重要技术，其地位和作用更加突出。
1.2.1现代化农业的重要组成部分
⑴最精准、水分利用效率最高的灌溉技术
滴灌能够有效地控制对每株作物的供水量，是目前世界上最精准的一种灌溉方法，因此水分利用效率也最高，一般可达90%以上，比地面灌节水60%，比喷灌节水30%以上。
设计和管理良好的滴灌系统，基本可以做到根据作物的需要按时按量供水和肥料，而且能使作物根系层的水、肥、气、热状况始终保持在最佳水平并改善病虫害发生环境，因此水效益也最高（1.5～2.0kg/m3）。
以上特点是其它任何灌溉方法都无法比拟的。
⑵集约化程度最高、最容易实现自动控制的灌溉技术
滴灌是一种集机械化、自动化灌溉有机结合起来的现代农业技术。
机械化作业和自动化控制可以大大地节省劳力，同时可更有效地控制灌溉，有利于集约化、规模化经营。
滴灌技术带来的是作物种植技术的一次革命性变革。
新疆生产建设兵团的生产实践证明，棉花膜下滴灌的大面积迅猛发展，大大地提高了棉花生产的劳动生产效率，节省了劳动力，有力的促进了兵团农业的现代化进程。
1.2.2最适合干旱地区和保护地栽培采用的灌溉技术
⑴滴灌系统设备利用率高
干旱区多为纯灌溉农业区，干旱区的滴灌系统和保护地栽培的滴灌系统在作物生长期内基本上都是要工作的，设计和运行良好的滴灌系统运行小时数一般都在3000小时左右，利用率都是较高的。
⑵滴灌最适应干旱区的自然、气候条件
我国干旱地区的基本特点是：
从气候上讲，降雨稀少、蒸发势强、多大风天气；
从水资源条件讲，水资源稀缺；
从土地资源讲，沙漠化严重、盐碱土面积大、地形复杂；
从作物条件讲，特产经济作物多、是我国的主要棉花生产基地等；
此外，还是我国主要的石油化工基地。
以上条件都极仪宜采用和发展滴灌技术。
美国是当今世界上微灌面积最大的国家。
根据有关资料统计，美国干旱地区的微灌面积中，滴灌占98.1%，可以说滴灌将微灌一统天下。
我国目前的情况也很类似，以典型干旱区新疆为例，2003年底我国有滴灌面积约26.7万公顷，其中新疆约占73%；
新疆2003年的微灌面积为20.39万公顷，其中滴灌约占95%。
特别需要指出的是：
膜下滴灌是一种节水抑盐的灌溉方式，对于干旱-半干旱地区节水和防止次生盐渍化的进一步发展具有双重作用。
膜下滴灌在节省水源与盐渍土改良与开发方面所具有的优势，为西北地区乃至全国大范围内广泛分布的盐渍土开发利用提供了一个有效对策。
⑶滴灌符合保护地栽培的特殊要求
保护地栽培对灌溉的特殊要求是：
其一，对水肥供应的精准性要求较高；
其二，必须严格控制室（棚）中的空气湿度以防止病害的发生；
其三，地温对于保护地栽培是十分重要的，不能因灌溉而降低地温；
其四，室（棚）农事活动比较频繁，灌溉不得影响其它田间作业。
只有滴灌能够符合上述要求。
实践证明：
温室大棚中使用滴灌，较传统灌溉方法空气湿度可明显降低20度，并能保持地温相应节能30%；
能有效地抑制杂草生长、减少病虫害交叉传染；
作物行间土壤一直保持干爽，便于行走劳作。
特别是采用自动灌溉控制后，灌水变成了一件十分轻松的工作。
1.2.3环境最为友好的灌溉技术
⑴减少污染
滴灌可以随水精细地施用化肥和农药，提高肥料和农药的使用效率，减少化学物质的施用量，减少农田污染、有效地防止地下水污染。
⑵劣质水利用
滴灌可以利用生活废水（地下滴灌）或微咸水进行灌溉。
⑶改善生态环境
滴灌在防止沙漠化、沙漠化治理、生态改良、荒漠绿洲农业、改善西部生态环境、水土保持等方面也具有重要的作用。
图1-9塔里木沙漠公路采用滴灌绿化
第3节滴灌发展现状和趋势
以色列从20世纪50年代开始研究滴灌。
到20世纪70年代中期，以色列列、澳大利亚、美国、墨西哥、新西兰、南非六国大面积的使用了滴灌技术，滴灌面积约5.7万公顷。
由于20世纪80年代初期电子计算机在滴灌系统上的应用，不仅为设计计算提供了重要工具，而且为田间自动控制、配水自动化提供了可靠手段，从此开始滴灌发展进入现代化阶段，到1991年全世界微灌面积达183万公顷，扩大了32陪。
据第六届国际微灌大会（南非开普敦，2000年10月）统计：
全世界微灌面积为376.72万公顷；
微灌面积超过10万公顷的国家有美国、西班牙、中国、印度、澳大利亚、南非、以色列、法国、墨西哥、埃及和日本；
微灌面积占灌溉面积比例超过5%的国家有以色列（80%）、约旦（54.7%）、塞浦路斯（45.5%）、南非（16.9%）、西班牙（16.8%）、澳大利亚（12.9%）、法国（8.7%）。
至今滴灌仍是微灌中的最主要形式，滴灌中地表滴灌又占绝对优势。
以美国为例：
微灌中滴灌占76.57%，地表滴灌占70.01%，地下滴灌占6.56%。
美国干旱地区微灌中：
微喷占1.12%，地表滴灌占98.10%，地下滴灌仅占0.7%。
1.3.1滴灌发展态势
⑴滴灌面积发展迅猛
近20年，微灌面积平均每年都以33%的速度增长，发展中国家的微灌发展速度惊人。
以色列80%的灌溉面积采用滴灌。
美国微灌面积已达105万公顷，占世界总微灌面积的27.9%。
印度1991～2000年微灌面积增加了372%，已达26万公顷,占世界微灌面积的8%。
我国新疆在短短的几年中，滴灌面积从约2万公顷发展到2003年底的20.39万公顷。
使用范围越来越广，作物上，从果树作物向大田作物发展，从产值高的向产值滴的作物发展；
地区上，从干旱区向湿润区发展。
⑵滴灌技术日趋完善
近十年来伴随设施农业的发展，滴灌技术和设备更是如虎添翼，已趣完善。
滴灌设备近几年有很大突破，形式变少，品种系列化；
毛管和滴头由工厂一体化生产（滴灌管和滴灌带）；
灌水器（滴头）向大流道、低流量、补偿式发展；
性能越来越好，价格越来越便宜。
滴灌系统应用向综合利用方向发展。
不仅利用滴灌供水，而且利用滴灌系统施肥和施加化学药品（包括杀菌剂、杀虫剂、杀线虫剂和除锈剂）等。
⑶膜下滴灌在我国崛起
采用一次性滴灌带的膜下滴灌技术的成功和迅速发展，对世界滴灌技术的发展，特别是对我国干旱区大田作物灌溉技术的发展意义重大。
膜下滴灌是覆膜栽培技术和滴灌技术的有机结合。
膜下滴灌技术之所以得到快速推广，关键在于滴灌带国产化方面实现了突破——“天业”开发出了性能较好、价格低廉的一次性滴灌带。
“一次性”的优势在于：
价格低、堵塞几率小、避免了多年使用滴灌带的老化问题和难度极大的保管和重新铺设问题。
膜下滴灌技术的最大特点是：
布管、铺膜与播种一次复合作业完成，特别适用于机械化大田作物栽培。
膜下滴灌技术是现阶段促进新疆农业向规模化、机械化、自动化、精准化方向发展的关键技术措施；
是具有中国特色、实现新疆农业现代化的必由之路。
⑷设备开发更具针对性
设备开发更具针对性，与本国经济水平相适应的滴灌设备及自动化设备的研制成为各国开发的重点。
1.3.2滴灌技术研究
⑴地下滴灌技术成为研究热点
⑵重视田间灌溉管理理论基础和对环境的友好性研究
滴灌条件下作物-水-肥（药）-土壤关系模型、滴灌灌水器的抗堵塞机理与田间运行方式、各种作物对滴灌技术的适应性和经济性评价、滴灌技术标准与经济水平和生产效率的适应性研究等已成为研究重点。
⑶重视研究的连续性和长期性
美国从1972年便开始了一项庞大的滴灌研究项目（W128项目），一直持续到今。
最近一期五年计划，来自15个州的大学、研究所、推广站、农业部的几百位科学家参与了研究。
以色列于20世纪70年代便对主要作物开始了滴灌最优灌溉制度的研究，进行了250多项灌溉试验。
美、以、加、澳等国通过长期的试验研究，已提出了各自阶段性的滴灌规划设计与田间管理技术指标和措施。
1.3.3我国滴灌技术重点创新领域
近5～10年我国滴灌技术的重点创新领域是：
⑴滴灌基础理论研究
①滴灌条件下水、肥、药的利用和转化规律研究；
②滴灌条件下作物生理特性研究；
③滴灌管网水力学与系统优化；
④滴灌灌水器抗堵塞机理研究。
⑵滴灌应用基础研究
①主要经济作物及特产作物的滴灌灌溉制度及最优水分养分技术；
②不同作物不同地区不同形式滴灌的生产效率及经济性评价；
③集成化技术模式研究（包括设计、管理模式）；
④劣质水滴灌应用技术研究；
⑤地下滴灌技术应用基础及关键技术研究（如灌水器流量变化、苗期灌溉、盐分积累与淋洗、堵塞、滴头和滴灌管间距及埋深、鼠害、系统运行管理等）。
⑶滴灌设备研制开发
①开发研制性能好、价格更加低廉的一次性滴灌带；
②低水头超薄壁滴灌带灌溉系统研制开发，设施农业专用滴灌系统的研制开发；
③经济实用的压力流量调节设备研制开发；
⑷传统滴灌系统设备的完善与改进及新设备与技术的开发（先进生产技术和工艺研究、材料技术研究、先进设备研制、产品系列规格完善等）。
第4节我国滴灌发展前景预测
滴灌技术受到广泛重视，应用日益普及。
在我国形成了长江以南以温室大棚蔬菜为主，果树滴灌为辅；
山东、东北、华北温室大棚蔬菜、果树滴灌齐头并进；
西北地区以棉花、果树为主，其次为荒山和道路两旁绿化、荒漠化治理的大格局。
目前从中央到地方对发展节水灌溉都非常重视。
滴灌不仅是最有效利用水资源的一种灌溉方式，而且还是现代化农业技术的一项重要措施。
滴灌技术的发展前景十分广阔。
1.4.1我国发展滴灌的优势
⑴水资源贫乏，干旱半干旱地区占到国土的二分之一
我国人均水量只相当于世界人均值的1/4，美国的1/5，俄罗斯的1/7，加拿大的1/50。
按单位耕地面积占有的水量计算，我国只相当于世界平均值的1/3～1/2。
我国国土面积960万km2，其中干旱区面积960万km2，半干旱区面积960万km2，干旱半干旱区合计960万km2，占国土总面积1/2。
⑵适合采用滴灌的作物面积大
据《中国农业年鉴》统计，2001年我国大田经济作物播种面积为5167万hm2，占我国农作物播种总面积的33.2%，其中：
蔬菜瓜果类作物1861万hm2，棉花481万hm2。
2001年的果园面积为920万hm2，保护地栽培（设施农业）面积为166.7万hm2。
⑶我国石油资源丰富
我国石油资源丰富，滴灌设备的原料来源充足，我国已建并正在建设多个大型乙烯工程，随着我国塑料工业的发展，原料国内完全可以自行解决。
⑷设备质量可靠，市场供应充足
据不完全统计，到2003年底，全国各地陆续分别从以色列、瑞士、意大利等国引进了不同类型滴灌管（带）生产线25条。
在学习、消化国外设备技术基础上，国内也相继开发出多种滴灌管（带）生产线，多数都已投入使用。
初步统计，国内现有19个骨干厂家年生产能力达20.85亿m，已基本适应国内市场对滴灌管（带）日益增长的需求。
⑸滴灌研究成果丰硕，技术成熟，有一支高水平的技术队伍
我国滴灌技术在学习引进吸收国外先进技术的基础上，经过30年的试验研究和应用推广实践，滴灌技术方面的试验研究成果丰硕。
特别在滴灌规划设计理论方面取得多项创新成果，为滴灌技术的进步做出了突出的贡献。
当前，地上滴灌技术已相当成熟，并且在实践中培养了一批滴灌技术骨干，形成了一支有较高素养的滴灌技术队
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