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噴微灌的現(xiàn)狀及未來展望微灌技術(shù)在現(xiàn)代化進(jìn)程和節(jié)水農(nóng)業(yè)中應(yīng)用1、微灌在節(jié)水農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代化建設(shè)中的地位與作用(1)微灌技術(shù)是一種最為節(jié)水的精細(xì)灌溉技術(shù),這是眾所周知的。微灌能夠有效地控制每一株植物的灌水量,微灌技術(shù)是灌溉水利用率可達(dá)90%以上,微灌自動(dòng)化灌水程度高,田間管理工作量少;微灌可改善作物生長環(huán)境,提高產(chǎn)量,改善品質(zhì)。

(2)微'(2)微'灌是一種環(huán)境友好的灌水技術(shù)。微灌不僅可以提高肥料和農(nóng)藥的使用效率,減少化學(xué)物質(zhì)的施用量,有效防止地下水污染,同時(shí)還可以利用污水(地下滴灌)或微咸水灌溉,并且微灌在防止沙漠化、生態(tài)改良等方面也具有重要的作用。微灌技術(shù)在減少農(nóng)田污染、沙漠化治理、荒漠綠洲農(nóng)業(yè)、改善西部生態(tài)環(huán)(3(3)灌更是是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分。微灌是一種集機(jī)械化、自動(dòng)化灌溉有機(jī)結(jié)合起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù),是促進(jìn)區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,增加農(nóng)民收入、加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐的重大技術(shù)之一。微灌技術(shù)的發(fā)展符合中央的、國家的宏觀經(jīng)濟(jì)、宏觀決策、政治穩(wěn)定。2、我國微灌的總體水平與差距微灌技術(shù)受到廣泛重視,應(yīng)用日益普及。形成了長江以南以溫室大棚微灌為主,果樹微灌為輔,山東、東北、華北溫室大棚蔬菜、果樹微灌并進(jìn),西北以棉花、果樹為主,其次為荒山和道路綠化、荒漠化治理的大局面。全國微灌面積已達(dá)400萬畝。微灌產(chǎn)品門類和系列基本配套,形成了灌水器、管材與管件、凈化過濾設(shè)備、施肥設(shè)備、控制及安全裝置等五大類微灌設(shè)備,基本可滿足各類用戶(林果、溫室大棚、大田、道路綠化、荒山綠化、園林草坪)的需要,質(zhì)量也得到了較大幅度的提高。但是我國微灌技術(shù)的發(fā)展還不容樂觀,微灌面積占總灌溉面積比例僅為0.5%。已落后于與我國在水資源、人口、土地面積、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等方面相類似的印度,與我國節(jié)水灌溉發(fā)展和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求不相適應(yīng)。3、微灌技術(shù)微灌是利用微灌設(shè)備組裝成微灌系統(tǒng),將有壓水輸送分配到田問,通過灌水去以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術(shù)。微灌可以非常方便地將水施灌到每一株植物附近的土壤,經(jīng)常維持較低的水應(yīng)力滿足作物生長需要。微灌省水、省工、節(jié)能,灌水器的工作壓力一般為50一150kpa;灌水均勻度高,可達(dá)80一90以上;增產(chǎn)、對土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)。但微灌系統(tǒng)投資一般要遠(yuǎn)高于地面灌;灌水器出口很小,易堵塞,敵對過濾系統(tǒng)要求高。微灌系統(tǒng)組成:水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、灌水器以及流量、壓力控制部件和量測儀表等。微灌系統(tǒng)形式:滴灌、微噴灌、小管出流灌和滲灌。滴灌:滴灌是利用安裝在末級管道上的滴頭,或與毛管制成一體的滴灌帶將壓力水以水滴狀濕潤土壤,滴灌灌水器的流量為2~12L/h。(2)微噴灌:微噴灌是利用直接安裝在毛管上,或與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤。微噴頭有固定式和旋轉(zhuǎn)式兩種。前者噴射范圍小,水滴??;后者噴射范圍較大,水滴也大些,故安裝的間距也大。微噴頭的流量通常為20~250L/h。(3)小管出流:小管出流灌溉是利用4mm的小塑料管與毛管連接作為灌水器,以細(xì)流(射流)狀局部濕潤作物附近土壤。對于高大果樹通常圍繞樹干修—滲水小溝,以分散水流,均勻濕潤果樹周圍土壤,小管灌水器的流量為80~250L/h。(4)滲灌:滲灌是利用一種特別的滲水毛管埋入地表以下30~40cm,壓力水通過滲水毛管管壁的毛細(xì)孔以滲流的形式濕潤其周圍土壤。由于它減小土壤表面蒸發(fā),是用水量最省的一種微灌技術(shù)。滲灌毛管的流量為2~3L/h.m。4、微灌技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略與未來發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域微灌技術(shù)是集現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、高分子材料與加工、精密機(jī)械制造、自動(dòng)化等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。戰(zhàn)略上,全面認(rèn)識(shí)微灌在節(jié)水農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)和提高農(nóng)民收入中的地位與作用,建立微灌全面持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想,加強(qiáng)微灌技術(shù)基礎(chǔ)研究,增強(qiáng)研

發(fā)創(chuàng)新能力。制定一些鼓勵(lì)發(fā)展微灌的國家政策,建全和完善技術(shù)推廣服務(wù)體系,建立完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系與質(zhì)量監(jiān)督體系。那么我國近5-10年我國微灌技術(shù)研究與技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域:(1)微灌基礎(chǔ)理論研究(1)微灌作物-土壤-水分-養(yǎng)分關(guān)系(2)不同作物不同地區(qū)微灌的生產(chǎn)效率及最優(yōu)水分養(yǎng)分管理實(shí)踐(3)地下滴灌技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)及關(guān)鍵技術(shù)(如堵塞、苗期灌溉、埋深、鹽分積累與淋洗、灌溉施肥制度、流量變化、滴頭和滴灌帶間距、鼠害、系統(tǒng)運(yùn)行管理等技術(shù))(4)微灌灌水器流道水力學(xué)與抗堵塞機(jī)理(2)灌設(shè)備研制開發(fā)。(2)灌設(shè)備研制開發(fā)。兩個(gè)主攻方向:傳統(tǒng)微灌系統(tǒng)設(shè)備的完善與改進(jìn)。其目的是追蹤世界先進(jìn)水平。1、自動(dòng)控制系統(tǒng)(控制網(wǎng)絡(luò)、控制器、自動(dòng)閥、施肥設(shè)備,田間信息采集)開發(fā)。2、全自動(dòng)過濾器組。3、壓力補(bǔ)償灌水器。4、單元調(diào)壓設(shè)備。5、產(chǎn)品系列規(guī)格完善(如灌水器系列、壓力調(diào)節(jié)器系列、注肥裝置系列等)。6、滴灌管(帶)擠出生產(chǎn)線機(jī)電一體化與精密模具加工開發(fā)研制一次性更加廉價(jià)的微灌設(shè)備,使系統(tǒng)設(shè)備畝投資由目前的400元以上(一次性滴灌帶構(gòu)成的系統(tǒng))降低到百元左右或甚至更低。其目的是創(chuàng)制適合我國國情的微灌技術(shù)。在不降低微灌系統(tǒng)水力性能的前提下,通過材料創(chuàng)新、配套創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新,使〃貴族化、奢侈化”的微灌技術(shù)〃平民化、廉價(jià)化”。如低水頭超薄壁滴灌系統(tǒng),溫室大棚小直徑或超薄壁滴灌管帶系統(tǒng)等。噴灌設(shè)備進(jìn)入20世紀(jì)80年代,噴灌設(shè)備機(jī)型發(fā)展已趨向穩(wěn)定,目前世界上有的主要機(jī)型我國幾乎全有。按其配套動(dòng)力和作業(yè)幅寬可分為大型噴灌機(jī)、中型噴灌機(jī)、輕小型噴灌機(jī)組,其技術(shù)差距如下:(1)大型噴灌機(jī)主要包括圓型、平移式和滾移式噴灌機(jī)。代表當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)水平的公司是美國的Valmont公司、Lindsay公司和Wade公司。我國大型噴灌機(jī)自20世紀(jì)70年代中期開始研制,其中電動(dòng)圓型噴灌機(jī)技術(shù)水平已達(dá)到世界20世紀(jì)90年代初期水平。平移式和滾移式噴灌機(jī)已在高起點(diǎn)上,由國家立項(xiàng)進(jìn)行研制。與國外同類產(chǎn)品的主要技術(shù)差距表現(xiàn)在制造精度、電機(jī)減速器效率、以及桁架和噴灑器的規(guī)格種類偏少。目前,我國大型噴灌機(jī)的噴灌面積約占全國噴灌面積的10%左右。中型噴灌機(jī)主要包括絞盤式、雙臂式、懸掛式遠(yuǎn)射程噴灌機(jī)。我國絞盤式噴灌機(jī)是從20世紀(jì)70年代末開始研制的,目前有50、75、90三個(gè)品種近10種規(guī)格,整體上處于國際20世紀(jì)80年代技術(shù)水平。其主要問題在于:品種、規(guī)格少,制造質(zhì)量不穩(wěn)定;特質(zhì)PE軟管性能不過關(guān);水力驅(qū)動(dòng)裝置尚不成系列;調(diào)整裝置與國外的電子調(diào)整裝置相比精度偏低,影響了噴灌機(jī)的噴灑均勻性;垂直搖臂式噴槍可靠性較差,沒有形成系列,與絞盤式噴灌機(jī)配套的水泵及動(dòng)力也尚未成系列,嚴(yán)重地制約了這種機(jī)型的推廣。至01999年止,全國絞盤式噴灌機(jī)保有量約在3000臺(tái),其中從國外引進(jìn)約2000多臺(tái)。輕小型噴灌機(jī)組主要包括手提式、手抬式、手推車式、小型拖拉機(jī)懸掛式、小型絞盤式噴灌機(jī)。代表當(dāng)代世界先進(jìn)技術(shù)水平的公司是澳大利亞的SouthernCross公司、奧地利的Bauer公司。我國輕小型噴灌機(jī)組是20世紀(jì)70年代中期由國家組織、聯(lián)合攻關(guān)研制的。目前,全國保有量達(dá)60多萬臺(tái)套,噴灌面積占全國噴灌面積的80%左右。其機(jī)型20多年來沒有多大變化,急需更新?lián)Q代。其主要問題表現(xiàn)在:噴頭系列長,檔次疏,用戶選配困難;噴灌泵鑄造工藝落后,與電機(jī)、柴油機(jī)配套后的機(jī)組效率低,結(jié)構(gòu)笨重,機(jī)型落后,不能很好地滿足目前農(nóng)村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。微灌設(shè)備微灌設(shè)備按灌水器類型及出流方式可分為滴灌、微噴灌、滲灌和涌泉灌設(shè)備。隨著世界性的化工塑料技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,一種以塑料為主要原材料的低壓節(jié)能、精量局部灌溉技術(shù)即微灌技術(shù))在崛起。其產(chǎn)品規(guī)格種類成千上萬,是農(nóng)業(yè)、園林、草皮業(yè)必不可少的灌溉設(shè)備。代表當(dāng)代世界先進(jìn)技術(shù)水平的公司是美國的RainBird公司、Toro公司,以色列的Netafim公司等。我國微灌技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)70年代中期,到目前為止,全國微灌面積累計(jì)16萬hm2左右。(1) 滴灌設(shè)備主要包括首部的施肥器、施藥裝置、過濾器、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力調(diào)節(jié)器和配水管網(wǎng)及滴灌管(帶、頭)我國于1976年開始投入研制國產(chǎn)滴灌設(shè)備,從管間式和管上式滴頭開始到內(nèi)鑲式滴灌管和一次成型的滴灌帶;從非壓力補(bǔ)償?shù)喂喙埽^)到壓力補(bǔ)償?shù)喂喙埽^);從自行開發(fā)到引進(jìn)國外先進(jìn)制造設(shè)備,其整體技術(shù)水平與產(chǎn)品還有較大差距。特別是系統(tǒng)首部的附件品種、規(guī)格很少,主要依靠進(jìn)口;因原材料和制造工藝落后,使滴灌管(帶的生產(chǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際水平,其成品率僅有85%。(2) 微噴設(shè)備是介于噴頭和滴頭之間的一種抗堵塞的微型噴頭,國外產(chǎn)品種類繁多、規(guī)格齊全、制造精致、使用方便,標(biāo)準(zhǔn)化程度也很高。我國微噴設(shè)備的研制始于20世紀(jì)80年代初,目前使用較多的型式為折射式噴頭。品種單一、附件不全的主要原因是受到國內(nèi)模具加工精度和費(fèi)用等因素的制約。二、發(fā)展趨勢與展望20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,使節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展突飛猛進(jìn)、日新月異。目前已朝著適用、先進(jìn)、成套、可靠的方向發(fā)展。供水系統(tǒng)為了適應(yīng)有電或無電地區(qū)的使用要求,正朝移動(dòng)泵站、板塊式集成泵站方向發(fā)展。不光是追求單機(jī)泵效率,更加關(guān)注泵站的系統(tǒng)效率和多用途及方便性。移動(dòng)泵門可分為自走式和牽引式泵站,板塊式集成泵站多為固定式,配套的動(dòng)力有電機(jī)、柴油機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、風(fēng)力和太陽能;除用于農(nóng)業(yè)、園林、球場灌溉外,還可用于緊急防洪、引水排澇、水產(chǎn)養(yǎng)殖、高山提水、工業(yè)排水。管道輸水技術(shù)在日本、美國、以色列已是一項(xiàng)成熟技術(shù),管材規(guī)格多樣,管件系列齊全,質(zhì)量較高,廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)工業(yè)和農(nóng)業(yè)。尤其是塑料管材在材料配方、制造工藝等方面取得了突破性進(jìn)展,使管材耐老化、抗腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度等性能指標(biāo)明顯提高。但是,薄壁鋁合金管材、熱浸鍍鋅薄壁鋼管和球墨鑄鐵大口徑管材在制作噴灌機(jī)組和遠(yuǎn)距離露天輸水方面是不會(huì)被塑料管材所取代的噴灌設(shè)備早在19世紀(jì)初出現(xiàn),到20世紀(jì)初出現(xiàn)了簡易噴灌車;20世紀(jì)20年代有了反沖式旋轉(zhuǎn)噴頭;20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了搖臂式噴灌機(jī)和雙臂式噴灌機(jī);20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了端拖式和滾移式噴灌機(jī);20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了圓型噴灌機(jī);20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了絞盤式噴灌機(jī);20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了平移式噴灌機(jī);進(jìn)入20世紀(jì)80年代,世界上噴灌設(shè)備機(jī)型已基本趨向穩(wěn)定;到了20世紀(jì)90年代,隨著世界人口的增長和能源、水資源危機(jī)加劇,噴灌設(shè)備正朝著低壓噴灑、降低能耗、綜合利用、多種用途,"電腦"技術(shù)、"傻瓜"控制,機(jī)型變種、系列成套,可靠性強(qiáng)、生產(chǎn)率高的方向穩(wěn)步發(fā)展。基本上能夠滿足不同自然地貌、不同經(jīng)濟(jì)條件的用戶需求。微灌設(shè)備隨著電腦"控制的多工位機(jī)械加工中心的發(fā)展,塑料模具加工精度越來越高,加工成本費(fèi)用也大幅度降低,大大地促進(jìn)了微噴頭、滴灌帶及其附件的更新?lián)Q代速度和成品率的提高。在產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)方面,均瞄準(zhǔn)微灌系統(tǒng)中最令人頭痛的堵塞問題,利用微堿水和城市處理過的廢水進(jìn)行灌溉,并配合使用多種施肥裝置種植蔬菜、瓜果、花卉,還將重力滴灌技術(shù)推廣到沙漠上的溫室和集雨灌溉區(qū)。灌溉設(shè)施的自動(dòng)化除了利用?S"技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉外,主要是指通過相互獨(dú)立的控制方式來實(shí)現(xiàn)噴灌、微灌系統(tǒng)中供水自動(dòng)化、田間配水自動(dòng)化、農(nóng)藥和化肥的調(diào)配和回收自動(dòng)化。供水自動(dòng)化是通過壓力罐的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)啟閉水泵供水,通過調(diào)節(jié)閥門開關(guān)將出水池的水位保持在一個(gè)設(shè)定的范圍內(nèi)。田間配水遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化是從控制室內(nèi)的微電子控制器向各灌水分區(qū)的電磁閥發(fā)出啟閉指令,依次對各分區(qū)進(jìn)行灌水。但國產(chǎn)的電氣元件和電磁閥可靠性較差,小型電子控制器是空白。在施肥、施藥自動(dòng)化方面,目前國內(nèi)多采用在開敞式施肥池中稀釋化肥或農(nóng)藥后,直接注入管道系統(tǒng)進(jìn)行灌溉的方法。另外一種方法就是水流通過文丘里管時(shí)產(chǎn)生的壓力差使藥液肥注入管道系統(tǒng)。國外最先進(jìn)的定量施肥是本世紀(jì)的發(fā)展方向,其代表性產(chǎn)品就是法國和以色列的靠壓力水驅(qū)動(dòng)的柱賽式定量施肥泵。筆者深信,只要我們堅(jiān)適用、先進(jìn)、成套、可靠'的方針來發(fā)展節(jié)水灌溉

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