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适合我国农业特点的现代节水灌溉技术康跃虎博士首席研究员全国微灌工作组副组长中科院绿色农业技术集成与发展中心精准灌溉分中心主任中科院地理科学与资源研究所农业节水与盐碱地利用研究中心主任电话：13501128848：E-mail:kangyh@igsnrr.ac.cn2010年10月现代节水灌溉技术培训班讲座第一讲：灌溉的基本原理第二讲：主要节水灌溉技术特点第三讲：农田水分管理第四讲：节水灌溉实例分析内容研究方向研究方向11、、农田农田SPACSPAC系统水分化学物质循环与调控系统水分化学物质循环与调控22、、农业节水（喷微灌）理论及技术农业节水（喷微灌）理论及技术33、、微咸水农业安全高效利用技术微咸水农业安全高效利用技术44、、盐碱地开发利用与盐碱化草场恢复重建理论与技术盐碱地开发利用与盐碱化草场恢复重建理论与技术55、、农业化肥面源污染防治理论与技术农业化肥面源污染防治理论与技术66、、微灌水力学与关键设备研制微灌水力学与关键设备研制农田水循环与现代节水灌溉知识创新小组农田水循环与现代节水灌溉知识创新小组中科院绿色农业中心精准灌溉分中心中科院绿色农业中心精准灌溉分中心农业节水研究中心农业节水研究中心吉林吉林大安大安试试验研究基地验研究基地宁夏宁夏中宁中宁试验试验研究基地研究基地新疆新疆克拉玛依克拉玛依试验研究基地试验研究基地宁夏宁夏平罗灵沙平罗灵沙试验研究基地试验研究基地天津天津静海静海试试验研究基地验研究基地北京北京通州通州试试验研究基地验研究基地湖北湖北十堰十堰试验试验研究基地研究基地宁夏宁夏平罗西大滩平罗西大滩试验研究基地试验研究基地SPACSPAC系统水循环、节水灌溉与盐碱地开发利用试验研究网络系统水循环、节水灌溉与盐碱地开发利用试验研究网络宁夏宁夏中宁、青铜峡、中宁、青铜峡、平罗平罗万亩示范区万亩示范区天津天津静海、宝坻静海、宝坻示范区示范区北京北京怀柔怀柔万亩示范区万亩示范区内蒙内蒙鄂尔多斯鄂尔多斯万亩示范区万亩示范区仪器设备¾农田小气候观测系统、农田水循环综合观测系统，……¾固定式电子证渗仪，悬挂式电子蒸渗仪，……¾中子水分仪、TDR水分测定仪，负压计，……主要研究工作及成果¾¾微灌理论及技术：微灌理论及技术：多年从事微灌理论方面的研究工作，研究出了利用有限元法微灌系统多年从事微灌理论方面的研究工作，研究出了利用有限元法微灌系统设计方法和利用退步法等；系统研究了微灌条件下土壤水肥运移规律、作物耗水规律和设计方法和利用退步法等；系统研究了微灌条件下土壤水肥运移规律、作物耗水规律和灌溉制度，提出了灌溉制度，提出了22种灌溉计划制定方法，研究出了出二十多种主要作物的微灌技术；种灌溉计划制定方法，研究出了出二十多种主要作物的微灌技术；研究开发了研究开发了1515个（套）微灌关键设备、个（套）微灌关键设备、““软件软件””和和““硬件硬件””结合的结合的33个系系列的个系系列的88个微灌模式个微灌模式及相关产品及相关产品¾¾喷灌理论及技术：喷灌理论及技术：系统研究了喷灌冠层截留及其消散过程、喷灌对近地面气象要素分布系统研究了喷灌冠层截留及其消散过程、喷灌对近地面气象要素分布特征、农田小气候、作物耗水过程、作物生长、光合作用、产量及产量形成过程、土壤特征、农田小气候、作物耗水过程、作物生长、光合作用、产量及产量形成过程、土壤水分养分分布变化规律和分布特征等的影响，阐明了喷灌节水增产机理，提出了基于冠水分养分分布变化规律和分布特征等的影响，阐明了喷灌节水增产机理，提出了基于冠层顶部层顶部20cm20cm蒸发皿的灌溉计划制定方法、喷灌农田小气候调控方法、主要作物喷灌技术蒸发皿的灌溉计划制定方法、喷灌农田小气候调控方法、主要作物喷灌技术等等2001-200202468101237335373503736537380373953741037425DateETc(mm)MeasuredEstimated主要研究工作及成果¾¾滴灌盐碱地治理开发技术：滴灌盐碱地治理开发技术：研究发现了滴灌、垄作和覆膜综合措施对盐碱地水盐分布、研究发现了滴灌、垄作和覆膜综合措施对盐碱地水盐分布、作物生长和产量、灌溉水量和灌溉水利用效率、土壤物理性质、土壤化学性质和土壤生作物生长和产量、灌溉水量和灌溉水利用效率、土壤物理性质、土壤化学性质和土壤生物性状的影响规律；提出了控制滴头正下方物性状的影响规律；提出了控制滴头正下方20cm20cm深度处土壤水分的土壤水盐调控新方深度处土壤水分的土壤水盐调控新方法；研究出了法；研究出了““滴灌＋垄作＋覆膜滴灌＋垄作＋覆膜””模式的滴灌盐碱地开发利用技术体系、模式的滴灌盐碱地开发利用技术体系、““咸水滴灌＋咸水滴灌＋垄作＋覆膜垄作＋覆膜””盐碱地开发利用技术体系盐碱地开发利用技术体系¾¾咸水、微咸水滴灌技术：咸水、微咸水滴灌技术：系统研究了滴灌条件下微咸水矿化度对番茄和黄瓜生长过程、系统研究了滴灌条件下微咸水矿化度对番茄和黄瓜生长过程、产量、耗水量和水分利用效率的影响和水盐耦合过程，提出了包括做垄、覆盖、选择合产量、耗水量和水分利用效率的影响和水盐耦合过程，提出了包括做垄、覆盖、选择合理滴灌系统参数、缓苗期淡水滴灌土壤盐分淋洗调控、生长期微咸水滴灌土壤盐分淋洗理滴灌系统参数、缓苗期淡水滴灌土壤盐分淋洗调控、生长期微咸水滴灌土壤盐分淋洗调控和利用降水资源调节盐分的水盐综合调控技术，建立了黄瓜、番茄、油葵等主要作调控和利用降水资源调节盐分的水盐综合调控技术，建立了黄瓜、番茄、油葵等主要作物优质高产的微咸水滴灌技术体系物优质高产的微咸水滴灌技术体系第一讲：灌溉的基本原理第一次灌水前灌水后（1）灌水后（2）灌水后（3）灌水后（4）灌水前田间持水量一、灌溉基本原理一、灌溉基本原理灌溉后土壤水库水分变化过程灌溉后土壤水库水分变化过程粘土30～35％壤土18～26％砂土12～16％流沙4～6％注：上述数据仅作为参考一、灌溉基本原理一、灌溉基本原理不同质地土壤的田间持水量不同质地土壤的田间持水量一、灌溉基本原理一、灌溉基本原理灌溉水量计算灌溉水量计算式中：W=灌水量（mm）p=土壤湿润比（％）地面灌溉和喷灌为100％，微灌小于100％h=计划湿润层深度（cm）γ=土壤容重（g/cm3）θ田持＝田间持水量（％）θ前＝灌溉前计划作物根系分布层的平均土壤含水量（％）)(1.0前田持θθγ−×××=hpW)(1.0前田持θθγ−×××=hpW灌溉水量的计算公式为：100100草坪草60~10030～60灌木――60～90粮，棉，油等作物40～7030～50葡萄，瓜类70～10060～90蔬菜40～6025～40果树、乔木微喷灌滴灌作（植）物微喷灌滴灌和涌泉灌作（植）物微灌设计土壤湿润比参考值（%）注：降雨多的地区宜选小值，降雨少的地区宜选大值二、影响作物耗水的主要因素二、影响作物耗水的主要因素土壤土壤————植物植物————大气水分关系大气水分关系二、影响作物耗水的主要因素二、影响作物耗水的主要因素影响作物耗水的主要因素（影响作物耗水的主要因素（11））二、影响作物耗水的主要因素二、影响作物耗水的主要因素影响作物耗水的主要因素（影响作物耗水的主要因素（22））三、作物高峰期耗水量三、作物高峰期耗水量高峰期耗水量参考值高峰期耗水量参考值高峰期耗水量参考值（mm/d）作物微灌喷灌作物微灌喷灌葡萄、果树、瓜类6～105～8蔬菜（露地）6～105～7粮、棉、油等作物6～105～8蔬菜（保护地）2～4――注：湿润地区选小值，干旱地区选大值高峰期耗水量是指作物一年中（一年生）或一生中（多年生）耗水量最大的某个时间段的耗水量高峰期的耗水量主要用来确定灌溉系统的设计供水量第二讲：主要节水灌溉技术及特点一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术什么是微灌技术什么是微灌技术??1、小流量、长时间、高频率2、水和液体肥料通过灌水器供应到作物根系分布的土壤内，为典型的局部灌溉3、灌水器流量根据土壤的入渗率和扩散率确定，地表湿润范围小4、除了灌水器附近可能出现局部的饱和区外，其它地方土壤水分运动均为非饱和运动(滴灌和涌泉灌)5、不影响土壤的通气性，不明显影响土壤温度6、增产、节水、节肥、省工、节能、提高作物品质、使作物提早上市7、不需要平地，不影响田间管理与收获活动微灌：一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术主要微灌技术主要微灌技术滴灌微喷灌涌泉灌发展状况：发展状况：¾¾上个世纪上个世纪7070年代引进微灌，年代引进微灌，9090年代后期进入快速发展阶段，目前全国微灌面年代后期进入快速发展阶段，目前全国微灌面积估计已超过了积估计已超过了20002000万亩万亩¾¾微灌关键材料设备已形成系列、产品种类丰富、质量较高，微灌材料设备生微灌关键材料设备已形成系列、产品种类丰富、质量较高，微灌材料设备生产企业已有产企业已有2020～～3030家，工程技术类企业已达上百家家，工程技术类企业已达上百家¾¾微灌尽管占灌溉总面积的微灌尽管占灌溉总面积的22％左右，远远小于以色列（％左右，远远小于以色列（75%75%）、美国（）、美国（5%5%））等发达国家的比例等发达国家的比例¾¾存在严重的地区间发展不平衡。主要新增面积在新疆，而在最缺水的华北地存在严重的地区间发展不平衡。主要新增面积在新疆，而在最缺水的华北地区发展缓慢区发展缓慢一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术我国微灌技术发展现状和方向我国微灌技术发展现状和方向发展方向：发展方向：围绕灌溉对象专门化、系统化、运行管理自动化和多目标利用进行精确施肥围绕灌溉对象专门化、系统化、运行管理自动化和多目标利用进行精确施肥灌溉是微灌的主要发展方向灌溉是微灌的主要发展方向喷灌（以管道式喷灌为例）：1、灌溉深度和灌溉水量高度控制2、灌溉根据土壤的入渗系数确定，不产生地表积水3、灌溉历时长，土壤水分运动为非饱和运动，不影响土壤的通气性4、主要湿润作物根系分布层的土壤5、土壤水分的运动为非饱和运动（大型喷灌机除外）一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术什么是喷灌技术什么是喷灌技术??一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术主要喷灌技术主要喷灌技术管道式喷灌大型喷灌机发展状况：发展状况：¾¾上个世纪上个世纪5050年代引进喷灌，年代引进喷灌，7070年代受到普遍的重视。到年代受到普遍的重视。到19981998年喷灌面积达到年喷灌面积达到30003000万亩，占有效灌溉面积的万亩，占有效灌溉面积的4%4%左右，目前面积估计已发展到左右，目前面积估计已发展到55005500万亩左右万亩左右¾¾喷灌厂家已经有数十家，已经形成了轻小型喷灌机、喷灌用管道和喷头的系喷灌厂家已经有数十家，已经形成了轻小型喷灌机、喷灌用管道和喷头的系列化产品列化产品¾¾全球喷灌面积超过了全球喷灌面积超过了1.41.4亿亿haha，其中美国的喷灌面积占其总灌溉面积的，其中美国的喷灌面积占其总灌溉面积的46%46%左左右，澳大利亚、德国和英国等国家占右，澳大利亚、德国和英国等国家占95%95%以上，我国喷灌面积仅占总灌溉面以上，我国喷灌面积仅占总灌溉面积的积的4%4%左右左右一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术我国喷灌技术发展现状和方向我国喷灌技术发展现状和方向发展方向：发展方向：低压、节水、节能、多目标利用、产品标准化、系列化以及运行管理机械化和低压、节水、节能、多目标利用、产品标准化、系列化以及运行管理机械化和自动化是主要的发展方向自动化是主要的发展方向一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术什么是现代地面灌溉技术什么是现代地面灌溉技术??现代地面灌溉技术：1、激光平地2、管道输水小畦灌3、渠道衬砌水平畦灌4、闸管5、波涌灌…...一、主要节水灌溉技术一、主要节水灌溉技术主要现代地面灌溉技术主要现代地面灌溉技术闸管灌溉系统管道输水小畦灌发展状况：发展状况：¾¾从上个世纪从上个世纪6060年代开始研究推广先进的地面灌水技术年代开始研究推广先进的地面灌水技术，，7070年代末到年代末到8080年代初推广应用年代初推广应用发展最好发展最好¾¾主要采用畦灌、