节水灌溉技术

4节水和净水型生态农业技术一、节水灌溉产生的背景各方面对水的需求(百万立方米/年)饮用565.6家庭698.0קמלמ(36%)工业113.1(6%)农业1029.1(58%)其他563.8淡水资源有限性在美丽富饶的地中海东岸，有一个富有传奇色彩的小国——以色列。1867年9月的一天，大文豪马克·吐温来到以色列的首都耶路撒冷（犹太教、基督教和伊斯兰教的圣城）短暂旅行，尽管这里汇集了文化精英和社会名流，但这位大作家却没对这片濒临地中海的土地留下好印象，称这里以色列北部自然景观以色列南部自然景观以色列北方的降水量800毫米，南方降水量仅30毫米，年平均降水量350毫米，年蒸发量却高达2500毫米。资料：北多南少河流少，水资源短缺以色列的降水有什么特征？这对其水资源有什么影响？以色列地形多样，以山地和高原为主，海拔大概500到1000米。以色列的地形具有哪些特点？耕地面积少且贫瘠以色列国土面积2.1万平方千米，其中近2|3的土地是沙漠，耕地面积仅为4370平方公里（约44万公顷），占总面积的20％，人均耕地仅0.058公顷。资料：以色列全国有近2|3的土地是沙漠，在这样的地方发展农业生产，会有哪些限制因素？自然环境降水少山地、高原为主沙漠广布河流少水资源匮乏耕地少且贫不适合发展农业2010年12月4日，受干旱影响，在约旦河谷地区，一名巴勒斯坦男孩喝着从破裂的水管中漏出的水。以色列走出农业发展的困境，最需要解决的问题是什么？然而，整整八十年后，在这片土地上建国的以色列却创造出了马克·吐温也许永远无法料到的“农业奇迹”：大片的沙漠变成良田沃野；占全国劳动力5%的农业从业人员，提供了全国九成以上的食物。在自给自足的同时，以色列农产品还大量出口，目前，以色列占据了40%的欧洲瓜果、蔬菜市场，被誉为欧洲人的“大花园”“大菜篮”。“与神较力的胜利者”以色列人民是如何充分利用和严格保护有限的水资源，在沙漠中建起片片绿洲的？喷灌海水淡化设施沙漠里的水库田野里的水表以色列人克服了降水量少、土壤贫瘠、夏季高温的不利条件，利用有限的水资源，在沙漠中建立了发达的绿洲农业。以色列人充分利用水资源的措施归纳出来：①保护有限的水资源不受污染；②科技兴农，使用喷灌和滴灌技术③海水淡化，发展淡化技术；④进行大规模水利建设，北水南调⑤加大对雨洪资源的利用⑥污水利用，水资源循环使用；⑦政府对水资源实施严格监管，实行用水许可证和计划用水分配制度植被滴灌系统为了提高灌溉水效率，所有的灌溉农田都采用了喷灌和滴灌现代灌溉技术和自动控制技术，使灌溉水平均利用率达到90％，滴灌面积占其全部灌溉面积的2／3。以色列海水淡化处理系统以色列自20世纪60年代起，就致力于海水淡化技术的研究，目前已拥有先进的海水淡化技术和设备。有资料显示，2004年以色列海水淡化的水量约为2.15亿立方米／年，约占总供水能力的8%。淋浴时间限4分钟在以色列，节水理念深入人心。一般来说，以色列人用完了水，不会很快倒掉，而是循环使用。比如，剩下的饮用水，会用来洗车、浇花草，或者储存起来，等着废水回收和再利用处理。每年，以色列各地方政府都会出台一些新举措，鼓励公众节水。比如，特拉维夫市政府去年就给每个家庭发了一个可以固定在浴室墙上的沙漏，沙漏的时间限制是4分钟，用来提醒人们缩短淋浴时间。深入人心决不浪费一滴水你在以色列的任何一个家庭，绝看不到龙头“长流水”现象。一般人家用完了水，不会很快倒掉，而是循环使用。比如剩下的饮用水，会用来洗车、浇花草或者储存起来，等着废水回收和再利用处理。以色列已建起一批技术和设备先进的污水处理厂，通过部分处理和完全处理，将城镇居民生活污水、工业废水处理达标后，用于非食用作物的农业灌溉.节水已变成以色列“蔚然成风的大众文化”。以色列人发展绿洲农业之所以如此出名，除了他们的各种应对水资源短缺的措施外，还有什么秘诀？沙漠绿洲中的农作物主要有哪些？为什么选择这些作物？枣椰树树干--建房树叶--燃料果实--食用水果、蔬菜、花卉以色列建国之初其农业生产的条件是十分恶劣的，发展农业生产的两大基本要素土地和水都不具备。而以色列人仅用短短的几十年时间，就在大部分是荒漠，水资源十分匮乏的土地上奇迹般地创造了一片片绿洲，无不令世人叹服。沙漠大棚温室、节水滴、渗灌技术，沙漠菜田等奇迹的出现，都在说明和诠释着这样一个浅显的道理：一切人类文明成果的出现都是人们辛勤努力和聪明智慧的结晶。适应自然、改造自然我国是农业大国．农业用水占全国总用水量的70％以上，这主要是耗于灌溉用水。我国水资源总量约2.8万亿m３，居世界第六位，而人均占有量仅为2400m3．一方面是水资源严重缺乏，另一方面浪费和污染严重。我国每年农业用水4000亿m３，但利用率仅为40％，由于粗放经营，节水技术落后，60％的水被白白浪费掉，因此，推广节水灌溉已是势在必行。目前，我国耕地面积为1.3亿hm2，其中有效灌溉面积5586.67万hm2，占耕地面积的43％。我国有一半以上的耕地面积没有灌溉设施，属于“望天田”.2/3的有效灌溉面积还在沿用传统落后的灌溉方法。在节水灌溉面积中，采用现代先进节水灌溉方式的微乎其微.二、节水灌溉的涵义在充分利用降水和土壤水的前提下，高效利用灌溉用水，最大限度地满足作物需水，以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为作物需水临界期或需水关键期。三、节水灌溉的技术类型•工程节水技术•生物和农艺节水技术•化学节水技术1.喷灌喷灌是利用专门的设备（动力设备、水泵、管道等）将水加压后送到喷灌地段，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的一种灌溉方式。喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等（一）工程节水技术省水、增产省劳力减少地块板结防止土壤冲刷和盐碱化减少杂草生长和病虫害的滋生优点：缺点：受风的影响大在空气中的损失大耗能大投资高灌水均匀度可达80-90％，水的利用率达到60-85％，与地面灌溉相比，一般可以节省20-30％。喷灌的分类：管道式喷灌系统机组式喷灌系统固定式移动式半固定式烟草固定式喷灌除竖管（也叫立管）外，干管、支管都埋于地下，并有固定的首部枢纽（泵房、水泵、动力机等）。向日葵固定式喷灌半固定式喷灌系统一般泵站和干管固定不动，支管和喷头可以移动。移动式喷灌系统所有管道、水泵与动力机都可移动作业，可在不同田块移动作业。把喷灌系统的各组成部分，组配成一个整体来满足喷灌要求。按大小分可分为轻型、小型、中型和大型喷灌机系统。时针式喷灌机卷管式喷灌机大田棉花用卷管式喷灌机滚移式喷灌机选择喷灌系统的形式固定式喷灌系统——用于喷灌次数多，经济价值高的作物半固定式喷灌系统——用于小麦等小型机组式——山区或经济价值较低的作物绞盘式喷灌机——小麦等大田作物大型平移或时针式喷灌机——大型农场2、微灌利用专门设备，将有压水流变成细小的水流和水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方法。①省水节能。微灌水流量小，一般只湿润作物根部附近的土壤，不产生地表径流和深层渗漏。需要的工作压力低，一般只有喷灌工作压力的1/3～1/4。②水肥同步。微灌能适时适量向作物根区供水供肥，有利于提高产量和品质。③适应性强，操作方便。④灌水均匀葡萄滴灌微灌：微灌具有显著的增产、省水效益，比地面灌溉省水1/3-1/2，比喷灌省水15-25%。主要应用于果树、蔬菜、花卉、棉花等宽行距的经济作物。膜下滴灌微喷①一次性投入较大，例如：果园固定式微灌每公顷需投入9000-12000元，大田半固定式每每公顷需6000—9000元。②其次灌水器易堵塞。常用的微灌系统通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将水一滴一滴地，均匀而又缓慢地滴入作物根部附近土壤的灌水形式。1、毛管2、滴头（1）滴灌利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下30～40厘米，压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于它减小土壤表面蒸发，是用水量最省的一种微灌技术。（2）地表下滴灌(渗灌）1、毛管滴头灌溉水通过微喷头喷洒作物和地面或直接喷洒在树冠下的地面上。微喷不仅可以补充土壤水分，又可提高空气湿度，调节田间小气候。（3）微型喷灌1、毛管3、微喷头通过安装在毛管上的涌水器形成小股水流，以涌泉方式局部湿润土壤。涌泉灌溉的流量比滴灌和微喷灌大，一般超过土壤的渗吸速度。为防止产生地面径流，在涌泉器附近挖一小水坑暂时储水，涌泉灌可以避免灌水器堵塞，适合于水源较丰富的果园和林地灌溉。（4）涌泉灌溉(小管出流灌溉)4、涌水器涌泉喷灌（小管出流灌）小管出流田间灌水系统包括干管、支管、毛管、小管灌水器及渗水沟。如图所示用临时修筑的土埂将灌溉田块分隔成一系列的长方形田块，灌水时，灌溉水从输水垄沟或直接从田间毛渠引入畦田后，在畦田的田面上形成很薄的水层，主要适用于灌溉窄行距密植作物或撤播作物。3、畦灌法4、沟灌法在作物种植行间开挖灌水沟，灌溉水由输水沟或毛渠进入灌水沟，比畦灌更具明显的优点。地面灌水改进“三改”灌水技术，也就是“长畦改短畦，宽畦改窄畦，大畦改小畦”以及采用隔沟灌、波涌灌法、或长畦分段短灌法等改进的灌水技术，如右图所示。5、涌流灌溉法对地面沟、畦灌的发展，又称波涌灌溉或间歇灌溉。大流量的把灌水输送到沟、畦内，待达一定距离后，暂停供水，过一定时间后，再继续大流量供水，如此分几次间歇反复地向沟、畦供水新技术。6、地膜覆盖节水灌溉，灌水均匀度达80%以上。•在作物行间铺盖的塑料薄膜上行水，水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根部土壤;•利用地膜输水，不仅防止了传统地面灌的深层渗漏损失，而且大大减少了作物棵间的无效蒸发，平均节水30—50%，增产10—50%（1）膜畦灌（2）膜沟灌（3）膜下滴灌土壤表面复膜，滴灌带设置在膜下的灌水方法。这种灌水方式特别适用于干旱缺水地区。如在我国西北干旱地区已得到大面积应用。抗旱点浇技术土壤墒情检测及灌水预报技术渠道防渗技术低压管道输水技术解决输水损失问题（二）生物和农艺节水技术选用抗旱品种充分利用土壤水技术农田保墒技术培肥地力与水肥耦合技术作物调亏灌溉技术控制性分根交替灌溉技术作物调亏灌溉技术在作物生长发育某些阶段（主要是营养生长阶段）主动施加一定的水分胁迫，促使作物光合产物的分配向人们需要的组织器官倾斜，以提高其经济产量的节水灌溉技术。部分根系处于土壤干燥的区域（干燥区）中，作物受到水分胁迫，根部形成大量脱落酸，传送到叶片，气孔开度减少，降低蒸腾耗水量；部分根系处于灌水的区域（湿润区）中，作物从土壤中吸收水分，满足正常的生理活动的需要。干燥区和湿润区交替灌溉。交替胁迫后次生根大量增加，根系吸水吸肥能力增加，水分利用效率明显提高。控制性分根交替灌溉技术耕作保墒技术覆盖保墒技术（三）化学节水技术聚丙烯酰胺沥青乳化剂丙烯酰胺型淀粉接枝型黄腐酸四、防洪治洪技术五、节水和净水型生态农业技术在节水生态农业模式中，把水通过相关联的生产环节和措施加以净化，使有限的水资源得到重复利用。在辽宁省大洼县西安养殖场的生态农业工程，以水生饲料为核心，以水为纽带，在闭路循环中，实行四级净化五步利用。首先是冲猪舍水引人凤眼莲池，在凤眼莲净化污水的同时，部分代谢物被凤眼莲所吸纳供自身生长，而凤眼莲经过喂饲生猪其能量又被生猪生长所吸纳。这是它的第一级净化、第一步利用。从凤眼莲池排出的第一次净化污水再流入细绿萍池中进行第二级净化、第二步利用。经过两级净化的废水放人鱼、蚌塘，水已清澈，但浮游生物量大，是鱼、蚌的天然饲料。据40亩鱼塘测定，仅用三级净化废水，亩产鱼量达200kg。这是第三级净化、第三步利用。第四级净化、第四步利用是将鱼、蚌塘中经过沉淀曝气的肥水灌进稻田，不仅能促进水稻生长发育和提