二十五、早地集水及节水灌溉机械化技术
2006/7/11 

    1.技术简介
    在我国农业耕地面积中干旱、半干旱面积比例很大,干旱面积约占7000万公顷,占总耕地面积的51.9%,其中北方旱地面积5300万公顷,南方1700万公顷,分布于20余省、自治区和直辖市。作为影响农业生产的重要因素之一的水资源,由于在地理和时空分布不均,已经严重制约着我国农业产量的进一步提高。我国大部分的中低产田主要集中在干旱地区,特别是西北地区,旱地作物种植与有灌溉条件耕地相比,两者产量每公顷相差1200~3000千克,旱地作物产量明显低于水浇地。所以,加速推广旱地集水及节水灌溉机械化技术已经成为促进我国农业可持续发展的重要举措。
    旱地集水及节水灌溉机械化技术主要包括旱地集水保水工程技术和节水灌溉机械化技术两部分内容。旱地集水保水工程技术主要指通过工程措施,将降水蓄集起来,并采取有效手段防止集蓄起来的降水被蒸发蒸腾或渗漏散失,供给农业生产的需要。传统的方法主要包括集水窖、蓄水池、土坝与小堰、塘坝塘库的建设等,现代旱地农业集水工程技术主要包括采用现代技术对传统蓄水结构进行改造、采用新型蓄水设施以及人工增雨、积雪和截雾集水技术等,在这里主要指集水区集水结构、蓄水结构、种植区的建设。
    节水灌溉机械化技术主要通过合理配套灌溉机械设备,根据作物合理水量要求和土壤渗析速度,维持最佳水分输送速度,减少各种水分损失的机械化灌溉技术,主要有节水型地面灌溉、喷灌、滴灌和行走式节水灌溉技术等。
    节水型地面灌溉包括节水畦灌、节水沟灌、膜上灌。节水型畦灌技术指通过防渗沟渠将灌溉水引入畦田,在田面形成薄水层,水层在沿畦田纵坡方向流动过程中逐渐入渗,以水分湿润作物主要根层,达到高效用水的目的。该技术主要适用于小麦、谷子等窄行距密播作物;节水沟灌是在作物行间开挖灌水沟,灌溉水在沟中流动过程中,靠重力和毛细管作用湿润土壤的灌溉技术,主要适于玉米、棉花宽行中耕作物;膜上灌技术是在地膜覆盖的基础上,利用地膜输水,将膜侧流改为膜上流,通过放苗孔和膜侧旁渗给作物供水的灌溉技术。
    喷灌技术是将水经过加压,喷射到空中,形成细水滴洒落到地面的一种灌水技术。滴灌是通过安装在管上的滴头将水均匀、缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式。行走式节水灌溉技术主要以播种灌水机和悬挂式卷管灌溉机为代表的节水灌溉技术。
    2.操作规程
    (l)现代旱地集水技术    在集水区种植区建设时,应按照以下原则:
    一是选择集水区地点时,要根据地形、坡度及天然径流的流向和地质土壤等状况。一般要有一定的坡度,但不宜太长、太陡,以1.5%~12%为宜,坡度为1.5%的小集水区的降雨集存效果最好;在坡度2%~5%的缓坡农田上,实行等高带状种植;坡度为5%~12%的地带,可筑等高垄沟或拦水埂,在坡度12%~15%的坡沟地带,要打梗修坝。
    二是集水区的形状一般有V字形、梯形和环状凹形等,如在集水区下面修建农用蓄水地则以V字形为佳。
    三是对集水区表层进行处理的方法主要有:对岩石等天然不透水的地表层处理时,只需清除杂物即可,在某些情况下,可在裂缝上填徐水泥,防止水分流失;对壤士和黏壤上进行处理时,先将表层土壤上的石块和杂草清除,平整夯实土壤,或在夯实地表上铺棚膜防渗。
    四是在集水区下边修建水平阶地梯田作为种植区时,应选择0.5%~1.5%的缓坡地,具有厚层土壤,各梯田应互相平行、宽度相等、保持水平,利于机械化作业。在修筑水平沟或等高沟时,水平沟宽0.8米,深0.3米,隔坡宽1.6~2.0米。
    在集水蓄水结构建设时,修建塑料薄膜防渗水池主要用塑料薄膜、块石、、细土、碎石等材料修建。挖油时,要使池壁与地底角度在75~85度,池底、池壁与地回外2米处必须平整光滑,铺设第一个对称面要有整段薄膜,通过池底并长出池口2米。薄膜铺两层,膜与膜接口处重叠30厘米以上,与池壁、池底相赌紧密。两层薄膜铺好后,将细土铺在池底和长出池口的薄膜上,厚20厘米左右。
    (2)节水灌溉机械化技术第~,在进行畦灌时,畦田规格应根据耕作方向、土壤质地。地面坡度而定。畦田适宜地面坡度为0.1%~0.3%。地面坡度较大时,应适当缩短畦长。人畦单宽流量应以保证灌水均匀不冲刷土壤为原则,一般控制在3~6升咪·秒。土壤透水性差、地面坡度大畦长短的田块,单宽流量应减少。
    第二,在进行沟灌时,灌水沟应沿地面坡度方向布置,适宜坡度为0.3%~0.8%。细流沟灌时,每条沟人沟流量控制在0.l~0.5升o钞。沟中水深为沟深的1/5~2/5,沟深一般为15~20厘米,沟宽为30~40厘米。
    第三,在进行膜上灌时,膜畦长度以70~100米较好,入畦流量以0.6~l升/秒为宜。
    第四,在进行喷灌时,喷灌强度不应超过土壤的人渗强度,保证水分及时入渗,避免地表径流的产生。喷灌时水滴平均直径不应超过l~3毫米,常用雾化指标来衡量,一般对于粮食作物其指标在3000一4000千帕/毫米之间。
    第五,滴灌时,满头布置间距取决于土壤质地、滴头流量和灌水定额。一般情况下,滴头流量为2~5升/小时,滴头间距为0.5~1.0米。
    第六,在进行行走式灌溉时,以目前常用的卷管式是挂灌溉机为例来说明其操作要点:①调整拖拉机的油门位置,一般放置在中间位置时,使水泵转速能达到额定转速。②调整调速皮带,即在确定喷灌或淋灌方式后,将液压马达和减速箱上的两对皮带轮上的皮带拨正到所需要的位置。在淋灌时需要速度较快,因此,三角带配在液压马达的大轮和减速箱的小轮上;在喷灌时则相反。③灌水车轮距和车架高度的调整。根据作物的行距和茎秆高度,松开车架上的两对蝶形螺母,将伸缩角杆调到需要的位置,锁紧蝶形螺母即可。④调整喷头的扇形喷洒角。将喷头座上的限位环拨到适当位置,使喷头在灌水车架前方能旋转240度左右的扇形喷洒角。调整喷头摇臂弹簧的松紧度,使摇臂能自然摆动约60~120度,以使喷头在水平方向的回转稳定。
    3.注意事项
    (1)现代旱地集水技术集水区集水结构的设计在环境方面应注意:①平均雨季雨量必须超过80毫米;②集水结构内的种植地段土壤要有高度贮水能力,土层厚度有1.5~2米;种植地段要匀整,保证水均匀地分配在整个种植面积;③集水结构内的集水地段土壤必须不透水。
    (2)水灌溉机械化技术   第一,在进行畦灌时,应在田面上水层前锋距畦尾一段距离时,封闭灌水口,使剩余水流继续流至畦尾。停灌后,田面积水继续入渗,使田间土壤湿润均匀。通常在坡度较大、土壤透水性差、灌水定额不大时,可采用七成土封口。在地面坡度大、土壤透水性好。灌水定额较大时,采用八成或九成封口,个别情况下采用满流封口。
    第二,沟灌时,开始放水时流量应大,然后逐渐减少人沟流量。一般在水流达到沟长80%时,停水封口,保证水流到达沟尾时被土壤全部吸收。
    第三,膜上灌应保证膜畦首尾灌水均匀,可通过调整膜畦首尾的渗水孔数及孔的大小控制流量,保证较高的灌水均匀度。
    第四,在采用悬挂式卷管灌溉机作业时,使用前准备工作及注意事项包括:①对整机进行全面检查,包括紧固螺丝、加注润滑油、油路连接、燃油加注、弹簧松紧、安全装置等。检查增速箱中有无润滑油或油位是否合适。②将灌水车从卷盘上卸下,变成工作位置,即和PE管出口用快速接头连接,使灌水车架垂直PE管轴线。③规划好田间运行方案,将地块划分成灌溉条带。喷灌时宽度应考虑重叠后的喷头射程距离。④用人工或其他小动力牵引灌水车铺放PE输水软管,直至在卷盘上剩余1~2圈PE管为止。⑤将水泵入口与水源接通,即可启动拖拉机开始作业。
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