节水技术学习.pptx
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1、4.田间灌溉过程的节水,如采用喷灌、滴灌、畦灌、沟灌、膜上灌、膜下灌,坐水点种、土地平整等。5.加强用水管理,如制定科学的管理制度,健全节水政策法规,加强计划用水、计量用水、科学调度。4.2 农业节水现状一、国内农业节水现状(续)一、国内农业节水现状(续)我国西北半干旱地区的雨养农业雨养农业已形成了适应各种条件的栽培管理体系,包括种植制度的选择、抗旱品种的选育、覆膜、施肥、生物调控技术以及蓄水保墒工程技术等。雨养农业作为灌溉农业的补充,对缓解农业用水压力有重大意义。第1页/共61页4.2 农业节水现状二、国外农业节水现状二、国外农业节水现状 以埃及、印度等为代表的经济欠发达国家,农业节水主要采
2、用以渠道防渗技术和地面灌水技术为主,配合相应的农业措施及天然降水资源利用技术的模式。美国、以色列等为代表的经济发达国家,农业节水主要采用以高标准的固化渠道和管道输水技术、现代喷、微灌技术与改进后的地面灌水技术为主。第2页/共61页4.2 农业节水现状二、国外农业节水现状(续)二、国外农业节水现状(续)n以色列实现了全国输水管道联网,滴灌面积占90%以上;n美国喷、滴灌面积1100万hm2,占灌溉面积的50%;n德国、法国喷灌面积占灌溉面积的60%左右;n前苏联早在1984年就基本实现了渠道防渗化,地下输水管道占63%,防渗渠道占29%。第3页/共61页4.2 农业节水现状二、国外农业节水现状(
3、续)二、国外农业节水现状(续)发达国家在农业节水方面采取的主要措施有:n采用先进的节水灌溉技术;n基因改良、培育抗旱节水型作物新品种 通过基因的转移和重组,培育出抗旱的或能适宜咸水灌溉的农作物品种可节约淡水资源。n加强以计划用水为核心的农业用水管理 分类、分级确定灌溉土地的计划用水量。超定额用水应进行罚款,或者禁止超灌溉定额用水。第4页/共61页4.2 农业节水现状二、国外农业节水现状(续)二、国外农业节水现状(续)n农业灌溉用水管理的经济政策 如:小型灌溉工程由私人投资,而大型灌溉工程主要由政府投资。采取对农户实行低息贷款、给农民提供优惠价设备、允许水费赊欠等方法鼓励购买低耗水灌溉设备。n调
4、整作物结构,改变土地利用方式n通过水价杠杆调节灌溉用水量 按实际成本收费,减少对水资源和输水系统的过度需求,促进节约用水。n农民参与农业灌溉用水管理 第5页/共61页4.3 农业节水技术 从水源到形成作物产量要经过四个环节:从水源到形成作物产量要经过四个环节:第6页/共61页4.3 农业节水技术 节水灌溉的主要技术有:渠道防渗技术、低压管道输水节水灌溉的主要技术有:渠道防渗技术、低压管道输水技术、地面灌溉改进技术、喷灌技术、微灌技术等。技术、地面灌溉改进技术、喷灌技术、微灌技术等。一、渠道防渗技术一、渠道防渗技术 渠道是渠灌区输水的通道。其作用是把灌溉水从水源安渠道是渠灌区输水的通道。其作用是
5、把灌溉水从水源安全、快速、高效地输送到需要灌溉的田间。全、快速、高效地输送到需要灌溉的田间。渠系水利用系数渠系水利用系数指渠系输出水量与输入水量的比值,也指渠系输出水量与输入水量的比值,也等于渠系内各级渠道的渠道水利用系数的乘积。等于渠系内各级渠道的渠道水利用系数的乘积。s=mb d fs渠系水利用系数;渠系水利用系数;m 干渠渠道水利用系数;干渠渠道水利用系数;b 支渠渠道水利用系数;支渠渠道水利用系数;d 斗渠渠道水利用系数;斗渠渠道水利用系数;f 农渠渠道水利用系数。农渠渠道水利用系数。第7页/共61页根据所使用的防渗材料,渠道防渗技术大致可划分为:(1)土料压实防渗;(2)石料衬砌防渗
6、;(3)混凝土衬砌防渗;(4)塑料薄膜防渗;(5)沥青护面防渗。二、低压管道输水技术二、低压管道输水技术 简称简称“管灌管灌”,是利用低压输水管道将水直接输送,是利用低压输水管道将水直接输送到田间沟畦灌溉作物,以减少输送过程中水的渗漏和蒸到田间沟畦灌溉作物,以减少输送过程中水的渗漏和蒸发损失的节水技术。发损失的节水技术。管灌具有节水、节地、易管理,且省工省时、投资管灌具有节水、节地、易管理,且省工省时、投资相对较低的优点。相对较低的优点。第8页/共61页 我国灌溉面积95%以上采用地面灌溉。地面灌溉技术是我国乃至全世界应用最广的一种灌水技术。根据地面灌溉水向田间输送的形式和湿润土壤方式的不同,
7、地面灌溉可分为畦灌、沟灌、淹灌和漫灌四种。畦灌畦灌:畦灌是用田埂将灌溉土地分隔成一系列小畦。灌水时,将水引入畦田后在畦田上形成很薄的水层,沿畦长方向流动,在流动过程中主要借助重力作用逐渐湿润土壤。依畦田长度划分,畦灌有长畦灌和短畦灌两种。畦长大于100m的称为长畦灌,畦长小于70m的称为短畦灌或小畦灌。三、地面灌溉改进技术三、地面灌溉改进技术第9页/共61页 沟灌沟灌:沟灌是在作物行间开挖灌水沟,水从输水沟进入灌水沟后,在流动的过程中主要借毛细管作用湿润土壤。沟灌适用于宽行距的中耕作物。淹灌淹灌:淹灌是在田间用较高的土埂将灌溉土地划分成许多格田,引入较大流量迅速在格田内建立起一定深度的水层,借
8、重力作用湿润土层。淹灌主要适用于水稻、水生植物及盐碱地冲洗灌溉。漫灌漫灌:漫灌是在田间不做任何沟埂,灌水时任其在地面漫流,借重力作用渗入土壤,是一种粗放的灌水方法。漫灌灌水均匀性较差,水量浪费大,一般不应采用漫灌方法。三、地面灌溉改进技术(续)三、地面灌溉改进技术(续)第10页/共61页 (1)小畦“三改”灌水技术 三改长畦改短畦、宽畦改窄畦、大畦改小畦。技术要点:确定合理的畦长、畦宽和入畦单宽流量。三、地面灌溉改进技术(续)三、地面灌溉改进技术(续)优点:节水,易于实现小定额灌水;灌水均匀,灌溉质量高;防止深层渗漏,预防土壤盐碱化发生;减轻土壤冲刷和土壤板结,减少土壤养分流失。(2)膜上灌灌
9、水技术膜上灌灌水技术 膜上灌膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的,畦、沟全部被地膜所覆盖,利用地膜输水,并通来的,畦、沟全部被地膜所覆盖,利用地膜输水,并通过作物的放苗孔和专设灌水孔入渗给作物供水的过作物的放苗孔和专设灌水孔入渗给作物供水的局部灌局部灌溉技术。溉技术。第11页/共61页(3)涌流灌溉技术涌流灌溉技术 把传统的沟、畦连续放水改为间歇放水把传统的沟、畦连续放水改为间歇放水,使水在沟,使水在沟畦内呈波涌状推进的灌溉技术。畦内呈波涌状推进的灌溉技术。用相同水量灌水,间歇用相同水量灌水,间歇灌水流前进距离为连续灌的灌水流前进距离为连续灌的
10、13倍,大大减少了深层渗倍,大大减少了深层渗漏,提高了灌水均匀度,漏,提高了灌水均匀度,田间水利用系数田间水利用系数可达可达0.80.9。(2)膜上灌灌水技术膜上灌灌水技术(续续)地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟及灌水温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟及灌水质量高等特点。质量高等特点。田间水利用系数田间水利用系数储存在田间主要土壤根系层的水量储存在田间主要土壤根系层的水量与灌入田间的水量之比。与灌入田间的水量之比。第12页/共61页第13页/共61页 喷灌是利用专门的系统将水加压后送到田间
11、,通过喷洒器将水喷射到空中,使水分散成细小水滴后均匀地洒落到田间进行灌溉的一种灌水方法。四、喷灌四、喷灌第14页/共61页四、喷灌四、喷灌 (1)喷灌的优点 节水、保持水土、节地、提高产量、适应性强、省劳工 (2)喷灌的不足 受风的影响大、蒸发损失大、设备投资高、能耗多 第15页/共61页四、喷灌四、喷灌(3)喷灌系统的组成 通常由水源工程水源工程、水泵和动力机水泵和动力机、输配水管道系统输配水管道系统、喷头喷头以及附属设附属设备、附属建筑物备、附属建筑物组成。(4)喷灌系统的分类 根据设备组成分为:管道式喷灌系统、机组式喷灌系统。管道式喷灌系统管道式喷灌系统管道式喷灌系统是指以各级管道为 主
12、体组成的喷灌系统。第16页/共61页管道式管道式喷灌系统喷灌系统全固定式:全固定式:水泵、管道系统水泵、管道系统(干管、支管、竖管干管、支管、竖管)不动,喷头可换。不动,喷头可换。半固定式:半固定式:水泵、管道系统干管固定,支管、竖水泵、管道系统干管固定,支管、竖 管、喷头可移动。管、喷头可移动。全移动式:全移动式:水泵、各级管道直至喷头均可拆卸移水泵、各级管道直至喷头均可拆卸移 动。动。按照可移动的程度,管道式喷灌系统可分成:全固定式、全移动式和半固定式三种。第17页/共61页机组式喷灌系统机组式喷灌系统将喷灌系统中相关部件组装成一体,组成可移动的机组进行作业。其组成一般是在拖拉机上安装一个
13、或多个喷头、水泵、管道,以电动或柴油机为动力,进行喷洒灌溉。其结构紧凑、机动灵活、机械利用率高,能够一机多用,单位喷灌面积的投资低。轻小型喷灌机是目前我国农村应用较为广泛的一种喷灌系统。第18页/共61页机组式机组式喷灌系统喷灌系统定喷式:定喷式:喷灌机组在一个固定的位置喷洒,达到喷灌机组在一个固定的位置喷洒,达到作物灌水定额后,按预定程序移动到另一位置进作物灌水定额后,按预定程序移动到另一位置进行喷洒,在灌水周期内完成计划的灌溉面积。行喷洒,在灌水周期内完成计划的灌溉面积。行喷式:行喷式:在喷灌过程中一边喷洒一边移动或转动,在喷灌过程中一边喷洒一边移动或转动,在灌水周期内完成计划的灌溉面积。
14、在灌水周期内完成计划的灌溉面积。大大型型喷喷灌灌机机第19页/共61页 滴灌滴灌:利用低压管道系统通过滴头,将作物生长所需的水分和养分均匀而又缓慢地滴入作物根部附近,借重力作用使水渗入作物根区,使土壤经常保持最佳含水状态的一种灌水方法,属于局部灌溉。五、微灌五、微灌 微灌是利用专门设备,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。微灌主要包括滴灌、微喷灌、脉冲微喷灌、渗灌等。(1)滴灌的优点 比喷灌更节水10-20%、节能50-70%,并方便田间作业。(2)滴灌的缺点 投资高、管道和滴头容易堵塞、对水质要求高。第20页/共61页(3)滴灌系统的组成 滴灌系统由水源、首部控制
15、枢纽、输配水管网、滴水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成。(4)滴灌的类型 固定式滴灌:各级管道和滴头位置都不动;半固定式滴灌:干、支管固定,毛管由人工移动;移动式滴灌:干、支、毛管均可移动。第21页/共61页 农业节水管理农业节水管理是指根据农作物的需水、耗水规律,来控制、调配水源,以最大限度地满足作物对水分的需求,实现区域效益最佳的农田水分调控管理。它包括节水高效灌溉制度、土壤墒情监测与灌溉预报技术、灌区配水技术、灌区量水技术和灌溉自动控制技术等方面。4.4 农业节水管理第22页/共61页一、节水高效灌溉制度一、节水高效灌溉制度 作物灌溉制度作物灌溉制度是为了促使农作物获得高产和节约
16、用水而制定的适时、适量的灌水方案,作物灌溉制度作物灌溉制度包括:农作物播种前及全生育期内的灌水次数灌水次数、灌水时间灌水时间、灌水定额灌水定额和和灌溉定额灌溉定额。灌水定额是指单位耕地面积上的一次灌水量;灌溉定额是指单位耕地面积上农作物播种前和全生育期内的总灌溉水量。4.4 农业节水管理(续)第23页/共61页 节水高效灌溉制度是把有限的灌溉水量在作物生育期内进行最优分配,以提高灌溉水向根层贮水的转化效率和光合产物向经济产量转化的效率。1.1.供水充分条件下的节水高效灌溉制度供水充分条件下的节水高效灌溉制度 充分灌溉是指水源供水充足,能够全部满足作物需水要求的情况下,根据作物需水规律及气象、作
17、物生长发育状况和土壤墒情等对农作物进行适时、适量地灌溉,使其在生长期内不产生水分胁迫(亏缺)情况下获得作物高产的灌水量与灌水时间的合理分配,并且不产生地面径流和深层渗漏,即:既要确保获得最高产量,又应具有确保获得最高产量,又应具有较高的水分生产率。较高的水分生产率。第24页/共61页 2.2.供水不足条件下的非充分灌溉制度供水不足条件下的非充分灌溉制度 非充分灌溉是指在水源不足或水量有限条件下,把有限的水量在作物间或作物生育期内进行最优分配,确保各种作物水分敏感期的用水,减少对水分非敏感期的供水,此时所寻求的不是单产最高,而是全灌区寻求的不是单产最高,而是全灌区总产值最大总产值最大。p非充分灌
18、溉的经济用水灌溉制度 以经济效益最大或水分生产率最高为目标,确定作物的耗水量与灌溉水量。第25页/共61页 2.2.供水不足条件下的非充分灌溉制度供水不足条件下的非充分灌溉制度(续续)p调亏灌溉制度 根据作物的遗传和生物学特性,在生育期内的某些阶段,人为地施加一定程度的水分胁迫(亏缺),调整光合产物向不同组织器官的分配,调控作物生长状态,促进生殖生长,控制营养生长的灌溉制度。p根系分区交替隔沟灌溉 每条灌水沟在两次灌水之间对作物根系实行干湿交替,且顺序间隔一条灌水沟供水的灌溉措施。第26页/共61页 用张力计、中子法等监测土壤墒情,数据经分析处理后,配合天气预报,对适宜灌水时间、灌水量进行预报
19、,可以做到适时适量灌溉,有效地控制土壤含水量,达到节水又增产的目的。1 1烘干法烘干法 用取土管插入土中取得土样,称其重量,置于烘箱中,在105至110的温度下,烘干至其重量不再变更时,计算所失去的水分与土样干重量的百分比。此法须有烘箱、取土钻及一定精度的天平,烘干时间最少需810h。二、土壤墒情监测技术二、土壤墒情监测技术第27页/共61页2 2张力计法张力计法 先用负压计测定土壤水分的能量,然后通过土壤水分特征曲线间接求出土壤含水量。负压计由陶土头、连通管和压力计三部分组成。3 3中子仪法中子仪法 通过测定土壤中氢原子的数量而间接求得土壤含水量。目前中子仪主要有两种类型:一种用于测定深层(
20、地表30cm以下)土壤水分;另一种用于测定表层(小于30cm)土壤含水量。4 4遥遥 感感 法法 从土壤表面反射或散出的电磁能强度随土壤含水量大小而变化。遥感技术通过测定从土壤表面反射或散出的电磁能,来测定土壤含水量。第28页/共61页二、土壤墒情预报方法二、土壤墒情预报方法1 1经验公式法经验公式法 经验公式法主要是利用前期土壤水分、气温、降雨等因子与土壤水分之间的关系,建立土壤水分预报经验公式。该法在降雨稀少的干旱地区较为适用,对于两次降雨之间的土壤水分消退过程预报也适用。墒情预报主要是田间土壤含水率的预报。第29页/共61页二、土壤墒情预报方法(续)二、土壤墒情预报方法(续)2 2土层水
21、量平衡法土层水量平衡法 该法是将作物根系活动区域以上土层视为一个整体系统。输入项:输入项:降雨量、灌水量、侧向补给量、地下水补给量;输出项:输出项:作物蒸腾量、地面径流量、侧向流出量、深层渗漏量 任意时段,该系统的水量保持平衡。任意时段,该系统的水量保持平衡。忽略侧向补给量、侧向流出量;当地下水埋藏很深时,地下水补给量可忽略;干旱区旱作灌溉少有深层渗漏。则土层水量平衡式简化为:第30页/共61页二、土壤墒情预报方法(续)二、土壤墒情预报方法(续)Wi=Wi-1+降雨量+灌水量-地面径流量-作物蒸腾量入:入:降雨量、灌水量、侧向补给量、地下水补给量;出:出:作物蒸腾量、地面径流量、侧向流出量、深
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