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人口不斷的增加,人類對糧食的需求也在迅猛的增長。而灌溉淡水作為糧食生產(chǎn)的主要資源卻呈現(xiàn)出不斷下降減少的情況。從而限制了糧食產(chǎn)量的增長。怎樣高效的利用淡水,減少淡水的使用量,成為現(xiàn)如今各國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問題。其他發(fā)達地區(qū)對節(jié)水的問題相對我國來說更加的重視,英國、法國、瑞典等國大部分耕地都采用微噴灌等灌溉技術。隨著我國節(jié)水觀念的逐步形成與逐漸成熟,對節(jié)水灌溉技術也更加重視。該項技術也不斷的發(fā)展成熟,在大部分地區(qū)也采用各種節(jié)水灌溉的技術。本文針對各種灌溉方式的優(yōu)缺點進行了相應的分析和發(fā)展方向的淺析。
目前農(nóng)作物灌溉主要使用的方式為澆灌。其主要原理為:水泵取水――源頭進行加壓――將淡水輸送到管道尾端的噴頭――實現(xiàn)噴灌,根據(jù)噴頭的不同分為噴灌、滴灌不同的節(jié)水灌溉形式。但因為水流的不同,高效節(jié)水灌溉的主要形式為噴灌和微灌兩種。
利用噴頭進行主要灌溉,一般按壓力將噴頭分為低壓、中壓、高壓噴頭。而現(xiàn)在日常大多采用中壓搖臂噴頭。丘陵地區(qū)、低矮作物、露天平地等都適于用噴灌的方式。該噴頭的射程大噴灌范圍廣,田地間的管道布置稀疏,使用噴頭的數(shù)量少,成本低。技術的不斷提高,塑料噴頭更加節(jié)約成本。同時,噴灌自身一樣存在一定的缺點,一,由于噴灌噴頭的射程較大,范圍較廣,就會形成,噴頭附近的水滴打擊程度比遠處的大,第二,噴灌也會受到風向的影響,噴灑會造成不均勻的情況,會損失一定的水分。第三,由于噴頭使用時需要的壓力較大,這樣便會增加源頭水泵的工作功率,致使后期運行的成本增加。
微噴灌將噴頭改變成折射和旋轉(zhuǎn)結(jié)合的方式,進而實現(xiàn)了點噴和各種樣式的噴灌,對水資源的利用進一步的提高了,但其工作壓力需要維持在一定的范圍內(nèi)。該技術主要運用在大棚、低矮作物種植區(qū)內(nèi)。微噴灌的優(yōu)點在于在單位時間里出水量小,射程近,噴灑的均勻性較好,為作物的生長創(chuàng)造了良好的環(huán)境。因為出水的空隙需要控制,其較小的口徑使得噴頭的噴灌范圍有限,而輸水壓力也需要控制。在進行使用時,一次的投入成本相對較高。同時,由于在一定的單位時間內(nèi),灌溉的水量有限,因此灌溉所需要的時間也比較長。但是,對水資源的節(jié)約成果比較明顯,在水資源匱乏的地區(qū)可大量使用。
利用滴頭灌溉是滴灌的主要方式。滴頭主要分為內(nèi)鑲式和壓力補償式兩種。其主要運用在平地,丘陵地區(qū)。內(nèi)鑲式滴灌使用時所需要的工作壓力比微噴灌所需的壓力小,但由于其不能埋入土里,對作物的生長會產(chǎn)生一定的影響。距離水源點的遠近,其自身又沒有調(diào)節(jié)壓力的功能,會影響水滴出流的大小。壓力補償式雖然增加了調(diào)節(jié)壓力的功能,但投入相對有所提高。隨著技術的不斷提高,壓力補償式的成本有所降低。而滴灌和微噴灌相比較而言,所需時間較長,導致能源的消耗過多,這是滴灌存在的主要問題。
運用特殊技術在薄管上進行打孔,形成小孔出流。微噴帶結(jié)合了滴灌鋪設簡便、微噴灌出流量大的特點。適用于葡萄類的藤類作物。具有噴水均勻,耗時短、鋪設簡單、低水壓、成本低等特點。但是微噴帶也存在明顯的問題,一,對小孔的出水流量不能很好的進行控制,壓力增加水流量就會隨之增加;第二,鋪設的管道一般都較長,會有明顯的出水不均勻的情況;第三,管道的連接處沒有很好的技術進行連接。一般使用鋼絲固定技術,導致承壓力較差,灌溉區(qū)域過大,灌溉管道的主管道會比其他灌溉方式的管道大。
除了以上敘述介紹的灌溉方式以外,還有滲灌及滴箭等灌溉方式、涌流管(小管出流)等,這些方式在日常的灌溉中并不經(jīng)常使用。
灌溉技術目前在國內(nèi)呈現(xiàn)出專業(yè)化和多元化的趨勢。并且相關的技術也隨之產(chǎn)生并發(fā)展。
1、出現(xiàn)地下噴灌技術。在地下進行水資源的傳輸,可以大限度的降低水資源的蒸發(fā)而引起的流失,也能減少地表鋪設管道而引起的水土流失。盡管這項技術現(xiàn)在還不夠成熟,但技術在不斷的發(fā)展,這項灌溉方式在將來一定會取締其他的灌溉方式。
2、耕地與水源的距離逐漸的拉長,專業(yè)的低壓輸水管道技術的逐漸成熟使得節(jié)水灌溉的范圍不斷擴大.
3、高效農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術及管理水平的不斷提高。隨著農(nóng)業(yè)科技的飛速發(fā)展,計算機網(wǎng)絡技術系統(tǒng)、模擬模型及控制技術資源數(shù)據(jù)庫等技術的集成,在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應用越來越多,達到時間、空間、水量、質(zhì)量等方面的準確灌溉,這將是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉在長時期內(nèi)發(fā)展的必然趨勢。
4、節(jié)水灌溉新技術的不斷研發(fā)。現(xiàn)階段和節(jié)水灌溉有關的技術研發(fā)主要向兩個方向發(fā)展。首先,水源供給方面,集中在將水泵與太陽能發(fā)電板組合在一起,構(gòu)成自動抽水系統(tǒng),在基礎設施缺乏的偏遠耕種地區(qū),這一技術的應用能夠有效的提高灌溉的效率,同時也節(jié)約能源;其次,灌溉技術本身的研究。主要針對輸水設備的改進、噴頭的改進等方面,從每一個環(huán)節(jié)上進行優(yōu)化,不斷提高水資源灌溉的效率。