农田高效节水灌溉技术:科学控水,增产又环保

水是农业生产的命脉,但农业用水占全国用水总量的百分之六十以上,其中灌溉用水又占了农业用水的绝大部分。过去那种大水漫灌的方式,水在地面流,大部分蒸发了或者渗到深层土壤里,真正被作物利用的水分不到一半。水资源紧缺的地区,这种粗放式灌溉已经难以为继。

高效节水灌溉不是简单地少浇水,而是根据作物的需求精准供水。把水直接送到作物根部,减少蒸发和渗漏损失,让每一滴水都发挥作用。以下从几种主流节水灌溉技术、适用条件、管理要点几个方面来说。

滴灌:最节水的灌溉方式

滴灌是通过管道系统,把水一滴一滴均匀缓慢地送到作物根部土壤的灌溉方式。它的核心是“局部灌溉”,只湿润作物根系周围的土壤,行间保持干燥,减少了土壤蒸发和深层渗漏。

滴灌系统的构成包括首部枢纽、输水管道、滴灌带或滴灌管。首部枢纽包括水泵、过滤器、施肥罐、控制阀门等,是整个系统的控制中心。过滤器是滴灌的关键设备,水质不好容易堵塞滴头,需要根据水源情况选择合适的过滤器。

滴灌的节水效果最明显,比地面灌溉节水百分之三十到五十,比喷灌节水百分之十五到二十五。同时,滴灌还能结合施肥,实现水肥一体化,肥料利用率从百分之三十提高到百分之五十以上。滴灌条件下土壤结构不板结,作物根系发育好,产量一般能提高百分之十到二十。

滴灌适用于宽行作物,如棉花、玉米、果树、蔬菜等。株行距大的作物,每行铺一条滴灌带;密植作物可以每隔两到三行铺一条。滴灌带铺设后要固定好,防止被风吹动。使用过程中要定期检查滴头是否堵塞,发现堵塞及时清洗或更换。

滴灌对水质要求较高,水源中不能有过多泥沙和悬浮物。使用地表水时,要建沉淀池或安装过滤设备。使用井水时,也要安装过滤网。施肥时要用可溶性好的肥料,施肥后要冲洗管道,防止肥料残留堵塞滴头。

喷灌:适用范围广的节水方式

喷灌是利用喷头把水喷射到空中,形成细小水滴,均匀洒落在田间的灌溉方式。它模拟自然降雨,能控制灌溉水量和均匀度。

喷灌系统分为固定式、半固定式和移动式三种。固定式喷灌的管道和喷头都埋在地下或固定在地面,操作方便,但投资较高。半固定式的主管道固定,支管和喷头可以移动,投资适中。移动式喷灌的管道和喷头都可以移动,投资最低,但劳动强度大。

喷灌的节水效果也比较明显,比地面灌溉节水百分之三十左右。喷灌能改善田间小气候,高温季节喷灌可以降低温度,有利于作物生长。喷灌不受地形限制,坡度较大的地块也能使用。

喷灌适用于大多数大田作物,如小麦、玉米、大豆、牧草等。喷灌强度要根据土壤入渗能力选择,粘土地要选低强度喷头,防止产生径流;沙土地可以选高强度喷头。喷灌时间要避开大风天气,风速超过三级时喷灌均匀度明显下降。中午高温时段也不宜喷灌,蒸发损失大,还容易灼伤作物叶片。

喷灌的缺点是投资较高,每亩在八百到一千五百元之间。运行需要一定压力,电费或油费是日常开支的一部分。喷灌还会受风的影响,有风天均匀度差。

微喷灌:介于滴灌和喷灌之间

微喷灌是介于滴灌和喷灌之间的一种灌溉方式,喷头出流量小,喷洒半径小,湿润范围介于两者之间。微喷灌的喷头流量一般在每小时几十升到两百升,喷洒半径一到三米。

微喷灌结合了滴灌和喷灌的优点。比滴灌抗堵塞能力强,对水质要求略低;比喷灌节水,蒸发损失小。微喷灌能湿润作物周围的土壤和叶片,适合需要高湿度的作物。

微喷灌适用于蔬菜、花卉、果树、苗圃等。设施农业中应用较多,大棚蔬菜、温室花卉常用微喷灌。微喷灌可以调节棚内湿度,夏季还能起到降温作用。

微喷灌系统与滴灌类似,也需要过滤器,但过滤精度可以比滴灌低一些。喷头的选择要根据作物种类和株行距确定,保证喷洒均匀覆盖。

膜下滴灌:节水增效的典范

膜下滴灌是把地膜覆盖和滴灌技术结合起来的一种灌溉方式。滴灌带铺在地膜下面,水通过滴头渗入土壤,地膜减少了土壤蒸发。

膜下滴灌的节水效果最突出,比地面灌溉节水百分之五十以上。地膜覆盖还能提高地温,抑制杂草生长,减少病虫害。膜下滴灌在新疆棉花种植中大面积应用,节水增产效果明显。棉花膜下滴灌比常规灌溉节水百分之四十到五十,增产百分之十五到二十,每亩增收两百到三百元。

膜下滴灌适用于干旱半干旱地区的经济作物,如棉花、玉米、马铃薯、瓜类等。铺膜和铺带可以一次完成,有专用的铺膜铺带机。覆膜要严密,边缘压土,防止被风吹起。滴灌带铺在膜下正中,与作物行对齐。

膜下滴灌的缺点是地膜回收困难,残膜污染问题需要重视。选择厚度达标的地膜,回收时用残膜回收机,减少残膜在土壤中的积累。现在也在推广可降解地膜,解决残膜污染问题。

渠道防渗:减少输水损失

渠道防渗不是田间灌溉技术,但它是节水灌溉的重要组成部分。传统土渠输水,沿途渗漏损失高达百分之三十到五十。把土渠改成防渗渠道,输水损失大幅降低。

渠道防渗的材料有混凝土、浆砌石、塑料薄膜等。混凝土防渗效果好,使用寿命长,但投资较高。塑料薄膜防渗投资低,施工简单,但使用寿命短。选择哪种材料要根据当地情况确定。

渠道防渗后输水速度快,灌溉效率提高。原来灌一亩地需要几个小时,防渗后可能只要几十分钟。渠道断面小,占地面积少,便于管理。

渠道防渗适用于各种灌区,特别是大型灌区的骨干渠道。田间末级渠道也可以用防渗措施,但要根据经济性决定。防渗渠道要注意养护,防止冻胀破坏和杂物堵塞。

如何选择适合的节水灌溉技术

选择节水灌溉技术要考虑水源条件、作物种类、地形地貌、经济投入等因素。

水源条件是最基础的考虑因素。水源充足、水质好的地方,各种节水灌溉技术都可以选。水源不足的地方,优先选择滴灌这类高效节水的技术。水质差的地方,要选择抗堵塞能力强的喷灌,或者加装过滤设备后使用滴灌。

作物种类影响技术选择。果树、蔬菜等经济价值高的作物,适合滴灌或微喷灌,虽然投资高,但增产增收效果明显。小麦、玉米等大田作物,适合喷灌,投资适中,管理方便。棉花、马铃薯等适合膜下滴灌。

地形地貌也要考虑。平原地区各种技术都适用。丘陵坡地适合滴灌和喷灌,滴灌不受地形影响,喷灌要选择压力稳定的系统。坡度过大的地块不宜用喷灌,容易产生径流。

经济投入是现实约束。滴灌每亩投资一千到两千元,喷灌八百到一千五百元,渠道防渗根据材料不同投资差异大。选择时不能只看初始投资,要算长期效益。节水灌溉省水省工、增产增收,投资回收期一般在两到四年。

节水灌溉的管理要点

设备选对了,管理跟不上,节水效果也出不来。节水灌溉的管理有几个要点。

灌溉制度要科学。根据作物需水规律和土壤水分状况确定灌水时间和灌水量。不能像地面灌溉那样凭经验,要看墒情、看天气。土壤水分监测可以用简易的张力计,或者用手捏判断。灌水定额要小,次数要增加,少量多次是节水灌溉的原则。

施肥要同步。水肥一体化是节水灌溉的优势,肥料随水直接送到作物根部,利用率高。肥料要选水溶性好的,施肥前先溶解过滤,防止堵塞滴头。施肥顺序是先浇清水,再施肥,最后再浇清水冲洗管道。

设备维护要跟上。过滤器要定期清洗,压力表要经常检查,滴头堵塞要及时处理。每年灌溉季节结束后,要把管道中的水排空,防止冻裂。移动式喷灌的管道要妥善保管,避免日晒雨淋。

操作人员要培训。节水灌溉系统不是装上就能用好的,需要掌握操作技术。操作人员要了解系统的工作原理,会判断故障,会简单维修。不懂操作的人用节水灌溉,效果可能还不如地面灌溉。

高效节水灌溉是农业用水方式的一场变革。从大水漫灌到精准灌溉,不只是技术的进步,更是用水理念的转变。水越来越金贵,农业用水不可能再像过去那样粗放。选择适合的节水灌溉技术,把管理跟上去,节水、增产、环保三个目标都能实现。

内容仅供参考,不构成农业技术建议。具体技术方案请结合作物品种、当地气候条件、水源状况和投资能力进行选择。

参考资料来源:

中国农业科学院农田灌溉研究所.《中国节水灌溉技术发展报告》.中国水利水电出版社.2023年.

全国农业技术推广服务中心.节水灌溉技术集成与示范推广报告.2022年.