農(nóng)田灌溉中自壓滴灌技術(shù)的應(yīng)用研究

顏亮

(陜西省涇惠渠灌溉中心，陜西 咸陽 713800)

0 引言

滴灌技術(shù)是將具有一定壓力的水，過濾后通過經(jīng)管和滴灌帶或滴頭以水滴的形式均勻且緩慢地滴入植物根部附近土壤的一種灌溉方式。自壓滴灌技術(shù)是以滴灌技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，具有減排、節(jié)水、省工等特點(diǎn)，使得水資源得到充分利用，種田成本降低。

1 自壓滴灌技術(shù)

1.1 自壓滴灌技術(shù)的定義

自壓滴灌技術(shù)也叫壓力補(bǔ)償?shù)喂嗉夹g(shù)，主要利用地形形成的坡降產(chǎn)生自然落差，從而使得地表水源產(chǎn)生重力落差，再通過經(jīng)管和滴灌帶配套設(shè)施進(jìn)行配合，將水源以水滴的形式作用于農(nóng)作物根部，進(jìn)而保障農(nóng)作物根部區(qū)域得到充足的水分補(bǔ)充。自壓滴灌的顯著優(yōu)點(diǎn)是不需要額外動(dòng)力支持，僅利用地勢形成的自然落差，再通過自動(dòng)恒壓裝置則可保證每棵農(nóng)作物的供水量，進(jìn)而使水資源得到充分利用。在利用此技術(shù)時(shí)，對(duì)水源沒有任何特殊要求，無論是來自井底、山澗、水塘等的水都可以作為供水水源，從而達(dá)到了水源的合理運(yùn)用以及節(jié)水要求。自壓滴灌過程中不會(huì)對(duì)農(nóng)作物下的整個(gè)土壤結(jié)構(gòu)造成比較嚴(yán)重的破壞，所以土壤環(huán)境保持穩(wěn)定，水分流失較小，水資源利用率較高。在農(nóng)作物的生長中起到增強(qiáng)抗逆性作用，對(duì)避免水土流失以及減少病蟲害侵蝕等方面產(chǎn)生了積極影響，進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了很高的保護(hù)效果。

1.2 自壓滴灌技術(shù)的特點(diǎn)

自壓滴灌技術(shù)有諸多特點(diǎn)，例如：節(jié)水、節(jié)源、降低成本等。文章以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十師一八四團(tuán)為例介紹自壓滴灌技術(shù)特點(diǎn)。

1.2.1 節(jié)約供水水量

農(nóng)田灌溉中的自壓滴灌技術(shù)一般采用以下灌溉模式，從供水水源到農(nóng)田之間全部采用管道進(jìn)行輸水，這樣的灌溉模式相比于傳統(tǒng)的地面灌溉和加壓灌溉，降低了水分蒸發(fā)產(chǎn)生的水分流失，水源的利用率大幅度提高，從而節(jié)約了水資源，節(jié)水率高達(dá)28%。這樣的灌溉模式對(duì)于水資源貧乏地區(qū)有著重要的影響。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十師一八四團(tuán)位于古爾班通古特沙漠西北邊緣，是一個(gè)干旱少雨、水資源貧乏的地區(qū)，該團(tuán)擁有7.20萬hm2土地，僅僅依靠冬季積雪形成的地表水和從其他地區(qū)引進(jìn)的8 000萬m3維持農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。自從引入自壓滴灌技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田灌溉后，每年可節(jié)水1 800萬m3。

1.2.2 降低種田成本

灌溉技術(shù)出現(xiàn)之后，一段時(shí)間內(nèi)被稱為昂貴技術(shù)，主要原因?yàn)檎w灌溉系統(tǒng)過于復(fù)雜，投資、運(yùn)行及維修成本太高。而自壓滴灌技術(shù)卻不是這樣，此技術(shù)沒有前期安裝水泵機(jī)組等基建的投資成本與后期的維修成本，相比于傳統(tǒng)的滴灌技術(shù)成本較低。自壓滴灌技術(shù)輸水管網(wǎng)灌溉結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)于種植小面積農(nóng)田的個(gè)體戶農(nóng)民來說，僅通過簡單的安裝介紹，農(nóng)戶就可以自主安裝自壓滴灌系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)田澆灌。自壓滴灌系統(tǒng)的輸水管道在地下埋藏，不用修毛渠和畦埂，提高了可利用的農(nóng)田面積，提高了土地利用率，降低了種田成本。一八四團(tuán)自從采用了自壓式滴灌技術(shù)后，個(gè)人管理土地的面積增加，畝綜合成本起碼降低了200元。

1.2.3 使用范圍擴(kuò)大、節(jié)省電力資源

自壓滴灌技術(shù)的使用范圍相比于一般滴灌技術(shù)擴(kuò)大了不少，對(duì)于應(yīng)用的地形和土壤的適應(yīng)性也很強(qiáng)。特別對(duì)于山區(qū)或者丘陵這樣的地形起伏較大、地勢窄小、地塊分散的區(qū)域，采用自壓滴灌技術(shù)會(huì)得到較好的適應(yīng)效果。整個(gè)滴灌系統(tǒng)的輸水管道埋藏于地下，不易遭到破壞，減少了維修成本。此技術(shù)的主要原理為利用重力落差轉(zhuǎn)換為水的勢能，整體工作中無需利用大量電力。

1.2.4 節(jié)省肥料、改善生態(tài)環(huán)境

由于自壓滴灌技術(shù)采用滴灌的方式進(jìn)行灌溉，農(nóng)作物不會(huì)出現(xiàn)對(duì)肥料吸收不充分的現(xiàn)象，肥料也不會(huì)產(chǎn)生流失或者下滲等問題。將水溶性肥料進(jìn)行合理稀釋，使?jié)舛冗m宜，其后利用自壓滴灌系統(tǒng)的施肥罐將肥料直接作用到農(nóng)作物的根部，節(jié)省了肥料，肥料利用率可高達(dá)70%。在使用農(nóng)藥方面，滴灌可以隨著水源使用農(nóng)藥，使得農(nóng)藥使用效率得到提高，減少了農(nóng)藥對(duì)農(nóng)田以及地下水源的污染，保護(hù)了附近的生態(tài)環(huán)境。

2 自壓滴灌技術(shù)的系統(tǒng)組成

自壓滴灌系統(tǒng)主要由供水水源、首部樞紐以及輸水管道系統(tǒng)、滴灌帶系統(tǒng)等組成。具體組成要根據(jù)特征、輸水量、地勢特點(diǎn)等情況綜合分析，進(jìn)而選擇最優(yōu)滴灌系統(tǒng)。

由水源地提供的供水水源要先經(jīng)過引水干渠利用澆混凝土的方式對(duì)初級(jí)水源進(jìn)行防滲處理，然后將水引入壓力前池中。在壓力前池中，灌溉用水先進(jìn)行沉淀，然后經(jīng)過管道進(jìn)行運(yùn)輸。整個(gè)壓力前池分為3個(gè)部分，分別為進(jìn)水區(qū)域、沉淀區(qū)域、出水區(qū)域，這3個(gè)區(qū)域主要利用澆筑等方式對(duì)水源進(jìn)行處理。供壓裝置要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦芜x擇建立，注意一定要按照位差供水才可以實(shí)現(xiàn)自壓滴灌。修建的蓄水池或者水塔的上方應(yīng)用石棉瓦或者水泥等進(jìn)行覆蓋，以免灰塵進(jìn)入及藻類滋生。

首部樞紐可以包括施肥罐、過濾裝置、水表、減壓閥、壓力表等設(shè)施，其中過濾裝置一般采用砂石式過濾器進(jìn)行初步簡單過濾，但是要保障過濾器的篩網(wǎng)為120目，并且具備手動(dòng)反沖洗的功能。農(nóng)田灌溉中所用到的施肥罐主要為壓差式施肥罐，可根據(jù)農(nóng)田特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

輸水管網(wǎng)系統(tǒng)主要分為主干管、分干管以及相關(guān)若干管件組成，可以使用壓力調(diào)節(jié)設(shè)備、流量計(jì)等進(jìn)行監(jiān)測。在管網(wǎng)布控過程中，要保證管道之間相互垂直，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)田狀況進(jìn)行布控。在鋪設(shè)毛管時(shí)，要根據(jù)農(nóng)作物種植方向進(jìn)行合理布置，保障農(nóng)作物的灌溉要求。所有的管道要盡量埋藏在地表以下，干支管道的末端要設(shè)置排水設(shè)備，以起到減緩管道老化的作用。

3 農(nóng)田灌溉中自壓滴灌技術(shù)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)田灌溉中被廣泛應(yīng)用，特別是在干旱缺水地區(qū)以及山地丘陵地區(qū)，此技術(shù)高效地保障了水資源利用率，是目前這兩類地區(qū)最有效的農(nóng)田灌溉方式。2016年，一八四團(tuán)以加壓式灌溉技術(shù)為基礎(chǔ)改造了自壓滴灌系統(tǒng)。輸水管道總長36 km，設(shè)計(jì)灌溉面積為0.27萬hm2。在該技術(shù)使用后，該集團(tuán)每年可以節(jié)省電費(fèi)160萬元，節(jié)水1 800萬m3。由此可見，自壓滴灌技術(shù)是一項(xiàng)一年投資多年受益的利農(nóng)項(xiàng)目。

3.2 應(yīng)用問題

雖然自壓滴灌系統(tǒng)在應(yīng)用中有多種益處，但是該系統(tǒng)也存在一些問題亟待解決。

3.2.1 灌水器堵塞問題

在汛期灌溉時(shí)，沒有被沉沙區(qū)域沉淀的泥沙會(huì)將灌水器堵塞，從而造成灌水器無法工作。同時(shí)，灌水器的輸水孔徑較小，進(jìn)而容易被堵塞，影響滴灌效果。所以要盡可能保證供水水源干凈并且得到充分過濾。

3.2.2 管材設(shè)備等問題

自壓滴灌技術(shù)對(duì)管材的要求較高，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求選擇合適的管道材料。目前國內(nèi)外常用的管材有聚乙烯、硬聚氯乙烯等，如果需要大口徑的管材，可以采用鋼管、玻璃鋼管、球墨鑄鐵管等。但是常用的管材在某些特殊情況下則不可以使用，需要開發(fā)新型管道材料。

3.2.3 其他問題

在農(nóng)田灌溉期結(jié)束之后，進(jìn)入冬季，整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的水將會(huì)放盡，這時(shí)應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查管道閥門是否堵塞，以防水有存余對(duì)管道和閥門造成破裂情況。應(yīng)定期檢查管道連接，防止管道因連接不牢而脫節(jié)，使系統(tǒng)停止工作。農(nóng)田灌溉管理人員應(yīng)具有灌溉方面相關(guān)知識(shí)，經(jīng)過嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)才可以上崗工作。

3.3 應(yīng)用前景

3.3.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

自壓滴灌系統(tǒng)的技術(shù)特性使其有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。自動(dòng)滴灌可以避免人為因素影響，采用主參數(shù)為土壤濕度的方式預(yù)定工作程序，防止毛管處實(shí)際水壓低于標(biāo)準(zhǔn)水壓進(jìn)而造成的減產(chǎn)現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滴灌后，可以嚴(yán)格執(zhí)行灌溉制度，定時(shí)、定量地實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉，灌溉的均勻度得到了保證，減少了人力勞動(dòng)，提升了灌溉效率。

3.3.2 與清潔能源結(jié)合使用

自壓滴灌系統(tǒng)用到的電能非常少，只有在閥門的開關(guān)以及傳感數(shù)據(jù)傳輸中會(huì)用到少量電能，這時(shí)可以利用太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源為整體系統(tǒng)提供電能，保證自壓滴灌系統(tǒng)綠色無能耗的特點(diǎn)。特別是日照時(shí)間長、陰雨天少的地方，可以大力發(fā)展太陽能。

4 結(jié)語

自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)田灌溉中產(chǎn)生重要影響，節(jié)約各種有用資源，提升水資源利用率，同時(shí)提升農(nóng)作物產(chǎn)量，發(fā)揮科學(xué)技術(shù)的作用，提高農(nóng)業(yè)科技水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。解決自壓滴灌技術(shù)目前的應(yīng)用問題，展望應(yīng)用前景，相信滴灌技術(shù)會(huì)在未來產(chǎn)生更大意義。