奥尔滨渗透乳excia字样:农广天地 痕量灌溉技术

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/03/29 00:20:46

农广天地  痕量灌溉技术

 

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  痕量灌溉是一种新型节水灌溉技术,它在符合植物对水需求的前提下,通过特制的控水头,以土壤毛细力为基础,直接将水均匀、适量、不间断地施于植物根部,只要植物根周围的土壤里含水量没有达到饱和,水分的输送就会缓慢、持久地进行。本期节目介绍痕量灌溉的原理、安装、调试,以及各生产环节的注意事项。

 

痕量灌溉技术

 

众所周知,农业是人类的生存之本。那么发展农业,水!尤其是用于灌溉的淡水资源是不可或缺的。

采访:(门宝辉 华北电力大学副教授)

水利是农业的命脉,灌溉对农业是非常重要的,只要在适宜的水分条件下,那么作物才能够生长。

在全球总用水量当中,大约有百分之七十,用到了农业上,而全球淡水资源严重紧缺,已经成为一个不争的事实,那该怎么办?

采访:(门宝辉 华北电力大学副教授)

我们知道总的水资源量是一定的,生活用水,生产用水,工业生产用水增加。那么农业用水就要减少。那么减少这个缺口怎么来堵,就要靠节水灌溉,就是节约用水提高水的利用效率。

如何做到节约用水提高水的利用效益呢?我们翻开历史的书卷,人类为了节水灌溉而奋斗的痕迹依稀可见,最早的,如我国的郑国渠、灵渠及都江堰,还有埃及尼罗河两岸历史悠久的灌溉工程都是很好的例证。到现在人们正在使用的节水灌溉技术就有数十种之多的,例如喷灌、微喷灌、滴灌等等。

在我们国家,仅农业灌溉用水就占农业总用水量的百分之九十以上,再加上我们本来就是一个贫水的国家,在这样的情况下,我们国家也更加重视节水灌溉技术的研发,最近,国内的企业就自主研发了一项比滴灌还要先进的灌溉技术,咱们一起去看看?

在北京小汤山的几个蔬菜大棚里,最近参观的人员总是不断,他们来看什么呢?走入大棚,郁郁葱葱的球茎茴香长的真是喜人,看那个叶、茎很是饱满、充盈。走在前面的这位张大姐是种大棚蔬菜的老户了,她都来这里好多次了,看着大棚里长势喜人的球茎茴香,她满脸的羡慕之情。

同期:张大姐(菜农)

它这个球茎茴香今年长的是特别好,我们以前也这么种,长的没它这么好,不知为什么,我听说最近研究一个最新的灌溉系统,我就想了解一下它为什么,好处在哪里?想知道一下。

其实张大姐对这个被称作痕量灌溉的新技术一直是非常感兴趣的,她常来这个大棚里,围着专家问这问那的。正好今天我们也来探究一下痕量灌溉技术的奥秘究竟在哪?瞧!参与研发的< xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />金博士正在讲着呢!赶紧去看看。

同期:金基石(花卉学博士)

痕量灌溉的管网构成是这样的,这里看到的比较粗的是主管,但真正起灌溉作用的痕量灌溉管在哪里呢?大家看不见,但是秘密在土里面,这是痕量灌溉管跟主管连接的部分,因为球茎茴香我们种了两排,所以说我们安排了两根痕量灌溉管在这里面,这个稍微凸起来的这部分,是真正起灌溉作用的控水头,我们拭一下,还真有水在流出来。

一、痕量灌溉的概念由来

通过了解得知,原来痕量灌溉这个名字是有来历的,其中的痕量,化学上指极小的量,少得只有一点儿痕迹。痕量分析,是指物质中含量在百万分之一以下的组合分析方法,通过这个名字就不难想到,该灌溉技术的精准度有多高了。

二、痕量灌溉的原理

在我们的日常生活中,我们都养过花,也都有这样的经验,给花浇水后,土是湿了,可就是没想过,究竟有多少水真的是被植物利用了呢?如何能够把握住灌溉的度,让土壤,水分,植物的根系,这三个关系做到恰到好处呢?痕量灌溉研发人员就是从这方面入手的。

植物在生长过程中从根部实际吸收到的水分在单位时间里是很少量的,可以称为痕量水分。痕量水分每天持续不间断地被植物吸收,才能保证植物的正常生长,这些痕量水分对植物来讲是真正的有效供水。

同期:金基石(花卉学博士)

痕量灌溉的核心系统,就大家看到的这个比较凸出的这部分,我们叫做控水头,可以看到这个稍微小一点的,白色的这是纳米纤维材料构成的一个毛细管材料,它的作用是能跟土壤的毛细管相连,这样把水能从管中,一直吸引到土壤中,而在这个控水头的内部,还有一个我们看不到的一个纳米的膜过滤材料,它能保证水中的一些杂质物质过滤掉,这样能保证前面的这个滴头从来不会堵塞。

痕量灌溉的核心部位就是分布在痕量管上的控水头,痕量灌溉主要是根据土壤和控水头之间的毛细力的作用原理,同时结合现代膜过滤技术而研发的一种新型节水灌溉技术。它在符合植物对水需求的前提下,通过特制的控水头,以土壤毛细力为基础,直接输送到植物根系附近,均匀、适量、不间断地施于植物根部,只要植物根周围的土壤里含水量没有达到饱和,水分的输送就会缓慢,持久的进行。

(一)控水头结构

咱们来看一个剖面图,这是痕量管,这是管内水流方向,在痕量管的此处有个控水头,痕量灌溉控水头由入水口、控水头腔、出水口三部分组成,其中控水头腔中有一层滤膜,出水口处是由很多根并列在一起的纳米材料填充而成。

(二)控水头工作原理

痕量灌溉的核心技术主要就体现在控水头上,那控水头究竟如何工作的呢?控水头中填充的纳米材料起了主导的作用。

土壤是一个疏松多孔体,其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。孔隙中充满了水分,当植物把土壤中的水分吸收后,孔隙里就充满了空气,这时候孔隙中就会产生毛细力。

控水头与土壤接触后,在毛细力的作用下,控水头里的水就通过那些小于0.1毫米的纳米的毛细管,自动流进了土壤,植物就从土壤中吸收到了水。

当植物不吸收水分的时候,孔隙中仍就充满了水分,这个时候孔隙中就不会产生毛细力,此时控水头中的水就不会自动流出。

在这样的细管里,毛细力就成为强大的主导力,在它面前,原本能够让水从小孔中成滴落下的重力就的退到幕后了。

那究竟什么是毛细力?

当任何管子的直径细到1毫米以下的时候,这种毛细现象就会发生。我们来做一个实验,为了看的更清楚,我们用了蓝色的水,将干燥的毛细管的一端与水面接触,由于液体表面存在张力,水就会被拉进毛细管里,这种拉动水进入毛细管中的力就是毛细力。而且毛细管越细,拉动水柱的力量也就越大。

就这样,土壤的吸水能力随着植物自身对水量需求的大小而自动调节,对于控水头内灌溉水的吸收能力也随之变化。这样可以保证连续不间断、均匀、适量地向植物根系土层提供有效供水,最大限度地杜绝水资源浪费。

对于普通的滴灌小孔来说,靠重力就能拉动水滴一滴一滴流出来。可是在痕量灌溉控水头上,出水的小孔里填充进了纳米纤维,这些纤维构成了无数的毛细管道。这样一来,一个大的出水口无形中被划分成无数细小的管道。在控水头里的水就这样被无数的毛细管控制住了。

根据上述工作原理,控水头的研发成功,真正实现了灌溉的自动化。从某种意义上说,灌溉方式已由过去的人为主动灌水转变为现在的植物主动吸水,实现了灌溉的按需供水、适量供水。

采访:(门宝辉 华北电力大学副教授)

据相关部门实验的统计,它(痕量灌溉)比常规的这种滴灌,大约节水百分之二十到百分之五十。

还要补充说明一点,痕量灌溉技术对水质并没有特别的要求,只要严格按着《国家农田灌溉水质标准》GB5084中规定的水质就可以。这样才能做到防止土壤、地下水和农产品污染、保障人体健康,维护生态平衡。

(三)控水头防堵原理

对于比较先进的滴灌来说,抗堵塞一直是个瓶颈问题,那痕量灌溉是如何解决堵塞问题的呢?

在痕量灌溉中,控水头里设置了合理的滤膜,滤膜的过滤孔小于毛细出水口几百倍,使滤膜出水流速极低,各种杂质只能稀松地堆砌在滤膜表面。只要从管道中流过的水流有一点动荡,杂质就无法附着在滤膜上,这样成功避免了物理性堵塞。

另外痕量灌溉的痕量管是埋于地下的,就使得痕量管的管道内外温度相对恒定,进而有效避免了灌溉水质相对较硬时,化学物质结晶析出,附着在管道内壁,堵塞控水头这一现象的发生。同时,痕量管埋于地表下处于黑暗不见光状态,使得藻类及其它微生物无法生存,有效避免了微生物堵塞问题的发生。

还有一个要提的是,植物根系会向控水头生长,但痕量灌溉系统中,控水头的出口处是由很多根并列在一起的,极其细的纳米材料填充构成的,这个纳米材料的间隙远远小于植物根系直径,从而完全杜绝了植物根系伸入出水口引起的堵塞。

三、痕量灌溉系统构成

痕量灌溉系统的构成主要分为四个组成部分,就拿这个球茎茴香的大棚来说说吧。

(一)首部水源

由于这个基地有很多大棚,因此根据当地的情况,大棚经营者建了一个集雨窖,收集雨水作为灌溉的主要水源,在球茎茴香大棚的一头,有一个约2立方米的水泥蓄水池,里面的水大都是集雨窖里抽过来的。可以说经营者把节水灌溉做到了极致。

同期:金基石(花卉学博士)

外面集水池(集水窖)里的水,通过这根铁管子,再通过这个皮管子,我们把它泵入到,这边的这个蓄水池中,蓄水池里的水,通过这根出水管,供给到这根灌溉的主管上,而后通过这根灌溉主管,再分配到痕量灌溉的各个管上。

(二)主管

痕量灌溉系统的主管比较粗,直径是4厘米,是聚乙烯材料制成的,它有时是埋在土里,有时是裸露在外的。对于大棚里的蔬菜来说,主管大都裸露在外,我们看到的球茎茴香大棚里的主管就裸露在外。

(三)痕量管

痕量管也是聚乙烯材料制成的,直径是1.6厘米,这个痕量管就是直接给植物送水的管,在痕量管上有控水头,控水头的位置是由植被吸收水分的最佳位置来定。在球茎茴香大棚里,痕量管上每隔30厘米处都有控水头。痕量管埋的深与浅,是非常讲究的,都由植物吸收水分的情况来定,像这个球茎茴香,痕量管埋的深度大约是4厘米,因此我们直接是看不到痕量管的。

(四)尾部排气桶

在这个球茎茴香的大棚里比较显眼的就是这个蓝色的桶了,这究竟是做什么用的哪?还是让金博士给我们说说吧!

同期:金基石(花卉学博士)

现在看到的这个桶,是整个系统的尾部,它的作用有两个,一个是这边能看到这根白管子,它要比整个系统的痕量灌溉管主管要高很多,事实上整个系统里面如果存在气体,通过这个白管子就可以排到这个桶里面来。还有一个,因为我们整个首部没有灌溉过滤系统的,所以说整个管路里面会存在各种杂质,很微小的杂质,如果轻轻的打开它的阀的话,通过稍微大一点的水压,就可以把这些杂质排到这个桶里面,这样能保证整个系统的干净。

四、痕量灌溉系统的安装

对痕量灌溉技术有了一定的了解后,肯定有人会问了,痕量灌溉系统,安装起来是不是很复杂呢?很巧合,正好听别人说,北京郊区的一家农业标准化生产示范基地,正在给苹果园安装痕量灌溉系统,那好,请跟着我们的摄像机镜头,一起去寻找答案吧!

(一)安装前期考察工作

1、果园测量

痕量系统在安装之前,对安装地块要做详细的了解,技术人员首先测量出了苹果园的长约是300,宽约是222.2,计算后,这个苹果园的面积约是100亩。了解这些的目的,主要是为了在后续安装时,掌握好所需管道的量以及如何更合理的铺设管道。

2、果树情况

安装前了解植被的情况也非常重要,这些苹果树树龄为10年,苹果树的行间距是300厘米,株间是200厘米,了解这些的目的,主要是为了后面安装时,确定管道的位置。

3、当地的气候条件

了解果园所在地的气候条件,一年四季的雨量大小,是否有便利的灌溉水源。

(二)绘制图纸及备材料

技术人员根据前面考察得来的数据,在电脑里,形象的绘制出了针对这个苹果园实际情况,所需要的施工平面图,这条稍微粗的管道是主管,统一安放在整个苹果园的两侧,并要保证是埋在地下40厘米处;这些平行摆放的,细一点的管道就是痕量管,安放在苹果树行间的150厘米处,也要埋在地下40厘米,痕量管就是直接给果树输送水的管道,在痕量管上有控水头,控水头的位置是根据需要来定的。根据苹果树吸收水分的最佳位置,在痕量管上每隔50厘米处安装有控水头。尾部系统是分两部分构成,图上明显高出来的这个装置就是尾部排气装置,图上明显低的这个装置是排水装置,最后确定安装时需要的材料的量,然后备足。

(三)施工

由于果园前期使用的是其它的灌溉系统,首部水源和留下的主供水管道还可以继续利用,这样节省了果园主人的支出,同时也省去了布置主供水管道的施工时间。这个环节都是由专业的工程人员施工,在这里我们就不必介绍了。

1、挖沟

挖沟前首先要确定沟的位置,植物吸收水分大都是依靠根系来完成,无论是何种植物,在根毛发达的位置的根系,是吸收水分最佳的地方,根据苹果树根系的位置,和现有的株距和行距的条件,最后确定行距的中间的150厘米处,先做上标记点,再确定沟的宽度,一般都是在一个常规的铁锹宽度,大约30厘米,就比较合适,然后用铁锹挖,挖的时候,尽量保证沟是直的,与整列的果树平行,沟深主要也是根据苹果树根部根毛发达的位置,确定是40厘米深。像这样,一条笔直的沟就挖好了

2、铺设管道

尽管果园的面积挺大的,可是为了尽早完工,不影响果园的灌溉,几个工人还是很辛苦的,他们只用了一天的时间就把沟全部挖好了。第二天,技术人员已经把前面准备的主管和痕量管,以及相关的安装工具准备齐了。就开始铺设管道了,先在这条沟里铺设主管,管内要保持清洁,注意主管的最末端一定要用配套的堵塞拧紧,保证严丝合缝,不能漏水。

 然后铺设痕量管,把整捆的痕量管固定在这个匹配好的铁架子上。固定好后,用剪刀剪掉捆绑的痕量管,像这样一个人拉着痕量管的一头,另一个人在铁架子旁控制痕量管的转速,就这样痕量管铺设的也非常快。要注意的是,铺设的痕量管内必须要清洁。

3、连接管道

管道铺设完毕后,就要把所有的管道连接上,要保证严丝合缝,不能漏水。

首先是把与沟相对应的主管一侧,用专业配套打孔器,打一个孔,再用配套的接头,把主管与痕量管连接上,用接头上的螺扣拧紧。按着这样的方法,把设定好的所有的主管与痕量管连接紧密。

还要说明一点,在安装的过程中,就应该处处注意检查工程质量,也包括主管和痕量管的质量,如发现问题,立刻解决,这样可以避免事后返工,影响灌溉的正常进行。

4、尾部系统

苹果园里的尾部排气系统和球茎茴香大棚里安装的尾部排气系统是有区别的,这是苹果园里的尾部排气装置,这个是排气阀,它只是负责排放气体,它没有开关,一直保持通气状态,这个排气阀与主管的距离一般是不小于50厘米。而最末端的这个是排水装置,在冲刷管道时,只要打开这个排水阀门,杂质和混在里面的水就排到了管外。

5、试水

管道全部连接好后,就开始试水,也可以说是试运行,像这样大面积的果园,试水的时间要保证10个小时才算合适。这样才有足够的时间检查。这个环节一定要认真,把所有环节彻底的检查,保证各个环节工作正常,不漏水。

假如说发现毛细管有小孔,要用剪刀剪掉,然后采用这样配套的连接管,把剪开的两头分别套上,拧紧,漏水的现象就解决了。这个也是痕量灌溉系统研发时,特别设计的。

6、填土埋管

试运行全面检查质量合格后,才可以填土埋管,最后保持土面平整就可以了,痕量灌溉系统在苹果园里的安装就完成了。

五、使用与维护

那使用和维护起来麻烦吗?来听听专家是如何回答的。

采访:(门宝辉 华北电力大学副教授)

痕量灌溉应用范围非常广泛,而且适用性非常强,系统安装完之后,只要简单的进行培训即可使用,不需要专业人员来进行维护。

另外专家有个提示,在北方寒冷的冬天,室外安装的痕量灌溉系统,在不用的时候,为了防止水管冻裂,最好是打开灌溉系统的最末端的排水阀门,把多出来的水放空。

六、痕量灌溉应用领域

痕量灌溉应用广泛,包括树木种植、温室、大棚、大田作物、城市绿化、屋顶花园、花卉苗圃,另外还可以用在取水不便或无水源地区的绿化和防沙治沙、特色种植等方面。

采访:(门宝辉 华北电力大学副教授)

痕量灌溉是具有我国完全自主知识产权的新型灌溉系统,将来如果这种系统能够大面积的推广使用,将会对我国农业水资源利用效率的提高,解决水资源短缺,以及保障粮食安全具有深远的意义。

痕量灌溉技术的出现,首先告诉我们农业灌溉中的节水空间还有着很大的突破余地,同时它也引起了政府和业内人士的关注,相信随着时间的推移,痕量灌溉技术凭借着它自身的优势,会得到进一步的发展和完善,并会得到广泛的推广,使中国的广大农民受益,甚至全世界人民受益。