本文關(guān)鍵詞：灌溉技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

灌溉技術(shù)

（一）灌溉技術(shù)

　　灌溉施肥技術(shù)可與任何一種灌溉技術(shù)結(jié)合，但是不同的灌溉方法（如地面灌溉、非加壓灌溉和加壓灌溉）的養(yǎng)分分布均勻度和有效性不同。

　　1. 地面灌溉

　　地面灌溉是世界上最常見的灌溉方法，全球2.5億公頃的灌溉面積有90%以上是用地面灌溉。通常認(rèn)為這是一種非節(jié)水型的灌溉方法，只有30%到70%的水留在根系分布區(qū)。彩色插圖4為中國(guó)的一片漫灌田地。而較為先進(jìn)的灌溉方式如平面灌溉和波涌灌的水利用率可達(dá)90%。

　　選用地面灌溉的具體方式時(shí)需要考慮到以下因素：氣候、土壤類型、地形、種植技術(shù)、可利用水量和水質(zhì)以及設(shè)施的分布、農(nóng)民的管理技能和傳統(tǒng)習(xí)慣。土壤的性質(zhì)需要考慮的有土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、地面龜裂性、滲透性、從田間持水量到永久萎焉點(diǎn)的有效水范圍、土層的緊實(shí)度和通氣狀況。有關(guān)的氣候因素有生長(zhǎng)季節(jié)里的降雨量和蒸發(fā)速率。當(dāng)所有的這些因素都考慮到，并采用最好的管理方式，那么這種系統(tǒng)的水利用率將高出平均值而且還可獲得高產(chǎn)量和高品質(zhì)。

　　漫灌

　�。�1）塊漫灌：水平畦床（寬哇床或者稻田）類似一個(gè)淺的寬溝渠，寬4~18米，筑在堤旁，橫向傾斜角為零，縱向傾斜不超過1%。通過打開畦床前部的閘門或者啟運(yùn)虹吸管，水就會(huì)從渠道或者水溝流到畦床。這個(gè)方法需要平整土壤而且水的流量要較大。灌溉時(shí)間短，可減少水分滲到根系下面的土層。該系統(tǒng)的運(yùn)行可通過調(diào)節(jié)不同時(shí)間炎的進(jìn)流量和出流量來控制。水稻、香蕉、棉花、紫苜蓿和其他大田作物采用這種灌溉方式。

　�。�2）分級(jí)畦塊漫灌：在地勢(shì)不很平的地方可采用這種方法。分級(jí)畦塊使一個(gè)畦床內(nèi)的高度差達(dá)到最小以提高水分分布的均勻度。

　　（3）等高線間平床漫灌：除了邊界是等高線以外，這種方法與分級(jí)畦塊漫灌相似。這個(gè)規(guī)劃方案是地勢(shì)不平的地方惟一可行的灌溉方式。

　�。�4）絕對(duì)水平漫灌：可以應(yīng)用激光傳感器進(jìn)行高精度土地平整來實(shí)現(xiàn)水平設(shè)置。這種調(diào)協(xié)的灌溉效率比前面3種高得多，它要求的畦寬為100~150米。

　　溝灌

　　在田間，水通過很多小溝渠分布到各個(gè)地塊。每年溝渠可供應(yīng)1或2行作物，為了最大限度提高水的利用率，可分兩步來供水。先用大流量的水快速濕潤(rùn)溝渠附近的土壤表面，再較長(zhǎng)時(shí)間用小流量的水濕潤(rùn)土壤的根系分布層。

　　波涌灌

　　波涌灌和土地平整可提高地面灌溉的效率達(dá)到加壓灌溉水平。漫灌和溝灌系統(tǒng)都可應(yīng)用波涌灌。波涌灌的原理是將灌涌水分為若干脈沖：第一個(gè)脈沖供應(yīng)大量的水并盡可能快地濕潤(rùn)灌溉床或溝渠兩旁的土壤，而沒有產(chǎn)生侵蝕；第一個(gè)脈沖部分隔離了土壤上層以使下一個(gè)脈沖的流量較小且時(shí)間較長(zhǎng)，這樣水分便可滲透到土壤的更深層。現(xiàn)代波涌灌設(shè)計(jì)采用自動(dòng)脈沖閥將水以振蕩脈沖送到預(yù)計(jì)的不同田間部位。

2.加壓灌溉

　　噴灌

　　噴灌（彩色插圖5）可在多種地形條件下應(yīng)用，如不能用地面灌溉的不平坦土地、陡峭土地等。出水器和噴嘴的多樣化有利于調(diào)節(jié)供水量和水分滲透速率。


(圖：插圖5 噴灌）
　　田間水分分布均勻、供水量精確控制和高質(zhì)量的管理配件可提高水的利用率。噴灌受風(fēng)的影響，風(fēng)會(huì)降低水分在土壤表面的分布均勻度并降低水的利用率。噴灌會(huì)增加隱花植物葉子和果實(shí)的疾病。如供應(yīng)水中鹽分濃度過高會(huì)灼燒葉片。

　　設(shè)施灌溉系統(tǒng)和自動(dòng)推進(jìn)式灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用可減少所需勞力。而當(dāng)資金短缺、勞動(dòng)力便宜時(shí)可大面積采用人工移動(dòng)式灌溉，這種系統(tǒng)的初期投資較少且操作簡(jiǎn)單、可靠，操作者只需要進(jìn)行短期培訓(xùn)即可。

　　所有的噴灌系統(tǒng)都適用于灌溉施肥。應(yīng)用噴灌需注意避免金屬組分與腐蝕性肥料接觸而產(chǎn)生腐蝕作用及避免腐蝕性肥料與樹冠接觸而燒焦葉片。

　　噴頭可用金屬和塑料制作，用強(qiáng)化型塑料制造的移動(dòng)部件和噴頭比金屬產(chǎn)品磨損少。噴頭安裝在不同高度的支撐桿上，實(shí)際高度可根據(jù)采用的技術(shù)和作物的生長(zhǎng)特性來確定。

　　在種植密集的情況下，如大田作物和蔬菜，需要使水分分布到整個(gè)土壤表面。這就需要支管之間以及支管上的噴頭之間有適當(dāng)?shù)拈g距，并確保有足夠的重疊。另一方面，在果園里，由于樹冠的干擾，無法實(shí)現(xiàn)地面全被浸透，而且實(shí)際上也沒有必要這么做。所以果園里通常把噴頭安置在樹冠下，而且噴頭之間沒有全部重疊。這種情況下，每棵樹的灌水量都應(yīng)相同，并且水在土壤中的分布應(yīng)與根系的空間分布一致。

　　噴頭進(jìn)水口要有足夠的壓力，范圍是1~10巴，這是噴頭正常工作的前提。噴頭由水壓驅(qū)動(dòng)并且每種類型都有相應(yīng)的工作壓力范圍，從噴嘴射出的水流可激活噴頭的移動(dòng)部件。
　�。�1）搖臂式噴頭：從噴嘴射出的水流撞擊沖擊臂，使它沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)直到彈簧將它拉回。撞擊使噴頭主體部分沿反方向旋轉(zhuǎn)。搖臂噴頭安裝有1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)噴嘴。有許多種噴頭類型可以采用。在應(yīng)用噴灌的大田作物和果園里，水流的噴射角度應(yīng)在15o~30o。若果園采用樹冠下噴灌，則推薦的噴射角度為4oo~7o。搖臂噴頭的可信度較好，但需要嚴(yán)格的日常維護(hù)以確保長(zhǎng)期的使用。

　　（2）旋渦沖擊式噴頭：齒輪被水流移動(dòng)從而撞擊沖擊臂，沖擊臂反過來使噴頭旋轉(zhuǎn)。旋渦沖擊噴頭由塑料制作，可用于噴射流量較小的果園、蔬菜和花園。

　�。�3）大流量噴頭：這些都是銅制的大號(hào)沖擊噴頭，配有2~3個(gè)噴嘴，工作壓力為4~8巴，流量為6~60米3/小時(shí)。大流量噴頭通常用于牧草和大田作物的設(shè)施灌溉或作為移動(dòng)噴射槍的個(gè)別單元使用。大多數(shù)的沖擊噴頭是半圓類型的，這樣就可以灌溉濕潤(rùn)圓的部分區(qū)域。

　�。�4）地埋式噴頭：地埋式噴頭通常用于灌溉草坪和休養(yǎng)期間的牧場(chǎng)。灌溉開始時(shí)噴頭彈出地面，灌溉結(jié)束后落回地下并蓋上套，它會(huì)一直處于備用狀態(tài)直到下一次灌溉開始。地埋式噴頭有多種類型，包括半圓式噴頭。可根據(jù)具體情況設(shè)置彈出高度。

　�。�5）折射式噴頭：由銅或硬質(zhì)塑料制成，沒有移動(dòng)部件。主要用于花園的全圓或半圓灌溉。濕潤(rùn)范圍比旋轉(zhuǎn)式噴頭小。

　　噴灌技術(shù)

　�。�1）人工移動(dòng)法：噴灌支管直徑為50~70毫米，相鄰兩個(gè)移動(dòng)位置之間的距離為6米或12米。每條支管在一個(gè)灌溉循環(huán)中都可移動(dòng)到若干個(gè)位置。在下一個(gè)灌溉循環(huán)開始時(shí)，支管沿著分布線前進(jìn)到終點(diǎn)，然后又返回到起點(diǎn)。這種方法叫做“時(shí)鐘法”并得到廣泛應(yīng)用。人工移動(dòng)法通常用于小面積的大田作物、蔬菜和果園，也用于不適合纖路方法的田地。此法需要較多的人工和體力。

　�。�2）纖路法：由拖拉機(jī)將支管從一個(gè)位置拖到下一個(gè)位置。拖動(dòng)位置的數(shù)量可以是分布管線數(shù)量的兩倍。通常支管的拖動(dòng)位置為6個(gè)，但也有4個(gè)、8個(gè)甚至更多。

　�。�3）果園應(yīng)用的人工移動(dòng)法：采用軟質(zhì)聚乙烯支管（6級(jí)），直徑為16、20或25毫米，長(zhǎng)為50米，末端有1~2個(gè)噴頭；支管可沿著種植行移動(dòng)。灌溉開始時(shí)支管被完全拉直，第一次移動(dòng)結(jié)束時(shí)將支管移到下一個(gè)位置，如此重復(fù)，直到循環(huán)結(jié)束。通過一較大的移動(dòng)使設(shè)備返回到起始位置，以準(zhǔn)備開始第二次灌溉循環(huán)。

　�。�4）果園固定設(shè)施灌溉

　　a.樹冠下灌溉：采用軟質(zhì)聚乙烯（4級(jí)）管，直徑為19、20和25毫米，將管沿種植行方向靠近樹干布置�？蓪⒌土髁繃婎^、微噴頭或大流量微噴頭（流量達(dá)250升/小時(shí)）安裝到管上或通過直徑較小的塑料管連接到管上。灌溉強(qiáng)度低，范圍在3~5毫米/小時(shí)。支管上的出水器之間的距離應(yīng)與樹的間距相對(duì)應(yīng)，一到兩棵樹一個(gè)出水器。二級(jí)主管通常用4級(jí)或抗壓為6巴的硬質(zhì)聚乙烯制作，并沿種植行布置且埋入地下。盡管這個(gè)方法的初期投入較高，但在果園已應(yīng)用此法取代人工移動(dòng)法。小型噴頭、微噴頭、大流量微噴頭、普通噴頭以及滴頭都是果園常用的滴水器。

　　固定設(shè)施灌溉可節(jié)省勞力，方便操作，且適于所有的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。水流低角度噴射可防止弄濕樹冠，減少葉片病害并沖刷葉片殘留的農(nóng)藥。風(fēng)對(duì)水分布均勻度的影響可忽略不計(jì)。該系統(tǒng)可減少霜凍期間或高溫期間的損害。果園固定設(shè)施灌溉常與灌溉施肥技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。該方法灌溉循環(huán)時(shí)間短，可更好地控制濕潤(rùn)深度和提高養(yǎng)分的利用效率。

　　b.噴灌（樹冠上方灌溉）：采用硬質(zhì)聚乙烯管，直徑40~75毫米，4級(jí)，沿種植行方向布置在樹旁并拉直。噴頭安裝在高出樹冠的支撐桿上，支管上每隔10~15米安裝一個(gè)噴頭，具體布置應(yīng)根據(jù)樹的間距和果園的栽植密度來設(shè)定。本法的安裝和操作都比較簡(jiǎn)單，最大限度地節(jié)省勞力，如果噴頭位置和工作壓力都適宜，則可濕潤(rùn)整個(gè)果園范圍。該系統(tǒng)也有許多不足之處，如工作壓力較高、灌溉水的鹽分含量不可過高、只能在晚上進(jìn)行灌溉以及果園邊緣地帶的水分損失，后者在小型果園里特別重要。而且由于葉片被濕潤(rùn)增加了葉片和果實(shí)的病害。

　　近幾年來，除非用樹冠上方噴灌可顯著減少霜凍損害的地方外，果園已應(yīng)用樹冠下固定設(shè)施灌溉取代樹冠上方灌溉系統(tǒng)。

　�。�5）蔬菜和大田作物的低流量固定設(shè)施灌溉

　　在過去10年里，應(yīng)用低流量小型噴頭的設(shè)施灌溉系統(tǒng)在大田作物和田間種植的蔬菜上得到大力推廣。出水器采用改良的果園樹冠下應(yīng)用的小型噴頭，濕潤(rùn)直徑顯著增加，噴頭間距可達(dá)8×8米和10米×10米。它的最初投資比固定式滴灌系統(tǒng)或普通噴灌系統(tǒng)少，工作壓力也相對(duì)較低，，經(jīng)濟(jì)效益較高。其中支管的直徑為40~50毫米，由直徑較小的軟管連接小型噴頭，噴頭由主插入土壤100~150厘米長(zhǎng)的金屬桿支撐。

　　噴頭的流量為400~600升/小時(shí)，灌溉強(qiáng)度4~6毫米/小時(shí)。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為減少土壤表面龜裂和防止水分徑流，這是由于它的灌溉強(qiáng)度較低所致。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)為風(fēng)的影響較大。

微灌

　　微灌，指的是應(yīng)用細(xì)孔徑滴灌器的灌溉技術(shù)。微灌的流量小于200升/小時(shí)。非滴灌型微灌技術(shù)最初只用于果園（彩色插圖7）。在過去的10年中，應(yīng)用微噴灌的范圍已擴(kuò)大到大田作物和蔬菜，微噴灌類型有可移動(dòng)時(shí)針式和線性移動(dòng)支管式。


（果園微噴灌）

　　微型出水器通常用硬質(zhì)塑料制作，顯著小于傳統(tǒng)噴頭且價(jià)格低廉。輻型靜偏轉(zhuǎn)器放出一定量的水流從出水器噴出。由于沒有移動(dòng)部件，這種偏轉(zhuǎn)器對(duì)風(fēng)的敏感性較低而且出水器的可靠性較高。用振動(dòng)型偏轉(zhuǎn)器時(shí)，水從圓孔里噴出撞到偏轉(zhuǎn)器上，從而起到霧化的作用。這種出水器較簡(jiǎn)單、可靠性較高。

　　噴頭若用霧化型偏轉(zhuǎn)器則可形成較細(xì)小的液滴，可提高砂壤土上的水分分布均勻度，有利于減少霜凍造成的損失；然而，這種偏轉(zhuǎn)器對(duì)風(fēng)很敏感，易引起蒸發(fā)損失。偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)有許多種，允許偏轉(zhuǎn)范圍為45o~360o。

　　偏轉(zhuǎn)器有各種不同的結(jié)構(gòu)，它們的特點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)器繞著中心軸旋轉(zhuǎn)使灌溉的面積比用孔型出水器的灌溉面積大。偏轉(zhuǎn)器的主體部分與噴嘴一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橛幸苿?dòng)部件，增加了對(duì)外界因素及磨損的敏感度。

　　大部分微噴頭都是通用且可變通的。它的組成部分可以拆卸，可根據(jù)具體要求調(diào)整流量、分布范圍、分布形式和液滴大小，而且調(diào)整的成本低廉。

　　微噴頭比滴頭不易形成堵塞，即使形成堵塞也較容易發(fā)覺并且很易清除。一些出水器安裝有一個(gè)小的內(nèi)置閥來切斷水流清洗堵塞。壓力補(bǔ)償和流量調(diào)節(jié)型微噴頭可用于灌溉坡度較大的土地，脈沖槽還允許系統(tǒng)使用小流量的水進(jìn)行灌溉。

　　微噴頭通常由一根塑料管與支管相連接，它們一般緊綁在一根木樁上以確保位置垂直。在一些情況下，細(xì)流微噴頭安裝在12~18毫米的硬質(zhì)支撐桿上或直接安在支管上。在溫室里，微噴頭可倒置安裝以用于噴灌。

　　有霧化器的微噴頭經(jīng)常用于溫室內(nèi)，以提高相對(duì)濕度和降低氣溫。由自動(dòng)控制器以脈沖形式周期性操作。橋式微噴頭更支持旋轉(zhuǎn)器的使用，但橋的豎直部分會(huì)造成豎直支撐物后面的地方不會(huì)被濕潤(rùn)到。

　　滴灌

　　滴灌技術(shù)可根據(jù)作物需水量和根系分布進(jìn)行最精確的供水。它的壓力比噴灌小，較容易與不同水平的自動(dòng)控制結(jié)合，所以它非常適于灌溉施肥。滴灌不受風(fēng)的影響，而且一天的任何時(shí)候都可以進(jìn)行滴灌。滴灌只濕潤(rùn)部分土壤表面，所以可防止雜草生長(zhǎng)。滴灌不濕潤(rùn)作物葉片，可減少葉片病害的傳染和傳播速度以及葉片燒傷。彩色插圖8是滴灌條件下的土壤潤(rùn)濕形狀�！�


滴灌條件下土壤的濕潤(rùn)形狀
　　滴頭類型

　　滴灌系統(tǒng)的工作原理為低流量灌溉。要實(shí)現(xiàn)普通小孔的低出流量，要求孔徑極小，而這樣會(huì)增加堵塞的可能性。應(yīng)用較寬的水流通道和分散水壓可減少堵塞；防止堵塞可通過滴頭內(nèi)側(cè)長(zhǎng)螺旋形水道、迷宮式水道或紊流產(chǎn)生的摩擦來實(shí)現(xiàn)�！　�

　　滴頭流速與壓力的關(guān)系可用下列方程式表示：

　　q=kPe

　　其中q為滴頭流速（單位：升/小時(shí)）；k為滴頭常數(shù)，受流速與壓力影響；P為滴頭入口的水頭壓力（pressure head）；e為冪，取決于滴頭中水流的狀態(tài)。

　　對(duì)非壓力調(diào)節(jié)的滴頭，e的取值范圍為0.4~1.0；在細(xì)管中水流為層流時(shí)，e的取值范圍為10；長(zhǎng)螺旋流道式滴頭的e值為07，而紊流式滴頭的e值為0.5。

　　滴頭流速受水頭壓力的影響，隨e值的減小而減小。如果滴頭流速受水頭壓力影響較小，那么滴頭支管末端與起始端的滴頭流速差異很小。

　　歷史上最初使用的是長(zhǎng)流道式滴頭，隨后又開發(fā)了迷宮水道式和紊流式滴頭，滴頭趨于小型化和低成本。這兩種類型的渦流可在較短的管道消散水壓。在迷宮式滴頭中，改變水道的方向和直徑以產(chǎn)生渦流會(huì)造成壓力損失；在紊流式滴頭中，水從正切方向進(jìn)入滴頭并產(chǎn)生渦流引起壓力的大量損失。滴頭的工作壓力范圍為0.5~4.0巴，流量范圍為1.0~8.0升/小時(shí)。在一些帶狀滴灌管（滴灌帶）滴頭出水口允許較低的流速，低達(dá)0.1~0.5升/小時(shí)的流量都是可行的。

　　滴灌中要求滴頭的流量低，這需要毛管上的滴頭間距要小，間距范圍為0.2~2米。毛管間距取決于作物的種植行距。在果園里，通常采用一行樹安裝1~2條毛管。在密植情況下，像棉花和番茄等一年生作物，一條毛管可灌溉1~2行作物。用薄壁帶滴灌時(shí)毛管上的出水口間距可小到0.1米而不會(huì)增加額外成本。

　　大部分滴灌都是在土壤表面進(jìn)行。但是在過去20年里，滲灌技術(shù)得到推廣。根入侵滴灌管造成堵塞的現(xiàn)象可通過定期注入化學(xué)物品對(duì)滴頭附近的土壤進(jìn)行消毒來避免。停止供水后，土粒會(huì)吸附到滴頭，從而引起堵塞，這可通過安裝真空斷路閥來解決。真空斷路閥在停止供水后可立即讓氣流進(jìn)入到系統(tǒng)。

　　用軟聚乙烯和聚氯乙烯制作的毛管的管壁厚度根據(jù)工作壓力而定。分級(jí)是根據(jù)允許的工作壓力進(jìn)行的，工作壓力范圍為0.5~4.0巴（5~40米水壓）。由于滴灌系統(tǒng)的工作壓力相對(duì)較低，需要在控制首部使用壓力調(diào)節(jié)器。

  本文關(guān)鍵詞：灌溉技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。