渠道输水是目前中国农田灌溉的主要输水方式。传统的土渠输水渠系水利用系数一般为0.4—0.5,差的仅0.3左右,也就是说,大部分水都渗漏和蒸发损失掉了。渠道渗漏是农田灌溉用水损失的主要方面。采用渠道防渗技术后,一般可使渠系水利用系数提高到0.6—0.85,比原来的土渠提高50%—70%。渠道防渗还具有输水快、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点,是当前中国节水灌溉的主要措施之一。
根据所使用的材料,渠道防渗可分为:①三合土护面防渗;②砌石(卵石、块石、片石)防渗;③混凝土防渗;④塑料薄膜防渗(内衬薄膜后再用土料、混凝土或石料护面)等。 管道输水是利用管道将水直接送到田间灌溉,以减少水在明渠输送过程中的渗漏和蒸发损失。发达国家的灌溉输水已大量采用管道。目前中国北方井灌区的管道输水推广应用也较快。常用的管材有混凝土管、塑料硬(软)管及金属管等。管道输水与渠道输水相比,具有输水迅速、节水、省地、增产等优点,其效益为:水的利用系数可提高到0.95;节电20%—30%;省地2%—3%;增产幅度10%。目前,如采用低压塑料管道输水,不计水源工程建设投资(以下同),亩投资为100元—150元。
在有条件的地方应结合实际积极发展管道输水。但是,管道输水仅仅减少了输水过程中的水量损失,而要真正做到高效用水,还应配套喷、滴灌等田间节水措施。目前尚无力配套喷、滴灌设备的地方,对管道布设及管材承压能力等应考虑今后发展喷、滴灌的要求,以避免造成浪费。 喷灌是利用管道将有压水送到灌溉地段,并通过喷头分散成细小水滴,均匀地喷洒到田间,对作物进行灌溉。它作为一种先进的机械化、半机械化灌水方式,在很多发达国家已广泛采用。
喷灌的主要优点如下:⑴节水效果显著,水的利用率可达90%。一般情况下,喷灌与地面灌溉相比,1立方米水可以当2立方米水用。⑵作物增产幅度大,一般可达20%—40%。其原因是取消了农渠、毛渠、田间灌水沟及畦埂,增加了15%—20%的播种面积;灌水均匀,土壤不板结,有利于抢季节、保全苗;改善了田间小气候和农业生态环境。⑶大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量。⑷减少了农民用于灌水的费用和投劳,增加了农民收入。⑸有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。⑹避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。常用的喷灌有管道式、平移式、中心支轴式、卷盘式和轻小型机组式。
移动管道式喷灌通常将输水干管固定埋设在地下,田间支管和喷头可拆装搬移、周转使用,因而降低了投资。北京市顺义县全县数万亩粮田均采用这种灌溉形式。10多年来的实践证明:移动式管道喷灌除了具有一般喷灌省水、增产、省工、减轻农民负担和有利于农业机械化、产业化、现代化等优点以外,还具有设备简单、操作简便、投资低、对田块大小和形状适应性强、一户或联户均可使用等优点,是目前较适合中国国情、可以大力推广的一种微型喷灌形式,可适用于大田作物、蔬菜等,亩投资为200元一250元。
固定管道式喷灌是将管道、喷头安装在田间固定不动, 其灌溉效率高,管理简便,适用于蔬菜、果树以及经济作物灌溉。但是投资较高(亩投资一般在1000元左右),不利于机械化耕作。
中心支轴式与平移式大型喷灌机, 只能在预定范围内行走,行走区域内不能有高大障碍物,土地要求较平整。其机械化和自动化程度高,适用于大型农场或规模经营程度较高的农田。使用国产设备,每亩投资为300元-400元。
绞盘式喷灌机, 靠管内动水压力驱动行走作业, 与中心支轴式及平移式的大型喷灌机相比,具有机动灵活、适应大小田块、亩设备投资低等优点。目前进口设备每亩投资为50元左右, 设备国产化后可进一步降低投资, 这是一种适合中国国情、有发展前景的喷灌形式, 可适用于大田作物、蔬菜等。绞盘式喷灌机有喷枪式和折架式两种, 后者具有雾化好、耗能低的优点。轻小型机组式喷灌,可以手抬或装在手推车或拖拉机上,具有机动灵活、适应性强、价格较低等优点,通常用于较小地块的抗旱喷灌。每亩投资为100元-200元。 滴灌是利用塑料管道将水通过直径约16mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式,其水的利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果,同时可以结合施肥,提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉,在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞,因此应对水源进行严格的过滤处理。目前,国产设备已基本过关,有条件的地区应积极发展滴灌。
按管道的固定程度, 滴灌可分固定式、半固定式和移动式三种类型。固定式滴灌,其各级管道和滴头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作简便、省工、省时, 灌水效果好。国产设备亩投资约为700元(果树)-1400元(大棚蔬菜)。半固定式滴灌, 其干、支管固定, 毛管由人工移动。亩投资为500元-700元。移动式滴灌,其干、支、毛管均由人工移动,设备简单,较半固定式滴灌节省投资,但用工较多。亩投资为2元一500元。
结合中国劳动力多、资金缺乏的具体情况而研究开发的半固定式、移动式滴灌系统,大大降低了工程造价,为滴灌在大田作物和经济欠发达地区推广应用创造了条件。
储水滴灌, 是通过雨水集流或引用其它地表径流到水窖(或其它微型蓄水工程)内, 或利用储水罐蓄水作为小型移动水源,再配上滴灌以解决干旱缺水地区的农田灌溉问题。它具有结构简单、造价低、家家户户都能采用的特点。对于旱贫困山区实现每人有半亩到一亩旱涝保收农田,解决温饱问题和发展庭院经济有重要作用,应在干旱和缺水山区大力推广。
地下滴灌,是把滴灌管埋入地下作物根系活动层内,灌溉水通过微孔渗入土壤供作物吸收。有的地方在塑料管上隔一定距离钻一个小孔,埋入地下植物根部附近进行灌溉,群众俗称“渗灌”。地下滴灌具有蒸发损失少、省水、省电、省肥、省工和增产效益显著等优点,果树、棉花、粮食作物等均可采用。其缺点是2,当管道间距较大时灌水不够均匀,在土壤渗透性很大或地面坡度较陡的地方不宜使用。亩投资为400元-1000元。其效益为:节水50%-60%;省电40%-50%;增产30%左右。 根据水稻不同生育期对水分的不同需求进行“薄、浅、湿、晒”的控制灌溉,既节约用水,又有利于农作物生长,改变了以往水稻大水漫灌、串灌的旧习惯。它不需增加工程投资,只要按照节水灌溉制度灌水即可。“薄、浅、湿、晒”(薄水插秧、浅水育秧、分蘖前期湿润、分蘖后期晒田)、“旱育稀植”(旱育旱栽,稀植,适当补水)等技术均属这一范畴,近年已在广西、吉林等10多个省、自治区大面积推广。一般每亩可节水100m3,增产稻谷25kg,效益显著。水稻节水灌溉技术已获国家科技进步一等奖,应在水稻区大力推广。
江苏、上海、浙江等经济条件好的地区采用铺设暗管系统进行控制灌溉和田间排水,有利于节水、节肥和作物生长,为实现高产、高效、优质农业创造了有利的条件。 根据作物需水要求,适时适量地灌水,用先进的科学技术手段对土壤墒情和灌区输配水系统的水情进行监测、数据采集和计算机处理,可以科学有效地控制土壤水分含量,进行合理调度,做到计划用水、优化配水,以达到既节水又增产的目的。同时,要重视和加强节水管理,改变目前农业用水水价过低、不利于节水的状况,实行按成本收费、超计划用水加价等政策。要建立健全节水管理组织和技术推广服务体系,完善节水管理规章制度。
水稻浅、湿、干灌溉,是控制灌溉技术的一种,是浅、湿、干灵活调节的一种节水灌模式。它既不属于充分灌溉,也不属于非充分灌溉范畴。在水稻生长发育过程中,适度进行水分胁迫,会使水稻产生一种耐旱性,而不会导致减产。插秧、返青阶段,保持2周浅水,分蘖前期浅湿灌,分蘖期至拨节期适当晒田,孕穗至开花浅水,灌浆成熟期则干干湿湿,适当晚断水,做到后水不见前水,是一种促控结合,适时供水调氮的灌溉技术,其特征是浅灌与湿润相结合,适时晾(晒)田,构成浅湿交替,浅、湿、干灵活调节的灌溉方式。浅湿干灌溉的原则是浅水灌田,“浅”为30mm,待自然消耗后,田面呈一定湿润状态,“湿”0mm,“干”为土壤含水量控制的下限值。为如此反复。灌水之间的无水层时间应使浮泥沉实,以改善土壤的通透性,使水稻省水低耗,高产稳产。
一、推广浅、湿、干灌溉技术增产的机理
1.防止水稻根系早衰,消除生产障碍。
2.符合水稻的需水规律和要求,发迹了传统的淹水灌溉习惯。即满足水稻的生理需水,又节省了生态需水,在保证增产的前提下,降低了灌溉定额,提高了灌溉水的经济效益。
3.使水、肥、气、热等因素得到合理调整,提高了土壤肥力,并为水生育创造了良好的环境。
4.有利于各个产量构成因素和高产方向转化。能促进水稻生育性状的改善,有效分蘖率高、秆壮、防倒伏。
5.改善稻株的体结构和田间小气候,有利于控制和减轻病虫害。
6.推广浅湿干节水栽培是发展水稻生产的需要,是长久之计。
二、浅、湿、干控制灌溉?可有效提高水层温度,从而提高水稻结实率
水田的水深3cm为一般浅水,比之深的为深水。水稻的返青受水温的支配比气温更强。水稻生育的最高水温为30-34℃,而返青期的水温在14-15℃到20℃之间,随水温上升,总干重增加比率较大。秧苗素质不同,返青好坏不一。与壮苗比徒长苗和老化苗等弱苗的返青界限温度高,低温返青不稳定。根据秧苗的素质,移栽后的水层管理不同,秧苗素质不良的更要加强以水保温的管理。移栽后的水深1-2日为4-6cm,其后3-5cm浅水。气温高有光照时浅水(苗高1/3左右),低温时深水护苗(苗高3/4左右)。
分蘖期到有效分蘖终止期,要以水保温并促进肥效。发生分蘖的界限温度生理上为13℃左右,适用的为15-18℃。适宜的水温为16-30℃,茎数以23℃左右时增加最多,特别是昼夜温差大时(夜间15℃、白天30℃以上)分蘖多。
株高伸长的适宜水温为25-30℃,17℃以下伸长明显受抑制,界限水温为11-12℃。叶数增加的适宜水温与株高略同,界限水温略低为9-11℃。温差较大时对叶数增加有利。根的伸长比地上部伸长适温略低。分蘖期水温越高越好,水温低于23℃将延迟出穗。分蘖期的气温、水温常比分蘖发生的适宜水温低,所以要尽量提高水温,力争接近分蘖期的适温。特别是井灌区采取综合增温措施,确保分蘖期进田水温16℃以上,减数分裂期18℃以上,抽穗开花期22℃以上。
三、浅湿干灌溉的作用
1.促进水稻的生育和成熟
田面无水层湿润状态时,土壤昼夜温差变化大,土温日变幅增大可促进分蘖早生快发。在水稻生育后期,浅湿灌溉白天升温快,温度高,有利于稻株的光合作用,昼夜温差大也有利于干物重积累。水稻自移栽至成熟,浅湿灌溉可使田间水积温增加120℃,这对水稻生育和加速后期成熟都有重要作用。
2.防止黑根和早衰
实行浅湿灌溉创造了大气向土壤直接供氧的条件,起到了有效地增强根系活力的作用。发生黑根的水稻,吸收机能受到损害,养分不足,群体发育不良,不仅光合作用不能正常进行,还会发生赤枯病、胡麻斑病等生理病害,而导致减产。浅湿灌溉改善了土壤环境,增强了根系活力,可以防止黑根和早衰。
3.改善水稻生长形态,促进生育适时转化
浅湿灌溉在水稻生育前期起到了经常放露晾田的作用,促进根系发达,蹲苗稳长。中期晾田控制无效分蘖,达到群体协调生长发育,植株呈丰产长相,顶三叶耸而直立,地面上一、二节间短,茎杆粗壮,增强抗倒伏和病虫害能力。在生育后期干干湿湿,收到以气养根,以根保叶的效果,使水稻活根活叶成熟,浅湿灌溉,促控结合,还具有促进生育转化和提高结实率的效果。
4.浅湿灌溉可以避免和减少田间水分流失
浅湿交替中自然放露晾田,避免了不必要的明排水。大大减少了土壤渗漏和提高降雨的利用率。浅湿灌溉对水稻腾发量强度发生影响,也使水稻耗水量减少。
四、浅、湿、干灌溉好处
1.提高灌溉水的生产效益,浅湿干亩用水量为400-450立方,亩产量550-600kg,1立方米水生产稻谷1.3kg。淹水灌亩和水量560-700立方,亩产量是510-550kg,水的生产效益是0.9左右。
2.稻田状况得到改善.稻田积温增加,据调查,从移栽到成熟田间水温增加76.2-165.2,土壤积温增加63.5。稻田土温日温变幅大。芬蘖期田间土温:湿润的温差6.4-7.3,水层淹灌仅为5-6。昼夜温差:湿润灌为4.2-4.6,淹水灌为3.8-4.0。土温日变幅大,可促使分蘖早生快发。在生育后期抽穗至乳熟期的昼夜温差,温润灌为2.6-3.1,淹水灌的为1.6-1.7。浅湿干灌溉温度高,有利于光合作用,昼夜温差大有利于干物质积累,浅湿干灌溉光照好,淹水光照不足。
3.有利于提高产量。浅灌比长期淹灌的,在穗粒数、结实率和千粒重上均有增加。如黎优57浅湿灌146粒,长期淹灌108粒;结实率分别为91.14%和90.17%;千料重加1g;亩产14.0%。
综上所述,浅湿干灌溉技术不仅可以节约水资源,提高水的利用率,使水稻根系发育良好,吸收土壤和肥料氮的有效性增强,促进氮素向籽粒运输,提高肥料氮的有效性。而且它实行人为调亏,根据水稻不同生育期的生理特性,在分蘖等需水敏感期实行人为胁迫,造成适度干旱,而在拔节和抽穗开花期又保证供水,这样对水稻的群体结构形成具有良好的促控作用,实现了水稻高产基础上的在增产。