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1、节水农业概论节水农业概论山西农业大学山西农业大学 孙敏孙敏山西农业大学山西农业大学 根据定义，灌溉是按照作物生长的需要，利用水利工程设施将水送到田间，以补充农田根据定义，灌溉是按照作物生长的需要，利用水利工程设施将水送到田间，以补充农田水分的人工措施。它是人们借助各种设施：水泵、渠道、管线、灌溉设施、化学制剂等实施水分的人工措施。它是人们借助各种设施：水泵、渠道、管线、灌溉设施、化学制剂等实施的行为，是在降水以外的对植物生长过程需水的一种补充措施。的行为，是在降水以外的对植物生长过程需水的一种补充措施。第四章第四章 地面灌溉节水技术地面灌溉节水技术平整土地平整土地1畦灌畦灌2波涌灌溉波涌灌溉3
2、膜上灌水技术膜上灌水技术 4 人类掌握最早的灌溉技术就是地面灌溉，人们通过沟渠等简单的方法将水人类掌握最早的灌溉技术就是地面灌溉，人们通过沟渠等简单的方法将水引入田间，对干涸的土地面进行灌溉，这种古老的田间施水技术方法简单易行，引入田间，对干涸的土地面进行灌溉，这种古老的田间施水技术方法简单易行，它仍是目前世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法，它约占全世界它仍是目前世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法，它约占全世界灌溉面积的灌溉面积的90%以上。我国则有以上。我国则有97%以上的灌溉面积依然采用传统的地面灌溉以上的灌溉面积依然采用传统的地面灌溉技术。技术。地面灌溉一般要经过地面
3、灌溉一般要经过输配水输配水、田间灌水田间灌水和和作物消耗水作物消耗水3个过程。个过程。输配水输配水主要通过各级渠道来实现，对土质渠道而言，一般从水源到田间进水主要通过各级渠道来实现，对土质渠道而言，一般从水源到田间进水口约有口约有50%的水量会渗漏损失掉。的水量会渗漏损失掉。田间灌水田间灌水是指灌溉水进入田间以后，将分配到一定灌溉面积上，以满足作物是指灌溉水进入田间以后，将分配到一定灌溉面积上，以满足作物生长需要。在此过程中，一部分水会形成深层渗漏损失，一部分水会通过土生长需要。在此过程中，一部分水会形成深层渗漏损失，一部分水会通过土壤蒸发损失，还有一部分水量可能会从地表流失。如果田间灌水方法
4、不当，壤蒸发损失，还有一部分水量可能会从地表流失。如果田间灌水方法不当，用水管理粗放，田间水量损失可以占到进入田间水量的用水管理粗放，田间水量损失可以占到进入田间水量的30%-40%。作物消耗水作物消耗水是指作物根系从土壤层中吸取水分供其生长，并最后形成作物产是指作物根系从土壤层中吸取水分供其生长，并最后形成作物产量的过程。如果灌水过多，棵间蒸发量大，作物腾发量过多，也会造成水量量的过程。如果灌水过多，棵间蒸发量大，作物腾发量过多，也会造成水量损失。损失。目前，我国渠灌区的目前，我国渠灌区的灌溉水利用率平均为灌溉水利用率平均为0.4。经改进后的地面灌溉技术与漫灌相比提高了灌溉用水效率，使用操作
5、简单，经改进后的地面灌溉技术与漫灌相比提高了灌溉用水效率，使用操作简单，便于进行大面积灌溉。鉴于我国水资源与能源短缺，经济实力不足，广大农便于进行大面积灌溉。鉴于我国水资源与能源短缺，经济实力不足，广大农村地区的技术管理水平较低的现实，大面积推广村地区的技术管理水平较低的现实，大面积推广喷灌、滴灌、渗灌喷灌、滴灌、渗灌等先进灌等先进灌水技术还受到很大的限制，因此，在今后相当长的一段时间内，我国还仍会水技术还受到很大的限制，因此，在今后相当长的一段时间内，我国还仍会以以地面灌溉地面灌溉为主。为主。现阶段适合我国应用的地面灌溉节水技术很多，如现阶段适合我国应用的地面灌溉节水技术很多，如长畦改短畦长
6、畦改短畦，宽畦改窄畦宽畦改窄畦、隔沟灌隔沟灌、细流沟灌细流沟灌、平整土地平整土地、坐水种坐水种、膜上灌膜上灌、波涌灌波涌灌等。这些技术耗能等。这些技术耗能少，少，投入低，农民易于掌握，节水效果也比较明显。投入低，农民易于掌握，节水效果也比较明显。第一节第一节 平整土地平整土地俗话说：人往高处走，水往低处流。要实现地面灌溉用水的高效率，首先要确俗话说：人往高处走，水往低处流。要实现地面灌溉用水的高效率，首先要确保土地有一个较高的保土地有一个较高的平整度平整度，平整的土地可以使水均匀地流向田间各处，避免，平整的土地可以使水均匀地流向田间各处，避免局部积水。局部积水。平整土地在节水农业中占有重要地位
7、，土地不平，灌水不匀，不仅浪费水，还平整土地在节水农业中占有重要地位，土地不平，灌水不匀，不仅浪费水，还易产生盐斑。中国农谚：易产生盐斑。中国农谚：“平整土地定穷富平整土地定穷富”，即视其土地平整与否，即可知，即视其土地平整与否，即可知其生产如何，美国把平地作为灌区改造的第一位工作。埃及的经验是灌排渠系其生产如何，美国把平地作为灌区改造的第一位工作。埃及的经验是灌排渠系的投资占灌区建设投资的的投资占灌区建设投资的30%，平地占，平地占70%。土地平整的作用：土地平整的作用：一方面是使田块满足灌溉要求，提高水肥利用效率和灌水均匀度，有利于一方面是使田块满足灌溉要求，提高水肥利用效率和灌水均匀度，
8、有利于作物生长以及防止水土流失，从而增强农地抵御自然灾害的能力，提高耕作物生长以及防止水土流失，从而增强农地抵御自然灾害的能力，提高耕地质量及生产力；地质量及生产力；另一方面通过沟、渠、路的重新规划和整理，改善农业生产条件、增加有另一方面通过沟、渠、路的重新规划和整理，改善农业生产条件、增加有效耕地面积、促进农地的集约利用和规模经营，以保证土地的可持续利用效耕地面积、促进农地的集约利用和规模经营，以保证土地的可持续利用及加快农田水利以及农业的现代化进程。及加快农田水利以及农业的现代化进程。常规平地方法常规平地方法有人工法和机械法，机械法采用的设备有推土机、铲运机和刮有人工法和机械法，机械法采用
9、的设备有推土机、铲运机和刮平机，它具有土方移动量大、平地效率高、费用相对较低等特点，适合于在平机，它具有土方移动量大、平地效率高、费用相对较低等特点，适合于在地面起伏较大、地面平整度较差的田面内进行粗平，改变田块的宏观地形。地面起伏较大、地面平整度较差的田面内进行粗平，改变田块的宏观地形。由于平地效果取决推土机和刮平机的施工精度、人工操作和人工测平精度等由于平地效果取决推土机和刮平机的施工精度、人工操作和人工测平精度等诸多因素的影响，当田面达到一定平整度后便很难有所提高。诸多因素的影响，当田面达到一定平整度后便很难有所提高。土地平整方法包括土地平整方法包括常规土地平整措施常规土地平整措施和和激
10、光控制平地技术激光控制平地技术。常规土地平整措施常规土地平整措施激光控制装置在农田平整机具上的应用使土地平整精度得到大幅度的提高，激光控制装置在农田平整机具上的应用使土地平整精度得到大幅度的提高，其感应系统的灵敏性至少比人工视觉判断和平地机具上操作人员的手动液压其感应系统的灵敏性至少比人工视觉判断和平地机具上操作人员的手动液压系统准确系统准确1050倍。激光平地的作业效率高，适宜在常规粗平基础上完成倍。激光平地的作业效率高，适宜在常规粗平基础上完成田面精平，改善地面微地形条件，但平地费用相对较高，铲运设备容积有限。田面精平，改善地面微地形条件，但平地费用相对较高，铲运设备容积有限。如将如将常规
11、土地平整措施常规土地平整措施和和激光控制平地技术激光控制平地技术结合起来使用，充分利用常规粗结合起来使用，充分利用常规粗平方法和激光精平技术的长处及特点，可获得较好的土地平整效果。平方法和激光精平技术的长处及特点，可获得较好的土地平整效果。激光控制平地技术激光控制平地技术土地平整工程设计的原则是土地平整工程设计的原则是在有利于提高地面灌溉质量、促进作物生长和在有利于提高地面灌溉质量、促进作物生长和防止田间水土流失的条件下，使工程作业的土方运移量最小，且搬运距离防止田间水土流失的条件下，使工程作业的土方运移量最小，且搬运距离最短最短。平整土地要满足以下一些基本要求：平整土地要满足以下一些基本要求
12、：u整后的土地应满足灌溉水能均匀输送于田面各处，并能节省灌溉用水为整后的土地应满足灌溉水能均匀输送于田面各处，并能节省灌溉用水为目的的最佳坡度。目的的最佳坡度。u保证灌溉水进入田面后能均匀地在田面内畅通流动。保证灌溉水进入田面后能均匀地在田面内畅通流动。u要使平整土地过程中的土方移动量最小，使土地平整费用投入最少。要使平整土地过程中的土方移动量最小，使土地平整费用投入最少。u使平整的土地不降低原有耕地的肥力，确保当年平地，当年受益。使平整的土地不降低原有耕地的肥力，确保当年平地，当年受益。u常规土地平整方法受机具设备缺陷和人工操平精度等因素制约，平整精度达常规土地平整方法受机具设备缺陷和人工操
13、平精度等因素制约，平整精度达到一定程度后将无法继续提高，而精细土地平整只能借助于激光控制技术和与到一定程度后将无法继续提高，而精细土地平整只能借助于激光控制技术和与之配套的平地机械设备完成。激光控制技术能够大幅度地提高田间土地平整精之配套的平地机械设备完成。激光控制技术能够大幅度地提高田间土地平整精度。度。20世纪世纪70年代中期以后，农田土地激光平地技术在国外已得到广泛应用，年代中期以后，农田土地激光平地技术在国外已得到广泛应用，我国近几年刚步入应用研究阶段。经激光平地技术平整的土地可节省水资源我国近几年刚步入应用研究阶段。经激光平地技术平整的土地可节省水资源20%30%，如种小麦可提高产量
14、，如种小麦可提高产量33%，有效地控制了水分、养分等，使之避，有效地控制了水分、养分等，使之避免产生深层渗漏，使水资源的有效利用率得到较大提高。免产生深层渗漏，使水资源的有效利用率得到较大提高。u激光平地技术是利用安装在垂直于农田地面的高架上的激光发射器，以较高激光平地技术是利用安装在垂直于农田地面的高架上的激光发射器，以较高的速度旋转，在农田上方形成一个激光平面，以该激光面作为平整土地的参照的速度旋转，在农田上方形成一个激光平面，以该激光面作为平整土地的参照面。激光发射器具有自动调节机制，能根据设计的坡度调节激光面，激光面限面。激光发射器具有自动调节机制，能根据设计的坡度调节激光面，激光面限
15、定了激光束与地面上任何一点的距离，使该点与激光束平面之间距离的正差为定了激光束与地面上任何一点的距离，使该点与激光束平面之间距离的正差为挖方深度，负差为填方深度。挖方深度，负差为填方深度。有试验结果表明，常规平地方法所能达到的最大平整精度是有试验结果表明，常规平地方法所能达到的最大平整精度是3.4cm，激光平，激光平地的偏差只有地的偏差只有12cm，常规平地方法具有土方运移量大、平地费用相对较，常规平地方法具有土方运移量大、平地费用相对较低的特点，适合于在地面起伏较大、原始平整度较差的田面内完成粗平，但低的特点，适合于在地面起伏较大、原始平整度较差的田面内完成粗平，但受机具设备缺陷及人工操平等
16、因素制约，平地效果有限，平整精度达到一定受机具设备缺陷及人工操平等因素制约，平地效果有限，平整精度达到一定程度后无法继续提高。激光平地的作业效率较高，土地精平的效果好，但平程度后无法继续提高。激光平地的作业效率较高，土地精平的效果好，但平地费用相对较高。因而农田土地平整过程中可以综合考虑这两种方法的特点地费用相对较高。因而农田土地平整过程中可以综合考虑这两种方法的特点及长处，结合起来使用会收到更好的效果。及长处，结合起来使用会收到更好的效果。由于传统的地面灌水方法灌水均匀度差，田间水利用率低，灌水定额大，由于传统的地面灌水方法灌水均匀度差，田间水利用率低，灌水定额大，故许多国家均投入力量对其进
17、行改进，形成多种比传统地面灌水方法要节故许多国家均投入力量对其进行改进，形成多种比传统地面灌水方法要节水的地面灌水技术，也称改进地面灌水技术。在改进的地面灌溉技术中，水的地面灌水技术，也称改进地面灌水技术。在改进的地面灌溉技术中，融入一些高新技术，使其实现精细节水地面灌溉技术，其中包括融入一些高新技术，使其实现精细节水地面灌溉技术，其中包括水平畦灌水平畦灌和波涌灌溉和波涌灌溉等。等。思考题思考题1.地面灌溉一般要经过地面灌溉一般要经过输配水输配水、田间灌水田间灌水和和作物消耗水作物消耗水3个过程。个过程。2.现阶段适合我国应用的地面灌溉节水技术很多，如现阶段适合我国应用的地面灌溉节水技术很多，
18、如长畦改短畦长畦改短畦，宽畦改窄畦宽畦改窄畦、隔沟灌隔沟灌、细流沟灌细流沟灌、平整土地平整土地、坐水种坐水种、膜上灌膜上灌、波涌灌波涌灌等。这些技术耗能等。这些技术耗能少，少，投入低，农民易于掌握，节水效果也比较明显。投入低，农民易于掌握，节水效果也比较明显。3.要实现地面灌溉用水的高效率，首先要确保土地有一个较高的要实现地面灌溉用水的高效率，首先要确保土地有一个较高的平整度平整度。4.土地平整的作用？土地平整的作用？5.土地平整方法包括土地平整方法包括常规土地平整措施常规土地平整措施和和激光控制平地技术激光控制平地技术。6.土地平整工程设计的原则？平整土地要满足的一些基本要求？土地平整工程设
19、计的原则？平整土地要满足的一些基本要求？第第二二节节 畦灌畦灌畦畦田田灌灌水水技技术术是是地地面面灌灌溉溉中中推推广广应应用用最最广广泛泛的的灌灌水水方方法法之之一一，也也是是保保护护地中普遍采用的灌溉方法。地中普遍采用的灌溉方法。以以往往在在我我国国采采用用的的畦畦田田灌灌溉溉方方式式比比较较粗粗放放，对对畦畦田田的的大大小小、规规格格、田田面面的平整度、灌水均匀性等没有严格的标准要求。的平整度、灌水均匀性等没有严格的标准要求。近近年年来来，随随着着节节水水灌灌溉溉技技术术的的发发展展，我我国国农农田田灌灌溉溉除除继继续续应应用用传传统统的的畦畦灌灌法法，改改进进和和完完善善其其灌灌水水技技
20、术术外外，还还不不断断吸吸取取了了许许多多国国外外推推行行的的较较为为先先进进的的畦畦灌灌技技术术，同同时时我我国国灌灌区区群群众众也也创创造造了了不不少少新新的的、更更行行之之有有效效的的节节水畦灌方法。水畦灌方法。畦畦灌灌是是在在田田面面内内用用临临时时修修筑筑的的土土埂埂将将灌灌溉溉土土地地分分隔隔成成一一系系列列长长方方形形平平整整田块，即灌水畦，又称田块，即灌水畦，又称畦田畦田。灌灌溉溉水水从从输输水水垄垄沟沟、输输水水暗暗管管或或直直接接从从田田间间毛毛渠渠引引入入畦畦田田后后，在在畦畦田田田田面面上上形形成成较较薄薄的的水水层层，沿沿畦畦长长方方向向均均匀匀流流动动，在在流流动动
21、的的过过程程中中水水借借重重力力作作用用，以以垂垂直直下下渗渗的的方方式式逐逐渐渐湿湿润润土土壤壤，对对作作物物进进行灌溉。行灌溉。在在畦畦灌灌中中首首先先要要对对畦畦田田的的布布置置、规规格格和和平平整整度度进进行行改改进进，这这是是提提高高畦畦灌灌水均匀性和提高水的有效利用率的前提条件。灌灌水均匀性和提高水的有效利用率的前提条件。畦田改造在我国有两种方案：畦田改造在我国有两种方案：一是大畦改小畦实施一是大畦改小畦实施小畦灌溉小畦灌溉；另一种方案是采用激光平整土地另一种方案是采用激光平整土地技术，对土地进行精平，进行技术，对土地进行精平，进行水水平畦灌平畦灌。小畦灌溉小畦灌溉优点优点：n比比
22、较较容容易易地地实实现现平平整整土土地地，灌灌水水均均匀匀，与与传传统统畦畦灌灌相相比比作作物物生生长长优优势强，灌水均匀度提高势强，灌水均匀度提高25%，产量提高，产量提高10%15%；n改进地面灌溉技术投入少、见效快；改进地面灌溉技术投入少、见效快；n改畦是一项技术性简单、易掌握和推广的技术。改畦是一项技术性简单、易掌握和推广的技术。在在没没采采用用激激光光平平地地，田田面面平平整整度度不不够够高高的的情情况况下下，进进行行大大畦畦灌灌水水时时，亩亩次次灌灌水水量量多多，容容易易形形成成灌灌水水不不均均匀匀，造造成成土土壤壤团团粒粒结结构构破破坏坏，加加快快土土地地的的盐盐碱碱化化，水水的
23、的大大量量渗渗漏漏还还会会带带走走许许多多土土壤壤中中的的养养分分，对对作作物的生长造成一定的影响。物的生长造成一定的影响。畦畦田田的的设设计计与与规规划划应应主主要要依依据据地地形形条条件件，并并结结合合考考虑虑耕耕作作方方向向，一一般认为以般认为以南北方向布置为最好南北方向布置为最好，也有平行于保护设施长度方向。，也有平行于保护设施长度方向。不不论论采采用用什什么么布布置置方方向向，都都应应保保证证畦畦田田沿沿长长边边方方向向有有一一定定的的坡坡度度，便便于于流流入入畦畦田田的的水水在在田田面面上上形形成成流流动动的的薄薄水水层层，实实现现均均匀匀灌灌溉溉的的目目的的。一一般般布布置置适适
24、宜宜的的畦畦田田田田面面坡坡度度为为1/10001/500，最最大大可可达达0.02，但但畦畦田田田田面面坡坡度度不不宜宜过过大大，否否则则会会造造成成水水对对土土壤壤的的冲冲刷刷，而而引引发发水水土土流流失。失。畦田规格设计畦田规格设计畦田规格设计主要有畦田规格设计主要有畦田的长度、畦面的宽度和畦埂断面畦田的长度、畦面的宽度和畦埂断面等。等。畦宽畦宽畦宽主要取决于畦田的畦宽主要取决于畦田的土壤性质土壤性质和和农业技术要求农业技术要求以及以及农业机具农业机具的宽度。的宽度。通通常常畦畦宽宽多多按按当当地地农农业业机机具具宽宽度度的的整整倍倍数数确确定定，一一般般为为24m，传传统统畦灌法的畦宽
25、一般都要求最宽不要超过畦灌法的畦宽一般都要求最宽不要超过4m，每公顷，每公顷75150个畦田。个畦田。尤尤其其在在水水源源流流量量较较小小时时或或井井灌灌区区，为为了了迅迅速速在在整整个个畦畦田田面面上上形形成成流流动动的薄水层，一般畦田的宽度都较小。的薄水层，一般畦田的宽度都较小。畦长畦长畦畦长长随随畦畦田田纵纵向向坡坡度度、土土壤壤质质地地及及土土壤壤透透水水性性能能、土土地地平平整整度度等等情情况况变化。变化。畦田田面纵向坡度大时畦长可长些；畦田田面纵向坡度大时畦长可长些；砂质土壤透水性能强，畦田长度宜短；砂质土壤透水性能强，畦田长度宜短；黏质土壤透水性能弱，畦长稍长。黏质土壤透水性能弱
26、，畦长稍长。保护地畦长取决于保护地设施的长度或宽度。保护地畦长取决于保护地设施的长度或宽度。畦埂畦埂畦埂断面一般为三角形，畦埂高畦埂断面一般为三角形，畦埂高0.20.25m，底宽，底宽0.30.4m畦埂是临时性的，应与整地、播种相结合，最好采用筑埂器修筑。畦埂是临时性的，应与整地、播种相结合，最好采用筑埂器修筑。对于密植作物，畦埂也可以进行播种。对于密植作物，畦埂也可以进行播种。为为防防止止畦畦埂埂跑跑水水，在在畦畦田田地地边边和和路路边边最最好好修修筑筑固固定定的的地地边边畦畦埂埂，埂埂高高不应小于不应小于0.3m，底宽为，底宽为0.50.6m，顶宽为，顶宽为0.20.3m。水水平平畦畦田田
27、灌灌水水技技术术是是建建立立在在激激光光控控制制土土地地精精细细平平整整技技术术应应用用基基础础上上的的一种地面灌溉技术。一种地面灌溉技术。与与传传统统的的地地面面灌灌溉溉系系统统相相比比，合合理理的的系系统统设设计计和和田田间间管管理理可可使使水水平平畦畦田田灌灌溉溉系系统统下下的的田田间间灌灌水水效效率率达达到到90%以以上上，灌灌溉溉均均匀匀度度得得以以有有效效改改善。善。水平畦灌水平畦灌 水水平平畦畦灌灌是是将将田田间间做做成成水水平平的的畦畦田田，水水以以较较大大流流量量流流入入畦畦内内，并并作作均均匀匀分分布布，在重力作用下渗入根区。在重力作用下渗入根区。优点：优点：灌水技术要求低
28、，田间灌水利用率高，拦蓄降雨，劳动生产率高。灌水技术要求低，田间灌水利用率高，拦蓄降雨，劳动生产率高。特别适合地势平坦、面积较大、机械化程度较高的地区。特别适合地势平坦、面积较大、机械化程度较高的地区。水水平平畦畦田田灌灌溉溉系系统统中中的的田田面面与与小小畦畦灌灌溉溉的的田田面面有有所所不不同同，它它要要求求田田面面具具有有较较高高的的水水平平状状态态，畦畦田田可可以以是是任任意意形形状状，周周边边由由田田埂埂封封闭闭，畦畦块块规格的设计取决于供水流量、土壤人渗特性等因素。规格的设计取决于供水流量、土壤人渗特性等因素。畦畦块块的的规规格格一一般般在在24hm2左左右右，较较大大的的可可达达到
29、到16hm2。灌灌溉溉时时要要求求的灌水流量较大，使灌溉水能在较短的时间内迸人整个田块。的灌水流量较大，使灌溉水能在较短的时间内迸人整个田块。平平整整的的农农田田表表面面有有利利于于人人渗渗水水分分的的相相对对均均匀匀分分布布、田田间间深深层层渗渗漏漏水水量量损损失失的的有有效效减减少少；起起到到改改善善地地面面灌灌溉溉系系统统性性能能、提提高高田田间间灌灌水水效效率率和和灌灌溉溉均均匀匀度度的的作作用用。经经过过合合理理的的系系统统设设计计和和田田间间管管理理，与与其其他他传传统统的的地地面面灌灌溉溉系系统统相相比比，水水平平畦畦田田灌灌溉溉系系统统可可使使田田间间灌灌水水效效率率最最高高达
30、达到到90%以以上上，灌灌溉溉均均匀匀度亦得到有效改善。度亦得到有效改善。土土地地精精细细平平整整还还有有益益于于田田间间农农机机耕耕作作和和栽栽培培措措施施的的实实施施，增增加加作作物物出出苗苗率率和和种种植植密密度度。促促进进作作物物生生长长发发育育，便便作作物物产产量量有有较较大大幅幅度度增增长长。达达到到节节水水增增产产、提提高高劳劳动动生生产产率率和和能能源源利利用用率率的的目目的的。此此外外，田田间间水水分分的的均均匀匀人人渗渗还还可可减减少少残残留留在在土土壤壤中中的的盐盐分分，水水量量渗渗漏漏损损失失的的减减小小也也使使得得肥肥料料的的淋淋洗洗损损失得到一定程度的控制。失得到一
31、定程度的控制。思考题思考题1.畦田改造在我国有两种方案：一是大畦改小畦实施畦田改造在我国有两种方案：一是大畦改小畦实施小畦灌溉小畦灌溉；另一种方案是；另一种方案是采用激光平整土地技术，对土地进行精平，进行采用激光平整土地技术，对土地进行精平，进行水平畦灌水平畦灌。2.小畦灌溉有许多优点？小畦灌溉有许多优点？3.畦田的设计与规划应主要依据地形条件，并结合考虑耕作方向，一般认为以畦田的设计与规划应主要依据地形条件，并结合考虑耕作方向，一般认为以南北方向南北方向布置为最好，也有平行于保护设施长度方向，不论采用什么布置方布置为最好，也有平行于保护设施长度方向，不论采用什么布置方向，都应保证畦田沿长边方
32、向有一定的向，都应保证畦田沿长边方向有一定的坡度坡度。4.畦宽主要取决于畦田的土壤性质和农业技术要求以及农业机具的宽度。通常畦宽主要取决于畦田的土壤性质和农业技术要求以及农业机具的宽度。通常畦宽多按当地农业机具宽度的整倍数确定，一般为畦宽多按当地农业机具宽度的整倍数确定，一般为24m。5.畦埂断面一般为三角形，畦埂高畦埂断面一般为三角形，畦埂高0.20.25m，底宽，底宽0.30.4m，引浑水灌溉，引浑水灌溉的地区应适当加大些。的地区应适当加大些。6.水平畦田灌水技术是建立在水平畦田灌水技术是建立在激光控制土地精细平整技术激光控制土地精细平整技术应用基础上的一种地应用基础上的一种地面灌溉技术面
33、灌溉技术.第三节第三节 波涌灌溉波涌灌溉波波涌涌灌灌溉溉 又又称称间间歇歇灌灌溉溉或或涌涌流流灌灌溉溉。它它是是人人们们在在研研究究沟沟(畦畦)灌灌的的基基础础上发展起来的地面灌水技术，它可分为上发展起来的地面灌水技术，它可分为波涌沟灌波涌沟灌和和波涌畦灌波涌畦灌。与与传传统统的的沟沟(畦畦)灌灌不不同同，它它不不是是将将灌灌溉溉水水流流一一次次推推进进到到沟沟(畦畦)末末端端，而是将水流按一定周期间歇式地逐次推进到沟而是将水流按一定周期间歇式地逐次推进到沟(畦畦)末端。末端。1979年年，美美国国尤尤他他州州立立大大学学的的Straingham和和Keller博博士士在在研研究究变变流流量量
34、灌灌溉溉的的基基础础上上首首先先提提出出波波涌涌灌灌溉溉的的概概念念。1980年年Allen,Poole，Bishop,1981年年Coolidge等等人人在在美美国国科科罗罗拉拉多多、爱爱德德华华、华华盛盛顿顿等等州州开开展展了了波波涌涌灌灌溉溉方方面面的的室内外试验研究。室内外试验研究。结结果果表表明明，间间歇歇供供水水使使得得表表层层土土壤壤入入渗渗率率降降低低，近近似似为为连连续续灌灌溉溉入入渗渗率率的的1/4，并并且且较较同同条条件件下下连连续续灌灌溉溉方方式式具具有有节节水水和和水水流流推推进进速速度度快快的的优点。优点。在在波波涌涌灌灌溉溉过过程程中中，随随着着田田面面供供水水的
35、的一一放放一一停停，田田面面水水流流相相应应地地经经历历了了一一个个起起涨涨和和落落干干的的过过程程。当当水水流流流流经经上上一一个个周周期期湿湿润润过过的的田田面面时时，因因田田面面的的粗粗糙糙率率减减小小，水水流流速速度度加加快快，入入渗渗能能力力减减小小。这这就就使使得得波波涌涌沟沟(畦畦)灌灌溉溉较较传传统统的的地地面面沟沟(畦畦)灌灌具具有有省省时时、省省水水、节节能能、灌灌水水质质量量高高等等优优点点。并并能能基基本本解解决决长长畦畦(沟沟)灌灌水难的问题。水难的问题。一些研究结果表明，波涌灌溉比连续灌溉具有以下特点：一些研究结果表明，波涌灌溉比连续灌溉具有以下特点：具具有有明明显
36、显的的节节水水效效果果，且且节节水水效效果果与与土土壤壤质质地地、耕耕作作条条件件和和灌灌水水次次数数等等有有关。节水率随畦长的增长而增大，两者间为线性关系。关。节水率随畦长的增长而增大，两者间为线性关系。对井灌区和抽水灌区具有明显的节能效果，其节能率大小与节水率相同。对井灌区和抽水灌区具有明显的节能效果，其节能率大小与节水率相同。波波涌涌畦畦灌灌田田面面水水流流推推进进速速度度快快，其其平平均均推推进进速速度度为为同同条条件件下下连连续续灌灌的的1.21.6倍，所以波涌灌溉也具有省时、浇地效率高的优点。倍，所以波涌灌溉也具有省时、浇地效率高的优点。波波涌涌灌灌溉溉能能减减小小深深层层渗渗漏漏
37、和和提提高高灌灌水水均均匀匀度度，提提高高肥肥力力对对作作物物生生长长的的有有效效性，所以波涌灌还具有保肥和灌水质量高的优点。性，所以波涌灌还具有保肥和灌水质量高的优点。波涌灌溉的灌溉机理波涌灌溉的灌溉机理 由由于于波波涌涌灌灌溉溉方方式式的的改改变变，从从灌灌溉溉效效果果来来看看，灌灌溉溉机机理理与与传传统统的的连连续续灌灌溉溉明显不同。明显不同。波波涌涌灌灌溉溉采采用用的的是是间间歇歇式式灌灌水水方方式式，当当第第一一次次灌灌水水停停止止后后，田田面面表表层层土土壤壤的的结结构构状状态态发发生生了了改改变变，使使凸凸凹凹不不平平的的块块状状土土壤壤被被浸浸泡泡破破碎碎，地地表表会会变变成成
38、较较为为光光滑滑的的土土壤壤致致密密层层，导导致致土土壤壤容容重重增增大大 土土壤壤导导水水率率和和入入渗渗率率及及土土壤壤孔隙度减小孔隙度减小。通过一些波涌灌溉与连续灌溉的对比试验表明，通过一些波涌灌溉与连续灌溉的对比试验表明，连连续续灌灌溉溉土土壤壤耕耕作作层层03Ocm土土层层的的土土壤壤容容重重平平均均为为1.318g/cm3，波波涌涌灌溉土壤耕作层灌溉土壤耕作层030cm土壤容重为土壤容重为1.320g/cm3，可可以以看看出出，在在030cm土土层层的的土土壤壤容容重重变变化化不不大大。但但对对表表层层010cm范范围围的的土土壤壤容容重重测测定定，波波涌涌灌灌溉溉比比常常规规连连
39、续续灌灌溉溉容容重重增增幅幅5%9%，而而土土壤壤孔隙率变化量则比常规连续灌溉减少孔隙率变化量则比常规连续灌溉减少1%5%。这这说说明明间间歇歇灌灌溉溉使使得得土土壤壤容容重重在在表表层层的的10cm内内比比连连续续灌灌溉溉增增大大，孔孔隙隙度度减少。减少。波波涌涌灌灌溉溉技技术术不不同同于于传传统统的的连连续续灌灌溉溉就就在在于于它它利利用用了了各各灌灌水水周周期期的的干干、湿湿交交替替过过程程，使使表表土土形形成成一一致致密密层层，这这一一过过程程的的不不断断形形成成与与发发展展构构成成波波涌涌灌灌溉溉的的特特点点。逐逐次次形形成成的的表表土土致致密密层层为为下下一一周周期期的的灌灌溉溉水
40、水流流创创造造了了一一个个有有利利于于减减少少人人渗渗已已 加加快快水水流流推推进进速速度度的的新新边边界界。当当第第一一次次波波涌涌停停水水后后，由由于于土土壤壤浸浸泡泡破破碎碎，颗颗粒粒膨膨胀胀，致致密密层层形形成成，土土壤壤糙糙率率减减小小，间间枕枕一一定定时时间间后后进进行行第第二二次次波波涌涌灌灌水水，其其田田间间水水流流界界面面流流畅畅，犹犹如如渠渠中中输输水水，灌灌水进度要比上次明显加快。水进度要比上次明显加快。波涌灌溉的田间布设方式波涌灌溉的田间布设方式目前，实现波涌灌溉的途径有两大类。目前，实现波涌灌溉的途径有两大类。第第一一，采采用用人人工工的的方方法法，此此方方法法不不需
41、需要要任任何何设设备备，而而是是经经人人工工控控制制实实现现波波涌涌灌溉，但它增加了劳动强度，同时，灌溉参数不容易掌握。灌溉，但它增加了劳动强度，同时，灌溉参数不容易掌握。第第二二，采采用用波波涌涌灌灌水水装装置置进进行行灌灌溉溉，即即通通过过一一定定的的控控制制设设备备来来完完成成波波涌涌灌灌溉溉，这这就就是是前前面面单单元元中中介介绍绍的的波波涌涌阀阀，它它可可以以对对灌灌溉溉中中的的各各种种性性能能参参数数实实施施自自动动控制，如控制，如:单宽流量、周期灌水时间、周期停水时间和循环率等。单宽流量、周期灌水时间、周期停水时间和循环率等。土壤质地对间歇入渗减渗效果有直接影响土壤质地对间歇入渗
42、减渗效果有直接影响砂砂土土或或黏黏粒粒含含量量相相对对较较少少的的砂砂壤壤土土在在各各种种人人渗渗技技术术参参数数下下，都都没没有减渗效果或减渗效果极小。有减渗效果或减渗效果极小。黏黏粒粒含含量量相相对对较较高高的的砂砂壤壤土土及及中中壤壤土土具具有有较较大大的的间间歇歇入入渗渗减减渗渗效效果。果。黏黏性性土土壤壤具具有有较较高高的的相相对对减减渗渗率率，但但因因其其本本身身人人渗渗量量小小，因因而而减减渗效果甚微。渗效果甚微。思考题思考题1.波涌灌溉又称波涌灌溉又称间歇灌溉间歇灌溉或涌流灌溉。它是人们在研究沟或涌流灌溉。它是人们在研究沟(畦畦)灌的基础上发灌的基础上发展起来的地面灌水技术，它
43、可分为展起来的地面灌水技术，它可分为波涌沟灌波涌沟灌和和波涌畦灌波涌畦灌。2.在波涌灌溉过程中，随着田面供水的一放一停，田面水流相应地经历了一个在波涌灌溉过程中，随着田面供水的一放一停，田面水流相应地经历了一个起涨起涨和和落干落干的过程。的过程。3.波涌灌溉比连续灌溉具有以下特点波涌灌溉比连续灌溉具有以下特点?4.波涌灌溉的灌溉机理？波涌灌溉的灌溉机理？5.土壤质地对间歇入渗减渗的效果？土壤质地对间歇入渗减渗的效果？第第四四节节 膜上灌水技术膜上灌水技术膜上灌水技术膜上灌水技术，俗称膜上灌，是我国新疆地区，俗称膜上灌，是我国新疆地区20世纪世纪80年代发展起来年代发展起来的一种地面节水灌溉技术
44、。的一种地面节水灌溉技术。膜上灌溉技术膜上灌溉技术是在地膜栽培的基础上，把过去的地膜旁侧流水改为膜是在地膜栽培的基础上，把过去的地膜旁侧流水改为膜上流水，通过水在地膜上流动过程中，利用其自身的重力，从放苗孔上流水，通过水在地膜上流动过程中，利用其自身的重力，从放苗孔或膜缝慢慢地流人到作物根部土层，进行局部浸润灌溉，防止土壤无或膜缝慢慢地流人到作物根部土层，进行局部浸润灌溉，防止土壤无效渗漏，以满足作物各自生育期最优的需水要求的新型节水灌溉技术。效渗漏，以满足作物各自生育期最优的需水要求的新型节水灌溉技术。它在不增加地膜投入，只需要改装铺膜机情况下，实现了一膜多用。它在不增加地膜投入，只需要改装
45、铺膜机情况下，实现了一膜多用。膜上灌是一种投资较少，节水效果好的地面灌溉技术。膜上灌是一种投资较少，节水效果好的地面灌溉技术。以棉花膜上灌为例，在窄膜以棉花膜上灌为例，在窄膜(幅宽幅宽7090cm)种植情况下，如每亩保苗种植情况下，如每亩保苗12000株，放苗孔的面积约株，放苗孔的面积约9l0cm2，占种植面积的，占种植面积的1.6%1.8%。如果加上随作物生长发育阶段增补的灌水孔，其灌水面积也不超过种植面积如果加上随作物生长发育阶段增补的灌水孔，其灌水面积也不超过种植面积的的3%。在宽膜种植下，地膜的覆盖面积更大，苗孔面积占种植面积的比例更。在宽膜种植下，地膜的覆盖面积更大，苗孔面积占种植面
46、积的比例更小。小。因此，在膜上灌条件下，因此，在膜上灌条件下，97%以上的面积都是依靠灌水孔的旁渗浸润来实现以上的面积都是依靠灌水孔的旁渗浸润来实现灌溉的，所以就大大防止了地面灌的深层渗漏。同时，由于覆膜避免了棵间灌溉的，所以就大大防止了地面灌的深层渗漏。同时，由于覆膜避免了棵间无效蒸发，从而使灌溉用水效率得到提高。该项技术的田间试验研究表明，无效蒸发，从而使灌溉用水效率得到提高。该项技术的田间试验研究表明，与常规的玉米、棉花沟灌相比，省水与常规的玉米、棉花沟灌相比，省水40%60%，并有明显增产效果。，并有明显增产效果。1.膜上灌溉的基本形式膜上灌溉的基本形式膜上灌是在地面沟灌、畦灌基础上的
47、一种改进地面灌溉技术，其基本膜上灌是在地面沟灌、畦灌基础上的一种改进地面灌溉技术，其基本形式仍然以地面灌溉的沟灌、畦灌、波涌灌等技术为主，通过地膜的形式仍然以地面灌溉的沟灌、畦灌、波涌灌等技术为主，通过地膜的不同铺设方式与渗水孔的不同结构加以区别，形成了多种膜上灌溉形不同铺设方式与渗水孔的不同结构加以区别，形成了多种膜上灌溉形式。式。畦田膜上灌畦田膜上灌 畦田膜上灌畦田膜上灌是将地膜铺在畦田内，灌溉时水在膜上流入畦田内的各个角落，是将地膜铺在畦田内，灌溉时水在膜上流入畦田内的各个角落，水由放苗孔水由放苗孔(或增打的渗水孔或增打的渗水孔)和膜缝渗入土壤中，如棉花膜上灌基本就是此和膜缝渗入土壤中，
48、如棉花膜上灌基本就是此种形式。种形式。但根据筑埂方法不同又分为但根据筑埂方法不同又分为打埂膜上灌打埂膜上灌和和膜孔灌膜孔灌。打埂膜上灌打埂膜上灌 也叫也叫高垄低膜细流畦高垄低膜细流畦(沟沟)膜上灌膜上灌。这种膜上灌溉方式是将原来使用的铺膜。这种膜上灌溉方式是将原来使用的铺膜机前面的平土板改装成打埂器，刮去地表机前面的平土板改装成打埂器，刮去地表58cm左右的土层，在膜床两侧左右的土层，在膜床两侧筑起约筑起约20cm高的土埂，根据选用不同幅宽的农膜形成一个高的土埂，根据选用不同幅宽的农膜形成一个0.70.9m的灌的灌水畦，操作时平地、刮土打埂、铺膜、施肥、播种等一次完成。在农膜的水畦，操作时平地
49、、刮土打埂、铺膜、施肥、播种等一次完成。在农膜的两边各留有两边各留有10cm左右的渗水带。左右的渗水带。特点：特点：这种形式的膜上灌，膜面低于原来的田面，膜上的水流不易溢出，这种形式的膜上灌，膜面低于原来的田面，膜上的水流不易溢出，除了沿放苗孔供给作物用水外，膜两侧渗水带还可以补充供水，在膜床除了沿放苗孔供给作物用水外，膜两侧渗水带还可以补充供水，在膜床不很平整的情况下，即使个别苗孔不能进水，也可满足作物需水要求。不很平整的情况下，即使个别苗孔不能进水，也可满足作物需水要求。畦畦(沟沟)长短可以根据地形坡度及地膜两侧的渗水膜缝而定，一般为长短可以根据地形坡度及地膜两侧的渗水膜缝而定，一般为30
50、100m不等。不等。这种形式的膜上灌水技术，灌水省工，节水效果一般达这种形式的膜上灌水技术，灌水省工，节水效果一般达30%50%，工，工序简单。序简单。另外对土地的平整度要求不严，所以很受灌区用户的欢迎，适用于棉田另外对土地的平整度要求不严，所以很受灌区用户的欢迎，适用于棉田和不同种类的蔬菜田。和不同种类的蔬菜田。膜孔灌溉膜孔灌溉 此种形式是打埂膜上灌的进一步改进。也是由专门铺膜机完成此种形式是打埂膜上灌的进一步改进。也是由专门铺膜机完成铺膜，将铺膜，将70cm宽农膜铺成梯形断面，两侧翘起宽农膜铺成梯形断面，两侧翘起5cm，并且埋入，并且埋入土埂内，畦宽仅为土埂内，畦宽仅为40cm。特点：特点