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微灌(microirrigation),是按照作物需求,通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器,將水和作物生長所需的養分以較小的流量,均勻、準確地直接輸送到作物根部附近土壤的一種灌水方法。

定義 微灌(micro irrigation),是按照作物需求,通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器,將水和作物生長所需的養分以較小的流量,均勻、準確地直接輸送到作物根部附近土壤的一種灌水方法。與傳統的全面積濕潤的地面灌和噴灌相比,微灌只以較小的流量濕潤作物根區附近的部分土壤,因此,又稱為局部灌溉技術。

1類型

微灌分為以下四種類型:
地表滴灌(surface drip irrigation),是通過末級管道(稱為毛管)上的灌水器,即滴頭,將壓力水以間斷或連續的水流形式灌到作物根區附近土壤表面的灌水形式。
地下滴灌(Subsurface drip irrigation, 簡稱SDI),將水直接施到地表下的作物根區,其流量與地表滴灌相接近,可有效減少地表蒸發,是目前最為節水的一種灌水形式。
微噴灌(Micro-spray 或micro jet 或mini sprinkler irrigation),是利用直接安裝在毛管上,或與毛管連接的灌水器,即微噴頭,將壓力水以噴洒狀的形式噴洒在作物根區附近的土壤表面的一種灌水形式,簡稱微噴。微噴灌還具有提高空氣濕度,調節田間小氣候的作用。但在某些情況下,例如草坪微噴灌,屬於全面積灌溉,嚴格來講,它不完全屬於局部灌溉的範疇,而是一種小流量灌溉技術。
湧泉灌(Bubbler irrigation),管道中的壓力水通過灌水器,即涌水器,以小股水流或泉水的形式施到土壤表面的一種灌水形式。

2組成

典型的微灌系統通常由水源工程、首部樞紐、輸配水管網和灌水器四部分組成。如圖6-1所示。
水源:江河、渠道、湖泊、水庫、井、泉等均可作為微灌水源,但其水質需符合微灌要求。
首部樞紐:包括水泵、動力機、肥料和化學藥品注入設備、過濾設備、控制器、控制閥、進排氣閥、壓力流量量測儀錶等。
輸配水管網:輸配水管網的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器,輸配水管網包括干、支管和毛管三級管道。毛管是微灌系統的最末一級管道,其上安裝或連接灌水器。
灌水器:灌水器是直接施水的設備,其作用是消減壓力,將水流變為水滴或細流或噴洒狀施入土壤。

3優缺點

微灌可以非常方便低將水施灌到每一株植物附近的土壤,經常維持較低的水應力滿足作物生長要求。微灌還具有以下諸多優點:
1、 省水
微灌按作物需水要求適時適量地灌水,僅濕潤根區附近的土壤,因而顯著減少了灌溉水損失;
2、 省工
微灌是管網供水,操作方便,勞動效率高,而且便於自動控制,因而可明顯節省勞力;同時微灌是局部灌溉,大部分地表保持乾燥,減少了雜草的生長,也就減少了用於除草的勞力和除草劑費用;肥料和藥劑可通過微灌系統與灌溉水一起直接施到根系附近的土壤中,不需人工作業。
3、 節能
微灌灌水器的工作壓力一般為50~150kPa,比噴灌低得多,又因微灌比地面灌省水,對提水灌溉來說意味著減少了能耗。(結合天源新能源的光伏提水系統,節水效果更佳,還可以在偏遠無市電區域進行提水灌溉)
4、 灌水均勻
微灌系統能夠做到有效地控制每個灌水器的出水流量,因而灌水均勻度高,一般可達85%以上。
5、 增產
微灌能適時適量地向作物根區供水供肥,為作物根系活動層土壤創造良好的水、熱、氣、養分環境,因而可實現高產穩產,提高產品質量。
6、 對土壤和地形的適應性強
微灌採用壓力管道將水輸送到每棵作物的根部附近,可以在任何複雜的地形條件下有效工作。
但是,微灌系統投資一般要遠高於地面灌;灌水器出口很小,易被水中的礦物質或有機物質堵塞,如果使用維護不當,會使整個系統無法正常工作,甚至報廢。

4發展

各種微灌技術措施的共同特點是用塑料(或金屬)低壓管道,把流量很小的灌溉水送到作物附近,再通過體積很小的塑料(或金屬)滴頭或微噴頭,把水滴在或噴洒在作物根區,或在作物頂部形成雨霧,也有通過較細的塑料管把水直接注入根部附近土壤。這類灌水方法與地面灌溉和噴灌比較,灌水的流量小,持續時間長,間隔時間短,土壤濕度變幅小。根據許多國家試驗結果,微灌比噴灌可省水30%左右,比地面灌可省水75%左右。微灌採用的工作壓力一般為50~150kPa,能量消耗較小。由於微灌可以使作物根區土壤始終處於有利於作物生長的水分狀況,一般均可取得明顯的增產效果。微灌還可以使土壤經常保持較高的含水量,所以還能用地面灌溉和噴灌不能使用的礦化度較高的水進行灌溉。霧灌除具有補充土壤水分作用外,還有提高空氣濕度、降溫、防霜凍等調節小氣候的作用。
用透水管進行滴灌試驗,開始於20世紀20~30年代。60年代末和70年代初,得到較大規模的採用,但由於堵塞問題成為進一步發展滴灌的最大障礙。滴灌對水質的要求很高,80年代初開始在滴灌管道上裝上微噴頭,形成微噴灌,減輕了堵塞問題。湧泉灌是將微灌系統上的微噴頭或滴頭去掉,代以一截短管,直接從管口涌水,對果樹等進行局部灌溉,雖流量比微灌或滴灌要大,但能有效地防止堵塞問題。到80年代中期,全世界微灌面積雖僅有42萬公頃,但已廣泛用於灌溉果樹、蔬菜、花卉、葡萄等作物,國際灌溉排水委員會還專門設立了微灌工作組。
由於微灌每畝灌水定額可控制在5m左右,節水效果極其顯著,雖然其技術的成熟程度尚不如噴灌,但已成為一種很有發展前途的節水灌溉方法。
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