节水农业技术
我国是农业大国。农田是用水大户,用水量大约占全国用水总量的80%,但是,其中真正被农作物用到的还不到30%。大量的水在灌溉过程中蒸发了。因此,应当改进灌溉方式,发展节水农业。
节水农业是提高用水有效性的农业,是水、土、作物资源综合开发利用的系统工程。衡量节水农业的标准是作物的产量及其品质,用水的利用率及其生产率。节水农业包括节水灌溉农业和旱地农业。节水灌溉农业是指合理开发利用水资源,用工程技术、农业技术及管理技术达到提高农业用水效益的目的。早地农业是指降水偏少而灌溉条件有限而从事的农业生产。 节水农业是随着节水观念的加强和具体实践而逐渐形成的。它包括四个方面的内容:一是农艺节水,即农学范畴的节水,如调整农业结构、作物结构,改进作物布局,改善耕作制度(调整熟制、发展间套作等),改进耕作技术(整地、覆盖等),二是生理节水,即植物生理范畴的节水,如培育耐旱抗逆的作物品种等;三是管理节水,即农业管理范畴的节水,包括管理措施、管理体制与机构,水价与水费政策,配水的控制与调节,节水措施的推广应用等;四是工程节水,即灌溉工程范畴的节水,包括灌溉工程的节水措施和节水灌溉技术,如精准灌溉、微喷灌、滴灌、涌泉根灌等。
以色列采取的滴灌等高新技术,以及农业工厂化等管理经验,是其农业发展经验的“精华部分”。先后于1995年和1997年以培训学员、访问科学家的身份前往以色列的黄占斌教授认为,以色列节水农业最成功的经验在于其所用技术实用、注意广泛交流、着重完善推广。 滴灌技术是以色列最著名的节水灌溉技术,自20世纪70年代以来,滴灌面积发展很快。据以色列信息中心2001年印发的资料介绍,滴灌拥有其他灌溉方式无法比拟的优点。目前,以色列滴灌设备生产者每年都会推出5-10种新产品,80%的灌溉设备都用于出口。
(一)培肥地力调水
大量研究表明,在湿热地区,施肥作物具有较强的抗旱能力,说明土壤有机质含量增多,可增加土壤含水量,提高水分利用率。这是因为增施有机肥一方面可改善土壤结构,使土壤疏松多孔,另一方面,改变了土壤的胶体状况,使土壤吸附作用增强。这两方面都有利于土壤水分的保持,从而做到“以肥调水”。抽样测定土壤养分与土壤水分,通过分析,土壤中的单元素(如N或P)与土壤水分没有明显关系,但土壤中有效钾的含量与水分含量有一定的相关性。
(二)生物覆盖调水
1.秸秆杂草覆盖
秸秆覆盖是农田保墒的重要技术措施,具有减少土壤蒸发、保墒蓄水、调节土温、提高土壤肥力、抑制杂草生长等多方面的综合作用。同其他化学覆盖(地膜、化学制剂等)相比,有不污染土壤、成本低、就地取材等优点。龙何示范区全部玉米秸秆和地头杂草覆盖第二季(旱季)的大豆或火龙果、黄皮等果树树盘,秸秆覆盖层对太阳辐射的反射率高,减少了土壤的能量,降低了扩散进入大气的水汽传导速率,从而能有效地减少土壤蒸发量,充分利用有效的水量,增加了作物的蒸腾量。秸秆覆盖能将无效的土面蒸发用于作物蒸腾。从蒸发,蒸腾占总耗水量比例来看,作物生长条件下,蒸腾所占据的比例加大,覆盖加大了蒸腾的比例。即将非生产性的水分消耗化为生产性的水分消耗。土壤蒸发量采用W=at-b动力模型进行计算,覆盖10m m。在示范区内,9~10月旱季光热充足,空气干燥,但如果土壤水分充足,植物仍能旺盛生长。通过灌水试验对比,覆草地土壤水分含水量比裸地高2.2%~11%。
2.发展立体农业
龙何屯为典型的岩溶峰丛洼地地貌,峰丛洼地由众多高低错落的联座尖峭(锥状)山峰与其间形态各异的多边形封闭洼地(当地村民称“弄”)组成,全屯面积约200hm2,共有35个弄。峰丛洼地底部标高300~400m 不等,石峰高度可达550多米。附近右江河谷的标高只有81.2m。根据这一地形特点,作物布局改单一农作为坡地立体布局,除了粮食作物玉米,洼地还种植黄皮、火龙果、牛心李等果树,而坡地中间种玉米、任豆、药用植物苏木(乔木树种)、苦丁茶(茶用、材用)、饲料植物银合欢(小乔木)、木豆(灌木)、金银花(藤本药用植物)以及其他常绿阔叶乔木如狗骨木、茶条木等,既能因土制宜,保持水土,又可利用多年生乔灌植物的强大根系吸收利用底层水分,如黄皮根系可深入80~90cm 土层,使之从lm 土体贮水库容中吸取水量,由一年生作物的28.0%提高到36.3%,即能多利用有效水33.7m m,相当于337m3/hm2,牛心李树根深70~75cm,尽管茂密的枝叶会蒸腾大量土壤水,但由于其截住大气降水和防止土表蒸发,仍然能在土体中截蓄较多的水量(图11)。
3.采用复合农林业技术
复合农林业是指在同一土地单位上,有意识地把树木、灌木或草本植物与农作物以空间或时间序列结合起来,以便木本和非木本植物获得有效的生态和经济上的相互影响而建立的一种土地利用方式。坡地旱作、林果园内实施间作套种,多层配置,使高矮、生育期、营养需求不同的植物形成适生互补的共生群落。龙何示范区采用了山的中上部实行乔灌结合,植被覆盖率增加10%~40%,在中下部实行间、套种,包括任豆树套牧草、果树间种花生和黄豆、药材等,既能减少裸面,储蓄水分,又能提高养分含量和光能利用率,增加经济效益34%~204%。生草覆草生育期耗水量差异不大,多年生草根系下扎,扩大了根系觅取土壤养分和水分的空间,显著提高了土壤水分利用效率,年平均提高2.89~4.34 g/kg。根据统计,2005年6~7月经0~30cm从试验结果看出,地面秸秆覆盖比无覆盖土壤含水增加2%~11.48%,其中果园内套种草本植物如黄豆、牧草,则土壤含水量比单纯种植黄豆增加2.7%~19.7%。所以,秸秆覆盖对保持土壤含水量有良好的作用。乔灌结合和乔草结合比单纯种植玉米土壤含水量分别增加15.7%~17.1%,比单纯的草丛增加19.1%~20.6%。
图11 不同耕作方式7月份的土壤含水量比较
(三)抗旱品种调水
选择抗旱、耐旱、节水作物及品种,是利用生物适应环境,以生物机能提高作物水分利用效率的一条重要途径。耐旱、抗旱作物一般在作物需水临界期能避开干旱季节,和当地的雨季相吻合,以充分利用有限的降水。各种不同的作物以不同的方式抗旱、耐旱。玉米根系在玉米进入拔节期后生长非常迅速,很快就下扎到耕层以下,能吸收利用土壤深层水分;金银花、甘蔗等在遇严重干旱时,叶片会卷筒并停滞生长,从而减少蒸腾,一旦供水恢复,则又继续生长。其他根系发达的植物如任豆、黄皮等也均具有较强抗旱性,火龙果抗旱性,适宜于水资源紧缺地区栽培,是广泛种植的抗旱稳产作物。它的水分利用效率。抗旱的玉米品种“登海”比“麦白”老品种的地上生物量增加13%,产量水分利用效率提高35%~123%。
(四)节水灌溉和径流农业技术
根据作物需水特性和降水的变化规律,进行适时、适量灌溉,同时积极发展喷灌、滴灌,提高灌溉水利用率。目前的灌溉耕地采用的喷灌、滴灌,比一般的地面灌溉节水40%~60%,且有明显的增产效益。
喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间,再经喷头喷射到空中,形成细小水滴,均匀地洒落在农田,达到灌溉的目的。一般说来,其明显的优点是灌水均匀,少占耕地,节省人力,对地形的适应性强。岩溶区微灌节水主要是减少管漫灌导致形成地面径流进入岩溶裂隙造成浪费。在龙何示范区利用自然落差形成的有压水通过压力管道送到牛心李果园。
滴灌的优点也十分明显,灌水量小、灌水周期短。一般滴头的流量为1.5~12L/h,灌水时间间隔可为10天一次。滴灌只湿润作物根部附近的部分土壤,不破坏土壤结构,湿润区土壤水、热、气、养分状况良好,减少土壤表面蒸发,节约用水。滴头的工作水头7~10m,工作压力低。在龙何示范区滴灌主要用于火龙果和板蓝根夏秋季节灌溉。据火龙果、牛心李内进行自流微灌试验,微喷能明显增加0~40cm 土层中的土壤有效水含量,能在一定程度上缓解季节性干旱。广西岩溶山地面积比重较大,旱季水资源十分有限,更有必要在果草基地和经济作物区发展喷灌和滴灌新技术。
调亏灌溉试验研究表明,甘蔗调亏灌溉是可行的,可以同时实现节水、高产、高效目标。其生态生理机制可能是:调亏灌溉减少了棵间蒸发,水分亏缺时段内显著抑制蒸腾强度,而光合速率下降不明显,复水后光合作用具有超补偿效应,光合产物具有超补偿积累,而且有利于向茎的运转与分配,适时适度的水分亏缺,能够促进甘蔗茎部器官生长。这为调亏灌溉的实施提供了理论依据。甘蔗的调亏灌溉试验在9~1月旱季条件下进行,时段为蔗茎快速生长和糖分累积阶段,调亏度为40%~60%田间持水率(H F),历时约4个月,平均比无灌溉增加,节水20%,水分利用效率提高15.96%~32.98%。水资源季节性不足是岩溶旱区农业生态系统良性循环和农作物产量提高的主要限制因子,在石漠化地区缺水问题尤为突出。调亏灌溉是一种新的灌溉方法,开辟了又一条调控水—土—植物—环境关系的有效途径,是农业用水高效持续的关键技术之一。
径流农业又称聚流农业,它是实施降水资源的空间富集,把集水技术与农业生产相结合的农业生产技术,实行农田径流利用技术,依据降水在地表面的再分配规律,采取相应措施,把有限降水资源最大限度地集蓄、利用,是适应旱区环境特点以及提高水分利用率的有效措施。岩溶石漠化地区,径流农业把岩溶裂隙、山间沟谷汇集的径流引入农田,增加土壤水分来源,是变害为利的一种农业耕种形式,国外称之为微型集水区农业。季节性缺水的岩溶峰丛洼地水土流失地区,采用径流农业调水,无疑是因地制宜抗旱防灾的一项有效措施。这些地区降水丰富,但季节分配不均,可将富水季节的降水收集起来,存放在水柜中。目前已建立梯级自流水水柜14个,可集2270m3的水。其中抽取岩溶地下管道补给的饮用水柜500m3,保证了全村全年饮用自来水源。在灌溉方面,采用自流管道建立灌溉网,进行喷灌、滴灌和移动浇灌等。每1m3水,按平均灌溉土深50cm计算,示范区岩溶土壤容重约1.27,田间持水量为0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm分别为31.65%、18.27%、25.25%、16.24%,旱季3个月,2003~2004年9月~1月,示范区早上实测空气湿度80%以下分别为26天/月和19天/月,这样的湿度一般为晴天或晴到多云天气。根据灌水定额公式m=0.1rH p(βmax-βmin)/η式中,m为灌水定额(mm); r土壤容重(g/cm3); H为计划湿润层深(m); p为土壤湿润比;βmax为土壤适宜含水率上限;βmin。为土壤适宜含水率下限;η为微灌水利用系数。灌水周期公式:T=(m/e)η,式中,T为灌水周期(d); e为耗水强度(mm/d)。以能够保持土壤湿度为田间持水量80%~90%、果树耗水强度为4,土壤湿润比为30,灌溉水利用系数为0.9进行粗略估算,在本区无雨雨情况下,则10天浇一次水能保持此含量水平,浇水量为15kg/m2,因此每1m3水可灌果草复合系统6.72m2,增产4000kg/亩鲜草,增加收入720元/亩;可灌板蓝根20m2(11月下旬~12月中旬采收),增产60kg/亩,生产效益和经济效益显著。
(五)化学技术调水
抗旱化学制剂是利用化学手段生产的用于抑制土壤水分蒸发、促进作物根系吸水或降低蒸腾强度的化学物质。本研究采用的抗旱化学制剂,主要包括保水剂和抗蒸腾剂。施用化学制剂可以提高土壤保水能力,减少作物蒸腾损失。在通过常绿阔叶林造林树种苹婆、果树无籽黄皮和作物甘蔗进行土壤保水剂和叶面黄腐酸(抗旱剂一号)的试验,表明均有一定的效果。试验中发现,夏季8月份施用保水剂的苹婆出苗率远远大于对照组,7~9月对黄皮和苦丁茶采用土壤保水剂表现出一定的效果。
无论是黄皮还是苦丁茶,在使用保水剂后,其地径生长量基本上都远远大于对照植株的生长量,说明施用保水剂可以壮苗,促进根系生长。整体上来看,黄皮的地径增长量(%)由大到小依次为:D> C> E> G> B> A> F,使用同种不同浓度的保水剂来比较,又可以看出:D> C> B、E> G> F;苦丁茶地径增长量(%)依次为:B>F> D> E>C> A> G,从同种不同浓度的保水剂比较得出:B> D> C、F> E>G。黄皮在施用了淀粉接枝型高效吸水树脂保水剂,其地径增长最大,且以1∶2000的比例为最佳;而在施用太阳鸟抗旱拌种剂以1∶2000的比例,才使黄皮的地径增长最大。苦丁茶以施用了1∶500的淀粉接枝型高效吸水树脂,其地径增长最大;施用1∶4000的太阳鸟抗旱拌种剂可使苦丁茶的地径增长最大。
喷施蒸腾抑制剂的黄皮其蒸腾速率相对较小,而且受光照强度变化,其蒸腾速率变化相对平缓。故而喷施蒸腾抑制剂的黄皮其折线呈现平和趋势,而对照区的蒸腾作用折线的变化幅度相对较剧烈。这在一定程度上,可以说明蒸腾抑制剂增强了植物的抗旱能力。从盆栽黄皮蒸腾抑制剂实验(图12)得知:黄皮在喷施蒸腾抑制剂的前15日(11月6日喷施),喷施与不喷施差异逐渐显著,而随着时间的增加,蒸腾抑制作用开始逐渐下降。两种蒸腾抑制剂相比较,可以看出来液体蒸腾抑制剂TC P对黄皮的蒸腾抑制作用更强些。同时对植物使用蒸腾抑制剂后,植株生长健壮,叶色较浓,成熟时绿叶相对较多,且生育期延长,盆栽植株相对矮壮。在干旱情况下,叶片的萎蔫现象相对较轻,且每天卷缩叶片伸开相对较早。在甘蔗的小区试验同样表明,抗蒸腾抑制剂能有效抑制该植物的蒸腾量。
图12 黄皮和甘蔗喷施抗蒸腾抑制剂后不同时期的蒸发量比较图
(六)引种抗旱作物,地膜覆盖节水
引种主要抗旱作物品种,推行地膜覆盖等抗旱节水技术,能明显提高水分利用效率和产量。地膜覆盖可提前玉米播种期20~25d、成熟期7~10d,且产量由2000年的150kg/亩提高到2003年的约800kg/亩。而且,玉米抗旱品种(湘玉7号、8号)秋播仍可获得150~200 kg/亩的产量。
农田水利工程节水灌溉技术四大要点分析?
1、依据农业种植结构调整方案。确定各类农业灌溉节水技术 根据农业种植结构调整方案,即压缩耕地面积扩大林草面积压缩粮食面积,扩大经济作物面积,压缩高耗水作物面积,扩大低耗水作物面积,确定各类农业节水技术,从而有效提高单方水的经济产出和效益。2、依据作物类型和水土条件,因地制宜选用农业节水灌溉技术...
农业信息节水体现在哪些方面
4. 生物、化学制剂保水技术:我国已研发出多种抗旱保水剂和水分蒸腾抑制剂,这些物质在旱作节水农业中得到推广应用。5. 地膜覆盖和秸秆覆盖保水技术:这两种方法在我国得到广泛应用,主要作用是显著减少土壤水分蒸发,提高土地的保水能力。6. 节水种植技术:该技术在北方旱区尤为常见,例如玉米点水穴播、...
农艺节水 [农艺节水:节水农业的主导]
技术所处阶段:中期阶段。 意义:该研究解决了营养型抗旱保水剂的配方、制造工艺和农作物增产效应,所研究的产品适用于所有农作物及园林绿化。 农业抗旱保水技术应用推广 技术简介:该技术以充分利用有限水源为核心,引进推广环保高效抗旱保水剂,推广保水剂经济高效施用技术,组装配套适宜播期、提高播种质量、合理施肥...
农田水利节水灌溉技术措施?
缺水情况的普遍存在,决定了我国大面积的灌溉需求量,然而由于缺水严重,灌溉量也已经越来越难以达到要求。水资源的匮乏严重制约着我国农业的发展。为了以最少的水资源实现最大农田面积的灌溉,提高水资源的灌溉效率,农田水利节水灌溉技术被广泛的应用农田灌溉工作当中。农田水利节水灌溉技术的广泛应用,不仅...
节水农业技术
(四)节水灌溉和径流农业技术 根据作物需水特性和降水的变化规律,进行适时、适量灌溉,同时积极发展喷灌、滴灌,提高灌溉水利用率。目前的灌溉耕地采用的喷灌、滴灌,比一般的地面灌溉节水40%~60%,且有明显的增产效益。 喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间,再经喷头喷射到空中,形成细小水滴...
节水农业应采取哪些技术
灌溉水或蓄集的雨水能否较长时间地保存在土壤中,关键在保墒。前面叙述了几种耕作措施的保墒技术,能在一定程度上减少土壤水的蒸发损失,但远不及覆盖保墒效果明显。目前比较常用、也能适应各地的覆盖保墒技术有秸杆覆盖、地膜覆盖两种。(一)秸杆覆盖 秸杆覆盖是指利用农业副产物(如茎秆、落叶、糠皮等...
水利灌溉中的节水措施?
因此,需要多个部门密切配合,紧密协作,统筹考虑制约农业节水发展的各种因素,针对实际情况,制定出一套完整的切实可行的节水农业技术体系。2、合理规划 灌区的地面水利用包括区内拦蓄与区外引水系统,通过分析可以获得多年的可供水资源过程。灌区地下潜水层可视为一个调节水库,其补给量包括降雨补给,渠道、...
水动力学空化技术应用系列-农业领域(一)
在农业领域,节水、增产与提升作物品质是核心议题。利用地下滴灌技术,将富含氧气和肥料的灌溉水精准输送至作物根部,这一方式已被证实有效。同时,水动力学空化技术在净化水质、降解污染物方面展现出显著效能,通过在滴灌系统中集成空化装置,不仅能够改善根区土壤的气体状态,有效防止根部遭受低氧胁迫,还能...
农田水利灌溉中的节水措施?
农业水利工程中的节水技术是提高农业水资源利用率最为有效的办法,提高水利节水技术可以将农业科技更好的应用到农业生产过程中,在农业中水是保证农业产量的基础。通过水利工程,农业技术等来提高水的资源利用效率,这不仅可以确保农业产量,还能够提高经济效益。农业灌溉用水很广,地下水,河水,回收中水都...
信息技术在农业节水中主要融合了哪些技术
主要包括农业节水信息系统网络架构、墒情监测技术、节水灌溉自动化控制技术、农用水管理技术、水质监测技术、节水灌溉自动化工程设计与施工、典型应用案例等。1、本书是作者多年研究成果的汇总,内容突出新颖性和实用性,可作为农业节水相关专业高年级本科生和研究生的参考用书,也可供从事农业节水教学、科研和...
月姿芷敏: 节水农业技术通常可分为工程节水技术、农艺节水技术、生物节水技术和化学节水技术等四类.节水农业技术的应用主要有四个方面:(1)减少灌溉渠系输水过程中的水量蒸发与渗漏损失,提高农田灌溉水的利用率.(2) 减少田间灌溉过程中水分深层渗漏和地表流失,在改善灌水质量的同时减少单位灌溉面积用水量.(3) 减少农田土壤的水分蒸发损失,有效地利用天然降水和灌溉水资源.(4) 提高作物水分生产率,减少作物的水分蒸腾消耗,获得较高的作物产量.节水农业发达的国家始终把提高以上四方面灌溉水利用率作为重点,研究重点正从工程节水向农艺节水、生物节水、化学节水等方向转变,尤其重视农业节水技术与生态环境保护技术的密切结合.
城阳区15774131742: 常见的农业节水技术有哪些? ?
月姿芷敏: ① 渠道防渗技术.采用渠道防渗技术后,可使渠系水的利用系数由0.4〜0.5提高到0.75〜 0.85.此外,渠道防渗技术还具有加大过水能力,减小过水断面,有利于农业生产抢季节,节省 土地等优点. ② 管道输水技术.管道输水具有节水、输水迅速、省地、增产和有利于抢季节等特点,与 土渠道相比,利用管道输水的利用系数可提高到0.95,节电20%〜30%,省地2%〜5%,增产 幅度10%左右. 畦灌、沟灌技术.畦灌是耕地经平整后利用畦埂将田块划分成小块进行灌溉;沟灌是耕 地经平整后,以一定距离开成一道道输水沟,灌溉水通过水沟进行灌溉.
城阳区15774131742: 农业是用水大户,保护水资源,节约用水,农业上可采取哪些方式() ①改大水漫灌为喷灌、滴灌 ②推广喷灌、滴灌技术 ③自流灌溉 ④减少农药、化肥的... - ?
月姿芷敏:[选项] A. ①②③ B. ②③④ C. ①②④⑤ D. ②③④⑤
城阳区15774131742: 旱作农业节水技术措施主要有哪些? ?
月姿芷敏: 旱作农业节水技术就是在干旱和半干旱等地区,以 保水为核心的农业生产技术.主要技术措施是:(1)种植谷子、糜子、高粱、豆类、薯类、莜麦、胡麻等抗旱品种. ....
城阳区15774131742: 在节水农业中,都有哪几种新型的灌溉技术 - ?
月姿芷敏: 你好,在国外有这么几种新型的灌溉技术.第一,自动灌溉.法国国立农艺研究所研制出自动灌溉装置,即在作物茎秆或果树果枝等部位,安置一些特制的“触角”,以测试作物的细微变化.当作物不能从土壤中获取水分,必须消耗本身茎秆或...
城阳区15774131742: 节水农业(名词解释)谁帮我回答一下这题 - ?
月姿芷敏:[答案] 节水农业除了节水型灌溉,还要在充分利用自然降水的基础上,通过采用水利、农业、管理等措施,最大限度地减少从水源通过输水、配水、灌水直到作物耗水过程中水的损失,提高单位用水量的产值和产量.它包括农业水资源评价技术、农业水资源...
城阳区15774131742: 农业水利技术主要有哪些方面 - ?
月姿芷敏: 农田水利(irrigation and drainage)以农业增产为目的的水利工程措施,即通过兴建和运用各种水利工程措施,调节、改善农田水分状况和地区水利条件,提高抵御天灾的能力,促进生态环境的良性循环,使之有利于农作物的生产.发展灌溉...
城阳区15774131742: 农业节水的方法..急 - ?
月姿芷敏: 农业高效利用水资源的目标就是农作物高产与高水分利用效率相结合的节水型农业.节水农业的中心问题是提高水分(包括降水和灌溉水)利用效率.我国是农业大国,农业用水量占全国总用量的80%左右,其中90%的种植业用水都需经过土壤...
城阳区15774131742: 综合节水农业技术体系包括哪几个部分 - ?
月姿芷敏: 以色列采取的滴灌等高新技术,以及农业工厂化等管理经验,是其农业发展经验的“精华部分”.先后于1995年和1997年以培训学员、访问科学家的身份前往以色列的黄占斌教授认为,以色列节水农业最成功的经验在于其所用技术实用、注意广泛交流、着重完善推广. 滴灌技术是以色列最著名的节水灌溉技术,自20世纪70年代以来,滴灌面积发展很快.据以色列信息中心2001年印发的资料介绍,滴灌拥有其他灌溉方式无法比拟的优点.目前,以色列滴灌设备生产者每年都会推出5-10种新产品,80%的灌溉设备都用于出口.