地下滴灌技术在新疆棉花种植中存在的问题及解决途径

地下滴灌技术在新疆棉花种植中存在的问题及解决途径 地下滴灌技术在新疆棉花种植中存在的问 题及解决途径 2O06年第3期节水农业 地下滴灌技术在新疆棉花种植中存在的问题及解决途径 835000新疆伊宁市伊犁州水利电力勘察设计院窦建平孙翠华 摘要随着水资源的短缺以厦人们对农业可持 续发展的认识,地下滴灌已经成为世界各国研究和应 用的热点.本文通过介绍地下滴灌在我国应用情况, 重点分析地下滴灌在新疆棉花种植过程中存在的问 题,并提出相对解决途径,为地下滴灌技术能更好在 新疆应用提供借鉴. 关键词地下滴灌出苗堵塞灌溉 地下滴灌(f奇称SDI)是滴灌的一种重要形式.根据 美国ASAE$526.10996年)"土壤与水基本概念" 中地下滴灌的定义为"地下滴灌是指通过地下灌水 器(滴头)施水,而灌水器流量范围与地表滴灌大致相 同".由于地下滴灌(SDI)诸多优点,随着水资源的短缺 以及人们对农业可持续发展的认识.地下滴灌已经成 为世界各国研究和应用的热点.近几年来,随着节水 农业在新疆大面积的发展,地下滴灌技术在新疆棉花 上也进行了一定规模的试点和推广.本文旨在分析地 下滴灌在新疆应用情况,针对应用中存在问题,提出 相应的解决途径,为今后地下滴灌在新疆发展提供借 鉴和参考 1新疆地下滴灌发展概况 新疆地处我国西部.是我国最严重的干旱区之 一 ,农业生产的突出特点是荒漠绿洲,灌溉农业,水资 源短缺,成为制约该地区农业生产可持续发展和生态 环境改善的瓶颈.地下滴灌的研究和应用在新疆起步 较晚,随着膜下滴灌在新疆的大面积应用,并取得了 巨大的经济效益,人们开始尝试着新的灌水方法.9O 年代末自治区组织一些水利技术人员前往美国考察 地下滴灌,并在吐鲁番,石河子,阿克苏三市安排了一 定规模的试点,均以失败而告终.新世纪随着一些大 的国际灌溉公司进入中国灌溉市场,新疆建设兵团引 进了一些地下滴灌灌溉设备,并在棉花上进行了一定 规模的推广和应用,据新疆生产建设兵团节水建设办公 室的统计,截至2OO3年底,地下滴灌在新疆应用面积达 6万亩左右,但随着在应用过程中出现了一系列问题,这 两年基本上没有再推广. 2地下滴灌在新疆发展存在的主要问题 2.1出苗问题 新疆春季干旱少雨,并且常有大的风沙,这样地 表干燥.土壤墒情较差.而地下滴灌毛管埋在地下一 定深度,如果灌水量小,表层土壤一般较干燥或供水 不充分,这样将影响种子的萌芽和出苗.如果要使表 层土壤水分满足出苗要求,就必须增大灌水定额.这 样又会产生深层渗漏,并且对于有些土壤,在滴灌带 埋在一定深度条件下,即使增大灌水定额,土壤表层 含水量也不会明显增大.根据2003年对新疆农六师芳 草湖,新湖农场地下滴灌棉田出苗情况调查发现,地 下滴灌棉田亩株数为8000—12000株/亩,而采用膜 下滴灌和软管灌的棉田保苗株数在16000,l8000 株/亩之间,地下滴灌的出苗率相对与其它灌溉方式出 苗率下降309/0,4O%. 2.2滴灌带布置间距及埋深 滴灌带布景的间距以及埋深不仅影响着棉花根 系对水分吸收,而且影响着系统的投资.由于不同的 土壤质地对土壤水分吸力不同,这样即使在灌溉定额 相同的情况下,水分在土壤中运动也不一样,形成的 湿润体形状也各有差异.如砂性土壤中,湿润体呈现 竖椭圆状,黏性土壤中呈现扁平状,这样不同湿润体 影响着滴灌带的布置间距.滴灌带的埋深,从理论上 说应该埋在耕作层以下,一般情况是30,40厘米深 度,但是这样由于棉花苗期根系较潜,湿润锋半径到 达不到土壤表面,这样影响出苗和早期苗期根系的吸 水.而且.在实际滴灌带埋深过程中,由于机械配套设 施的不完善以及施工过程中质量不能把关.导致滴灌 带实际埋深达不到指定深度,这样在来年耕地过程 中,出现了滴灌带被犁断破坏现象. 2.3土壤盐碱化问题 新疆气候干燥,蒸发强,年均降水量为147毫米, 而蒸发量其大部分地区的水面蒸发量为800,1200 毫米,极易生成盐碱化,在过去的开荒造田过程中只 重视解决农业用水,对灌区水盐平衡,灌排平衡及生 态平衡等问题没有引起足够的重视,灌区普遍存在次 生盐化.虽然地下滴灌在使用过程中,在根系湿润体 周围形成一个排盐区,适合作物生长,但是由于地下 滴灌灌水量较少,盐分并不能被水分所淋洗,富积在 湿润体周围,随着水分的蒸发,盐分向土壤表层聚集, 增加了土壤表层含盐量,在重茬过程中,长年累月就 会影响作物发芽和出苗 2.4滴头堵塞 根据以往美国和以龟列经验,在水质较好情况下 般为井水),对于筛网过滤器,一般要求所选用的过 滤器滤网孔径大小是所用灌水器流道或孔口尺寸的 1/7,1/10.新疆灌溉水源均为天山冰雪融水.灌溉水 中粉粒,沙和水垢等污物含量较高,引进的国外滴灌 过滤器系统不适合当地水质,达不到过滤要求,滴头 堵塞严重.而且通过调查,挖土壤剖面了解到,地下滴 灌还存在另外几个造成堵塞的原因:一是灌水停止 - 41—— 2006年第3期节承农业 后,毛管产生的负压可能将土壤中微小颗粒吸入灌 水器的微孔而造成堵塞;二是植物根系的向水性生 长可能使根侵入滴水孔引起堵塞:三是在施工过程 中,大部分团场为了减少投资.在地下滴灌系统毛管 的选择上选用了薄壁滴灌带,这样就会造成一些芦 苇根系穿透毛管壁进入滴灌带并沿滴灌带水平生长 情况.而且由于选择的是薄壁滴灌带,在铺设过程 中,容易被拉断和粘合在一起,造成灌水不均和漏水 等诸多问题. 2.5地下滴灌灌溉制度 然而作为一种新的灌水方法,在不同的环境下, 必然要有其新的,合理的灌溉制度与其对应.科学合 理的灌溉制度不仅节约用水,而且提高作物品质和 产量.在调查过程发现,尽管采用新的灌水方式,但 灌溉方式仍然以经验为主,生产实际中仍然以"看 天,看地,看庄稼"为手段,缺乏合理的灌溉指标,许 多棉田棉花出现疯长或者干旱缺水等现象,没有达 到应有节水,增产等经济效益. 3解决途径 3.1正确认识地下滴灌 地下滴灌作为微灌技术的一种.已经成为滴灌 技术的一部分.晟初SD1技术主要用于价值高的蔬 菜和果树,如今已发展到农作物和草业上来.例如棉 花,玉米和苜蓿等,取得较好的经济效益.然而当我 们谈到一种灌溉方式的优缺点时是相对的.因为选 择一个系统跟作物的种类,当地地理条件,土壤类 型,气候条件等因素有关.对于同一种SDI系统,在 有的地方取得了好的经济效益,有的地方却不尽人 意,人们也提出了好多弊端.因此选择一种灌溉系统 也是需要经济平衡的,它的优点和缺点都必须加以 考虑.在利益驱动下,一些单位和个人在地下滴灌技 术的宣传上有误导,片面地强调其优点,而忽视了其 缺点,而有些缺点对于干旱地区是致命的,如盐的淋 洗问题,因此对地下滴灌技术采用,定要综合考虑. 3.2对于出苗问题 对于干旱和半干旱地区,对于地下滴灌系统作 物出苗问题,现在国际上普遍采用三种方式:一是直 接用地下滴灌,即采用较大的灌水定额,但考虑耕作 以及成本的原因,因此出苗效果不是很好;二是靠苗 期降雨来解决苗期所需土壤水分,但是在于旱地区 少雨,由于气象不确定因素,风险性大,不太适应;三 是参照美国和以色列的经验,在出苗前,采用其它灌 溉方式(主要是喷灌)对地表灌溉一次,然而系统的运 行费用会有所提高.总之地下滴灌棉花出苗问题仍 然没有很好地解决. 3.3堵塞问题 对于上述提出堵塞问题.首先过滤器选择是关 键,应对当地水质加以分析,对过滤器进行抗堵塞试 - 42- 验,根据其水质选择其对应的过滤器网.其次在地下 滴灌系统建设施工过程中,资金一定要到位,严把质 量关,考虑成本的原因,在没有咨询设计师的情况 下,人为不能随便改变了原有的设计(俪J如去掉某些 部件,像真空阀,改变过滤器的尺寸结构,使用薄壁 式滴灌带等),这样不仅会造成系统堵塞,而且会严 重影响系统运行寿命,反而会提高成本运行费用. 3.4滴灌带埋深,布置间距以及灌溉制度问题 正如上面所述,滴灌带埋深,间距和灌溉制度不 仅影响系统的投资,而且影响效益的发挥.因此应针 对不同的土壤质地开展地下滴灌埋深,间距以及灌 溉制度方面的试验,优化出针对不同的土壤质地,选 择适宜棉花生长的滴灌带布置间距和埋深,在此基 础上,进行灌溉制度试验,优化出合理的灌溉制度. 3,5盐碱问题 在盐碱地区,由于地下滴灌其采用潜灌,勤灌的 灌水方法,盐分随着水分的运移,土壤表层积盐过 程,在干旱地区是个无法避免过程.我们在种植过程 中,除了防止作物种植行位置与滴灌带布置间距错 位外,目前普遍采用的方法是在经过几年种植后.对 地块尽心大水漫灌缄者喷灌).进行盐分淋洗. 4结语 地下滴灌作为一种先进灌水技术,在2000年1O 月的南非国际微灌大会上被列为今后微灌发展的方 向之一.目前世界范围的地下滴灌技术水平与其它 灌溉相比,尚处于初级阶段,对地下滴灌的研究大多 是基于地表滴灌的认识水平,就目前新疆地下滴灌 在棉花运用情况来看,其应用过程中出现了诸多问 题因此,其经验教训,结合我国当地实际,进一 步对地下滴灌系统加以研究,以克服其缺点,这对推 动我国新疆节水灌溉的发展有着十分重要的意义. 参考文献 [1]ASAEstand(Lr(1,526.1.sflihtncl~,.ualerter- "1ino/~,g3~sl4Ed.S/jo3elph,Mich:ASAE.191R~. [2]程先军,许迪,张昊.地下滴灌技术发展厦应 用现状综述.节水灌溉,l)(4). [3]李道西罗盒耀.地下滴灌技术的研究厦其 进展中国农村水利水电.2(X)3年第7期. [4]张志新,胡卫东.对新疆发展地下滴灌的认识 和建议.第六次全国微灌大会论文汇编. [引钱蕴壁,李英能等.节水农业新技术研宄.郑 州.黄河水利出版社.2()()2年12月. 【(j]李旌胜,李光永.澳大利亚棉花地下滴灌技术 中的经验与教训.中国农村水利水电.2005年第l 期 [7]李光永.世界微灌发展态势.北京.第8次微 灌会议.2001.