地面灌溉节水新技术课件

1、地面灌溉节水新技术 孙 景 生水利部灌溉试验总站2004年5月Farmland Irrigation Research Institute灌溉试验研讨班 Farmland Irrigation Research Institute一、概述二、几种主要的地面灌水新技术三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求 提 纲一、概述地面灌水方法是使灌溉水通过田间渠沟或管道输入田间，水流在田面上呈现连续薄水层或细小水流沿田面流动，主要在重力作用兼毛细管作用下下渗、湿润土壤的灌水办法，又称重力灌水办法或全面灌水办法。地面灌溉是世界上运用最为广泛的灌溉方式，也是我国农田灌溉的主体。目前地面灌溉占我国灌溉总面积的90

2、%以上在未来30年内仍将在我国农田灌溉中占主导地位Farmland Irrigation Research Institute一、概述地面灌水方法可以分为畦灌、沟灌、漫灌和淹灌等。具有灌水方便、成本低、节能等优点存在灌水定额大、均匀性不高、深层渗漏严重、劳动强度较大等问题。 采用地面灌溉节水新技术，是提高农田水利用率，从根本上缓解我国水资源短缺的重要技术措施。Farmland Irrigation Research Institute二、几种主要的地面灌水新技术小畦“三改”灌水技术 长畦分段短灌灌水技术宽浅式畦沟结合灌水技术 地膜覆盖灌水技术 波涌灌溉 水平畦田灌溉激光平地技术Farmland

3、 Irrigation Research Institute小畦“三改”灌水技术长畦改短畦宽畦改窄畦大畦改小畦 其主要目的：灌溉水在田间分布均匀节约灌溉时间减少灌溉水的流失促进作物生长健壮增产节水Farmland Irrigation Research Institute三改小畦“三改”灌水技术节约水量，易于实现小定额灌水灌水均匀，灌溉质量高 畦田小，水流比较集中，易于控制水量；水流推进速度快，畦田不同位置持水时间接近，入渗比较均匀；能够防止畦田首部的深层渗漏，提高田间水的有效利用率。由于灌水定额小，可防止灌区地下水位上升，预防土壤沼泽化和盐碱化发生。减轻土壤冲刷和土壤板结，减少土壤养分淋失

4、传统的畦灌畦田大而长，要求入畦单宽流量和灌水量大，容易导致严重冲刷土壤，使土壤养分随深层渗漏而损失。小畦灌溉有利于保持土壤结构，保持土壤肥力，促进作物生长，增加产量。Farmland Irrigation Research Institute主 要 优 点畦长 自流灌区以30 50m为宜，最长不超过80m；机井和高扬程提水灌区以30m左右为宜。 畦田宽度 自流灌区为2 3m，机井提水灌区以l2m为宜单宽流量 地面坡度在1400l1000范围时，单宽流量为0.120.27m3/min，灌水定额为300675m3/hm2 其它要求 畦埂高度一般为0.20.3m，底宽0.4m左右，地头埂和路边埂可适

5、当加宽培厚 Farmland Irrigation Research Institute技 术 要 点小畦“三改”灌水技术确定合理的畦长、畦宽和入畦单宽流量 ！长畦分段短灌灌水技术小畦灌灌水技术需要增加田间输水渠沟和分水、控水装置，畦埂也较多，在实践中推广应用存在一定的难度。从20世纪80年代初开始，我国北方干旱缺水地区开始采用长畦分段短灌灌水技术，即将一条长畦分成若干个没有横向畦埂的短畦，采用地面纵向输水沟或塑料薄壁软管将灌溉水输送到畦田，然后自上而下依次逐段向短畦内灌水，直至全部短畦灌完为止。 Farmland Irrigation Research Institute长畦分段短灌灌水技术

6、Farmland Irrigation Research Institute农渠生产路农村大路农渠生产路畦 埂输水沟或输水软管布 置 示 意 图长畦分段短灌灌水技术长畦分段短灌若用输水沟输水和灌水，同条输水沟第一次灌水时，应由长畦尾段的短畦开始自下而上分段向各个短畦内灌水。第二次灌水时，应由长畦首端开始自上而下向各分段短畦内灌水，输水沟内一般仍可种植作物。长畦分段短灌若用低压薄壁塑料软管输水、灌水，每次灌水时均可将软管直接铺设在长畦田面上，软管尾端出口放置在长畦的最末一个短畦的上端放水口处开始灌水，该短畦灌水结束后可采用软管“脱袖法”脱掉一节软管，自下而上逐个分段向短畦内灌水，直至全部短畦灌水

7、结束为止。Farmland Irrigation Research Institute长畦分段短灌技术的畦宽可以宽至510m，畦长可达200m以上，一般均在l00400m左右，但其单宽流量并不增大。 要求正确确定入畦灌水流量，侧向分段开口的间距(即短畦长度与间距)和分段改水时间 Farmland Irrigation Research Institute长畦分段短灌灌水技术技 术 要 点 长畦分段短灌灌水技术Farmland Irrigation Research Institute长畦分段短灌法灌水技术要素参考 表长畦分段短灌灌水技术节水 长畦分段短灌技术可以实现灌水定额450m3hm2左右

8、的低定额灌水，灌水均匀度、田间灌水储存率和田间灌水有效利用率均大于8085，且随畦长而增加，与畦长相等的常规畦灌方法比较，可节水4060省工 灌溉设施占地少，可以省去12级田间输水渠沟适应性强 可灵活适应地面坡度、糙率和种植作物的变化，可以采用较小的单宽流量，减小土壤冲刷易于推广投资少，节约能源，管理费用低，技术操作简单，易于推广应用。便于田间耕作田间无横向畦埂或渠沟，方便机耕和采用其他先进的耕作方法，有利于增产Farmland Irrigation Research Institute主 要 优 点 长畦分段短灌灌水技术节水 长畦分段短灌技术可以实现灌水定额450m3hm2左右的低定额灌水，

9、灌水均匀度、田间灌水储存率和田间灌水有效利用率均大于8085，且随畦长而增加，与畦长相等的常规畦灌方法比较，可节水4060省工 灌溉设施占地少，可以省去12级田间输水渠沟适应性强 可灵活适应地面坡度、糙率和种植作物的变化，可以采用较小的单宽流量，减小土壤冲刷易于推广投资少，节约能源，管理费用低，技术操作简单，易于推广应用。便于田间耕作田间无横向畦埂或渠沟，方便机耕和采用其他先进的耕作方法，有利于增产Farmland Irrigation Research Institute主 要 优 点 长畦分段短灌灌水技术节水 长畦分段短灌技术可以实现灌水定额450m3hm2左右的低定额灌水，灌水均匀度、田

10、间灌水储存率和田间灌水有效利用率均大于8085，且随畦长而增加，与畦长相等的常规畦灌方法比较，可节水4060省工 灌溉设施占地少，可以省去12级田间输水渠沟适应性强 可灵活适应地面坡度、糙率和种植作物的变化，可以采用较小的单宽流量，减小土壤冲刷易于推广投资少，节约能源，管理费用低，技术操作简单，易于推广应用。便于田间耕作田间无横向畦埂或渠沟，方便机耕和采用其他先进的耕作方法，有利于增产Farmland Irrigation Research Institute主 要 优 点 宽浅式畦沟结合灌水技术 一种适应间作套种或立体栽培作物，“二密一稀”种植的灌水畦与灌水沟相结合的灌水技术。 一项高产、节

11、水、低成本的优良的节水灌溉技术 Farmland Irrigation Research Institute宽浅式畦沟结合灌水技术 畦田和灌水沟相间交替更换，畦田面宽为0.4m，可以种植两行小麦(二密)，行距0.10.2m小麦播种于畦田后，可采用常规畦灌或长畦分段短灌灌水技术进行灌溉 小麦乳熟期，每隔两行小麦开挖浅沟，套种一行玉米(一稀)。套种玉米的行距为0.9m。在此期间，土壤水分不足，可利用浅沟灌水，为玉米播种和发芽出苗提供良好的土壤水分条件 小麦收获后，玉米已近拔节期。可在小麦收割后的空白畦田田面处开挖灌水沟，并结合玉米中耕培土，把挖出的畦田田面上的土覆在玉米根部，形成垄梁及灌水沟沟埂，

12、而原来的畦田田面则成为灌水沟沟底，能牢固玉米根部、防止倒伏，又能多蓄水分、增强耐旱能力 宽浅式畦沟结合灌水方法，最适宜在遭遇天气干旱时，采用“未割先浇”技术，以一水促两料作物。 Farmland Irrigation Research Institute宽浅式畦沟结合灌水技术 技 术 特 点 宽浅式哇沟结合灌水技术 Farmland Irrigation Research Institute节水,灌水均匀度高 一般灌水定额为525m3hm2左右，而且玉米全生育期灌水次数比一般玉米地减少l一2次，耐旱时间较长有利于保持土壤结构 灌溉水流入浅沟后，就由浅沟沟壁向畦田土壤侧渗湿润土壤，对土壤结构破坏

13、少，蓄水保墒效果好能促使玉米早播，解决小麦和玉米两茬作物“争水、争时、争劳”的尖锐矛盾和随后秋夏两茬作物“迟种迟收”的恶性循环问题施肥集中，养分利用无分，有利于两茬作物获得稳产、高产通风透光好，培土厚，作物抗倒伏能力强 缺点田间沟、畦多，沟和畦要轮番交替更换，劳动强度较大，比较费工主 要 优 缺 点 地膜覆盖灌水技术 Farmland Irrigation Research Institute 地膜覆盖灌水技术，是在地膜覆盖栽培技术的基础上，结合传统地面沟、畦灌所发展的新型节水灌水技术。在地面上覆膜，通过放苗孔、专用膜孔、膜缝等渗水、湿润土壤的局部灌溉技术适宜在干旱半干旱地区透水性强的沙性土壤

14、中应用适宜作物:玉米、瓜菜、甜菜、小麦、高梁和葡萄等地膜覆盖灌水技术包括膜侧、膜上和膜下灌溉等三类灌水方法，各类地膜覆盖灌水方法都有其特征和适用范围概 述地膜覆盖灌水技术膜侧灌溉膜侧灌溉又叫膜侧沟灌。在灌水沟垄背部位铺膜，灌溉水流在膜侧的灌水沟中流动，并通过膜侧入渗到作物根区的土壤内 技术要素与传统的沟灌法相同，适合于垄背窄膜覆盖，一般膜宽0.70.9m主要应用于条播作物和蔬菜 能够增加垄背部位种植作物根系的土壤温度和湿度，但灌水均匀度和田间水有效利用率与传统沟灌基本相同，没有多大改进，并且裸沟土壤水分蒸发损失量较大。 Farmland Irrigation Research Institut

15、e膜 侧 灌 溉Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜下灌溉膜下灌溉可以分为膜下沟灌和膜下滴灌两种膜下沟灌是将地膜覆盖在灌水沟上，灌溉水流在膜下的灌水沟中流动，以减少土壤水分蒸发其入沟流量、灌水技术要素、田间水利用率和灌水均匀度与传统的沟灌相同膜下沟灌主要应用于干早地区的条播作物上保护地中采用该法灌溉可以减少空气湿度，减少和防止病害的发达膜 下 灌 溉Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉膜上灌溉是在地膜栽培的基础上，将原来在垄背上铺膜改为在灌水沟(畦)内铺膜，灌溉水流在膜上流

16、动，并通过膜孔(放苗孔或专用灌水孔)或膜缝入渗到作物根部的土壤中去的灌水技术与传统的地面沟(畦)灌相比，膜上灌改善了作物生长的微生态环境，增加了土壤温度，减少了作物棵间蒸发和深层渗漏；土壤不板结、不冲刷，可以大大提高灌水均匀度和田间水有效利用率，有利于作物节水增产和品质提高膜 上 灌 溉Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉 打埂膜上灌是将原来使用在铺膜机前的平土板改装成打埂器，刮出土表0.050.08m厚的土层，在畦田侧向构筑成高0.20.3m的畦埂，畦田宽0.93.5m，膜宽0.71.8m铺膜形式可分为单膜和双膜双膜中间或膜两边

17、各有0.1m宽的渗水带 单膜双膜Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉 由于畦面低于原田面，灌水时不易外溢和穿透畦埂，入膜流量可以加大到0.3m3min以上膜缝渗水带可以弥补供水的不足主要用于棉花和小麦田上双膜或宽膜的膜畦灌溉要求田面平整程度较高，以增加横向和纵向的灌水均匀度。打埂膜上灌 主要特点Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉 灌溉水流在膜上流动，通过膜孔(作物放苗孔或专用灌水孔)渗入到作物根部土壤中的灌水方法分为膜孔沟灌和膜孔畦灌两种依靠膜孔灌水，无膜缝和膜侧旁

18、渗，灌水均匀度高，对易随水传播的病害有一定的防治作用 专用灌水孔可根据土质不同打单排孔或双排孔，如在轻质土壤上打双排孔，重质土壤上打单排孔孔径和孔距根据作物灌水定额等确定，根据试验，一般轻壤土、壤土孔径以0.005m、孔距0.2m的单排孔为宜。膜 孔 灌 溉地膜两侧必须翘起0.05m高，并嵌入土埂中Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉 膜 孔 畦 灌膜畦宽度根据地膜和种植作物的要求确定，双行种植一般采用宽0.70.9m的地膜；三行或四行种植一般采用18m宽的地膜作物需水完全依赖于放苗孔和增加的渗水孔供给，入膜流量为0.060.18

19、m3min增加灌水均匀度，节水效果好适用于棉花、玉米和高粱等条播作物 地膜覆盖灌水技术膜上灌溉膜孔沟灌是将地膜铺在沟底，作物禾苗种植在垄上，水流通过沟中地膜上的专门灌水孔渗入土壤，在毛细管作用下浸润作物根系附近的土壤 Farmland Irrigation Research Institute膜 孔 沟 灌膜孔沟灌特别适用于甜瓜、西瓜、辣椒等易受水土传染病害威胁的作物果树、葡萄和葫芦等作物可以种植在沟坡上，水流可以通过种在坡沟上的放苗孔浸润土壤灌水沟规格依作物不同而异，蔬菜一般沟深0.30.4m，沟距0.81.2m；西瓜和甜瓜的沟深为0.4 0.5m，上口宽0.81.0m，沟距3.54.0m为

20、保证作物根区土层中具有足够的渗水量，必须根据不问的地形坡度、土质等因素确定入膜流量、改水成数、开孔率、膜孔布置形式和灌水历时等膜孔灌溉的技术要素膜孔灌溉的入膜流量是指单位时间内进入膜沟或膜畦首端的水量 ，用下式计算：Farmland Irrigation Research Institute地膜覆盖灌水技术膜上灌溉q为入膜流量，m3hm；k为旁侧入渗影响系数，一般取值为1.463.86之间；n为每米膜长上的灌水孔数；v为土壤的入渗速率，mh；w为放苗孔和专用灌水孔的平均面积，m2膜孔灌溉技 术 要 素 确 定地膜覆盖灌水技术膜上灌溉平整土地以保证膜孔灌水均匀清除树根和碎石，以免刺破塑膜播前喷洒

21、除草剂，防止生长杂草膜孔灌溉需要铺膜、筑埂，在有条件的地区可采用膜上灌播种铺膜机，一次完成开畦、铺膜和播种；在北方井灌地区多用人工铺膜、筑埂在灌溉时，还要加强管理，注意沟畦首尾灌水是否均匀、有无深层渗漏和尾部废泄水量现象；控制好进入沟畦的流量，防止串灌和漫灌膜孔沟畦一般要求地面有一定坡度，水流在坡度均匀的膜上流动，边流动边从放苗孔渗入水量。沿程的入渗水量和灌水均匀程度与放苗孔的数目、孔口面积、土壤性质等有很大关系Farmland Irrigation Research Institute膜孔灌溉技 术 要求地膜覆盖灌水技术膜上灌溉膜孔灌溉是低定额的局部灌溉，要满足灌水定额的要求覆膜改变了地面原

22、始状态，因此要对作物灌溉制度和施肥等进行适当调整膜孔宽畦灌时，要提高膜孔灌溉质量，必须做到田间横向要平整，纵向比降要均匀残余薄膜应及时处理，避免对农业生态环境造成白色污染Farmland Irrigation Research Institute膜孔灌溉技 术 要求地膜覆盖灌水技术膜上灌溉膜缝沟灌是将地膜铺在沟坡上，沟底两膜相会处留有24cm的窄缝，通过放苗孔和膜缝向作物供水膜缝沟灌的沟长为50m左右减少了垄背杂草和土壤水分的蒸发，大多用于蔬菜，节水增产效果好 Farmland Irrigation Research Institute膜 缝 沟 灌地膜覆盖灌水技术膜上灌溉膜缝畦灌是在畦田田面

23、上铺两幅地膜，畦田宽度略大于2倍的地膜宽度，因此两幅地膜之间留有24cm的窄缝水流在膜上流动，通过膜缝和放苗孔向作物供水，入沟流量在018030m3min，畦长以3050m为宜，要求土地平整 Farmland Irrigation Research Institute膜缝畦灌基本要求地膜覆盖灌水技术膜上灌溉细流膜缝灌是在普通地膜种植下，利用第一次灌水前追肥的机会，用机械将作物行间地膜轻轻划破，形成一条膜缝，并通过机械再将膜缝压成一条U形小沟 灌水时将水放入U形小沟内，水在沟中流动，其入沟流量很小，可控制在003m3min，适宜于地面坡降为1左右的大坡度地区 膜上灌还有适宜于水稻作物的格田膜上灌

24、和干旱地区的喷灌膜上灌等形式 Farmland Irrigation Research Institute细流膜缝灌涌流灌溉定时段变流程法，时间灌水法定流程变时段法，距离灌水法 定流程变流量法， 增量灌水法Farmland Irrigation Research Institute主要类型涌流灌溉涌流灌溉的灌水技术要素主要包括：单沟或单宽放水流量周期放水时间灌水周期数循环率Farmland Irrigation Research Institute技术要点涌流灌溉Farmland Irrigation Research Institute畦长m坡降单宽流量m3(minm)-1周期数循环率备 注

25、160（左右）2左右345左右0.60 0.720.48 0.600.24 0.482221/21/2或1/31/3本表适用于清水涌流畦灌；如果为浑水涌流畦灌，仅供参考240（左右）2左右345左右0.72 0.840.60 0.780.36 0.603331/31/2或1/31/2320（左右）2左右345左右0.72 0.840.60 0.720.48 0.603或4331/31/2或1/31/2泾惠渠漂区涌流畦灌港水实施方案(适用于作物头水灌溉)涌流灌溉Farmland Irrigation Research Institute泾惠渠漂区涌流畦灌港水实施方案(适用于作物非头水灌溉 )畦长

26、m坡降单宽流量m3(minm)-1周期数循环率备 注160（左右）2左右345左右0.36 0.480.24 0.360.18 0.302221/31/2或1/31/2本表适用于清水涌流畦灌；如果为浑水涌流畦灌，仅供参考240（左右）2左右345左右0.48 0.600.36 0.480.24 0.363331/31/2或1/31/2320（左右）2左右345左右0.60 0.720.48 0.600.36 0.483或4331/31/2或1/31/2水平畦田灌溉 水平畦田灌溉技术是建立在激光控制土地精细平整技术应用基础上的一种地面灌溉技术国外的水平畦田灌溉系统中的田面通常为水平状态，灌水时的

27、流量较大，水能在较短的时间内充满田块，均匀地分布在整个土壤表面畦田可以是任意形状，周边由田埂封闭畦块规格的设计取决于供水流量、土壤入渗特性等因素，一般在4hm2左右，较大的可达到16hm2Farmland Irrigation Research Institute水平畦田灌溉国外目前采用的水平畦田灌溉技术，类似于我国的格田灌溉技术。但有不同之处：国外采用激光控制平地技术完成二维畦面的无坡度平整，我国采用常规机械平地设备进行土地粗平，田面平整精度上的差异显然较大；水平畦田灌溉方式在国外的大田作物中得到推广应用，而格田灌溉方式主要应用于我国南方的水稻作物，大田作物中几乎没有采用；水平畦田灌溉技术中

28、对入地流量的要求较高，只有较大的供水流量才能满足入渗水分在田块内均匀分布的要求，我国农田灌溉工程系统的末级进地流量受井灌区农用机井出水量和渠灌区田间输配水设施容量的制约普遍较小，达到实施这项技术所需达到的流量标准。Farmland Irrigation Research Institute水平畦田灌溉现有田间灌溉工程进行必要改进与配套的基础上，采用激光控制平地技术完成对现有畦块的田面平整工作通过激光控制平地作业，在水流推进方向上减小田块坡面上下起伏的不平整程度，消除局部倒坡或反坡，保持田块具有适宜的畦面纵坡，提高水流在田间的平畅推进速度在垂直水流运动方向的田面上，则通过改善地面平整精度，使之达

29、到水平的无坡度状态，导致水流横向扩散的田面凸凹障碍点的消除有利于水流推进锋面保持较高的均匀一致性，便于水流快速推进到畦尾 Farmland Irrigation Research Institute水平畦田灌溉田间灌溉水利用率由平均50%提高到80%灌溉均匀度由70%左右提高到85%左右与其他农业综合技术措施配合后，采用常规机械进行粗平后年使可增产20%，采用激光控制进行精平后年使可增产30%作物的水分生产效率由1.13kg/m3的提高到1.7kg/m3 Farmland Irrigation Research Institute水平畦田灌溉技术 应用效果三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求

30、畦灌技术试验应针对一定的土质、灌水定额，对灌水技术要素（畦田纵坡、畦长、入畦单宽流量、入畦水头、放水时间、改水成数等）及这些要素之间的最佳组合进行对比试验评价畦灌技术的主要指标是：灌水后全畦土壤的湿润均匀度，灌溉水的利用率，灌水的工作效率，水流对田面的冲刷程度，作物的生长发育状况和产量。在试验时应对这些指标及时进行观测、记录和分析Farmland Irrigation Research Institute畦 灌 灌 水 技 术 试 验 三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求畦灌技术试验宜选择具有代表性的地块上进行，或直接在大田中选择试验地块。试验地块应具有良好的灌排条件及相应的量水和控制设备，并

31、按要求进行土地平整，做好畦埂试验中应准时测记放水流量和时间、沿畦长方向不同时间的水流推进长度及田面水层深度；灌水停止后，应准确观测并记录田面水层的消退过程，观察水流对畦田土壤的冲刷状况和对作物的损伤状况。 Farmland Irrigation Research Institute畦 灌 灌 水 技 术 试 验 三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求应在灌水前和灌水一天后测定畦田土壤含水率的分布状况。畦田土壤含水率测点应沿畦长与畦宽方向均匀分布，能够可靠地反映畦田中土壤含水率分布情况。对于每个测点，应从地面起至计划湿润层深度（或1m）止，每隔1020cm分层测定土壤含水率。在试验过程中，应在选定

32、的测线及测点处，测记水流推进过程及消退过程到达各测线断面测点位置的时间；同时，应每隔5分钟或10分钟，测记不同放水时间后的田面水层深度。Farmland Irrigation Research Institute畦 灌 灌 水 技 术 试 验 三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求应根据观测资料，统计分析不同单宽流量下水流推进距离与放水时间的关系，绘制水流推进过程和消退过程曲线；绘制各处理的畦田纵横断面土壤湿润等值线图；分析各个处理的灌水均匀度和其它因素。综合分析、对比每个处理的各种主要技术指标，确定各种具体条件下畦灌灌水技术要素的最佳组合。 在灌区范围内，若有多种土壤和地面坡度，可选择相应的典型地块，进行不同土壤、纵坡条件下的畦灌灌水技术要素试验。最后将各种条件下的灌水技术要素合理组合方式整理、绘制成各种图表，以供生产上应用。 Farmland Irrigation Research Institute畦 灌 灌 水 技 术 试 验 三、地面节水灌溉技术田间试验规范要求沟灌灌水技术试验宜采用对比试验法，可分项进行或几个项目结合在一起试验，每个处理应重复23次。内容包括： 灌水沟类型、断面型式与灌水方式试验； 沟灌灌水技术要素试验； 沟距试验