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從古至今,這些節水灌溉技術的進步不能不知!

作者:由 現代農業 發表于 繪畫時間:2019-08-08

水是萬物之源,從植物、動物到人類,無不需要水資源,現代農業建設更如此。比如,時下關注度超高的 “生態迴圈”、“節水”等等。而灌溉排水則是一國農業發展的命脈與糧食安全的基石。

雖然我國的灌溉面積達到11。1億畝,目前正在建設一批現代化的灌區,但對於人口眾多、地表水資源不是很豐富的我們,打造生態農場、庭院花園、高標準農田,一些節水灌溉技術不能不知!

從古至今,這些節水灌溉技術的進步不能不知!

從古至今,這些節水灌溉技術的進步不能不知!

遠古時代的灌溉技術

1)桔槔灌溉

古書有云“鑿隧而人井,抱甕而灌”,過去大家都是用瓦罐從井裡把水一罐罐的提出來,然後再一罐罐的用手灑在農作物上,雖然能實現灌溉農作物,但效率較低且比較費勁。

春秋時期,開始採用槓桿原理提水,桔槔(gāo)灌溉便產生了。桔槔,就是用兩根木杆組成,一根豎立河邊或井邊,另一根橫掛在直木頂上,一端系一大石,另一端用長繩子掛上木桶,透過槓桿原理來進行汲水灌溉。

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桔槔的產生,大大提高了灌溉效率。記載顯示,使用桔槔之後,農民們一天可灌百畦。

2)轆轤灌溉

到了漢代後,原始轆轤產生。轆轤(lù lu),由轆轤頭、支架、井繩、水斗等部分構成。這是利用輪軸原理從井中提水的一種裝置。

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在很長一段時間內,桔槔和轆轤是我國主要的井灌提水工作。直到唐朝後,有人嘗試用轆轤把河水提到高處,透過架空索道的轆轤進行汲水,但後來沒有獲得發展。

3) 龍骨水車

這是對我國農業起到很大作用的”翻車”,又稱為“龍骨水車”。它是世界上出現最早、流傳最久遠的農用水車。龍骨水車,可用手搖、腳踏、牛轉、水轉或風轉驅動,龍骨葉板用作鏈條,臥於矩形長槽中,車身斜置河邊或池塘邊。下鏈輪和車身一部分沒入水中。驅動鏈輪,葉板就沿槽刮水上升,到長槽上端將水送出。

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如此連續迴圈,把水輸送到需要之處,可連續取水,功效大大提高,操作搬運方便,還可及時轉移取水點,即可灌溉,亦可排澇。

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龍骨水車的產生,真正滿足了大田排灌的需要,也逐漸成為我國農村使用最廣泛的排灌工具。

除了龍骨水車之外,還有一種取水灌田工具:筒車,也稱“水轉筒車”,是用竹木製成大型立輪,由橫軸架起, 安於水邊,下部沒人水中,上部高出於岸。輪周槽內斜裝若干小木桶或竹筒,水激輪轉,輪周的小筒不斷把水戽起,流到水槽後灌到田間。

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這是一種高效的提水工具,但後來經過發展,筒車原理,也被很多景觀設計師們做成庭院裝飾景觀,比如,很多日本庭院中都有一種類似於筒車的裝飾。

現代的灌溉技術

無論是使用灌溉工具,還是挖渠引流,都屬於一種大水漫灌的傳統灌溉方式。隨著社會經濟與技術的不斷髮展,水資源的日益緊張,現代的灌溉技術逐步轉變為節水型“精準滴灌”。

節水型灌溉方式,主要有

噴灌、微灌、改進的地面灌溉技術

噴灌技術

噴灌是利用動力把水噴到空中,然後像降雨一樣落到田間進行灌溉的一種先進的灌溉技術。噴灌裝置由進水管、抽水機、輸水管、配水管和噴頭(或噴嘴)等部分組成,可以是固定的或移動的。現在很多公園、學校等大型公共場所的綠植,都是採用這種灌溉技術。

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微灌技術

微灌是按照作物的生長需求,透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少流失的方式,均勻、準確的直接輸送到作物根部附近的一種灌水方法。

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微灌技術又可以分為地表滴灌、地下滴灌、微噴灌和湧泉灌。

1)(地表)滴灌

地表滴灌,也就是我們常說的“滴灌”,這是一種透過安裝在毛管上滴頭或滴灌帶等灌水器,使水流以水滴狀滴入農作物根區土壤的方法。

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一般來說,滴頭獨立鑲在滴灌管內壁,滴頭間距約在15cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、75cm等等;滴灌帶出水口間距多為10cm或15cm的倍數。由於滴灌出水較慢,如果是在7、8月份種植的話,需要提前滴灌澆水。

2)地下滴灌(滲灌)

這是將全部滴灌管道和灌水器都埋在地表下面的灌水形式。這種方式與地表滴灌原理相似,但減少了地表蒸發,是最為節水的一種灌溉形式。

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相比於地表灌溉,地下灌溉更容易做到精準滴灌,但地下滴灌的維護管理成本較高,兩者具體優缺點對比如下:

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雖然滴灌技術能節水,提高農作物產量,但滴灌組成部分的裝置維護是有一定技巧和方式,比如地表滴灌的管道,要注意陽光會縮短其使用壽命;地下滴灌的管道要注意老鼠會破壞PVC管等等。

另外,安置滴灌系統需要仔細研究地形地貌、土壤、水、農作物氣候等多種因素,確定其適用性。

3)微噴灌

微噴灌是透過安裝在毛管上,或與毛管連線的灌水器,利用折射、旋轉或輻射式微型噴頭,將壓力水噴灑在農作物根區附近土壤的一種灌溉方式,也可以稱為“微噴”。

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相比噴灌,微噴灌的出水直徑僅約1毫米左右,但對水質要求比較高,有一種給作物“下毛毛雨”的感覺,因此,僅適用於小面積灌溉,如對菜地、花卉或大棚內作物。

注意:由於微噴灌出水較小,但對水質要求比較高。

4)湧泉灌

湧泉灌又稱“小管灌溉”,是透過安置在作物根部附近的湧泉頭或小管向上湧出的小水流或小湧泉將水灌到土壤表面。

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一般湧泉灌的水流量較大,不易被堵塞,適合於果林或生態樹林等大片作物地帶。

改進的地面灌溉技術

地面灌溉不同於大水漫灌,傳統的地面灌溉包括畦灌、溝灌、格田淹灌和漫灌。由於裝置不完善、地形不平整,這種粗放灌溉方式,相當浪費水資源。為此,有了改進的地面灌溉技術。

改進的地面灌溉技術,主要是指灌溉系統改進和田間管理水平的提高。大概可以分為三個不同層次:

第一是技術層次上

,如應用土地平整技術改進田塊微地形條件、應用高效節水地面灌溉技術等;

第二是設計層次上

,要保證灌溉系統得到合理設計;

第三是管理層次上

,要強調農民的參與。

目前,主要應用比較廣泛的當屬土地平整技術、閘管灌溉、水平畦田灌溉、波湧灌溉。與噴灌、微灌等壓力灌溉系統相比,地面灌溉技術不能根據作物的需求精確控制灌溉水的總量及其在田塊內的分佈等。

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國際上灌溉系統領先的國家

1、農業全球第一的以色列:灌溉技術是核心技術

以色列農業,可謂“逆天改命”。這個位於地中海東岸,耕地面積僅約44萬,荒漠沙丘佔據“半壁領土”且水資源貧瘠的以色列,憑著創新性節水灌溉技術,不僅推動以色列農業快速發展,也給世界其它國家農業帶來不少啟迪。

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1)建設全國性水網工程

以色列地表水分佈不均勻,80%水集中在北部地區,只有20%在南部地區,全年平均降水量約為350毫米,且時空地域分佈不均勻。為了解決以色列農業灌溉問題,以色列政府修建了全國輸水工程,將淡水從低於海平面200米的加利利湖中抽出,透過大小管道、運河、水庫、隧道等運往乾旱缺少的地帶。

2)創新研發高質量灌溉裝置

隨著全國性水網工程初步形成之後,以色列開始重點研發節水灌溉成套裝置。1921年成立農業研究組織(ARO)、Volcani研究所,各個大學也紛紛投入研究。

據悉,以色列對灌溉裝置的產品質量,除了國家制定統一標準外,還有對應的檢測機構確保質量,嚴格管理。因此,以色列灌溉裝置的使用壽命一般都在10年以上。

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現在以色列滴灌和微灌技術已經被全球超過100個國家所使用。

2、處於現代農業世界前列的德國:排水與地下灌溉同步安裝

同樣是自然條件不佔優勢的德國,但透過先進的灌溉技術和現代農業機械化,德國農業水平屬於世界前列。

德國國土總面積約為3573。8萬公頃,地形大致分為北德平原、中部高地和阿爾卑斯山區。幾乎近一半的領土都是山地或山區,這樣不利的自然條件限制了土地使用和農業活動。

與以色列不同的是,德國年平均降水量為770毫米,最低的也在500毫米,最高的甚至可達2000毫米,這樣豐沛的降水量讓德國農業在灌溉的同時,一定要考慮排水。

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為此,德國農民需要同時安裝排水/地下灌溉設施,以治理靠近沙地的泥沼土壤和地下水。灌溉方式,90%以上的灌溉均為噴灌,且只用於耕地,一般僅針對特定作物,如土豆、甜菜和玉米等。

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德國各州灌溉面積情況

3、歐洲農業生產大國-法國:多種方式並存的灌溉模式

法國全國領土面積約在55萬平方公里左右,但耕地面積僅佔36。4%左右,雖然全年平均降水量較多,但降水分佈不均勻,南部地區降水量較少,形成水資源匱乏地帶。

為了解決先天不利的自然條件,法國建立了良好的灌溉設施,形成了農場主、公司、農戶之間多種方式並存的灌溉模式。

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1)農戶之間的聯合管理(類似於我們的合作社)

現在法國三分之一的農田都採用這種方式,農戶之間協作管理是指參加用水協會的農場主和其它農戶共同擁有和使用灌溉裝置。用水協會負責統管理裝置和維護工程設施。

2)區域開發公司負責管理

透過汙水處理、鹹水轉談等一些工程,確保農田供水灌溉,同時,秉承所有用水使用者都能充分、合理、可持續的獲得農作物的灌溉,但農戶需要支付一定運營成本。

3)個人灌溉管理方式

這是指法國農戶個人在農場內自行開採灌溉水源,或直接從河流引水灌溉的方式。這種灌溉方式對於地表水資源緊張的南部來說,存在嚴重隱患。據悉,到了80年代左右,這種灌溉方式在法國南部受到了嚴峻挑戰。因此,結合實際情況,因地制宜的採取適合的灌溉方式才是王道。

標簽: 灌溉  滴灌  噴灌  技術  地面灌溉