㈠ 安裝閥門時應注意哪些問題
(1)氨系統用的各種閥門(如截止閥、節流閥、恆壓閥、止回閥、安全版閥、浮球閥、權電磁閥、電動閥),均須使用氨專用產品。
(2)安裝前除製造廠鋁封的安全閥外,對其他閥門必須逐個拆卸清洗,除去油污和鐵銹。並認真檢查其密封性能。其方法是:將閥門開閉4~5次,然後關閉閥門,用壓縮空氣進行試漏(或從下部入口灌入機內)經兩小時不滲漏為合格,否則不能使用。
(3)浮球閥、電磁閥、電動閥及浮球式液面指示裝置,安裝前須對其靈敏度及密封性進行單體試驗,合格後才能安裝。
(4)所有閥門必須安裝平直,且閥門手柄必須朝上,以便操作。
(5)所有閥門安裝時必須注意氨的流動方向,應以閥座為基準,自下而上,切勿裝反。
(6)安全閥有高、中、低壓之分,安裝前應根據用途不得裝錯,為了便於檢修,需在安全閥前面裝設截止閥。安全閥平時應鉛封呈開啟狀態,不得關閉。
㈡ 節水灌溉自動控制系統的設計
針對目前農業水資源緊缺且農業用水浪費嚴重的問題,提出了一種節水灌溉自動控制方案。該方案以微控制器為核心器件,採用無線通信的方式,通過遠程式控制制系統實時採集參數,並以此為依據實時調整閥門開合程度,從而達到節襪孫水灌溉的目的。該設計具備較好的實用性,有效地實現了節水灌溉。中國農業發展目前面臨著兩大主要問題:一方面國民經濟、生態建設的迅猛發展導致對水資源的需求量越來越大,但是,中國目前的水資源嚴重不足;另一方面中國農業用水量約占總用水量的80%左右,但有效利用率僅在45%左右,而歐美發達國家一般在70%~80%,這導致中國農業用水浪費現象非常嚴重[1]。因此,在水資源嚴重不足的情況下,如何有效解決農業用水短缺問題顯得迫在眉睫。方法大致有兩種:開發新的水資源,但是,此方法投資大、見效慢,受地理環境影響異常明顯;另一種方法是發展節水灌溉。節水灌溉是遵循作物不同生長發育階段的需求規律而進行的適時灌溉,利用盡可能少的水獲得盡可能多的農作物產出的一種灌溉模式[2]。此方法投資相對較小,既有可能實現農業灌溉的自動化,又可能極大提高水資源的利用率。基於此,提出一種節水灌溉自動控制系統設計方案,設計了一個基於單片機的節水灌溉自動控制系統,具有實時顯示檢測數據和實時上傳檢測數據的功能,並能根據採集到的有關作物生長的環境參數及所需水量來控制給水的時間和流量。1 系統總體設計方案目前,國外普遍採用大型分布式微機測控技術實現節水灌溉自動控制。該技術方案擺脫了傳統的全憑經驗灌溉的灌溉模式,為多種技術的融合,根據採集到的土壤參數、溫濕度等環境參數來決定灌溉量與灌溉時間。因此,系統分中央控制系統和遠程測控系統兩部分進行設計,其系統結構圖如圖1。其中N為遠程測控系統的個數[3]。由圖1可見,中央控制系統(主站)主要由微控制器與主PC機構成。遠程式控制制系統(子站)主要實現參數的選定與測量、信息數據傳輸與處理、控制執行機構的動作等功能。系統選擇無線通信方式實現主站與子站之間喚桐的信息傳輸,其系統框圖如圖2[3]。系統主要分為信號採集模塊、數據處理模塊、數據無線處理模塊、控制模塊、軟體模塊這5大功能模塊。因此,選擇土壤水分、空氣的濕度、空氣的溫度3個參數作為灌溉的因素,測量元件就是測量這3個參數。具體器件選擇如下:①空氣溫濕度測量元件選用CHT-WV02溫濕度變送器;②A/D轉換器選用ADC0808;③電磁閥選用分布式電磁閥;④無線通信模塊選用2FSK解調方式的 PTR8000;⑤核心控制器選用常見的AT89系列單片機;⑥土壤水分測量元件採用TDR3型水分感測器。2 系統硬體設計2.1 主站硬體設計如前所述,主站的功能主要體現如下:通過無線通信方式實現與子站之間的信息傳輸,即遠告鏈鏈程式控制制系統通過相應器件採集土壤水分、溫度、濕度等參數後,經過信號調理、模數轉換後,通過無線方式傳輸給主站,主站以此為依據控制閥門水量的大小,也就是確定開關開合的程度。其間,主站中微控制器與主PC機之間採用有線通信方式。2.1.1 微控制器與PC機的介面電路 微控制器與PC機之間採用常用的RS-232標准進行數據傳輸,但是,由於RS-232電平標准與單片機TTL邏輯的電平標准不兼容,因此,必須使用電平轉換晶元實現二者之間的電平匹配。在本設計中,選用最常用的MAX232晶元來實現電平匹配。TXD與MAX232的T2in相連,經過MAX232轉換後,T2out輸出的信號進入RXD。同理,TXD與MAX232的R2in相連,經過MAX232轉換後,R2out輸出的信號進入RXD。如此,便可實現TTL與RS-232之間的邏輯電平轉換,使單片機與PC機之間的通信鏈路介面完成。2.1.2 無線射頻收發介面電路 由於本單片機不具備SPI介面,所以要利用軟體模擬SPI介面來實現單片機與PTR8000之間的通信[5]。PTR8000的3個狀態輸出信號DR、AM、CD分別與單片機的P3.2、P3.4和P3.5管腳相連,以此實現無線模塊與單片機的通信控制。其中,AMS1117是低壓差三端電壓調節器,旨在為PTR8000提供合適的電壓。2.2 子站硬體設計子站主要完成對感測器信號的採集及處理並控制電磁閥動作,達到自動灌溉的目的,由控制單片機、A/D轉換模塊、土壤水分感測器、溫濕度變送器和電磁閥組成。2.2.1 土壤水分檢測電路 設計採用運算放大器UA741來實現減法電路,其中VH=WATERH,VL=WATERL,△V=WATER。電路如圖5所示。注意在採集數據之前,對於運算放大器UA741一定要調零。2.2.2 A/D轉換介面電路 ADC0808沒有內部時鍾,所以時鍾信號端CLK通過兩個D鎖存器的分頻與單片機的時鍾相連。如圖6所示,由於ADC0808的轉換速度所限制,系統使用2 MHz的晶振,通過兩個D鎖存器的分頻後,ADC0808 CLK端的時鍾頻率為2 MHz/4=500 kHz。2.2.3 顯示介面電路 顯示介面電路如圖7所示。其中,四個晶體管的作用是使得共陽極的LED正常工作,在LED每個光二極體前加了一個限流電阻,是避免LED發光二極體因電流太大而燒壞或壽命減少。2.2.4 輔助控制單元設計 ①電磁閥控制單元。由於單片機的輸出電流比較小,不能驅動電磁閥工作,所以需接一晶體管進行電流放大從而驅動電磁閥工作,在繼電器兩端反並一個二極體的作用是防止繼電器因過大的電流燒壞或壽命減少。電磁閥控制電路如圖8a所示。②報警電路設計。大部分都是使用蜂鳴器來提示或報警,具體如圖8b所示。
3 系統軟體設計3.1 主站軟體設計設計中單片機的主要功能是實現土壤水分、溫濕度等參數的實時接收、發射以及數據的串口發送,因此,功能相對較少,在實際設計中只需要合理地初始化外圍晶元以及特殊功能寄存器,便可實現數據的實時傳輸,其主程序流程圖如圖9所示。此外,在系統設計中,PTR8000為無線收發模塊,功能是接收數據並發送數據,其流程圖如圖10a與10b所示。3.2 系統子站軟體設計3.2.1 數據採集程序設計 數據採集主要是指經感測器採集過來的電壓信號,經A/D轉換後送到單片機,再通過單片機的軟體處理為此電壓信號對應的濕度、溫度和土壤水分信號,其流程圖如圖11所示[6]。3.2.2 數據處理程序設計 數據處理主要是將從A/D採集來的數據經過一定的軟體演算法處理後,得到與實際情況最相符的數據,即誤差最小,其程序流程圖如圖12所示[6]。3.2.3 數據顯示程序設計 顯示數據經過解碼器74LS138和驅動74LS47將數據送至LED顯示。數據顯示子程序主要完成將待顯示的數據移出單片機,送至解碼器74LS138和驅動器74LS47,其程序流圖如圖13[7]。
4 小結設計通過遠程式控制制實施節水灌溉,實現了實時顯示檢測數據和實時上傳檢測數據的功能,並能根據採集到的有關作物生長的環境參數及所需水量來控制給水的時間和流量。通過無線遙控節水灌溉技術可節省人力物力,解決當前水資源短缺卻又浪費的緊張局勢。主站和子站之間採用無線傳輸,克服了傳統有線傳輸的地域限制,實現了站點之間的數據傳送。此外,通過溫濕度和水分感測器採集作物土壤及周圍環境的信息,可較全面地體現農作物的需水狀況,且節約成本,有效地實現了節水灌溉。
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㈢ 我想安裝滴灌,都需要什麼
滴灌是一種半自動化的機械灌溉方式,安裝好的滴灌設備,使用時只要打開閥門,調至適當的壓力,即可把水分送到作物根區自行灌溉。滴灌比地面溝灌節約用水30-40%,對土壤結構的破壞大大減輕。滴灌的溫室地溫相對來說要比傳統地面灌溉的高,有利於栽培作物早長早發;濕度較低有利於減輕病蟲害發生,增產效果比較明顯,一般果菜類可以增產10-20%。
一、滴灌系統的組成
1、供水裝置。包括水源、水泵、流量和壓力調節器、肥料混合箱、肥料注入器。進入滴灌管道的水必須具有一定壓力,才能保證灌溉水的輸送和滴出。要獲得具有一定壓力的水可採取以下方法:
①利用現有水塔。需要計算水塔與灌溉管道的相對高度差,一般要求送水的壓力達到0.1-0.2兆帕,相當於要求水塔與灌區的相對高度差達到10米以上。②在機井旁設置壓力罐。壓力罐容量2-8立方米,機井水抽入以後加壓至0.2-0.5兆帕,壓力罐應裝有自動補水裝置,以保證不間斷地均勻供水。③簡易貯水罐。在溫室旁設置簡易的貯水罐,如鐵桶、水缸、塑料罐、水泥池等,一般容量為0.5立方米。貯水罐的高度要距離地面1.5米左右,使用時用微型水泵不斷地把水注入貯水罐中。④微型水泵直接供水。
2、輸水管道。是把供水裝置的水引向溫室等滴灌區的通道。對於溫室來說,一般是二級式,即干管和支管,滴灌管直接安裝在支管上。滴灌管為高壓聚乙烯或聚氯烯管,管的內徑有25-100毫米不同的規格。溫室外的干管埋入0.8-1米深的凍土層以下。輸水管道上引至溫室的出水管的內徑為37.5-50毫米,輸水管道上需要安裝過濾器,以防鐵銹和泥沙堵塞。過濾器採用8-10目的紗網過濾,同時要安裝壓力表閥門和肥料混合箱(容積0.5-1立方米)。進入溫室後的管道一般置於溫室中柱或通道前的地面上。
3、滴水部分。多採用聚乙烯塑料薄膜滴灌帶,厚度0.8-1.2毫米,直徑有16、20、25、32、40、50毫米等規格,顏色為黑色和藍色,主要是防止管內生綠苔,堵塞管道。日光溫室栽培壟或畦比較短,可選用直徑小的軟管。滴管帶軟管的左右兩側各有一排0.5-0.7毫米孔徑的滴水孔,每側孔距25厘米,兩側滴孔交錯排列。當水壓達到0.02-0.05兆帕時,軟管便起到輸水作用,將軟帶的水從兩側滴孔滴入根際土壤中。每米軟帶的出水量為每小時13.5-27升。
二、滴水軟管的布置和安裝
日光溫室一般採取東西行向種植,支管布置在溫室的北側,滴水軟帶一般依栽培作物的行(畦)距,呈南北單分式布置。滴水軟帶與支管的連接有兩種方法:一種是用40×25毫米的異徑三通連接,其中25毫米的一端套上滴水軟帶後用繩索或鐵絲扎緊,滴水軟帶的另一端也要扎緊。然後用內徑40毫米的黑色半軟塑料管,按一定距離將異徑三通的兩端連接,溫室兩頭的連接管用塑料堵塞緊。用異徑三通連接滴水軟帶,輸水量大,流速快,特別適於長度超過50米的溫室。如果溫室過長,可從溫室中部分成東西兩組,安裝兩個閥門,實行分組灌溉;另一種是將輸水支管按軟帶的布設位置打孔,在孔上安裝旁通,將滴水軟帶接在旁通的出水口上並扎緊。旁通價格便宜,安裝時比異徑三通省事得多。日光溫室輸水距離小時,一般都採用這種連接方法。
三、使用方法及注意事項
1、使用方法。①輸水壓力調整。把水壓調至0.03-0.05兆帕,壓力過大易造成軟管破裂。沒有壓力表時,可從滴水軟管的運行上加以判斷。若軟管呈近似圓形,水聲不大,可認為壓力合適。若軟管綳得太緊,水聲太大,說明壓力太大,應予調整。②供水量調控。灌溉水量要依作物的不同生育期以及天氣情況來確定,一般每畝(1畝=1/15公頃)每次灌水20立方米左右即可,掌握苗期要少,作物生長旺盛期要多,高溫乾旱時灌水要多。沒有流量計顯示時,可通過軟管供水的時間進行計算,或根據土壤的濕潤度來判斷。雖然每次灌水的時間要受輸水壓力、軟帶直徑、軟帶條數、滴孔大小和密度以及流量等因素的影響,但一般多為2-3小時。採用75-1型土壤濕度計,按作物需要的適宜灌水量供水更為科學。在實際生產中,滴灌的蔬菜往往要比傳統灌溉的蔬菜易瘋長,所以要適當加以控制,避免影響產量。③施肥技術。利用滴灌系統施肥時,可以購置專用的施肥裝置,也可自製。把出液管與滴管軟管的支管連接,將溶解好的肥料不斷加入施肥裝置,或是將化肥用微型泵或噴霧器壓入支管中,即可完成施肥。施肥一般在灌溉結束前半小時進行。導入肥料的孔在不使用時應封閉。
2、注意事項。①防止滴孔堵塞。定期清理過濾裝置,追肥時一定要溶解好,並清除雜質。②注意水壓。壓力要適中,避免軟帶破裂。③肥料營養比例合適。④保管好塑料管材。夏季不用時應將布置在地面的管材和軟帶收集起來,放到避光和溫度較低的地方保存,再用時要檢查是否有破裂漏水或堵塞,維修後再重新布設。
溫室蔬菜重力滴灌
毫無疑問滴灌是最為節水的一種灌水技術,但它在全國總灌溉面積中所佔比例不大,只有在像以色列那樣水資源相當匱乏和經濟富有的國家所佔比例才大,其它的一些發展中國家滴灌所佔比例更小,其主要有兩個原因:
(1)滴灌系統投資、維修、運行費用太高;特別是當灌溉面積較小時,這時盡管常規的加壓滴灌系統可以對小面積的耕地進行設計並運行,但由於供水設備及維護系統正常運行的費用並不隨著灌溉面積的減少而成比例地下降,造成系統單位面積的投資比灌溉面積較大時更高,使人望而怯步。
(2)滴灌系統過於復雜、專業化,對於我國大型溫室現代化程度較高、管理水平高的溫室可以採用滴灌,但對於大多數農民一家一戶經營,根本無法使用。因而降低滴灌系統的造價和運行費用,使滴灌技術更容易被農民接受,一直是滴灌工作的奮斗的目標,低能耗是滴灌發展的趨勢,低能耗意味著系統運行費用的降低,更有利於其推廣和接受。重力既然可以為開敞的渠道提供驅動力,自然也可以為封閉的管道系統提供水運動的驅動力,鑒於以上原因,1985年以色列人GIDEONGILEAD就提出了重力滴灌的想法,以色列EIN-TAL生產的自流式滴灌系統就是在這一想法的啟發下出現的。該灌溉系統的灌水器為長流道,迷宮式,流量為0.2L/h,灌水器緊固在「毛管」(4mm)上,系統的工作水頭可以降低到0.5m。常規的滴灌系統,滴頭的設計工作水頭為10m,在傳統觀念「滴頭的工作水頭越高,系統的灌水均勻度越高」的指導下,為保證系統的灌水均勻度,一般都以10m水頭作為滴頭的最低工作壓力,因此供水系統的費用較高。與一般滴灌系統相比,同等的流量可灌溉10倍於一般滴灌條件下的面積,大大節省了肥料與水源。它具有特殊的重力過濾器,因此,對水源沒有特殊要求,井水、河水、原有的水池、水坑、塑料桶、鉛皮桶及溶解多元素化肥的水源均可。它不需要依靠動能運轉,不用配備昂貴的壓力系統,便能將毛細水流均勻地輸送到主水管的任何一端,一般約2~3min便能將水源輸送到40米外的田頭另一端,大大方便了普通農戶的使用。目前重力滴灌系統在溫室大棚灌溉中得到了廣泛應用,最主要是在一家一戶生產方式中。
重力滴灌將世界最先進的灌溉技術與最原始的灌溉條件相結合,使農民在不改變現有的灌溉條件的情況下,使用最先進的設備。例如,一家一戶的大棚使用時,只需自備一隻汽油桶(棚內如有水池更好),將桶墊高50cm,將過濾器放在桶內,並與主管道連接,後接滴灌管。所有管道都是拼插件連接,如果是大棚較集中的地區,只需在水源附近建蓄水池,將過濾器放入水池中,水過濾後經管道送入各棚內,視情況可在蓄水池處裝總閥,統一控制灌溉時間,也可在各棚內裝分閥,由各棚主控制灌溉時間。整套系統無需計算機控制,無需大量的土木工程,運行時無需用電、用泵,靠50cm落差的自然大氣壓就可驅動整套系統運行,非常簡單、易行。
但目前,研究生產重力滴灌灌水器的國外公司主要有:以色列的EIN-TAL公司、PLASTRO公司、NATEFIM公司等,國內對於重力滴灌灌水器的廠家幾乎沒有,所以灌水器價格較高。但首部樞紐和管路價格大大降低,因而廣泛地適用於小戶經營。
水肥一體化技術節本增效
水肥一體化是一項將施肥和灌溉結合進行的技術,是把固體的速效化肥溶於水中並以水帶肥的施肥方式。一般在田間將化肥溶解並混合於水池中,以水為載體,灌溉的同時完成了施肥。肥料養分隨灌溉水滲入到土壤中,再通過質流、擴散和根系截獲等方式到達根表,為作物吸收利用。這種灌溉施肥方式的特點是達到了水肥一體化,施肥效率提高,可以減少施肥總量。每次施肥的多少,要根據作物種類和不同生育期需肥量的差異來配製,並且與所灌的水量相匹配。這項技術的優點是灌溉施肥的肥效快,養分利用率提高。可以避免肥料施在較乾的表土層易引起的揮發損失、溶解慢,最終肥效發揮慢的問題;尤其避免了銨態和尿素態氮肥施在地表揮發損失的問題,既節約氮肥又有利於環境保護。所以水肥一體化技術使肥料的利用率大幅度提高。據華南農業大學張承林教授研究,灌溉施肥體系比常規施肥節省肥料50%~70%;同時,大大降低了設施蔬菜和果園中因過量施肥而造成的水體污染問題。由於水肥一體化技術通過人為定量調控,滿足作物在關健生育期「吃飽喝足」的需要,杜絕了任何缺素症狀,因而在生產上可達到作物的產量和品質均良好的目標。水肥一體化是一項綜合技術,涉及到農田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面,其主要技術要領須注意以下四方面:一、首先是建立一套灌溉系統。在設計方面,要根據地形、田塊、單元、土壤質地、作物種植方式、水源特點等基本情況,設計管道系統的埋設深度、長度、灌區面積等。水肥一體化的灌水方式可採用管道灌溉、噴灌、微噴灌、泵加壓滴灌、重力滴灌、滲灌、小管出流等。特別忌用大水漫灌,這容易造成氮素損失,同時也降低水分利用率。二、施肥系統。在田間要設計為定量施肥,包括蓄水池和混肥池的位置、容量、出口、施肥管道、分配器閥門、水泵肥泵等。三、選擇適宜肥料種類。可選液態或固態肥料,如氨水、尿素、硫銨、硝銨、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、硝酸鈣、硫酸鎂等肥料;固態以粉狀或小塊狀為首選,要求水溶性強,含雜質少,一般不應該用顆粒狀復合肥(包括中外產品);如果用沼液或腐殖酸液肥,必須經過過漏,以免堵塞管道。四、灌溉施肥的操作。1.肥料溶解與混勻:施用液態肥料時不需要攪動或混合,一般固態肥料需要與水混合攪拌成液肥,必要時分離,避免出現沉澱等問題。2.施肥量控制:施肥時要掌握劑量,注入肥液的適宜濃度大約為灌溉流量的0.1%。例如灌溉流量為50m3/畝,注入肥液大約為50升/畝;過量施用可能會使作物致死以及環境污染。3.灌溉施肥的程序分3個階段:第一階段,選用不含肥的水濕潤;第二階段,施用肥料溶液灌溉;第三階段,用不含肥的水清洗灌溉系統。總之,水肥一體化技術是一項先進的節本增效的實用技術,在有條件的農區只要前期的投資解決,又有技術力量支持,推廣應用起來將成為助農增收的一項有效措施。滴灌或是沖施肥的出路雖說如今沖施肥市場較為混亂,但是專家認為沖施肥產品的發展仍具有廣闊前景,如果硬體條件允許,甚至可以代替復合肥。據了解,沖施肥產品的使用方法非常重要,按照常規的淋施或者灌溉施肥並沒有發揮沖施肥產品的最大價值,如果把沖施肥產品利用於滴灌系統,效益則可以大大增加。有業內人士直言:「以後的沖施肥產品和滴灌是分不開的。」沖施肥或可替代復合肥9月5日,華南農業大學教授張承林向南方農村報記者表示,隨著施肥技術的發展和推廣,沖施肥完全可以代替復合肥的市場地位。他解釋,沖施肥產品的養分全面,既有復合肥具有的大量元素,也包含微量元素和氨基酸、腐殖酸等,且從施肥方式來看,沖施肥同時滿足了作物對肥和水的需求。張承林介紹,傳統復合肥的使用都是一開始施以底肥,使作物「吃得撐死」,而後又處於「半飢餓」狀態,之後的追肥又一次讓作物「撐死」。這種施肥方式實際上是不科學的,作物吸收肥料就跟人吃飯一樣,需要天天吃,而不是猛吃一頓,又餓上一段時間。因此少量多次的追肥是給作物補充養分的最佳方式,但目前主要問題是人工太貴,而滴灌施肥技術的發展就可以使這種方式得以實現,如果能保證充分的追肥,給作物施基肥就沒有必要,而且沖施肥的製造工藝比復合肥簡單,成本更低。「所以從長遠來看,沖施肥取代復合肥是完全有可能的。」目前廣東農民的施肥方式主要有四種:第一種是最原始的淋施,即把肥料溶解在水中,直接淋在作物根部;第二種是溝施,通過在作物周圍開溝使肥水滲到根系表面;第三種是建一個肥池,通過水泵和管道將肥水引施到作物上;第四種就是通過滴灌施肥,也是目前最高效的使用方式。這四種施肥的方式也可以說是使用沖施肥技術發展的四個階段,據張承林介紹,目前滴灌施肥的發展前景非常好,以廣東為例,通過滴灌施肥在香蕉、荔枝、甘蔗、馬鈴薯、柑桔等作物上應用的非常普遍,效果非常好。與滴灌結合效益翻倍福建利農集團是國內大型農產品生產企業,近日,該公司惠州蔬菜生產基地技術總監鄧麗銘告訴記者,今年10月後公司近2000畝蔬菜大棚將全部使用滴灌系統。從事蔬菜生產20多年的鄧麗銘表示,公司2006年開始採用噴灌系統,2007年引進以色列的滴灌技術,目前已有1300畝蔬菜大棚安裝好噴灌和滴灌兩套系統。經過兩年的實踐,鄧麗銘表示沖施肥運用到滴灌系統後,明顯感覺有三大優勢:蔬菜的病蟲害明顯減少,農葯使用量降低;人工大大節省了,效率提高3-4倍;減少復合肥的使用量,蔬菜品質和產量也都大幅提高。鄧麗銘回憶起多年前的蔬菜露地種植,感慨頗多。按照以前的施肥習慣,每畝蔬菜平均每茬至少要使用300多元的復合肥、100多元的有機肥,「那時候一畝葉菜的產量大概是600-700斤。」經過噴灌和滴灌技術改造後的大棚,現在每畝蔬菜每茬只需要使用60元的復合肥,而沖施肥和有機肥的使用成本增加到300元,「但現在我們基地的蔬菜產量能達到2000-3000斤/畝,說出來,別的農民都不敢相信!」「沖施肥在滴灌上的使用,已經完全顛覆了復合肥的施肥理念,現在看來,以前大量使用復合肥,其實是在浪費。作物根本不需要那麼多大量元素。」鄧麗銘說,「沖施肥和滴灌將來是不能分家的!」滴灌系統應用在擴張滴灌行業作為全球節水效果最好、發展最快的節水灌溉技術之一,近20年來在全世界范圍內使用面積以平均每年33%的速度增長,總面積已達到5650萬畝。我國推廣面積從上世紀90年代中期的數十萬畝發展到2005年底的600萬畝左右,預計到2010年將達到或接近1500萬畝,這不單給滴灌器材市場帶來100億元以上的需求,同時也將給滴灌專用肥料的發展帶來更為廣闊的市場空間。隨著滴灌面積的大面積大規模發展,滴灌產品的市場需求急劇增加,刺激和帶動了國內節水設備製造業的發展。目前,進入該領域的企業越來越多,許多國外著名灌溉企業,如美國的雨鳥公司、伐爾蒙公司、以色列的耐特菲姆公司、奧地利的鮑爾公司、法國的灌溉法蘭西公司等,都把目光盯住中國,已投入較大人力物力開拓這個大市場。目前,市場競爭機制初步形成,整個滴灌行業的市場化程度正在迅速提高,國內滴灌市場競爭日趨激烈。據有關資料介紹,目前全國節水灌溉生產企業有近500家,真正實現專業化、系列化生產的規模大、實力強的企業僅20多家。新疆天業(集團)有限公司、甘肅大禹節水股份有限公司、北京綠源塑料聯合公司、楊陵秦川節水灌溉設備工程有限公司、甘肅瑞盛亞美特高科技農業有限公司等廠家占據了絕大部分滴灌市場,競爭也主要在他們之間展開。■鏈接沖施肥施肥原理從肥料使用的角度來看,作物吸收養分主要依靠根系,距根尖1厘米左右的根毛區是吸收養分最活躍的區域。根系吸收養分主要通過質流和擴散的方式。質流是指通過作物的水分蒸騰作用,使土體中大量流向根區,這就產生了質流,土壤溶液中的養分隨著土壤水分遷移到根的表面被根吸收。而擴散是指作物根系不斷吸收土壤中非流動性的養分,使得根際附近的養分濃度相對低於土體其它部分,致使土體內的養分濃度與根表面土壤之間產生養分濃度差,因此就產生了養分由高濃度向低濃度根表面遷移被根吸收。從根系吸收肥料的特點來看,沖施肥符合科學施肥的原理,把肥料溶解在水中,能夠通過質流和擴散方式被作物吸收,可以防止干撒肥料造成的燒苗。從施肥的方式來看,沖施肥既給作物施了肥,又澆了水,實際上就是水肥一體化技術的運用。因此,使用沖施肥可以提高肥料的利用率,減少肥料的浪費,最多可以使肥料的浪費減少一半。日光溫室暗溝滴灌技術 灌溉是蔬菜生產的主要管理措施之一,長期以來蔬菜生產按照「糞大水勤」的原則進行水分管理,灌水方式主要是大水漫灌,這種對蔬菜水分管理的片面認識和落後的灌水方式,不僅浪費了水資源,而且破壞了蔬菜栽培環境因子的協調和平衡,菜田常用大水漫灌往往造成土壤板結,地溫降低,土壤養分流失等諸多問題,影響蔬菜根系的正常生長和功能發揮。在冬春季節保護地生產中,大水漫灌往往使栽培環境惡化,設施內濕度增大,導致蔬菜病蟲害加重,改進灌水方式勢在必行。經過多年的示範推廣,採用膜下軟管滴灌技術在寧夏應用反應良好。一、日光溫室暗溝滴灌的優點可用六個字來概括,即「兩低」、「三高」、「四省」。「兩低」是濕度低,滴灌比明灌降低溫室濕度14%;發病率低,滴灌比明灌發病率降低20—50%。「三高」是溫度高,由於灌水量比明灌少,溫室內氣溫提高2—3℃,地溫提高1℃左右;產量高,可使黃瓜增產17%以上,番茄增產21%以上;產值高,黃瓜畝增收1600元以上,西紅柿畝增收1700元以上。「四省」一是省水,滴灌和明灌相比,黃瓜節水60%,番茄節水20%;二是省工,可結合灌水進行土壤施葯和施肥,同時滴灌不影響田間操作的正常進行;三是省肥,滴灌採用施肥器施肥,可使肥料充分溶化;四是滴灌發病率低,用葯少。二、滴灌系統的安裝(一)准備工作1.整地做畦平整土地,按所栽作物的要求做畦。一般要求壟寬70-90厘米,溝寬50-60厘米,壟高25-30厘米,壟面形成暗溝。2.在壟面的暗溝安裝軟管,調試好後再蓋地膜,以防蓋膜後滴灌系統發生問題而返工。(二)安裝方法每棟溫室長度最好在60米以內,輸水管連接在主管中間,保證水壓均勻。每棟溫室打一眼水壓井,配備一個流量為10立方米/小時、揚程為10—20米的自吸泵,應配有和溫室等長的40毫米主管一根,直徑25毫米的支管一根(長度=〈壟長+10厘米〉×壟數),堵頭2個,閥門一個,螺紋接頭2個,施肥器一個,直徑40毫米等徑三通1個,直徑25毫米的等徑三通2個,旁通(數量與壟數一致),按田間布設圖安裝完畢後即可投入使用(見附圖)。只灌水不施肥時檢查吸肥管閥門是否關好,並將閘閥開大直到最遠端滴灌管能夠鼓起。若結合灌水施肥施葯,應分別將肥和葯溶於桶中,並將吸肥(葯)管放入桶中,打開吸液管閥門,開動水泵用閘閥調整肥(葯)液吸入速度。肥(葯)液吸完時應立即關閉吸液管閥門,以免將空氣吸入滴灌系統。蔬菜節水灌溉技術一、設施蔬菜水肥一體化技術灌溉施肥是通過灌溉系統為植物提供營養物質,在加壓灌溉條件下,將施肥與灌溉結合在一起的一項農業技術,又稱為水肥一體化的設施技術。其原理是按照作物的需水要求,通過低壓管道系統與安裝的施肥罐,將水與肥料完全溶解,以較小的流量均勻、准確的直接輸送到作物根部附近的土壤中,減少了水肥的浪費。在棚內安裝施肥罐,將肥料與灌水融為一體,制定科學的設施方案,灌溉過程中將含有養分的水直接滴在作物根際周圍,既可保證蔬菜對養分的吸收,又可保持整個土層養分水平不過量,減少了肥料用量和土壤對養分的吸附、固定。二、膜下溝灌技術蔬菜起壟定植後,在兩小行之間的溝上覆蓋一層塑料薄膜,在膜下架設竹皮或鋼絲小拱,溝中澆水,形成封閉的灌水溝。其優點是:簡便易行,投入小,畝投入30-50元;節水效果比較顯著,每畝比傳統畦灌節水30%以上;減少病蟲害,節省用葯費用,增產超過10%;操作簡單,適宜在全省各類蔬菜產區示範推廣應用。三、膜下滴灌技術膜下滴灌技術是在地膜下面 利用裝在毛管上的滴頭將水一滴一滴地、均勻而又緩慢地滴入作物根區附近土壤中的灌水形式。投資較大,每畝在1500元左右。適宜在日光溫室種植效益較高的蔬菜上應用。優點是:1.節水。滴灌與大水漫灌比,膜下滴灌可節水70%以上。2.節肥。滴灌與大水漫灌相比,可節肥50%以上。3.保護土壤。滴灌水肥一體化以後,不會造成土壤鹽漬化,不會造成土壤板結。4.減少作物病害。在日光溫室或大棚內使用滴灌,因為沒有過多的水分蒸發,空氣濕度小,可明顯減少作物病害。5.節省勞力。使用滴灌產品,打開閥門後所有滴頭同時滴水,不須用人看管,省工省力。6.增產。使用滴灌不會降低土壤溫度,病害發生較輕,作物長勢好,一般可提高產量30%以上。四、膜下微灌技術膜下微灌技術的主要特點是微灌帶上留有小孔,沒有滴頭,水從小孔以低壓小流量流出,將灌溉水供應到作物根區土壤,實現局部 灌溉。在膜下作物行間鋪設微灌、微噴軟管,在一定壓力下微流或微噴在作物根部進行灌溉。 優點:每畝比傳統畦灌節水60%以上,增產幅度達20%以上;一次性投資少,每畝500元左右,能准確地控制灌水量,對水壓和水質要求較低;在灌溉的同時,能實現肥水一體化。適宜於露地蔬菜和大中棚蔬菜產區應用。五、噴灌技術噴灌是利用專門設備將有壓水送到灌溉農田,並噴射到空中散成細小的水滴,象天然降雨一樣進行灌溉。 噴灌的優點:其突出的優點是對地形的適應性強、機械化程度高、灌溉均勻、灌溉水利利用系數較高,尤其是適合於透水性強的土壤,並可調節空氣濕度和溫度。但基礎建設投資較高,而且受風的影響大。六、地膜覆蓋和高壟栽培技術地膜覆蓋栽培又稱護根栽培或促根栽培,是將極薄的塑料薄膜(俗稱地膜)緊密地貼於畦面或壟面上的一種栽培方式。優點是:地膜覆蓋能夠提高作物產量,促進早熟,提高品質,增加效益,防水抗澇,防止土壤板結,提高肥效,改善近地面光照條件,抑制鹽鹼效應,抑制雜草生長,增強抗逆性等功效。高壟栽培有利於蔬菜生長期間排、灌技術的發揮;同時通過起壟作業,可使活土層增厚,土壤通透性好,使蔬菜根系生長健壯,吸收能力增強,有利於獲得高產 。高壟栽培能夠有效的防止一些病害的流行,增強蔬菜的抗逆能力。七、抗旱保水劑技術保水劑是一種高分子聚合物,具有快速吸水,緩慢釋放,促進植物吸收的特點,能夠增強土壤和基質的保水保肥能力,改善土壤的團粒結構,持續供應植物生長所需要的水分。其主要功能是:1.保水。保水劑不溶於水,但能吸收相當自身重量成百倍的水;保水劑還可有效抑制水分蒸發,土壤中加入保水劑後,在很大程度上抑制了水分蒸發,提高了土壤飽和含水量。2.保肥。保水劑可將溶於水中的化肥、農葯等農作物生長所需要的營養物質固定其中,減少了可溶性養分的淋溶損失,達到了節水節肥、提高水肥利用率的效果。 3.保溫。保水劑具有良好的保溫性能。施用保水劑之後,可利用吸收的水分保持部分白天光照產生的熱能調節夜間溫度,使得土壤晝夜溫差減小。在砂壤土中混有0.1%-0.2%的保水劑,對10厘米土層的溫度監測表明,對土溫升降有緩沖作用,使晝夜溫差減少為11-13.5℃,而沒有保水劑的土壤為11-19.5℃。4.改善土壤結構。保水劑施入土壤中,隨著吸水膨脹和失水收縮的規律性變化,可使周圍土壤由緊實變為疏鬆,孔隙增大,從而在一定程度上改善土壤的通透狀況。
㈣ 簡介幾種常用節水灌溉技術
中國現有常用節水灌溉方法包括渠道防滲、噴灌、微噴灌、滲灌和滴灌等,均為人為控制灌溉時機和灌水量,屬於「被動式」灌溉模式。
渠道防滲
渠道輸水是目前我國農田灌溉的主要輸水方式。
傳統的土渠輸水渠系水利用系數一般為0.4—0.5,差的僅0.3左右,也就是說,大部分水都滲漏和蒸發損失掉了。渠道滲漏是農田灌溉用水損失的主要方面。採用渠道防滲技術後,一般可使渠系水利用系數提高到0.6—0.85,比原來的土渠提高50%—70%。渠道防滲還具有輸水快、有利於農業生產搶季節、節省土地等優點,是當前我國節水灌溉的主要措施之一。
根據所使用的材料,渠道防滲可分為:①三合土護面防滲;②砌石(卵石、塊石、片石)防滲;③混凝土防滲;④塑料薄膜防滲(內襯薄膜後再用土料、混凝土或石料護面)等。
管道輸水
管道輸水是利用管道將水直接送到田間灌溉,以減少水在明渠輸送過程中的滲漏和蒸發損失。發達國家的灌溉輸水已大量採用管道。目前我國北方井灌區的管道輸水推廣應用也較快。常用的管材有混凝土管、塑料硬(軟)管及金屬管等。管道輸水與渠道輸水相比,具有輸水迅速、節水、省地、增產等優點,其效益為:水的利用系數可提高到0.95;節電20%—30%;省地2%—3%;增產幅度10%。目前,如採用低壓塑料管道輸水,不計水源工程建設投資(以下同),畝投資為100元—150元。
在有條件的地方應結合實際積極發展管道輸水。但是,管道輸水僅僅減少了輸水過程中的水量損失,而要真正做到高效用水,還應配套噴、滴灌等田間節水措施。目前尚無力配套噴、滴灌設備的地方,對管道布設及管材承壓能力等應考慮今後發展噴、滴灌的要求,以避免造成浪費。
噴灌
噴灌是利用管道將有壓 噴頭分散成細小水滴,均勻地噴灑到田間,對作物進行灌溉。它作為一種先進的機械化、半機械化灌水方式,在很多發達國家已廣泛採用。噴灌的主要優點如下:(1)節水效果顯著,水的利用率可達80%。一般情況下,噴灌與地面灌溉相比,1m3水可以當2m3水用。(2)作物增產幅度大,一般可達20%—40%。其原因是取消了農渠、毛渠、田間灌水溝及畦埂,增加了15%—20%的播種面積;灌水均勻,土壤不板結,有利於搶季節、保全苗;改善了田間小氣候和農業生態環境。(3)大大減少了田間渠系建設及管理維護和平整土地等的工作量。(4)減少了農民用於灌水的費用和投勞,增加了農民收入。(5)有利於加快實現農業機械化、產業化、現代化。(6)避免由於過量灌溉造成的土壤次生鹽鹼化。常用的噴灌有管道式、平移式、中心支軸式、卷盤式和輕小型機組式。
(1)移動管道式噴灌通常將輸水主幹管固定埋設在地下,田間支管和噴頭可拆裝搬移、周轉使用,因而降低了投資。北京市順義縣全縣數萬畝糧田均採用這種灌溉形式。10多年來的實踐證明:移動式管道噴灌除了具有一般噴灌省水、增產、省工、減輕農民負擔和有利於農業機械化、產業化、現代化等優點以外,還具有設備簡單、操作簡便、投資低、對田塊大小和形狀適應性強、一戶或聯戶均可使用等優點,是目前較適合我國國情、可以大力推廣的一種微型噴灌形式,可適用於大田作物、蔬菜等,畝投資為200元一250元。
(2)固定管道式噴灌固定管道式噴灌是將管道、噴頭安裝在田間固定不動, 其灌溉效率高,管理簡便,適用於蔬菜、果樹以及經濟作物灌溉。但是投資較高(畝投資一般在1000元左右),不利於機械化耕作。
(3)中心支軸式與平移式大型噴灌機只能在預定范圍內行走,行走區域內不能有高大障礙物,土地要求較平整。其機械化和自動化程度高,適用於大型農場或規模經營程度較高的農田。使用國產設備,每畝投資為300元-400元。
(4)卷盤式噴灌機 靠管內動水壓力驅動行走作業, 與中心支軸式及平移式的大型噴灌機相比,具有機動靈活、適應大小田塊、畝設備投資低等優點。 目前進口設備每畝投資為;50元左右, 設備國產化後可進一步降低投資, 這是一種適合我國國情、有發展前景的噴灌形式, 可適用於大田作物、蔬菜等。卷盤式噴灌機有噴槍式和析架式兩種, 後者具有霧化好、耗能低的優點。輕小型機組式噴灌,可以手抬或裝在手推車或拖拉機上,具有機動靈活、適應性強、價格較低等優點,通常用於較小地塊的抗旱噴灌。每畝投資為100元-200元。
微噴
微噴是新發展起來的一種微型噴灌形式。這是利用塑料管道輸水,通過微噴頭噴灑進行局部灌溉的。它比一般噴灌更省水,可增產30%以上, 能改善田間小氣候,可結合施用化肥,提高肥效。國產設備畝投資一般在500元-800元。主要應用於果樹、經濟作物、花卉、草坪、溫室大棚等灌溉。
滴灌
滴灌是利用塑料管道將水通過直徑約10mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉。它是目前乾旱缺水地區最有效的一種節水灌溉方式,其水的利用率可達95%。滴灌較噴灌具有更高的節水增產效果,同時可以結合施肥,提高肥效一倍以上。可適用於果樹、蔬菜、經濟作物以及溫室大棚灌溉,在乾旱缺水的地方也可用於大田作物灌溉。其不足之處是滴頭易結垢和堵塞,因此應對水源進行嚴格的過濾處理。目前,國產設備已基本過關,有條件的地區應積極發展滴灌。
接管道的固定程度, 滴灌可分固定式、半固定式和移動式三種類型。固定式滴灌,其各級管道和滴頭的位置在灌溉季節是固定的。其優點是操作簡便、省工、省時, 灌水效果好。國產設備畝投資約為700元(果樹)-1400元(大棚蔬菜)。半固定式滴灌, 其干、支管固定, 毛管由人工移動。畝投資為500元-700元。移動式滴灌,其干、支、毛管均由人工移動,設備簡單,較半固定式滴灌節省投資,但用工較多。畝投資為2m元一500元。
覆膜灌
用地膜覆蓋田間的壟溝底部,引入的灌溉水從地膜上面流過,並通過膜上小孔滲入作物根部附近的土壤中進行灌溉,這種方法稱作膜上灌,在新疆等地已大面積推廣。採用膜上灌,深層滲漏和蒸發損失少,節水顯著,在地膜栽培的基礎上不需再增加材料費用,並能起到對土壤增溫和保墒作用。在乾旱地區可將滴灌管放在膜下,或利用毛管通過膜上小孔進行灌溉,這稱作膜下灌。這種灌溉方式既具有滴灌的優點,又具有地膜覆蓋的優點,節水增產效果更好。
痕灌
2013年2月26日,華中科技大學對外發布消息,學校痕量灌溉研究中心歷時10多年研發出「痕量灌溉」技術,一舉打破農作物「被動式補水」傳統灌溉模式,改由農作物自主吸水、按需吸水。
「痕灌」是受化學上微量元素與痕量元素概念啟發而取名,主要指能在超微流量向作物長久供水,痕灌單位時間的出水量可達到滴灌的百分之一到千分之一。
痕灌技術的核心節水部件是痕灌控水頭,由具有良好導水性能的毛細管束和具有過濾功能的痕灌膜組成,控水頭埋在作物根系附近,毛細管束一端與充滿水的管道相連,另一端與土壤的毛細管相連,感知土壤水勢的變化。作物吸水導致根系周圍的水勢降低,即發出需水信號,控水頭內的水不斷以毛細管水的形式流向根系周圍,直至作物停止吸水;控水頭內的痕灌膜可防止毛細管束因雜質而堵塞,保證系統長期穩定工作。[2] 多年田間試驗表明,痕灌比滴灌節水50%左右,即使在滴灌無法使用的地區也可推廣應用。
痕量灌溉應用前景廣闊。痕灌節水技術能耗更少,節水更多。尤其是能夠突破在常規節水灌溉很少涉及的荒漠化治理、礦山修復、城市綠化等領域的發展,能為解決糧食安全、生態保護和水資源危機作出貢獻。水利部等有關部委已表示將進一步深入研究此項高效節水灌溉新技術,積極創造條件進行大田試驗,不斷積累經驗,逐步完善技術,使之在更大范圍推廣應用。