宁夏农业高效节水灌溉技术集成与示范课件.ppt
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1、宁夏农业高效节水灌溉技术宁夏农业高效节水灌溉技术集成与示范集成与示范宁夏水利科学研究所宁夏水利科学研究所二一一年二一一年十二十二月月主要内容主要内容一一研究背景与目标研究背景与目标二二宁夏农业高效节水灌溉技术现状与存在问题宁夏农业高效节水灌溉技术现状与存在问题三三宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究四四宁夏优势特色作物高效节水灌溉制度研究宁夏优势特色作物高效节水灌溉制度研究五五高效节水灌溉技术集成与灌溉模式高效节水灌溉技术集成与灌溉模式六六高效节水灌溉技术示范与应用效果高效节水灌溉技术示范与应用效果七七宁夏高效节水灌溉工程管理体制及运行机制研究宁夏高效节水灌溉工程管
2、理体制及运行机制研究八八高效节水灌溉发展方向高效节水灌溉发展方向九九研究结论研究结论 宁夏地处西北干旱地区,水资源严重短缺,多年宁夏地处西北干旱地区,水资源严重短缺,多年平均降水量平均降水量289mm,人均占有量人均占有量186 m3。 灌区灌区单方耗水水分生产效率为单方耗水水分生产效率为0.86kg/m3,单方,单方取水水分生产效率为取水水分生产效率为0.43 kg/m3,是全国平均水,是全国平均水平的平的1/3。严重缺水与低效用水并存是灌区水资。严重缺水与低效用水并存是灌区水资源利用中的显著问题。源利用中的显著问题。 随着西部大开发进程的加快,将对宁夏已紧缺的随着西部大开发进程的加快,将对
3、宁夏已紧缺的水资源造成压力。大力推行高效节水灌溉,实施水资源造成压力。大力推行高效节水灌溉,实施水资源高效利用与合理配置是缓解宁夏引黄灌区水资源高效利用与合理配置是缓解宁夏引黄灌区水资源短缺的唯一出路。水资源短缺的唯一出路。研究背景研究背景一一研究背景与目标研究背景与目标通过对宁夏高效节水灌溉技术推广现状进行调研,总结已建高效通过对宁夏高效节水灌溉技术推广现状进行调研,总结已建高效节水工程建设与管理经验,分析目前宁夏高效节水灌溉存在的问题,节水工程建设与管理经验,分析目前宁夏高效节水灌溉存在的问题,结合宁夏农业发展需求,对黄河水质处理、低压管道输水、喷灌设备结合宁夏农业发展需求,对黄河水质处理
4、、低压管道输水、喷灌设备选型选型以及以及配套农艺技术等高效节水关键技术进行研究,通过试验制定配套农艺技术等高效节水关键技术进行研究,通过试验制定宁夏具有典型性代表性的特色、优势作物以及主要粮食作物在不同对宁夏具有典型性代表性的特色、优势作物以及主要粮食作物在不同对应灌溉方式下的灌溉制度,针对于宁夏不同分区灌溉特点,提出适宜应灌溉方式下的灌溉制度,针对于宁夏不同分区灌溉特点,提出适宜的高效节水灌溉技术集成模式,建立高效节水灌溉示范区,探索高效的高效节水灌溉技术集成模式,建立高效节水灌溉示范区,探索高效节水灌溉工程管理体制及可运行机制,分析高效节水灌溉发展趋势,节水灌溉工程管理体制及可运行机制,分
5、析高效节水灌溉发展趋势,促进宁夏高效节水灌溉事业发展进程,为同类地区建设积累相关经验促进宁夏高效节水灌溉事业发展进程,为同类地区建设积累相关经验和提供示范。和提供示范。研究目标研究目标二、二、宁夏农业高效节水灌溉技术现状与存在问题宁夏农业高效节水灌溉技术现状与存在问题 宁夏现状发展节水灌溉总面积为宁夏现状发展节水灌溉总面积为8.9万万hm2,其中低压管灌面积,其中低压管灌面积0.95万万hm2 ;微灌面积;微灌面积2.2万万hm2,包括设施滴灌,包括设施滴灌1.0万万hm2,大田滴灌,大田滴灌0.5万万hm2,微喷灌微喷灌0.01万万hm2,小管出流,小管出流0.6万万hm2;喷灌面积;喷灌面
6、积0.8万万hm2,包括机组式,包括机组式喷灌喷灌0.4万万hm2,管道式喷灌,管道式喷灌0.4万万hm2;高效节水补灌面积;高效节水补灌面积5.0万万hm2,其中,其中微灌(限额滴灌、注水灌)微灌(限额滴灌、注水灌)3.7万万hm2,限额管灌,限额管灌1.3万万hm2。全区高效节水。全区高效节水灌溉工程面积率为灌溉工程面积率为17.87%。高效节水灌溉工程建设与管理经验高效节水灌溉工程建设与管理经验确立了确立了“分区治水分区治水”治水思路治水思路以制度建设推进节水灌溉发展以制度建设推进节水灌溉发展加强农业节水灌溉基础设施建设加强农业节水灌溉基础设施建设重点加强农业节水重点加强农业节水资金投入
7、保障资金投入保障加强高效节水灌溉基础研究加强高效节水灌溉基础研究强化基层水利管理部门的管理职能与责任强化基层水利管理部门的管理职能与责任高效节水灌溉存在问题高效节水灌溉存在问题l缺乏统一规划和协调机制。缺乏统一规划和协调机制。目前针对高效节水灌溉的内容分散在多个规划中,缺乏专门针对各种高效节水灌溉方式的统一规划。l缺乏稳定的投入渠道。缺乏稳定的投入渠道。未建立起直接投入高效先进节水灌溉技术的有效资金渠道,宁夏自主发展高效节水灌溉的资金不足。l缺乏对高效节水灌溉的认识。缺乏对高效节水灌溉的认识。农民习惯大畦田的条田布局方式,对高效节水灌溉认识意识淡薄。l缺乏有效的节水激励机制。缺乏有效的节水激励
8、机制。田间工程建设基本交给农民,政策难以落实到位,且大多停留在号召层面,政策激励不到位。l缺乏完善的技术服务推广体系。缺乏完善的技术服务推广体系。技术推广人员专业素质低,乡镇农技站办公设施差,农技中心缺乏技术推广仪器设备,对农民应用和维护灌溉系统缺乏及时、有效的技术服务。l缺乏适度的土地经营规模。缺乏适度的土地经营规模。大部分土地都分配到了一家一户,土地条块分割严重,种植结构多样化,不利于发展高效节水灌溉。三、宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究三、宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究黄河水滴灌安全净化处理技术与设备选型黄河水滴灌安全净化处理技术与设备选型经试验测定,扬黄渠道泥沙含量为0.5-6.5k
9、g/ m3。泥沙粒径小于0.1mm,以粘粒、粉砂为主,中值粒径0.015-0.045mm。化学成分主要以SiO2、Al2O3、Fe2O3三种化合物为主,而且这三种化合物具有较强的吸附作用,易附着在输水管路和灌水器壁内,引起灌水器堵塞。应用黄河高含沙水进行滴灌,仅在物理性悬移质颗粒上,就远远超过严重堵塞指标,灌水器堵塞是滴灌系统中遇到的一大难题,也是影响滴灌在宁夏发展的主要制约因素。三、宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究三、宁夏农业高效节水灌溉关键技术研究黄河水滴灌安全净化处理技术与设备选型黄河水滴灌安全净化处理技术与设备选型 针对利用黄河高含沙水进行滴灌产生灌水器堵塞的难题,选择宁夏同心县和盐池
10、县的两个示范区进行黄河水净化处理试验。试验采用四种净化流程模式,即:(A)调蓄沉沙池+小型蓄水沉淀池+小型潜水泵+筛网式过滤器+管道输水至田间灌水器+设施农业滴灌;(B)调蓄沉沙池+小型蓄水沉淀+小型潜水泵+叠片式过滤器+管道输水至田间灌水器+设施农业滴灌;(C)普通沉沙池+自压+沙石过滤器+筛网过滤器+管道输水至田间灌水器+大田滴灌;(D)沉沙渠+加压+离心过滤器+沙石过滤器+筛网过滤器+管道输水至田间灌水器+大田滴灌。通过试验成果的分析对比,得出使用含沙量远大于100mg/L,泥沙粒径d550m的黄河进行滴灌时,其水处理的组合模式应为:渠水(高含沙水)沉淀过滤进入滴灌管网,其最佳处理模式为
11、沉淀+沙过滤器+筛网过滤器(保护性)。采用沉淀池的除沙率最高,达50%96%,其次为沙过滤器,对粒径为0.0050.075mm的含沙水流,其除沙率仍可达26%45%,且经过沉淀池沉淀和沙过滤器过滤后,水中大于0.075mm的泥沙颗粒已被清除掉了。宁夏水利科学研究所在宁夏引黄灌区、中部干旱带,根据不同项目区特点,分别选择应用了绞盘式灌机绞盘式灌机、圆形喷灌机圆形喷灌机、管道式喷灌机管道式喷灌机,建立了固原七营绞盘式绞盘式喷灌试验示范区、银川黄羊滩时针式圆形喷灌试验示范区、永宁征沙渠全移动管道喷灌全移动管道喷灌试验示范区3种不同形式的喷灌技术试验示范区,对喷灌设备的选型与性能指标进行了测试与分析,
12、对推广喷溉技术在宁夏的应用发展起到了积极作用。干旱缺水地区农作物适宜喷灌设备选型与性能测试干旱缺水地区农作物适宜喷灌设备选型与性能测试喷灌均匀度:喷灌均匀度:在试验风速条件下(3.45.4m/s),各种喷灌机喷灌均匀度均能满足实际生产的要求。摇臂式卷盘喷灌机平均均匀度0.83;圆形喷灌机平均均匀度0.85;管道式喷灌平均均匀度0.70 。喷溉机组及喷头工作压力测试:喷溉机组及喷头工作压力测试:采用精密压力表对不同类型喷溉机组的首部工作压力和喷头工作压力进行了测试,测试结果表明,圆形喷溉机圆形喷溉机和绞盘式喷溉机喷头工作压力与标准的技术参数是基本相符和绞盘式喷溉机喷头工作压力与标准的技术参数是基
13、本相符,移动管道式移动管道式喷头压力有一定的差异。喷头压力有一定的差异。对摇臂式TX75-300型喷灌机,由于采用技术指标好的垂直摇臂式远射程喷头,合理的喷嘴和合适的喷射仰角等,在喷头工作压力3.0-5.0kg/cm2时,使用直径18、20、22mm三种喷嘴,其H/D=1667-2270 小于3000-4000的粮食作物、经济作物的设计雾化指标。干旱缺水地区农作物适宜喷灌设备选型与性能测试干旱缺水地区农作物适宜喷灌设备选型与性能测试喷灌技术参数测试喷灌技术参数测试在试验风速条件下(在试验风速条件下(3.45.4m/s):(A)管道式喷灌飘移损失测试:征沙渠管道式喷灌,飘移损失在15%左右,喷灌
14、水利用系数为0.85,达到节水灌溉技术标准的要求。(B)绞盘式喷溉机喷灌飘移损失测试:测定结果表明摇臂式喷灌机受风力影响,喷水量与进口流量实测比较,有10% 的飘移损失,而悬臂式损失较小在5%以下。(C)圆形喷溉机喷溉飘移损失:圆形喷灌机喷头垂直向下,因此飘移损失较少。从示范区喷灌现场观察,圆形喷灌机的飘移损失比绞盘式和管道移动式喷溉要小。喷灌技术参数测试喷灌技术参数测试喷灌飘移损失喷灌飘移损失 喷灌与地面灌田间灌水量对比分析:喷灌与地面灌田间灌水量对比分析:试验区为黄羊滩农场圆型喷溉示范区,该示范区土壤为砂性土,地势又相对较高,地面灌溉渗漏严重,在同一区域,对喷灌区作物喷水量和渠灌区作物田间
15、灌水量进行观测,结果为:喷灌条件下春小麦用水量为喷灌条件下春小麦用水量为4950m3/ hm2,渠灌区小麦生育期用水量为渠灌区小麦生育期用水量为11100m3/hm2,生育期共灌水,生育期共灌水5次,每次,每次灌水定额在次灌水定额在1950-2850m3/hm2之间,喷灌与渠灌相比,每之间,喷灌与渠灌相比,每hm2节水节水6150m3,节水率达,节水率达55.4%。喷灌区制种玉米用水量4755.45m3/hm2,渠灌区用水量12150m3/hm2,喷灌区制种玉米用水量与渠灌区用水量相比每亩节约用水量达7395m3/hm2,节水达61.31%。喷灌技术参数测试喷灌技术参数测试喷灌节水效果喷灌节水
16、效果喷灌技术参数测试喷灌技术参数测试宁夏是干旱、多风地区,且日照充足,喷溉飘移损失大曾是影响喷溉技术应用推宁夏是干旱、多风地区,且日照充足,喷溉飘移损失大曾是影响喷溉技术应用推广的限制因素,随着喷溉技术的不断进步,现在的圆形喷溉机喷头垂直向下,可以广的限制因素,随着喷溉技术的不断进步,现在的圆形喷溉机喷头垂直向下,可以根据作物生长情况调节喷头距地面的高度,采用的固定式喷溉种植叶类蔬菜,喷头根据作物生长情况调节喷头距地面的高度,采用的固定式喷溉种植叶类蔬菜,喷头距地面的距离也较小,有效的减少了喷溉飘移损失。喷溉技术自动化程度较高距地面的距离也较小,有效的减少了喷溉飘移损失。喷溉技术自动化程度较高
17、,在在夜间可进行灌溉夜间可进行灌溉,遇大风天气可停喷遇大风天气可停喷,从我区近年来喷溉技术应用实践看从我区近年来喷溉技术应用实践看,喷溉技术能喷溉技术能够适应宁夏气候条件。够适应宁夏气候条件。 根据我区实际情况并结合喷灌技术特点,近期发展应用喷溉技术的区域主要为:根据我区实际情况并结合喷灌技术特点,近期发展应用喷溉技术的区域主要为:一是引黄灌区贺兰山东麓沿线的各大国营农场,中部干旱带节水补灌区,南部山区一是引黄灌区贺兰山东麓沿线的各大国营农场,中部干旱带节水补灌区,南部山区实行集约化经营,统一作物布局的井灌、库灌节水示范区;二是一些地形起伏较大,实行集约化经营,统一作物布局的井灌、库灌节水示范
18、区;二是一些地形起伏较大,土地平整工程量大,拟种植经济作物、牧草的区域;三是以农业土地开垦,种植业土地平整工程量大,拟种植经济作物、牧草的区域;三是以农业土地开垦,种植业经营为主的企业、公司管理的土地。经营为主的企业、公司管理的土地。喷灌在宁夏应用适宜性分析喷灌在宁夏应用适宜性分析黄河水低压管道输水技术黄河水低压管道输水技术低压管道输水系统优化设计低压管道输水系统优化设计根据项目区实际情况,主要建立了基于确定性轮灌条件下管网优化的非线性确定性模型,并基于遗传算法求解出一组满足水力条件的最优管径,使管灌管网年费用最小或净效益最大。黄河水低压管道输水防沙处理技术黄河水低压管道输水防沙处理技术从黄河
19、水泥沙沉降因素的复杂性及我区扬黄水泥沙的实际情况出发,对水流挟沙力计算公式中泥沙沉降速取较大值为宜,即偏向于安全,通过有关实测资料分析,对沉降速度可按0.10mm粒径在15时所对应的沉降速度进行计算,即=0.54mm/s。同时,提出了适宜宁夏的管网防沙处理及灌溉管理措施。高效节水灌溉配套农艺技高效节水灌溉配套农艺技术术设施番茄滴灌:设施番茄滴灌:在盐池县建立试验区,引进好韦斯特(美国),倍盈(荷兰),保罗塔(印度),红太子(法国)、粉太子(法国),瑞顿(上海),耐莫尼塔(以色列)等7个番茄品种进行抗旱优质高效品种筛选试验研究,得出:综合品质、产量、果实均一性、抗旱性及抗病性等指标得出,倍盈、保
20、罗塔的综合表现优于其他品种,可作为今后干旱风沙区设施越冬番茄优势品种发展。从水肥耦合试验研究表明在日光温室滴灌日光温室滴灌番茄节水、高产、高效的水肥管理模式为:在全生育期适宜土番茄节水、高产、高效的水肥管理模式为:在全生育期适宜土壤水分控制下限为田间持水量的壤水分控制下限为田间持水量的70,施氮量为,施氮量为151.5kg/hm2,坐果前每次的滴灌水量为坐果前每次的滴灌水量为75 m3/hm2,坐果后的滴灌水量为,坐果后的滴灌水量为105-120m3/hm2,每次灌水时都通过滴灌系统施氮肥溶液,每,每次灌水时都通过滴灌系统施氮肥溶液,每滴灌滴灌1升水施升水施83.4mg纯氮。纯氮。滴灌配套农艺
21、技术滴灌配套农艺技术滴灌设施芹菜:滴灌设施芹菜:在宁夏隆德县引进了双港四季西芹(天滓市宏程芹菜研究所),嫩脆西芹(京都种苗育种中心),美国西芹(青县纯丰蔬菜良种繁育场),秦皇西芹(西安),四季王西芹(ck)等5个芹菜品种进行品种对比试验研究,得出:双港四季西芹的产量最高,其叶色嫩绿、抗病好、品质脆嫩,其次是嫩脆西芹同美国西芹在产量、叶色、品质、抗病性等方面基本相近,均优于对照,可选作推广品种。从水肥耦合试验研究表明水、氮、钾3因素影响芹菜产量的顺序为氮肥灌水量钾肥。这一结果表明:芹菜对营养元素的吸收量是氮大于钾,水分成为影响芹菜产量居氮素后的第二因子,即肥料有明显的调水作用,灌水也有显著的调肥
22、作用,在芹菜的生长过程中,氮素对芹菜生长发育及产量的影响程度高于水分的影响。试验结果还表明,芹菜产量达到最高值芹菜产量达到最高值82.44t/hm2时,其相对应灌水量、时,其相对应灌水量、N、K20用量分别为用量分别为1050m3/hm2、637kg/hm2、847 kg/hm2。高效节水灌溉配套农艺技高效节水灌溉配套农艺技术术滴灌配套农艺技术滴灌配套农艺技术滴灌马铃薯:滴灌马铃薯:在固原市农科所头营科研基地(旱地)对供试的宁薯4号(对照)、青薯3号、陇薯6号、内薯7号、晋薯7号、冀张薯8号、虎头、LK99、青薯168、Gy05-4等马铃薯品种进行了品种比较试验,得出:Gy05-4和虎头的产量
23、较高,薯块以中薯为主,块茎扁圆、圆形,表皮光滑,和虎头的产量较高,薯块以中薯为主,块茎扁圆、圆形,表皮光滑,综合表现良好,适合在干旱区旱地大面积推广种植。综合表现良好,适合在干旱区旱地大面积推广种植。LK99的商品率最高,但是该品种的产量、穴薯数、穴薯重最低,不适合大面积种植。从水肥耦从水肥耦合试验研究表明各因素对马铃薯产量作用大小顺序是:种植密度合试验研究表明各因素对马铃薯产量作用大小顺序是:种植密度施氮量施氮量施钾量施钾量补水量补水量补水肥时期。补水肥时期。灌水量与施氮量的配合对马铃薯产量影响很大。低水低氮,产量极低;高水高氮,产量也在中产程度不再增大。每公每公顷施氮顷施氮600kg与灌水
24、与灌水50mm配合,产量最高,可达配合,产量最高,可达19.050t/hm2。若生育期降水较为充沛的情况下,增加氮、钾肥的投入,并在水肥状况得到改善的基础上,加大种植密度,可显著提高马铃薯产量。高效节水灌溉配套农艺技高效节水灌溉配套农艺技术术滴灌配套农艺技术滴灌配套农艺技术喷灌配套农艺技术喷灌配套农艺技术喷灌玉米:喷灌玉米:在宁夏中部干旱带下马关节水示范喷灌项目区内,设置起在宁夏中部干旱带下马关节水示范喷灌项目区内,设置起垄覆膜、无垄覆膜、起垄无膜、秸秆覆盖和垄覆膜、无垄覆膜、起垄无膜、秸秆覆盖和CK(常规种植常规种植)5个处理进行个处理进行玉米种植比较。玉米种植比较。由试验可知,覆膜对提高玉
25、米产量、加快玉米生育进程由试验可知,覆膜对提高玉米产量、加快玉米生育进程都起到很好的作用,覆膜处理可使玉米提早成熟都起到很好的作用,覆膜处理可使玉米提早成熟10d以上,并可提高玉以上,并可提高玉米的产量、保苗率和成穗率,使玉米的产量比对照提高米的产量、保苗率和成穗率,使玉米的产量比对照提高25.730.7%,不不同覆膜方式对玉米产量及生育进程影响较小。起垄覆膜、起垄无膜、无同覆膜方式对玉米产量及生育进程影响较小。起垄覆膜、起垄无膜、无垄覆膜与秸秆覆盖等处理对玉米叶片叶绿素含量的影响不大。起垄可提垄覆膜与秸秆覆盖等处理对玉米叶片叶绿素含量的影响不大。起垄可提高水分利用效率,起垄覆膜可促进玉米的光
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