目前推广应用的节水灌溉技术主要有:
渠道防渗和管道输水技术。是提高渠渠道水利用有效系数的工程措施,可采用混凝土衬砌,塑料薄膜防渗等,
低压管道输水灌溉技术也有明显的节水、节地、节能和增产效果。
喷灌技术。有山丘地区自压喷灌系统、移动或小型喷灌机组、圆形喷灌机组等。
微灌技术(滴灌与雾灌)。与地面喷灌相比,节水50%~60%增产效果更显著。雾灌技术,比喷灌更节能节水,比滴灌抗堵塞,供水快,也用于茶园、果园、蔬菜、树木、花卉等作物的节水灌溉。
节水灌溉的主要目的是为了节约用水。在农业节水方面还有节水农业技术和节水农艺技术。
农业节水技术有:
选用抗早节水的作物品种。这是一项投资少、易推广、增产节水效果明显的措施。
农田秸秆覆盖技术。能抑制土壤蒸发,同时兼有增加土壤养分的作用。小麦、玉米田用秸秆覆盖后,每公顷增产375-750千克。
少耕、免耕技术。具有增肥地力,省工,省时、节能和节水的效果,如结合秸秆覆盖技术,增产效果更显著。
节水栽培技术,是因地制宜地采用调整种植结构、调整播种期、改变播种深度和施肥量以及田间管理技术,能起到保墒、促全苗、壮苗、增产的效果。
此外,还有应用抗旱剂、保收剂及蒸发制剂等化学节水抗旱措施。如利用保水剂具有较强的吸水能力,用于种子包衣、苗木灌根有较好的保苗效果;抗早剂有调节作物生长功能、减少叶面蒸腾量的作用;土面、水面抑制蒸发剂能有效减少蒸发和保水增温的效果。
农作物灌溉为什么要节水呢?
缺水的角度我就不多说了,我主要从农作物需水的角度说下。
农作物灌溉,灌的水越多越好?!长久以来,我们都陷入了这种误区,认为水灌的多,才能保产保质,但事实并不是这样捏。
很打脸的是,一直以来的农作物灌溉,我们都是从人的角度,粗暴地认为农作物需要灌溉了。
我们从来都没有听取过农作物的心声,它们需要喝水吗?需要喝多少水?什么时候想喝?
灌溉这件事,本身就是满足农作物的不同生育期的需求,掌握不同生育期农作物的需水规律,对农作物来一次真正意义上的按需灌溉、精准灌溉。
那现在问题来了,我们如何知道农作物的需水规律?我们需要一个人和农作物之间沟通的「桥梁」,它如实反映农作物的需求,我们按照需求进行灌溉。
这个桥梁就是土壤墒情监测仪,它能实时监测多深度土壤水分的变化情况,反映农作物的实时需求。
掌握作物的需水规律
为了帮助用户更方便地掌握作物的需水规律,我们研发了一款多深度一体化土壤水分监测仪——智墒;通过智墒的监测,可以从根本上提高灌溉水的利用率。
智墒是一款安装在土壤中对“墒”进行动态监测、智能预测的传感器智能终端;它对作物活动根系、耗水规律、气象生态环境等信息综合进行人工智能处理,实现人对自然的深度感知。
智墒可以直观地监测到多深度土壤水分变化,通过分析土壤水分的变化情况,帮助掌握作物需水量,作物需水量乘以灌溉面积就等于作物所需的灌溉量。
作物需水量
作物需水量是在正常生育状况和最佳水、肥条件下,作物整个生育期中,农田消耗于蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示,即植株蒸腾量与株间土壤蒸发量之和,以毫米或立方米/亩计。在没有降雨、灌溉的条件下,土壤水分的减少主要由植物蒸发蒸导致,根系以上的土壤水分变化量则等于植物的日耗水量。
智墒通过对目标地土壤水分的动态监测,可获知作物根系每天从土壤中吸收了多少毫米的水分,即该作物日耗水量。用户选定根系以上的所有土层,指定早、晚两个时间点分别记录,进行差值计算,即为该日的作物日耗水量(降雨、灌溉除外)。
如上图典型作物水分曲线可以看出,8月9日0点开始至8月9日24点,250px土壤水分曲线呈下降趋势,水分含量从25毫升降至23.5毫升,那么该日该作物的耗水量为1.5毫升;这样便可以得出作物的耗水量,即作物的需水量ETc。
作物不同发育期的需水量差别很大。一般在整个生育期中,前期小,中期达最高峰,后期又减少。生植生长时期,往往是需水临界期。如禾谷类作物的孕穗期,对缺水最为敏感,此期缺水,对生长发育极为不利,常造成大幅度减产。
E生态数据平台有从1981年至今36 年具体到天的参考蒸发蒸腾量ET0大数据,平台同时提供预测未来七日参考蒸发蒸腾量ET0。
如上已知作物需水量ETc、本地的参考蒸发蒸腾量ET0的前提下,根据彭曼公式Kc=ETc/ ET0,就可以计算出不同生育期内的作物系数Kc,即作物需水和气候的对应关系,也就是需水规律。
在上述Kc的基础上,根据不同地点的ET0预测值,还可以得出不同作物在不同地点未来特定时间段需水量的预测。
获知作物不同生育期内需水量之后,还需要掌握作物根系生长状况,从而获得灌溉深度,把灌溉水送到作物需要的根系去;同时还需要结合合适的灌溉时间;也就是说在合适的时间将水灌溉到作物合适的地方。
灌溉时间、灌溉深度
基于智墒上传的土壤含水量数据,采用人工智能ET根系深度识别,在E生态数据平台中展示了自种植日期起始的一个生长周期的根系深度变化趋势,同时将ET根系/分层耗水图与Y-H图结合,两个图的联动变化展示了作物是否需要灌溉以及灌溉深度多少合适。
智墒每天上传12/24组土壤分层含水量数据,如左图Y-H图中绿色曲线所示,1h/2h时间间隔内的分层含水量变化量,可以认为是该时间间隔内作物根系的耗水量。耗水量的变化,是目前判断根系是否存在的依据。
左图Y-H图中表示当前土壤含水量的绿色线越靠近红色线,表明作物正处于缺水胁迫,需要灌溉;如果绿色线长时间靠近蓝色线,则表明作物存在水涝的危险。根据Y-H图绿色区域有效储水量面积的变化,用户可以掌握作物的灌溉时间。
右图ET根系分层耗水图所展示的根系深度为目前该作物根系的实际生长深度,也是指导灌溉深度;但在现实土壤深度中,200cm处可能会有地下水补充,所以在实际的灌溉深度中,只需灌到耗水量的60%—80%即可。
农作物灌溉为什么要节水,原因很简单,水对于生命的重要性是不言而喻的,而我国又是一个极度缺水的国家,不光农业灌溉,在工业生产以及日常生活中,我们都应该尽力做到节约用水。
另外,要求农作物灌溉节水的另外一个原因就是农作物传统的灌溉方式确实是太废水,也确实存在改进空间。滴管和喷灌这两个相对先进的灌溉技术与传统的大水漫灌相比,都可以起到满足农作物正常生长需求的作用,但是所需要的水量却十分少的。换句话讲就是在农业生产中,节水绝对不是一句空话,而是有着足够大的空间。通过对灌溉技术的改进,土壤的处理,耐旱品种的使用以及地膜等农资产品的应用,农业生产对于水资源的利用可以达到很高的效率。
最后,农业生产并不仅仅局限于农产品的供应,农业同样承担着稳定生态,持续发展的责任,节水灌溉就是对农业生态的一种保护行为,通过对水资源的有效利用,最终达到可持续发展的目的。