农田灌溉方式及发展

1.1节水节能灌溉新设备
研制完成节水节能灌溉新设备19种，并全部投入中试生产，其中11种产品实现产业化。喷微灌设备的研制在改变产品结构、实现优化设计、采用新材料提高使用寿命，改进加工工艺，提高整体性能和成品率，降低了造价。如外混式自吸泵采用CAD优化设计，优化回流孔位置和尺寸；解决了自吸泵效率与自吸性能之间矛盾；增设橡胶阀提高了泵的扬程和效率取得较大突破。金属快速接头设计了复合型密封圈，既保持了球形接头密封性良好的优点，又增加自泄功能。水动式施肥泵利用液压驱动活塞运动原理，设计了活塞组件的换向机构，产品体积小、重量轻、价格仅为国外同类产品的1/10～~1/8。采用耐久塑料作为基本原料，使旋转式微喷头使用寿命超过2000h。
1.2 黄河高含沙水滴灌净化处理模式


系统地测试了黄河水泥沙含量级配情况及其在输送、沉淀、过滤过程中的变化规律，并从理论上研究了泥沙在滴灌系统内的沉淀堵塞规律及数学模型，研究提出的二种组合过滤模式，即工程技术措施与过滤系统相结合的“沉淀—砂过滤器—抗堵滴头组合方式”和“无纺布过滤—沉淀—砂过滤器—抗堵滴头组合方式”过滤模式，结合抗堵塞性能强的平面迷宫式滴头和相应的大田粮食作物滴灌制度和运行管理技术，形成完整的引黄高含沙水滴灌技术体系。在甘肃、宁夏、内蒙建成333hm2滴灌示范区，取得节水增产的显著效益。


1.3 田间节水灌溉新技术


对波涌灌溉技术、水平畦田灌溉技术和地下滴灌技术进行比较深入的研究。在波涌阀设计结构中采用双阀形式和时间耦合方式，使设备具有独特的自动切断水流功能自控能力，对实现灌区输配水系统自动化控制管理十分有利，为波涌灌水技术的推广应用提供了可靠的技术支撑。采用将波涌灌溉设计管理模型从设备主机控制系统中分离出的设计方法，使整个设备操作使用过程简便明了，易于农民实际应用。


在国内首次系统开展激光控制土地精细平整技术的田间应用研究，对平地精度、作业效率、成本费用和经济可行性进行分析评价，提出了激光控制平地技术与常规机械平地技术相结合的组合平地技术的新概念和新模式。首次提出适合国情的水平畦田灌溉系统的设计方法、灌水设计参数及相应的田间工程布局模式和结构形式，具有较强的田间实用性。


开发研制的地下滴灌技术专用灌水器，可有效防止因系统负压引起的滴头堵塞，具有良好的水力学特性。在考虑根系吸水作用下的地埋点源非饱和土壤水运动和肥料溶质运移的数值模拟研究，为地下滴灌系统的合理设计、灌水设计参数确定、水肥最佳耦合期和系统运行管理提供了科学依据。


其成套技术在北京昌平区建成的80hm2田间节水灌溉新技术试验示范区，进行考核应用，取得节水增产的显著效益。与传统地面灌相比，果树地下滴灌田间水利用率可提高50%，增产28%。波涌灌溉技术，田间水利用率提高20%～30%，灌水均匀度达到85%，水平畦田灌，田间水利用率达80%以上。此外，还在新疆开展波涌灌水技术的推广应用工作，建成示范区267hm2，获得明显的节水增产效益。


1.4 节水高效灌溉制度


通过对主要农作物节水高效灌溉制度的研究，确定了节水高效灌溉条件下，冬小麦、夏玉米、棉花关键需水期及土壤水分控制指标，需水敏感指数等定量指标。根据水分胁迫的后效应和补偿效应建立的Jensen修正模型更加客观地反映了作物不同生育阶段，不同程度水分胁迫与产量的关系。综合考虑了水分调控的作物生理生态及作物补偿效应，形成了节水灌溉条件下三种作物的水分生产函数。通过研究提出了节水高效灌溉条件下冬小麦、夏玉米、棉花的调亏灌溉指标、适宜调亏期及其土壤水分控制指标。确定了三种作物的水分生理、光合作用、冠层 结构、干物质积累等生理生态节水高效灌溉指标，提出大田作物调亏灌溉综合技术体系。上述节水高效灌溉制度成果在山西霍泉灌区753.3hm2示范区应用后，冬小麦全生育期节约灌溉水量2985m3/hm2，节水45.3%，增产1035kg/hm2，增产幅度16.2%。夏玉米节约灌溉水量2010m3/hm2，节水47.2%，增产1725 kg/hm2，增产幅度22.4%。棉花节约灌溉水量1800m3/hm2，节水50%，增产幅度53.8%。粮食水分生产率达1.83kg/m3。


1.5 我国北方地区应用的节水灌溉与农业综合配套技术


提出了沟、畦、喷微灌条件下水肥结合、适宜调配、施肥方法的最佳耦合技术；提高农田水分利用效率的间套种植模式与深耕、免耕技术；多孔出流软管灌水技术；包复肥在农田覆盖条件下的应用技术；根据不同间套作物生育期需水规律及特点，确立其最经济供水量及组合，提出立体间套种植的高效灌水技术。将传统的夏、秋作物轮作改为间套种植，确定适宜的小麦-花生、小麦-玉米、小麦-棉花和小麦-花生/玉米这4种典型间套种植模式，采用周年一体化的农水措施，集种、水、肥、耕作、覆盖及化学制剂技术措施为一体，集成为8套节水灌溉与农业综合配套技术。在河南新乡古固寨镇769hm2田试验示范区和辐射区大面积推广应用，小麦、玉米、花生、棉花产量增长40%以上，水分生产率平均增长60%以上。小麦单方水生产效率由0.78kg/m3提高到1.51kg/m3，玉米由0.97kg/m3提高到1.86kg/m3。


1.6 不同集流面地表处理技术


系统研究了集雨工程参数，提出HEC土与沥青玻璃丝油毡2种新型地表处理材料及其施工技术；提出了适于黄土高原地区应用的砼球形水窖、砼薄壳圆柱形水窖和红胶泥瓶形水窖3种水窖形式，单厢式、迷宫式和旋流式3种沉沙池结构形式以及相配套的防渗抗冻技术、保鲜净化技术。提出了人工汇集雨水规划设计技术指南。创建了坡地活动式集雨节灌模式，提出了“上部坡地夏季种粮、秋季覆膜集雨、地边打窖蓄水，补灌下部作物”的一地多用、低耗高产、水保与集雨相结合的综合配套模式；建立了潜水泵加滴灌、手压泵配软管、汽油泵配微灌和自压灌溉四种水窖提水节灌系统，组装了小型汽油泵，开发了抗旱补灌机具。在系统分析主要农作物生理需水基础上，形成雨水高效利用及其配套技术体系。在甘肃定西县、陕西富平县建成166.67hm2试验示范区。示范区小麦单产达4630.5kg/hm2，增产156%。玉米单产达6075kg/hm2、增产33.5%。


1.7 基于实时灌溉预报的渠系动态配水技术


通过研究提出了墒情模拟及预测模型，墒情及旱情信息的监测和传递技术。灌溉系统配水关键技术在模型手段上有较大改进，解决了无调节能力的灌区的配水问题，并将随机方法及神经网络法用于源泉出流及作物蒸发蒸腾量预测模型，并提出了新的确定A。的方法。采用学科交叉的方法，把有明确物理概念的水文模型、作物需水和蒸发蒸腾模型结合起来建立的墒情模拟和预报模型，其结构和参数具有明确的物理概念，为量水提供了新理论、新方法。研究确定明渠测流长喉槽结构的优化设计方案，开发出智能型量水仪，为灌区节水管理提供了量测精度高、水头损失小、结构简单、造价低廉、便于推广的量水建筑物和仪表设备。


与此同期，各部门、各地区安排的研究项目和技术开发中，在渠道防渗技术、管道输水技术和膜下滴灌技术等方面也取得了明显的进展。