節水灌溉新技術及其在溫室生產中的發展趨勢
摘要介紹了節水灌溉新技術,包括工程新技術、農藝新技術、生物節水技術等,並論述了這些新技術在溫室生產中的發展趨勢。
關鍵詞節水灌溉;新技術;溫室;發展趨勢
中國是一個水資源短缺的國家,特別是北方地區乾旱缺水已經威脅到經濟社會的發展,成為可持續發展的首要制約因素。而另一方面,農業這一用水大戶的灌溉用水利用係數平均只有0.4左右,用水浪費加劇了水資源的緊缺。為緩解水資源危機、有效提高農業灌溉水的利用率,節水灌溉技術得到了日益廣泛的研究與應用。在中國北方地區,主要利用日光溫室在冬春季節進行蔬菜、花卉等的反季節生產,獲得較高的經濟效益,因此在中國農業產業結構調整中得到了快速發展。溫室環境中相對溼度較高,很容易誘發多種病害。節水灌溉技術的應用使節約灌溉用水量、提高水的利用率同降低室內相對溼度、降低生產成本達到了統一[1,2]。
1節水灌溉工程新技術
應用節水灌溉工程技術,能有效減少灌溉渠系***管道***輸水過程中的水量蒸發與滲漏損失,從而顯著提高了灌溉水的利用率,這些技術尤其是渠道防滲技術在大田生產中得到了廣泛應用。近年來,隨著人們節水意識的提高和國民經濟的發展,低壓管道輸水灌溉、噴灌、微灌、滲灌等節水灌溉新技術也獲得迅速發展,某些新技術在溫室生產中發揮著越來越重要的作用。
1.1低壓管道輸水灌溉技術
在中國北方地區,進行反季節生產的溫室面積都比較小,多在333~667m2之間。用低壓管道輸水,將灌溉水引入設施內,並繼續採用這種方式將灌溉水輸入每塊畦田,再進行灌溉。採用這種技術灌溉,可以省去輸水渠道的佔用面積,同時具有省工、省時、一次性投資少、裝置簡單、農民易於掌握等特點,而且比土渠省水40%左右,節水效果顯著,還能有效地減少水量蒸發面積,降低室內相對溼度。
噴灌技術由於一次性投資太大,在普通的日光溫室中應用很少,但很適合於連棟溫室中進行工廠化育苗生產。目前,噴灌技術正朝著低壓、節能型方向發展,在溫室生產中可採用固定式、中心支軸式和平移式噴灌機。應用噴灌技術,可充分利用溫室空間,實行立體栽培,同時依據作物乾旱程度,實現適度灌溉,節約灌溉用水量,降低室內相對溼度,減少作物病害發生。
1.3微灌技術
微灌技術是按照作物的需水要求,通過低壓管道系統以及安裝在末端管道上的特殊灌水器,小流量、精確地將水、肥輸送到作物根區土壤或地下的灌溉方式。適於溫室生產應用的微灌技術主要有滴灌、膜下多孔單壁軟管微灌等。
1.4集雨節灌技術
溫室頂部的塑料棚面具有一定的產流面積,是“天然”的雨水集流場,配套修建集雨槽和蓄水池,結合滴灌、滲灌技術的應用,就可以利用雨水資源進行節水灌溉。降雨時,雨水沿著薄膜聚集於集雨槽,通過落水管進入蓄水池,蓄水池與室內畦田或作物耕作層保持一定高差,利用雨水自身的重力進行膜下滴灌或地下微壓水滲灌。在節約灌溉水的同時,還能有效減少雨水對地面的沖刷,減輕水土流失。
2節水灌溉農藝新技術
農藝節水技術主要是在作物生長髮育、作物幹物質形成與水分供應之間關係的基礎上,通過農耕技術和適宜的灌溉手段實現節水,挖掘作物本身節水潛力的灌溉技術。
2.1地膜覆蓋
地膜覆蓋廣泛應用於溫室栽培,尤其是冬春季節日光溫室番茄、黃瓜等果菜類蔬菜生產,大多采用單行定植—雙壟上覆膜—膜下溝灌模式。這種溝灌模式操作簡單,有效抑制土壤表面水分的無效蒸發,大大降低室內相對溼度,膜下水分迴圈利用,提高了水分利用效率[3,4]。其他栽植密度較大的作物如洋蔥等可採用平畦覆膜,利用膜孔、膜側灌溉。
2.2調虧灌溉
調虧灌溉是主動對作物施加一定程度的有益的虧水度,利用水分脅迫的正面效應,從生物學角度來提高水分生產效率,屬於非充分灌溉。這種節水灌溉技術廣泛應用於設施農業生產中。冬春季節日光溫室中,低溫弱光高溼的環境很容易造成作物植株的徒長,營養生長過旺,生殖生長就會受到抑制,往往形成“壯秧不壯果”,產量與質量都會降低。因此,在實際生產中多采用蹲苗控水措施,即在作物苗期適量控制灌水,使作物處於一段時間的乾旱脅迫,之後覆水,利用補償效應提高作物抗旱能力,達到節水目的。
2.3保水劑
保水劑又稱土壤保水劑、高吸水劑、保溼劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑等,能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水,數十倍至近百倍的含鹽水分,而且具有反覆吸水功能,吸水後膨脹為水凝膠,可緩慢釋放水分供作物吸收利用,從而增強土壤保水性,改良土壤結構,減少水的深層滲漏和土壤養分流失,提高水分利用率。目前,保水劑的價格偏高,而且它的使用量還沒有統一標準,研究成果還沒有系統化,一系列的問題沒有得到徹底解決,推廣使用有很大難度。如今保水劑主要作為土壤改良劑應用,將保水劑直接施入土壤或在保水劑中混入無機物質***黏土***製成複合保水劑後施入土壤;也有的用保水劑處理種子表面,即形成包衣種子後播種,也可直接用作培養基。在設施栽培中,可將保水劑與地膜覆蓋、蒸騰抑制劑等結合使用,能有效提高作物抗旱增產能力;保水劑與噴灌、滴灌等節水技術結合使用,節水效果更加顯著。
3生物節水技術
生物節水是將作物水分生理調控機制與作物高效用水技術緊密結合而開發出的一種農業節水技術。實際上,就是利用作物本身的抗旱、節水性,減少灌水量,提高水分利用效率。採用生物節水技術,關鍵是要培育節水性強的作物品種。目前,溫室生產中一般都選用抗旱、抗寒、抗病性強、高產優質的品種。但還沒有把抗旱性強作為選擇品種的首要因素,抗旱還沒有真正成為育種工作的主要目標,以高水分利用效率為目標的育種工作開展更少。
4節水灌溉技術在設施生產中的發展趨勢
近年來,現代高新技術的發展,為溫室生產中節水灌溉技術的升級插上了翅膀,設施生產中工程節水灌溉將朝著自動、精量發展,保水劑等農藝節水技術的應用將更加普及,選用節水抗旱品種將成為節水措施的首選。
近年來,空間資訊科技和計算機模擬技術的發展,為實現作物水分實時監測、自動控制提供了技術基礎。國外已大量使用紅外槍技術,實現了作物水分資訊的採集與精量控制用水,並採用熱脈衝技術測定作物莖杆的液流和蒸騰,用於指導精量灌溉。中國在這一方面相當落後,除了進行個別試驗外,還沒有進入田間生產應用。因此,精量灌溉在中國還有很大的發展空間,也是溫室生產中節水灌溉工程技術的發展趨勢。
隨著保水劑研究的深入和一系列環保問題的解決,具有超強吸水能力的保水劑的應用將更加普遍。在保水劑的作用下,只需很少量的水分就能完成作物生產。另外,結合作物關鍵需水期,大力發展非充分灌溉,可使灌溉水量更加減少,再次提高灌溉水的有效利用率。不管採取何種節水灌溉技術,節水潛力最大的還是作物或品種本身,即生物節水是節水農業的歸結點。不同作物以及同一作物不同品種之間的水分利用效率***water use efficiency,WUE***不同,WUE受數量性狀多基因控制,遺傳基礎複雜,但它是反映品種抗旱性強弱的可遺傳性狀。研究發現,控制WUE的直接主效基因的遺傳規律後,就可以通過遺傳工程利用轉基因方法進行轉節水***高WUE***基目作物的培育和改良。通過作物或品種的自身作用提高其內在抗旱性、節水性是生物節水的最終潛力所在。在節流的同時,還要力爭開源,以彌補淡水資源的不足。應加強鹽水、汙水的處理技術研究,逐步完善其配套的灌溉技術,爭取早日應用於實際生產。
5參考文獻
[1] 趙英,郭旭新.節水灌溉新技術在溫室生產中的應用與發展[J].農業工程技術***溫室園藝***,2007***11***:17-18.
[2] 李永海.設施農業節水灌溉微灌技術在溫室中的應用[J].河北農業,2006***8***:21.
[3] 楊少俊.膜下滴灌技術在日光溫室中的應用[J].中國水利,2006***11***:65.
[4] 李慶萍,曹源.溫室膜下節水灌溉技術[J].西北園藝***蔬菜***,2004***4***:21-22.
關鍵詞節水灌溉;新技術;溫室;發展趨勢
中國是一個水資源短缺的國家,特別是北方地區乾旱缺水已經威脅到經濟社會的發展,成為可持續發展的首要制約因素。而另一方面,農業這一用水大戶的灌溉用水利用係數平均只有0.4左右,用水浪費加劇了水資源的緊缺。為緩解水資源危機、有效提高農業灌溉水的利用率,節水灌溉技術得到了日益廣泛的研究與應用。在中國北方地區,主要利用日光溫室在冬春季節進行蔬菜、花卉等的反季節生產,獲得較高的經濟效益,因此在中國農業產業結構調整中得到了快速發展。溫室環境中相對溼度較高,很容易誘發多種病害。節水灌溉技術的應用使節約灌溉用水量、提高水的利用率同降低室內相對溼度、降低生產成本達到了統一[1,2]。
1節水灌溉工程新技術
應用節水灌溉工程技術,能有效減少灌溉渠系***管道***輸水過程中的水量蒸發與滲漏損失,從而顯著提高了灌溉水的利用率,這些技術尤其是渠道防滲技術在大田生產中得到了廣泛應用。近年來,隨著人們節水意識的提高和國民經濟的發展,低壓管道輸水灌溉、噴灌、微灌、滲灌等節水灌溉新技術也獲得迅速發展,某些新技術在溫室生產中發揮著越來越重要的作用。
1.1低壓管道輸水灌溉技術
在中國北方地區,進行反季節生產的溫室面積都比較小,多在333~667m2之間。用低壓管道輸水,將灌溉水引入設施內,並繼續採用這種方式將灌溉水輸入每塊畦田,再進行灌溉。採用這種技術灌溉,可以省去輸水渠道的佔用面積,同時具有省工、省時、一次性投資少、裝置簡單、農民易於掌握等特點,而且比土渠省水40%左右,節水效果顯著,還能有效地減少水量蒸發面積,降低室內相對溼度。
噴灌技術由於一次性投資太大,在普通的日光溫室中應用很少,但很適合於連棟溫室中進行工廠化育苗生產。目前,噴灌技術正朝著低壓、節能型方向發展,在溫室生產中可採用固定式、中心支軸式和平移式噴灌機。應用噴灌技術,可充分利用溫室空間,實行立體栽培,同時依據作物乾旱程度,實現適度灌溉,節約灌溉用水量,降低室內相對溼度,減少作物病害發生。
1.3微灌技術
微灌技術是按照作物的需水要求,通過低壓管道系統以及安裝在末端管道上的特殊灌水器,小流量、精確地將水、肥輸送到作物根區土壤或地下的灌溉方式。適於溫室生產應用的微灌技術主要有滴灌、膜下多孔單壁軟管微灌等。
1.4集雨節灌技術
溫室頂部的塑料棚面具有一定的產流面積,是“天然”的雨水集流場,配套修建集雨槽和蓄水池,結合滴灌、滲灌技術的應用,就可以利用雨水資源進行節水灌溉。降雨時,雨水沿著薄膜聚集於集雨槽,通過落水管進入蓄水池,蓄水池與室內畦田或作物耕作層保持一定高差,利用雨水自身的重力進行膜下滴灌或地下微壓水滲灌。在節約灌溉水的同時,還能有效減少雨水對地面的沖刷,減輕水土流失。
2節水灌溉農藝新技術
農藝節水技術主要是在作物生長髮育、作物幹物質形成與水分供應之間關係的基礎上,通過農耕技術和適宜的灌溉手段實現節水,挖掘作物本身節水潛力的灌溉技術。
2.1地膜覆蓋
地膜覆蓋廣泛應用於溫室栽培,尤其是冬春季節日光溫室番茄、黃瓜等果菜類蔬菜生產,大多采用單行定植—雙壟上覆膜—膜下溝灌模式。這種溝灌模式操作簡單,有效抑制土壤表面水分的無效蒸發,大大降低室內相對溼度,膜下水分迴圈利用,提高了水分利用效率[3,4]。其他栽植密度較大的作物如洋蔥等可採用平畦覆膜,利用膜孔、膜側灌溉。
2.2調虧灌溉
調虧灌溉是主動對作物施加一定程度的有益的虧水度,利用水分脅迫的正面效應,從生物學角度來提高水分生產效率,屬於非充分灌溉。這種節水灌溉技術廣泛應用於設施農業生產中。冬春季節日光溫室中,低溫弱光高溼的環境很容易造成作物植株的徒長,營養生長過旺,生殖生長就會受到抑制,往往形成“壯秧不壯果”,產量與質量都會降低。因此,在實際生產中多采用蹲苗控水措施,即在作物苗期適量控制灌水,使作物處於一段時間的乾旱脅迫,之後覆水,利用補償效應提高作物抗旱能力,達到節水目的。
2.3保水劑
保水劑又稱土壤保水劑、高吸水劑、保溼劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑等,能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水,數十倍至近百倍的含鹽水分,而且具有反覆吸水功能,吸水後膨脹為水凝膠,可緩慢釋放水分供作物吸收利用,從而增強土壤保水性,改良土壤結構,減少水的深層滲漏和土壤養分流失,提高水分利用率。目前,保水劑的價格偏高,而且它的使用量還沒有統一標準,研究成果還沒有系統化,一系列的問題沒有得到徹底解決,推廣使用有很大難度。如今保水劑主要作為土壤改良劑應用,將保水劑直接施入土壤或在保水劑中混入無機物質***黏土***製成複合保水劑後施入土壤;也有的用保水劑處理種子表面,即形成包衣種子後播種,也可直接用作培養基。在設施栽培中,可將保水劑與地膜覆蓋、蒸騰抑制劑等結合使用,能有效提高作物抗旱增產能力;保水劑與噴灌、滴灌等節水技術結合使用,節水效果更加顯著。
3生物節水技術
生物節水是將作物水分生理調控機制與作物高效用水技術緊密結合而開發出的一種農業節水技術。實際上,就是利用作物本身的抗旱、節水性,減少灌水量,提高水分利用效率。採用生物節水技術,關鍵是要培育節水性強的作物品種。目前,溫室生產中一般都選用抗旱、抗寒、抗病性強、高產優質的品種。但還沒有把抗旱性強作為選擇品種的首要因素,抗旱還沒有真正成為育種工作的主要目標,以高水分利用效率為目標的育種工作開展更少。
4節水灌溉技術在設施生產中的發展趨勢
近年來,現代高新技術的發展,為溫室生產中節水灌溉技術的升級插上了翅膀,設施生產中工程節水灌溉將朝著自動、精量發展,保水劑等農藝節水技術的應用將更加普及,選用節水抗旱品種將成為節水措施的首選。
近年來,空間資訊科技和計算機模擬技術的發展,為實現作物水分實時監測、自動控制提供了技術基礎。國外已大量使用紅外槍技術,實現了作物水分資訊的採集與精量控制用水,並採用熱脈衝技術測定作物莖杆的液流和蒸騰,用於指導精量灌溉。中國在這一方面相當落後,除了進行個別試驗外,還沒有進入田間生產應用。因此,精量灌溉在中國還有很大的發展空間,也是溫室生產中節水灌溉工程技術的發展趨勢。
隨著保水劑研究的深入和一系列環保問題的解決,具有超強吸水能力的保水劑的應用將更加普遍。在保水劑的作用下,只需很少量的水分就能完成作物生產。另外,結合作物關鍵需水期,大力發展非充分灌溉,可使灌溉水量更加減少,再次提高灌溉水的有效利用率。不管採取何種節水灌溉技術,節水潛力最大的還是作物或品種本身,即生物節水是節水農業的歸結點。不同作物以及同一作物不同品種之間的水分利用效率***water use efficiency,WUE***不同,WUE受數量性狀多基因控制,遺傳基礎複雜,但它是反映品種抗旱性強弱的可遺傳性狀。研究發現,控制WUE的直接主效基因的遺傳規律後,就可以通過遺傳工程利用轉基因方法進行轉節水***高WUE***基目作物的培育和改良。通過作物或品種的自身作用提高其內在抗旱性、節水性是生物節水的最終潛力所在。在節流的同時,還要力爭開源,以彌補淡水資源的不足。應加強鹽水、汙水的處理技術研究,逐步完善其配套的灌溉技術,爭取早日應用於實際生產。
5參考文獻
[1] 趙英,郭旭新.節水灌溉新技術在溫室生產中的應用與發展[J].農業工程技術***溫室園藝***,2007***11***:17-18.
[2] 李永海.設施農業節水灌溉微灌技術在溫室中的應用[J].河北農業,2006***8***:21.
[3] 楊少俊.膜下滴灌技術在日光溫室中的應用[J].中國水利,2006***11***:65.
[4] 李慶萍,曹源.溫室膜下節水灌溉技術[J].西北園藝***蔬菜***,2004***4***:21-22.