新聞動態
企業動態
行業資訊
政策法規
通知公告
  首頁 > 新聞動態 > 行業資訊
滴灌調控作物根系水肥氣熱集成技術

近十年尤其是近兩年來滴灌技術發展迅猛,新疆等地的棉花、番茄,寧夏的枸杞、棗樹,內蒙古的馬鈴薯,廣東、廣西等南方省區的甘蔗、香蕉、橡膠、茶樹、花卉,三峽庫區的柑橘,東北三省及內蒙古東部地區的補水增糧玉米,全國各地的蔬菜主產區、設施農業區,全國各地的苗圃、果園,園林綠化、公路、鐵路沿線綠化以及荒漠化治理項目區到處可見各種滴灌系統。滴灌的技術特點是小流量、局部濕潤、頻繁灌溉。與地面灌溉相比,其突出優點是節水、節肥、對地形適應性強、灌水均勻以及可以進行水肥一體化管理等。滴灌技術的發展已經從最初神秘的高深莫測的舶來品成為普普通通的農業生產設備和設施,預計未來滴灌設備將同農膜、化肥、農藥一樣成為農業生產必備和必須的設施,其基礎性作用還將比上述設備更為重要。因為在現代化精準農業中,精量播種、精量施肥和精量灌溉有兩精是通過滴灌實。
我國滴灌工程規模呈現快速發展的勢頭,已成為設施農業發展、糧食增收、經濟作物優質高產的必然選擇和重要保障措施。以滴灌系統為基礎作物根系調控相關集成技術,例如滴灌水肥一體化、滴灌納米灌氣技術、滴灌灌熱技術、微咸水灌溉技術、磁化水灌溉技術、滴灌結合土壤保水劑應用技術等滴灌集成技術的發展賦予了傳統滴灌技術很多新的內涵和創新,為滴灌技術綜合利用創造了條件,指明了滴灌未來的發展方向。未來隨著滴灌技術的深入發展,以水為載體,滴灌集成技術可以精確調控根系生長微環境,為作物生長提供最佳的水、肥、氣、熱等要素,最大限度滿足和實現作物優質高產需要。
1
、滴灌施肥技術
許多用戶過去把滴灌只作為節水灌溉,滴灌與地面灌溉相比,每次灌水定額是節水50-80%,減少了深層漏和地面徑流。而在純灌溉的西北地區,滴灌要滿足作物優質高產的需水量,可能一年總的灌溉定額要比地面灌溉定額要多,滴灌用水量并沒有節約,但卻大幅提高農作物品質和產量。因此我們說滴灌是農業高效用水。
而滴灌系統的最大優勢是實現水肥一體化管理。其與地面灌水施肥的最大區別是可以根據作物整個生長階段營養元素需要量制定滴灌施肥制度,并與灌溉制度進行耦合(也稱為水肥耦合技術),從而實現在作物整個生長期內的頻繁、多次而又有針對性的施肥,而不是農民俗稱的一炮轟,從而精確施肥,為作物生長創造最佳的水肥環境。
我們現在可以把滴灌系統作為作物施肥機,而滴灌施肥需要相應的配套設備,主要有壓差式施肥罐、文丘里施肥器、施肥泵、水動施肥器、比例施肥器,以及各種適用于大田及現代化溫室里的自動施肥機。目前大田滴灌工程里常配的施肥設備是壓差式施肥罐,其特點是結構簡單,連接靈活方便,運行、操作及維護簡單,施肥不是很精確,是定量施肥,但相較于地面灌溉的施肥方式也已有較大的改進。設施農業中的單個日光溫室里常用的施肥設備是壓差式施肥罐、文丘里施肥器,以及比例施肥泵。現代化溫室里常用自動施肥機,可具有多個施肥通道,常用的為三個,主要是不同肥料需要分開施用,防止化學反應沉淀。并具有在線監測ECPH功能,以精確的控制灌溉施肥。國內目前大田多采用施肥罐定量施肥,有些溫室設施采用比例施肥,在有條件的地方最好采用比例施肥泵,例如華南農大張承林教授推廣的離心泵吸管吸肥,是比例施肥方式一種形式。大禹節水最近研發一種新型便攜式比例泵,可以滿足不同農戶種植的田間比例施肥,解決了有些農戶施肥,有些農戶不施肥的矛盾或種植作物施肥不一樣的問題。
目前從全國范圍來看,在已建成的大田滴灌工程中,水肥一體化潛力有待進一步發掘。筆者在對各地已建成的滴灌系統走訪中發現大部分工程只發揮了灌溉的功能,解決了作物干旱缺水的問題,卻未能將滴灌系統水肥一體化的潛力發揮出來。俗話說有收無收在于水,收多收少在于肥,對于滴灌系統來說更是如此。在多雨及補充灌溉地區,結合滴灌系統,根據作物各生長期的實際需求頻繁而少量的進行滴灌施肥,是滴灌系統在實現作物穩產、高產、提高農作物品質方面的最大優勢和潛力。應該通過不斷的宣傳、教育和培訓,逐步使滴灌管理者和最終用戶認識到這一點,并自覺自愿的進行實踐。當然這里面也有頻繁運行滴灌系統的成本和可行性問題,需要結合一些自動化控制技術。因而在條件許可的情況下,自動控制滴灌工程是未來滴灌技術的發展方向。在新疆近年來已出現一些了對已建成的滴灌工程的更新改造,主要是對控制系統的更新,將手動閥門換成電磁閥門,實現田間閥門的自動化控制。從而使頻繁灌溉及水肥一體化成為可能。
在設施農業溫室或日光溫室滴灌系統中建議采用淺埋地下滴灌10-15厘米,因為設施農業是個封閉的作物生長環境空間,作物生長期需要大量施用尿素,雖說地面滴灌可有效減少硝態氮(NO-3)深層滲漏,但卻存在有些氨態氮(NH+4)隨水滴灌在地表揮發的現象。銨態氮根系是不能吸收,而且對作物葉有危害,而銨態氮需要48小時變為硝態氮被作物吸收,有些銨態氮轉化硝態氮需要更長時間,根據甘肅農業大學常永義教授研究,溫室施用尿素后氨態氮可殘留1個月,對葡萄葉面還具有危害性。因此采用地下淺埋地下滴灌可以減少銨態氮的揮發,讓土壤吸附更多的銨態氮,并有效提高氨態氮轉化為硝態氮,更好提高尿素肥效及利用率。
2
、滴灌納米氣灌氣技術
作物根系生長要求適宜的水、肥、氣、熱環境。其中水是作物光合作用的主要因素,水也灌溉的載體,將作物根系生長需要肥、氣、熱補充到作物根部附近,滿足作物生長的需要。傳統的地面灌溉不能滿足作物需要的適宜的水、肥、氣、熱環境,雖然滴灌可以實時適量灌溉,但很難控制灌溉水中的溶解氧時間,大多數作物根系是進行有氧呼吸,而傳統的增氧裝置有效氧存儲時間和數量有限,作物根部還需進行增氧來滿足有氧呼吸作用,為根的養分和水分的吸收、礦物質的運移提供能量。因此,土壤中需保有充足的氧氣來滿足作物根部的呼吸作用,保證植物根部礦物質的運移、養分和水分的吸收所需的能量。通過提高植物根系層土壤灌溉水中的氧氣含量,使作物生長效果顯著、增產明顯;并且還減少了作物病蟲害的發生,提高作物的產量和品質。
為了改善作物栽培生產根系土壤氧氣含量低,嚴重影響作物生長發育,影響作物品質和產量的問題。采用微納米氣泡技術與地下滴灌技術相結合的方式來提高土壤中氧氣的含量的方法,解決了傳統水中溶解氧時間短,容量低的問題  
地下滴灌灌水初期,滴頭附近土壤含水率急速接近飽和,和周圍臨近土壤形成較大的土水勢梯度,驅使土壤水快速擴散,形成一個由內到外含水率逐漸減小的濕潤體。在滴灌過程中,由于穩定的水源供給,濕潤體內土壤含水率普遍較高。在滴灌入滲過程中,隨著濕潤體的不斷擴展,土壤空隙中充滿水,含水率增大,土壤中的空氣被排出,土壤透氣性迅速減弱。灌水停止后,土壤水分在自身重力、吸力梯度的作用下會繼續向外擴散運動。濕潤體內部土壤含水率隨時間的延長而減少,土壤通透性有所改善,但土壤濕潤體核心區即根系主要分布區土壤含水率仍就較高。
由于作物的根系為有氧呼吸,根系呼吸要消耗大量的氧氣,土壤連續體中氣相部分的組成對作物生長非常重要。若根系區土壤含水率高,空氣含量少,就會造成作物根系通氣不良,氧氣不足。若氧氣含量嚴重不足,就會抑制作物根系有氧呼吸,影響作物健康生長。地面滴灌如果采用灌氣技術,傳統方法灌氣,氣體在水中和土壤中保存時間短,不利根系增加空氣或氧氣。
郭慶、牛文全等人所做實驗表明:地下滴灌灌水后采用向作物根系區通氣的做法,可以使空氣進入濕潤體土壤中,土壤孔隙中的水分向周圍迅速擴散,土壤透氣通道被打開。此后由于土壤水分的再分布,更多的水分向周圍擴散,滴頭周圍的濕潤體土壤含水率逐漸降低,導氣率不斷提高,土體中的三相比例得到明顯改善。
近年來針對地下滴灌加氣技術的研究,已趨于成熟。目前主要有兩種措施,傳統加氣技術是通過支管閥門附近的加氣裝置(文丘里加氣設備),通過地下滴灌系統通氣,通氣量根據灌水量多少、土壤質地作物主要根系區土壤濕潤體大小等因素而定。但由于所加空氣是毫米級,空氣容易從水中溢出,產生水錘,因此不能從首部灌氣。
另一種加氣就是采用納米氣灌氣技術。研究表明氣泡越小溶氧性越強,而氣泡小到50微米以下其物理、化學性質都將發生根本性變化。微納米氣泡是指氣泡發生時產生直徑在數十微米(um)和數納米(nm)之間的微小氣泡.這里指氣泡發生時的原因是幾乎所有的微納米氣泡都有變小而最后消失的特點。它具有在本質上區別與其他毫米氣泡的物理.化學特點.從這個意義來可以說它是具有革新性機能的物質”.利用和發揮它的特點可以使革新或獨創性的技術開發變為可能所以也可以稱它是21世紀夢想的技術。近幾年從日本回國創業的金強總經理開發出了專門的納米氣發生器,微納米氣泡技術有效解決了氣泡在水中的接觸面積問題。由于微納米氣泡的表面積能有效增大,如0.1cm的大氣泡分散成100nm的微氣泡,其表面積可增大10000倍,因此可大大提高溶解效率,同時由于氣泡細小且具有良好的氣浮性,微納米氣泡可以在水中長時間停留,空氣可以停留時間4個多小時,氧氣可以達到610天,這就解決了從滴灌首部灌氣問題,減少空氣溢出滴灌管道及系統產生水錘的問題。因而通過地下滴灌系統將混摻有微納米氣泡的灌溉水直接輸送到作物根區,然后在土壤水分再分布及微納米氣泡緩慢逸出雙重作用下,土壤濕潤體的通透性將有很大改善,利于根系有氧呼吸,促進作物正常生長。本人通過對納米氣觀察發現,納米氣泡附著在土壤或介質中表面其吸附性強,比常規空氣氣泡更以長時間附著在土壤中,對作物根系生長更有力。根據國內外研究農作物產量一般可增加30-40%
對于設施農業土壤消毒,納米氣可以增加水中溶解臭氧,通過地下滴灌納米氣滴灌對溫室土壤進行消毒,減少土傳病害。
3
、滴灌溫水灌熱技術
北方地區冬季寒冷,對于日光溫室種植來說室內土壤溫度是關鍵性控制因素,作物根系生長發育和對養分的吸收對土壤溫度有一定的要求,通常來說作物根系8 °C休眠,12 °C開始生長,大多數作物根系生長最適宜溫度為1821 °C
經測定溫室栽培進入寒冬后,白天5cm處土壤溫度,可比棚內氣溫低57度,夜間比棚內氣溫高35度,其溫度范圍在1326度之間。一晝夜當中約有20小時左右的時間,土溫低于20度,比作物根系列化生長發育適宜的土壤溫度低。較低的土壤溫度不但不利于作物根系的生長發育,易致作物根毛生長降低,根系吸收能力差,生理活性低,而且還會引起多種生理性病害的發生。例如磷肥利用率在21°C100%,那在13 °C降低到31%。而適宜的土壤溫度能促進根系發育,增加根量,提高根系活性,促進根系對水分及營養元素的吸收,從而達到促進地上部分的生長發育,提高作物產量、改進品質、提高上市時間的目的。因此溫室栽培中維持較高土壤溫度創造適宜根系生長發育的環境條件尤為重要。目前提高土壤溫度常用方法是提高通過加熱氣溫來提高土溫。而地面灌溉由于灌溉量大,井水水溫低,直接灌溉會降低土壤溫度,不利作物根系生長。而采用滴灌水量容易控制,灌溉水最好白天日曬增溫,夜晚灌溉比較好。
近年來隨著太陽能技術的不斷普及,太陽能熱水器在城市鄉村得到廣泛應用。根據我早年的實驗研究,設施農業中將太陽能熱水器同滴灌系統結合來提高或保持溫室內土壤溫度技術上是可行的。其原理是通過太陽能熱水器將灌溉水加熱,通過冷熱水混合等措施進行溫度控制,將適當溫度的水直接通過滴灌系統進行灌溉。
利用太陽能系統加熱水箱中的水,最好采用200-300升,價格也就在3000元左右,重力滴灌水桶采用500升就可以了。然后將熱水通過地下埋管引入地下,加熱土壤,通過地下管道與土壤的熱交換,將熱量交給土壤,從而達到增加土溫,滿足作物根系對地溫的要求,節約能源,達到使作物高產的目的。根據熱容量公式水的比熱為4.2*103/千克·攝氏度,干泥土的比熱為0.844.2*103/千克·攝氏度,水的比熱是干泥土比熱的5倍,由于熱量是由高溫物質傳遞給低溫物質,當水溫高于土壤溫度時,可傳遞給土壤較多的熱量,達到有效地提高作物耕作層土壤溫度的作用,從而達到提高地溫的目的。該項技術是直接保持或提高土壤溫度,而非通過空氣的熱傳導使土壤升溫,效率更高,效果更佳。
目前大禹節水正在進行該項技術的推廣和應用,其原理比較簡單,關鍵是控制好灌溉水的溫度,一般控制在25-35 °C之間,所需設備也比較常見,只是需要一些額外的投入,就能產生更高的效益,隨著設施農業溫室栽培技術精細化程度的不斷提高,該項技術定會得到推廣和應用。

 

描述:滴灌調控作物根系水肥氣熱集成技術

 

  向上  
抖淫视频app下载_抖音黄色小视频_抖阴短视频app