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        廣西“雙高”糖料蔗基地高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用實踐

        2020-05-09 12:30:06阮清波
        廣西水利水電 2020年2期

        姚 瑤,阮清波

        (廣西水利科學研究院 廣西水工程材料與結(jié)構(gòu)重點實驗室,南寧 530023)

        0 引言

        糖料蔗生產(chǎn)作為廣西農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè),現(xiàn)已發(fā)展成為廣西經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民增收的重要載體。2005年以來,其甘蔗種植面積和產(chǎn)糖量均占全國總產(chǎn)量的60%以上[1~3],其中有33個縣(市、區(qū))被國家農(nóng)業(yè)部列為糖料蔗優(yōu)勢區(qū)域和國家重點“雙高”糖料蔗基地[4,5]。另外,糖料蔗生產(chǎn)年均貢獻30多億元稅收,對促進廣西經(jīng)濟社會發(fā)展、推動脫貧攻堅、保障民生具有重要作用[6]。

        然而,糖料蔗總產(chǎn)的增加仍過多地依靠種植面積的擴大來取得,農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,存在很多問題。一是水利化程度低。70%以上蔗地沒有灌溉條件,70%以上的年份受到秋旱的影響[7];二是蔗區(qū)道路等級低,路網(wǎng)不健全。部分蔗區(qū)自然屯較為分散,土地零星小塊,多為旱地、山坡地,蔗區(qū)運距較遠、路況較差[8]。因此,對于在廣西全區(qū)占有重要地位的糖料蔗生產(chǎn)而言,節(jié)水灌溉是生產(chǎn)過程中增加產(chǎn)量和節(jié)約用水的有效方法和必然選擇[9]。由于蔗區(qū)大部分分布在丘陵坡地上,傳統(tǒng)渠道灌溉難以適用,需要大規(guī)模發(fā)展高效節(jié)水灌溉[10,11]。通過這種方式,糖料蔗畝均產(chǎn)量可提高2~3 t,不僅能促進農(nóng)民增產(chǎn)增收,還能推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展,做強做大做優(yōu)廣西蔗糖產(chǎn)業(yè),保障廣西工業(yè)及國民經(jīng)濟快速發(fā)展[12,13]。

        為避免蔗糖產(chǎn)業(yè)依賴國際市場的風險,確保國家食糖安全[14],廣西壯族自治區(qū)黨委政府于2013年提出到2020年前建成500萬畝“經(jīng)營規(guī)?;⒎N植良種化、耕作機械化、水利現(xiàn)代化”的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高糖(簡稱“雙高”)糖料蔗基地任務(wù),并于2014年初開始50萬畝試點建設(shè)。

        本文以“雙高”基地高效節(jié)水灌溉建設(shè)項目為依托,總結(jié)多年節(jié)水灌溉實踐的經(jīng)驗和教訓(xùn),提出了在高效節(jié)水灌溉條件下糖料蔗“潤、濕、透、干”的科學灌溉方案和滿足山丘坡地灌水均勻性要求的“分區(qū)調(diào)控、小水慢灌”的技術(shù)控制模式,為廣西糖料蔗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及山丘坡地灌水制度的優(yōu)化選擇提供科學依據(jù)和技術(shù)支持。

        1 廣西蔗區(qū)分布及現(xiàn)狀

        1.1 蔗區(qū)分布

        廣西糖料蔗種植高峰時涉及94個縣(市、區(qū)),總種植面積達1650萬畝,目前糖料蔗種植面積為1 548.91萬畝,涉及14個地級市的74個縣(市、區(qū))、168.12萬農(nóng)戶、752.55萬蔗農(nóng)(勞動力)。糖料蔗區(qū)主要集中分布于來賓、南寧、柳州、崇左等桂中旱片和左江旱片,其中,興賓區(qū)、江州區(qū)、扶綏縣3個縣(區(qū))糖料蔗種植面積均超過100萬畝,原料蔗產(chǎn)量均超過500萬t。

        1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與不足

        (1)種植片區(qū)碎片化。在1 548.91萬畝糖料蔗區(qū)中,種植面積在300畝以上的片區(qū)共有1 034.08萬畝,種植面積在300畝以下的片區(qū)為514.83萬畝,戶均糖料蔗種植面積9.21畝。其中單戶擁有蔗地50畝以上的農(nóng)戶僅有3.12萬戶,蔗區(qū)面積共161.99萬畝,約為總蔗區(qū)面積的10%。勞動力人均占有糖料蔗區(qū)面積僅2.06畝,一家一戶分散經(jīng)營種植是當前廣西糖料蔗區(qū)生產(chǎn)的主要特點。

        (2)土壤保水保肥能力差。廣西糖料蔗區(qū)屬砂土的蔗區(qū)面積為335.26萬畝,屬壤土的蔗區(qū)面積為735.45萬畝,屬粘土的蔗區(qū)面積328.45萬畝,屬土層較薄的巖溶地面積為149.75萬畝,屬砂、壤土的蔗區(qū)面積總為1 070.71萬畝、約占蔗區(qū)總面積的70%。蔗區(qū)土壤pH值為5.0~5.5之間,有機質(zhì)含量中等偏低,有效磷、有效鉀缺乏,多數(shù)土壤母質(zhì)含鉀量偏低,土壤淋溶強烈。

        (3)山丘坡地灌溉難。廣西糖料蔗區(qū)耕地坡度在15°以下的共有857.05萬畝,在15°以上的為691.86萬畝,大部分糖料蔗種植在旱坡地、低山丘陵區(qū),傳統(tǒng)的渠道灌溉對地形地貌起伏變化適應(yīng)性差,工程建設(shè)投資大、運行管理成本高,導(dǎo)致水利灌溉設(shè)施建設(shè)嚴重滯后,目前建有灌溉設(shè)施的蔗區(qū)面積僅占總種植面積的6.36%。

        (4)機械化程度低。由于種植片區(qū)碎片化,條塊分割,一家一戶的經(jīng)營方式使甘蔗種植具有相當?shù)碾S意性,不能有效進行統(tǒng)一連片種植,致使耕作、砍收機械無法作業(yè)或作業(yè)效率低下,高效節(jié)水灌溉優(yōu)勢不能有效發(fā)揮,影響了高效節(jié)水灌溉和全程機械化作業(yè)的推進進程。

        2 節(jié)水灌溉工程建設(shè)與技術(shù)發(fā)展

        2.1 工程建設(shè)標準

        廣西于2013年7月決定開展“經(jīng)營規(guī)?;⒎N植良種化、耕作機械化、水利現(xiàn)代化”的“雙高”糖料蔗基地建設(shè),并于2014年初正式開始實施,為適應(yīng)山丘坡地規(guī)?;橇险岣咝Ч?jié)水灌溉建設(shè)需要,自治區(qū)水利廳及時組織相關(guān)單位和技術(shù)人員配合自治區(qū)“雙高”辦制定“雙高”糖料蔗基地水利現(xiàn)代化(高效節(jié)水灌溉)建設(shè)標準和系統(tǒng)布置要求,并出臺了《糖料蔗高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計導(dǎo)則》廣西地方標準。主要應(yīng)用有以下幾點:

        (1)灌水方式選擇。滴灌、噴灌等田間灌溉工程和水肥一體化建設(shè)須與“雙高”基地經(jīng)營主體管護能力相適應(yīng),如通過土地流轉(zhuǎn)由制糖企業(yè)、專業(yè)種植公司等統(tǒng)一經(jīng)營管理的蔗區(qū),可選擇微灌、噴灌,實現(xiàn)水肥、水藥一體化;分散農(nóng)戶獨自管理的蔗區(qū),宜采用管灌或半固定式噴灌方式,如需利用管道輸水結(jié)合施肥、噴藥,可在給水栓后接軟管澆灌。

        (2)工程輸配系統(tǒng)劃分。輸水系統(tǒng)和配水系統(tǒng)宜分開布置,有條件修建高位水池的盡量采用高位水池方式輸水,分區(qū)分壓設(shè)置調(diào)蓄水池,將工程分為輸水、配水兩個相對獨立的系統(tǒng);當調(diào)蓄水池為完全調(diào)節(jié)時,其容積應(yīng)滿足系統(tǒng)作物一次關(guān)鍵灌水的要求;無調(diào)蓄作用的水池,其有效容積取2~4 h的用水量。

        (3)田間灌溉系統(tǒng)。灌溉面積較大的蔗區(qū)宜劃分為多個片區(qū),每個片區(qū)作為一個灌溉控制系統(tǒng),由一個田間首部控制,每個灌溉控制系統(tǒng)控制的灌溉面積宜控制在65~130 hm2;每個灌溉控制系統(tǒng)按“分區(qū)—單元系統(tǒng)—灌水小區(qū)”3個層次進行規(guī)劃,每個分區(qū)再分為數(shù)個單元系統(tǒng),單元系統(tǒng)分為數(shù)個灌水小區(qū),每個灌水小區(qū)由閥門控制,為輪灌控制的最小單元。①微灌、噴灌手動控制時,一個灌水小區(qū)控制的面積宜為1.5~2.0 hm2;單口給水栓灌溉面積宜為0.25~0.60 hm2;②管灌應(yīng)達到190~250 m/hm2,固定式噴灌應(yīng)達到300~450 m/hm2,滴灌、微噴灌應(yīng)達到100~150 m/hm2。

        (4)灌水器的選擇。一般滴頭宜選用間距為0.3~0.4 m、滴頭流量小于2.8 L/h;滴灌管(帶)的設(shè)計水頭宜為5~10 m、微噴管(帶)的設(shè)計水壓宜為10~15 m;噴灌中壓噴頭出水水壓宜為20~50 m;管灌給水栓出水水壓宜為5~10 m,出水口管徑規(guī)格宜在90 mm以內(nèi)。

        (5)閥門的布置與選擇。支管以上各級管道的首端宜設(shè)控制閥,在干、支管的末端應(yīng)設(shè)沖洗排水閥,地埋滴灌的支管控制閥后應(yīng)設(shè)置真空破壞閥,在管道起伏的高處、順坡管道上端閥門的下游、逆止閥的上游,均應(yīng)設(shè)進、排氣閥;對于自動灌溉系統(tǒng)應(yīng)在支管進口處安裝電磁閥;在地埋管道的閥門處應(yīng)設(shè)閥門井。

        2.2 灌溉制度探索

        2.2.1 蔗區(qū)水分運移規(guī)律及灌水指標

        (1)在滴灌條件下,不同類型土壤濕潤體形狀和水分分布差異明顯,其中:黏土、粉質(zhì)粘土寬深比大于1,土壤水分集聚在上部土層,生育初期徑向濕潤距離約為20 cm,生育旺盛期徑向濕潤距離約為30 cm;粉沙質(zhì)粘壤土、壤質(zhì)砂土寬深比在0.6~0.8,生育初期徑向濕潤距離約為15 cm,生育旺盛期徑向濕潤距離約為25 cm;地埋滴灌條件下滴灌帶適宜埋深為20 cm;利用這些特征數(shù)據(jù)指導(dǎo)日常灌水管理。廣西糖料蔗區(qū)推薦使用滴頭流量為1.36 L/h及以下、滴頭間距為30 cm的滴灌帶,黏土、粉質(zhì)黏土、粉沙質(zhì)黏壤土和壤質(zhì)砂土蔗區(qū),地表滴灌生育初期適宜的畝均灌水量約為6.71、5.67、5.50、4.79 m3/畝,生長旺盛期適宜的畝均灌水量約為12.46、10.39、8.50、6.71 m3/畝。

        (2)在噴灌、微噴灌等面源灌溉條件下,黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂質(zhì)黏壤土、壤質(zhì)砂土等糖料蔗區(qū),糖料蔗生育初期適宜的灌水量分別推薦使用13.3、11.0、10.0、8.0 m3/畝,生長旺盛期適宜的灌水量分別推薦使用20.0、16.7、15.0、13.3 m3/畝。對坡耕地蔗區(qū),地面坡度5°~8°時推薦適宜灌水強度為9~16 mm/h,地面坡度9°~12°時推薦適宜灌水強度為7~12 mm/h,地面坡度13°~15°時推薦適宜灌水強度為6~10 mm/h,黏性較強的土壤取下限,黏性較弱的土壤取上限。

        2.2.2 灌溉模式研究

        (1)需水量及需水規(guī)律研究表明:①廣西糖料蔗主產(chǎn)區(qū)糖料蔗生長的需水量在900~1400 mm之間,其中,萌芽、幼苗期占10%~14%,分蘗期占14%~24%,伸長期占53%~63%,成熟期占9%~13%;②糖料蔗灌溉屬補充灌溉,濕潤年補充灌溉定額在180~260 mm之間,平水年在340~580 mm之間,枯水年在660~760 mm之間;③糖料蔗需水量,在生長前、后期兩頭較低、中間伸長期較高,整體上呈“單峰”曲線的趨勢變化;④糖料蔗需水系數(shù)在89~116之間,水分生產(chǎn)率在8.6~11.2 kg/m3之間;⑤針對廣西糖料蔗區(qū),不同灌溉方式的灌溉定額推薦采用:滴灌約150 m3/畝,微噴灌、小管出流約250 m3/畝,溝灌400~600 m3/畝。

        (2)“潤、濕、透、干”糖料蔗科學灌溉模式是指:①在萌芽期和幼苗期,要求土壤保持“潤濕”的狀態(tài),土壤含水量占田間持水量60%-70%,濕潤層深度保持在20~25 cm,保證糖料蔗種苗萌發(fā);②在分蘗期,蔗田尚未完全封行,土壤表面蒸發(fā)量大,土壤干旱會抑制分蘗,要求土壤保持“濕潤”的狀態(tài),土壤含水量占田間持水量70%-80%,濕潤層深度保持在25~30 cm,畝有效苗數(shù)達到6000~7000株;③ 在伸長期,葉面蒸騰量、根系吸收能力等均達到最大,要求土壤保持“濕透”的狀態(tài),土壤含水量占田間持水量80%~85%,濕潤層深度保持在35~40 cm,保證蔗株伸長和增粗;④在成熟期,水分需求減弱,要求土壤保持較低水分狀態(tài),土壤含水量占田間持水量55%~65%,濕潤層深度保持在25~30 cm;⑤滴灌灌溉全生長期適宜灌水9~14次,其中在萌芽期和幼苗期灌水1~2次,每次灌水3~5 m3/畝,在分蘗期灌水2~3次,每次灌水4~6 m3/畝,在伸長期灌水4~6次,每次灌水6~8 m3/畝,在成熟期灌水1~2次,每次灌水2~4 m3/畝,砍收后一周灌水1次,灌水2~4 m3/畝,以促進宿根蔗芽次年萌發(fā)。

        2.3 管網(wǎng)布控技術(shù)

        基于全程機械化的生產(chǎn)要求和山丘坡地糖料蔗高效節(jié)水灌溉管網(wǎng)布置起伏較大的特點,實踐中提出了與不同坡度條件下滿足全程機械化和“寬窄行”種植要求的滴灌、噴灌等灌溉方式相適宜的管網(wǎng)布控技術(shù),相應(yīng)配套支管調(diào)壓裝置、有利于機械化耕作的地埋滴灌系統(tǒng)和地埋滴灌系統(tǒng)調(diào)壓防堵裝置,為保障山丘坡地蔗區(qū)灌水均勻性提供技術(shù)支撐。

        (1)為契合全程機械化生產(chǎn)要求,滴灌帶鋪設(shè)長度可達到100~120 m,鋪設(shè)坡度采用順坡坡比為0.01~0.03。

        (2)為滿足灌水均勻性要求,要同時合理控制支管長度和管徑:①當支管鋪設(shè)坡度小于5°時,支管長度為80~100 m;②當支管鋪設(shè)坡度為5°~7.5°時,支管長度為100~60 m之間按照坡度內(nèi)插確定;③當支管鋪設(shè)坡度為7.5°~10°時,支管長度為60~26 m之間按照坡度內(nèi)插確定,并按照管道流速不超過3.0 m/s選定支管管徑;④當支管鋪設(shè)坡度大于10°時,則需采用壓力補償式滴灌帶或開發(fā)新型調(diào)壓設(shè)施設(shè)備才能確保支管的鋪設(shè)長度超過25 m。

        (3)根據(jù)噴灌田間管網(wǎng)布設(shè)受耕地坡度的影響研究,提出坡耕地噴頭布設(shè)模式:①當耕地坡度為0°~5°時,宜選擇PY30、PY40、PY50及類似性能的噴頭,噴頭間距系數(shù)宜為1.0左右;②當耕地坡度為5°~10°時,宜選擇PY40、PY50及類似性能的噴頭,噴頭間距系數(shù)宜為0.81~0.85;③當耕地坡度超過10°時,雖然噴頭間距滿足機械化的要求,但是噴灌強度較大,應(yīng)進行坡改梯。

        (4)研發(fā)應(yīng)用支管壓力調(diào)節(jié)裝置、有利于機械化耕作的地埋滴灌系統(tǒng)和地埋滴灌系統(tǒng)調(diào)壓防堵裝置。

        2.3.1 丘坡地支管調(diào)壓裝置

        該裝置通過改變管道水力條件造成的局部水頭損失,消減地形坡度引起的支管壓力升高,確保支管壓力均勻分布,實現(xiàn)山丘坡地滴灌系統(tǒng)支管壓力調(diào)節(jié)的目的,該裝置的結(jié)構(gòu)見圖1所示。

        圖1 山丘坡地支管調(diào)壓裝置構(gòu)造示意圖

        實踐證明,按照目前田間管網(wǎng)單元通用的布設(shè)模式,順坡坡度10°時,在支管適宜的位置安裝支管調(diào)壓裝置,能將支管內(nèi)的水頭壓力控制在適合的范圍內(nèi)(見圖2),滿足支管調(diào)壓要求,且裝置日常維護簡單。

        圖2 坡度為10°調(diào)壓后田間管網(wǎng)壓力水頭變化情況

        2.3.2 有利機械化耕作的地埋滴灌系統(tǒng)

        地埋滴灌田間灌水單元一般由田間首部、支管、滴灌管、排污管構(gòu)成。該系統(tǒng)主要是采用供水支管替代傳統(tǒng)排污管,從傳統(tǒng)一條供水支管、兩邊分別布設(shè)一條排污管的形式,改變成由三條供水支管向兩組滴灌管供水,滴灌管的首尾兩端均與供水支管相連(見圖3)。同時在輸水干管與輸配水管網(wǎng)連接處附近旁接快速釋壓閥和回水管道,將輸配水管網(wǎng)入口安全允許壓力值,設(shè)定為快速釋壓閥泄壓閥值,保護管網(wǎng)安全。

        圖3 田間灌水單元供水支管、滴灌帶布設(shè)模式示意圖

        該系統(tǒng)在保證灌水均勻度和不增加工程投資的基礎(chǔ)上,將滴灌管的長度增加一倍,即滴灌管長度可從100 m左右提高到200 m左右,田間灌水單元沿滴灌管方向的長度從200 m左右提高到400 m左右,滴灌帶壓力分布情況見圖4,大幅減少機械耕作時調(diào)頭次數(shù)和調(diào)整作業(yè)狀態(tài)的頻次,比傳統(tǒng)布置更利于機械化耕作。

        圖4 田間灌水單元滴灌帶壓力分布情況

        山丘坡地支管調(diào)壓裝置12種標準型號見表1。

        表1 支管調(diào)壓裝置12種標準型號

        2.3.3 地埋滴灌系統(tǒng)調(diào)壓防堵裝置

        該裝置主要包括安全調(diào)壓組件及防堵塞組件,從干管分出的支管裝設(shè)球閥和蝶閥,兩閥前、后各設(shè)一個空氣閥(見圖5)。蝶閥是為了進行調(diào)壓,蝶閥的開閉度根據(jù)支管所在地的壓力來確定,一旦調(diào)整到合理的程度,保持不變;球閥用來控制支管的灌溉與停止。閥門前的空氣閥負責排除前面的空氣,閥門后的空氣閥負責補充停止灌溉后支管和滴灌管的真空,防止滴灌管內(nèi)吸收細小顆粒堵塞滴孔;滴灌管末端連接到?jīng)_洗管上,將該支管上所有的滴灌管連接成一個整體,有助于該整體平衡壓力,提高灌水均勻性。該裝置調(diào)壓效果明顯,價格便宜,適合山丘區(qū)大規(guī)模推廣,且對防止滴灌帶倒吸細小顆粒進入滴孔有良好的效果。

        圖5 調(diào)壓防堵裝置示意圖

        2.4 輔助控制技術(shù)

        為滿足糖料蔗區(qū)高效節(jié)水灌溉管理多樣化的需求,先后研發(fā)并推廣應(yīng)用具有過濾功能的前池或高位水池、旋流噴射式施肥池、噴灌豎管快速裝拆連接裝置、分布式灌溉施肥裝置、簡易灌溉給水栓、多功能光伏噴灌施肥(藥)移動裝置等輔助控制技術(shù)設(shè)備和設(shè)施,方便群眾推廣應(yīng)用高效節(jié)水灌溉。

        2.4.1 具有過濾功能的前池或高位水池

        山丘坡地糖料蔗區(qū)高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)輸水管網(wǎng)與田間配水管網(wǎng)一般通過高位水池分隔,在該水池內(nèi)設(shè)置過濾池(見圖6和圖7),通過初步過濾,能明顯減輕過濾系統(tǒng)的負荷、延長過濾設(shè)備的使用壽命。

        噴灌、微噴灌采用鵝卵石濾料組合(4~8 mm、8~16 mm各占50%),滴灌采用鵝卵石+石英砂濾料組合(0.5~1.0 mm粒徑石英砂、2~4 mm粒徑鵝卵石各占50%),可基本滿足過濾要求。一般500畝蔗區(qū)分為10個輪灌組,每個輪灌組50畝,根據(jù)過濾速率及過濾效果,推薦噴灌工程選用過濾墻面積為6.23 m2,微噴灌工程選用過濾墻面積為6.00 m2,滴灌工程選用過濾墻面積為6.40 m2,各灌溉方式的過濾組合見表2。

        圖6 過濾裝置平面示意圖

        圖7 過濾裝置剖面示意圖

        表2 過濾組合選型

        2.4.2 旋流噴射式施肥池

        該裝置是基于充分利用首部樞紐加壓水泵的壓力,把水從管道的小孔中噴射而出,形成較強的旋流,加快肥料的溶解,提高施肥效率。該施肥池由進水溶肥池、過濾網(wǎng)和過濾池組成;池體由水泥磚砌筑而成,底部現(xiàn)澆砼;過濾網(wǎng)采用80目的濾網(wǎng);噴射攪拌管采用DN50的PVC-U管制作成回型噴射管,采用打孔機在管道上打孔,將其安裝在進水溶肥池內(nèi),并與系統(tǒng)進水管連接;過濾池與系統(tǒng)的出水管相連接,并安裝有施肥泵和疊片過濾器,施肥泵優(yōu)先選用不銹鋼的管道泵,其揚程要比系統(tǒng)的加壓泵大5 m以上,確保水肥溶液注入灌溉系統(tǒng)(見圖8)。

        回型噴射管的管徑、噴射孔的孔徑和噴射角對旋流效率影響較大,實踐證明:①采用噴射孔越小,水流速度越快,產(chǎn)生的旋流越急,溶解效率越高;②采用DN50的PVC-U管,既能保持壓力,又方便打孔;③噴射孔徑分5 mm和10 mm,噴射角度分0°(即水平方向)、30°和45°,其中噴射角度為0°時溶肥效率最佳。

        圖8 旋流噴射式施肥池平面示意圖

        2.4.3 噴灌豎管快速裝拆連接裝置

        廣西“雙高”農(nóng)墾糖料蔗區(qū)采用固定式噴灌時,為減少噴頭和豎管的投入并減少噴頭和豎管(噴頭和豎管合為一起在當?shù)睾喎Q為噴桿)被耕作、砍收機械損壞,通常按輪灌要求輪換噴桿進行噴灌,連接部位容易損壞,實踐中設(shè)計出一種可快速裝拆噴桿的連接裝置(見圖9)。

        圖9 噴灌豎管連接示意圖

        該裝置包括鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)、鎮(zhèn)墩、支管、地下豎管、地上豎管和噴頭等組件,地上豎管通過法蘭盤與地下豎管相連接,噴頭安裝在地上豎管的頂端,鎮(zhèn)墩及其基礎(chǔ)作為一個整體進行澆筑,提高鎮(zhèn)墩的抗傾穩(wěn)定性;法蘭盤固定于地下豎管頂端和地上豎管底端,應(yīng)用時通過法蘭連接,達到快速連接的目的;維修時避免敲掉鎮(zhèn)墩更換整段地下豎管,減少維修成本。

        2.4.4 分布式灌溉施肥裝置

        該裝置由文丘里施肥器(或施肥球閥)、施肥桶、疊片過濾器、空氣閥和輔助管道等組成(見圖10)。使用時連接于供水干管的分支管上,可實現(xiàn)各灌溉小區(qū)差別化施肥(藥),適合分散經(jīng)營的農(nóng)戶使用。

        采用微噴灌分布式施肥裝置時,選擇與灌溉流量相匹配的文丘里施肥器(或施肥球閥)非常重要,實踐中文丘里施肥器的選型見表3。

        圖10 分布式施肥裝置示意圖

        表3 文丘里施肥器的選型

        2.4.5 多功能光伏噴灌施肥(藥)移動裝置

        廣西糖料蔗區(qū)大多分布于山丘坡地上,開展高效節(jié)水灌溉建設(shè)時為避免按零星高地設(shè)計增加整個系統(tǒng)建設(shè)投資和運行成本,通常不考慮零星高地的灌溉問題。為滿足零星蔗區(qū)灌溉需求,實踐中研制出一種光伏噴灌及施肥(藥)的移動裝置。

        該裝置搭載于三輪車上,采用太陽能光伏板發(fā)電作為電源,需要移動或者噴灌時,直接啟動電動機或水泵;如不需移動或者噴灌,同時太陽能輻射較強時,可將電存到蓄電池內(nèi),以供需要時使用,整個裝置如圖11所示,共裝配750 W的太陽能光伏板,可供500 W水泵使用,選配2組60 V 400 Ah蓄電池。

        圖11 光伏噴灌及施肥(藥)的移動裝置示意圖

        實踐證明,該裝置在晴天上午9時可提水量0.87 m3/h,中午12時提水量達到2.81 m3/h,下午13時提水量為2.60 m3/h,下午16時降至1.60 m3/h,下午17時以后將不能提水,晴天平均總提水量為12.16 m3,可為10畝蔗區(qū)提供灌溉服務(wù)。

        3 節(jié)水灌溉成效

        3.1 經(jīng)濟效益

        截至2016年底,廣西已在江州、扶綏、興賓、武鳴等32個“雙高”糖料蔗基地推廣高效節(jié)水灌溉126.79萬畝。經(jīng)抽樣測產(chǎn)驗收,地埋滴灌、地表滴灌、微噴灌、噴灌和低壓管灌(淋灌)等不同灌溉方式的原料蔗畝均產(chǎn)量比傳統(tǒng)雨養(yǎng)種植模式畝均增產(chǎn)約40%(超過2 t),含糖分平均增加5%~8%,按2016/2017榨季原料蔗收購價480元/t計算,畝均增收1123元(按畝均一次性投入2450元,按15年平均折舊,畝均每年投入200元),已推廣的126.79萬畝計算,年均可增收14.24億元。

        3.2 社會和生態(tài)環(huán)境效益

        通過在糖料蔗區(qū)實施高效節(jié)水灌溉,除可改善蔗區(qū)的生產(chǎn)條件和提高單產(chǎn)、降低畝均生產(chǎn)成本外,還可推進糖料蔗區(qū)規(guī)?;a(chǎn)經(jīng)營,促進土地整合、流轉(zhuǎn),并推進全程機械化生產(chǎn),大幅提高勞動生產(chǎn)率;有利于形成蔗糖產(chǎn)業(yè)集群、優(yōu)勢區(qū),提升蔗糖產(chǎn)業(yè)的競爭力,保障國內(nèi)食糖安全;通過土地整合、流轉(zhuǎn),調(diào)整落后的種植方式,增加農(nóng)民收入;有利于提高蔗田化肥農(nóng)藥的施用效率從而減少施用量,大幅減少農(nóng)業(yè)面源污染,改善蔗區(qū)生態(tài)環(huán)境。

        4 結(jié)語

        (1)“雙高”糖料蔗基地發(fā)展高效節(jié)水灌溉的實踐經(jīng)驗和技術(shù)創(chuàng)新,實用性強,得到了相關(guān)部門的認可,并通過制定相關(guān)文件和地方標準加以推廣應(yīng)用,對推進廣西500萬畝“雙高”糖料蔗基地水利化建設(shè)和其他糖料蔗區(qū)高效節(jié)水灌溉建設(shè)提供了重要的技術(shù)支撐,具有較強的輻射帶動作用。

        (2)廣西“雙高”糖料蔗基地大部分處于山丘坡地上,“雙高”糖料蔗基地發(fā)展高效節(jié)水灌溉的實踐經(jīng)驗和技術(shù)創(chuàng)新對山丘坡地發(fā)展高效節(jié)水灌溉也具有較強的輻射借鑒作用;應(yīng)用實踐提供的技術(shù)路線對其他種植業(yè)發(fā)展高效節(jié)水灌溉也具有較強的指導(dǎo)作用,對規(guī)避高效節(jié)水灌溉建設(shè)的盲目性具有重要的參考價值。

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