节水农业领域重大突破天业膜下滴灌系统项目可行性研究报告Word格式.docx

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目　录

第一章绪论

1.1膜下滴灌简介

膜下滴灌是把工程节水——滴灌与农艺节水——覆膜栽培两项技术集成的一项崭新的节水农业技术，从而产生了一系列新的功能，它是干旱绿洲农业现代化的一项具有可控性、基础性和战略性的关键技术。

膜下滴灌这一关键技术是把滴灌带（毛管）铺于地膜之下，同时嫁接其它有关技术和管道输水技术以及水资源可持续利用的供水技术，构成大田膜下滴灌系统工程。

具体说是在传统灌溉的斗口设供水站，水源可用渠水、井水等，包括泥沙过滤系统、电力系统和施肥、量测装置等，用塑料干、支管代替斗、农、毛渠，用滴灌带代替沟、畦、漫灌，以膜下滴灌为主，兼用秸秆等覆盖技术和其它灌溉技术，如微喷、微喷带、渗灌、地下灌、涌泉灌、管灌等，以适应各种作物和乔木、灌木、人工草地的灌水要求。

天业滴灌系统是在新疆生产建设兵团农八师石河子市大田膜下滴灌栽培技术创新的基础上，引进、消化、改造了国外滴灌带生产设备后，以生产一次性可回收塑料滴灌带为主形成的大田滴灌系统，使用时播种、覆膜、铺带一次完成。

滴灌带直径16mm，壁厚0.2mm，每米重12～13g，滴头流量1.0～3.6l/h，滴头间距10、20、30、40cm不等，铺设长度在滴头间距30cm时播种棉花75米左右，一个灌水小区1.33～2公顷（20~30亩）。

通过大田试验显示出：

滴灌具有明显的节水效果；

同时，膜下滴灌有显著的压盐作用，可能解决旱区绿洲农田次生盐渍化（以下简称盐化）难题；

一年使用一次的薄壁型滴灌带便于机械化铺设，并解决多年使用滴灌带出现的堵塞和塑料老化等问题，当年由生产厂家回收造粒又不需要冬季储存，还可降低投入；

地产化是降低投入最有效的方式。

天业集团1997年秋着手地产化，开始引进设备，1998年形成了生产能力，从而促进了1999年石河子垦区示范推广膜下滴灌面积近2000公顷（3万亩），2000年达到1.7万公顷（25万亩），其中农八师0.8万公顷（12万亩）；

2001年达到5.2万公顷（78万亩），其中农八师为2万公顷（30万亩）；

2002年达到11.3万公顷（170万亩），其中农八师近5.3万公顷（80万亩）。

兵团从二十世纪七十年代末开始至今，全兵团推广了喷灌8.1万公顷（122万亩）。

目前，旱区喷灌正在改为滴灌。

实践表明喷灌不是旱区节水灌溉的关键技术。

几年来，天业滴灌系统不断改进，塑料管件的价格不断降低（见表1.1-1）。

这样，天业滴灌系统解决了大田膜下滴灌的技术可靠性和经济可行性。

通过试验研究又解决了应用河水膜下滴灌技术难题，并在农八师144团、农二师30团进行改进示范。

2002年，农八师133、142等团对河水膜下滴灌又有新的发展和完善。

表1.1-1天业塑料滴灌管件价格降低过程

年份

内容

1996

1997

1998

1999

2001

2003

说明

天业引进设备

天业仿制改造设备

绿源毛管大田试验

莱芜毛管大田试验

天业产品大田应用

━━

井水滴灌棉花亩投入与年费用

以色列

产品

毛管投入

1200

内镶式滴灌管ф16mm，壁厚0.6mm,1.5元/米，十年折旧，七通连接一管两行棉花，亩用800米

谈判索价1800元/亩，未采用

毛管年费用

120

北京绿源产品

800

内镶式滴灌管，1元/米，五年折旧

160

山东莱芜产品

480

单翼迷宫式滴灌带ф16mm，壁厚0.17mm，0.6元/米，使用一年，其余同上

天

业

产

品

投入

500

滴灌带同莱芜，0.2元/米，使用一年，其余同上。

干支管340元，十年折旧

年费用

194

300

七通改辅管，一带四行棉花，亩用500米0.2元/米干支管200元，十年折旧

250

210

辅管改插管，支管变薄，干支管150元，十年折旧2003年毛管以旧换新，0.12元/米

115

75

说明：

不含井泵和电力系统投入，滴灌带（管）通称毛管

1.2膜下滴灌的突出优点是“三性”

膜下滴灌有许多优点，在旱区绿洲是一项节水农业的关键技术。

其突出的优点为可控性、基础性和战略性。

1.2.1可控性关键技术

可控性主要表现在三个方面，即淋盐丰产、节水抑盐和自动化灌水。

（1）淋盐优质高产

滴灌带铺设在膜下，不仅减少了水分的棵间蒸发，而且水滴进入土壤后使盐分溶解，并向左右下方扩散，一直把盐分淋洗到湿润峰的边缘。

而湿润峰中心部分则形成了一个淡化区。

据实测，滴头流量为2.5l/h，灌水定额为0.066m3/公顷（13m3/亩）时，湿润峰半径约42cm，淡化区半径约35cm，淡化区的根系总量占总根量的90%。

膜下滴灌不但能使可溶性肥分随水滴施入土壤，而且还可以定时定量地满足植株的水肥需求，使水肥盐光热气优化耦合，使作物的光能利用率趋于最大。

按照最大光能利用率——净光能利用率——净初级产量——到最大经济产量的转化规律，达到淋盐丰产（提高质量、增加产量）的目的。

在光合作用理想状态下，最大总光能利用率可达10%①，全生育期平均可达到5%②。

净光能利用率如果为4%，可以计算出最大净初级产量（以根茎叶花果实的干物质重量计），如石河子垦区4月中旬到10月中旬生长期内平均到达地面的太阳有效辐射能为16×

108J/m2，则最大净初级产量为16×

108×

0.04/1.8×

107＝3.5kg/m2。

根据石河子大学作物高产研究中心试验，皮棉与干物质重量比为1：

5.5，亩产100kg（0.15kg/m2）皮棉，干物质重为0.15×

5.5=0.825kg/m2，则净光能利用率接近1%；

苜蓿每公顷产干草约4500kg（300kg/亩）（未计根）。

可见，石河子垦区两种主要作物的净光能利用率接近1%，如达到4%最大值还可翻两番。

经济产量丰产空间也可能会翻两番。

膜下滴灌是把水肥直接灌到作物主根区，作物主根区上有地膜覆盖，下有湿润峰，杜绝了水分渗漏，抑制了强烈蒸发，水肥基本上在这个相对封闭的空间运移。

生产实践上，灌水量从田间持水量到枯萎点都是有效的，可以任意控制，可溶性肥料和植保药剂生长素等都可随水滴入。

这种可控性使水肥盐光热气优化耦合，能逐步提高作物的光能利用率，不断提高丰产水平，最大光能利用率是其丰产的上限。

（2）节水抑盐

农八师炮台水土改良试验站用水表值班测读的数据表明，在农八师中部具有代表性的121团试验田里，熟地棉花膜下滴灌全生育期灌水量不超过3000m3/公顷（200m3/亩），比垦区传统灌溉平均6000m3/公顷（400m3/亩）节水一半。

根据中国工程院山仑院士研究，黄土高原上旱作作物需水量中，棵间蒸发占45%③，而植株有效用水量（蒸腾、蒸发、化合）为55%。

石河子垦区棉花需水量500mm（330m3/亩），其中棵间蒸发量约为150m3，有效用水量180m3。

膜下滴灌节水200m3，可以认为杜绝了斗口以下斗农毛渠和田间的深层渗漏约1050m3/公顷（70m3/亩）；

抑制了强烈的棵间蒸发量130m3，占传统灌溉棵间蒸发量150m3的87%。

亩耗水量200m3中，除满足180m3有效用水量外，还有20m3的棵间蒸发。

这样，基本上可以说明传统灌溉与膜下滴灌斗口以下灌溉水的来龙去脉。

当然，这些数据还需在石河子垦区进一步进行实地试验验证。

棵间蒸发不仅是旱区绿洲农田的无效蒸发，更是有害蒸发。

因为，它是土壤次生盐渍化的动力，即水分蒸发后，盐分留在耕层。

形成盐化的另一个条件是灌溉水的不断下渗，浅层地下水位升高到接近临界深度，含盐的潜水不断向耕层运移，成为盐化的来源。

膜下滴灌抑制了强烈的棵间蒸发，不但节水而且抑制了盐化的动力，同时杜绝了田间渗漏；

若干年后，浅层地下水位可下降到3～5米以内，基本上可以根治绿洲农田盐化这一世界性的难题。

可以说膜下滴灌一举三得：

节水、抑盐、杜绝田间渗漏。

盐化是绿洲农田“三化一污”的主导因素。

“三化一污”是土壤耕层盐化、土壤肥力退化、沙化及农药化肥地膜残留污染的总称。

这是一个演替过程。

以石河子垦区为例，1950年开始垦殖，1959年耕地达到16万公顷（240万亩），一直维持到九十年代。

在垦殖初期，由于人口少，地下水位深，又推行草田轮作，重视植树造林，农田净产出高，“三化一污”现象较轻，绿洲生态持续演替，农业和以农业为基础的垦区国民经济持续快速发展，1959—1972年国民生产总值年均增长8.5%。

到七十年代初始，地下水位上升到局部出现盐化的深度，并逐渐扩大，农田净产出开始降低，同时，由于人口不断增长，草田面积逐年减少，化肥农药地膜用量逐年增加，形成了“三化一污”，这是绿洲农田生态恶化演替的典型表现，从而使垦区国民经济低速增长，1972—1993年的21年间，垦区国民经济生产总值年均增速只有4%。

1993—2000年，由于棉花总产年均增长20%，使国民生产总值年均增长12%，但并没有改变垦区绿洲生态脆弱的状况。

棉花占耕地面积80%以上，生物单一性和农业结构刚性更增加了绿洲农田生态的脆弱性。

2001年连遭风旱病虫和低温灾害，致使棉花减产50%以上。

实践证明不根治“三化一污”为典型表现的垦区生态恶化演替状态，国民经济就不可能稳定持续高速增长，只能处于低速徘徊状态。

膜下滴灌的节水抑盐具有明显的生态效益，是根治“三化一污”的关键技术。

（3）自动化灌水

以膜下滴灌为基础，嫁接集成有关节水农业技术，构成田间滴灌系统工程，一个河水系统的规模约100公顷（1500亩）左右，可进行集约化、规模化、社会化经营。

滴灌还可自动化灌水，为农业智能化管理提供基础，并集成有关高新技术，可实现绿洲农业现代化、社会化。

膜下滴灌兼有经济、生态、社会等综合效益。

经济效益是现实效益，生态效益是长期经济效益，社会效益是远期经济效益。

膜下滴灌的效益与时俱进，应用的时间越长，越能体现其综合效益，不仅利于当代，还有利于子孙后代。

1.2.2基础性关键技术

以膜下滴灌为基础可集成嫁接诸多适用技术和高新技术，构成田间滴灌系统工程、绿洲节水灌溉系统工程、绿洲生态系统工程、绿洲农业现代化系统工程。

（1）田间滴灌系统工程

田间滴灌系统工程的构成包