农业节水灌溉技术操作手册

农业节水灌溉技术操作手册TOC\o"1-2"\h\u11564第1章引言 4178351.1节水灌溉的重要性 4217681.2节水灌溉技术的分类与适用范围 43153第2章地下灌溉技术 498662.1滴灌系统 418082.1.1滴灌原理 4188442.1.2滴灌系统设计 5165272.1.3滴灌系统安装与调试 579722.1.4滴灌系统运行与管理 5316272.2微灌系统 5303552.2.1微灌原理 5109342.2.2微灌系统设计 5237592.2.3微灌系统安装与调试 6246842.2.4微灌系统运行与管理 6142212.3喷灌系统 6156672.3.1喷灌原理 6144202.3.2喷灌系统设计 6233332.3.3喷灌系统安装与调试 6196502.3.4喷灌系统运行与管理 626032第3章地表灌溉技术 776233.1波涌灌溉 7185133.1.1基本原理 7322443.1.2操作步骤 7297523.1.3注意事项 7263883.2移动喷灌 7317333.2.1基本原理 7270423.2.2操作步骤 7321563.2.3注意事项 7176273.3轮灌 8222783.3.1基本原理 8216313.3.2操作步骤 8156383.3.3注意事项 810622第4章非充分灌溉技术 8220604.1亏水灌溉 833624.1.1确定亏水灌溉的适宜时期 8146374.1.2控制亏水程度 8272564.1.3灌溉方法 8321984.1.4亏水灌溉后的管理 8143354.2控制性分根灌溉 9122484.2.1确定灌溉策略 930564.2.2灌溉系统设计 9182224.2.3灌溉操作 960384.2.4适时调整灌溉策略 935584.3按需灌溉 9272774.3.1监测作物水分需求 9295024.3.2灌溉决策 994504.3.3灌溉操作 9301094.3.4灌溉制度调整 926131第5章水肥一体化技术 1031255.1水肥一体化原理 1063065.2滴灌施肥系统 10315055.2.1滴灌系统设计 10286885.2.2施肥设备选型 10250505.2.3施肥方法 10269055.2.4滴灌系统运行管理 1042835.3喷灌施肥系统 10102785.3.1喷灌系统设计 1091155.3.2施肥设备选型 11261245.3.3施肥方法 11211155.3.4喷灌系统运行管理 1115187第6章农田水分管理技术 11230526.1土壤水分监测 1118096.1.1监测方法 11260226.1.2监测频率 11218656.1.3数据处理与分析 11282316.2灌溉制度制定 1128556.2.1灌溉制度类型 11241376.2.2灌溉制度参数 1120186.2.3灌溉时机 12120026.3农田排水技术 12114526.3.1排水方式 12197276.3.2排水系统设计 1218226.3.3排水管理 1235286.3.4排水与灌溉相结合 122426第7章灌溉设备选型与布置 1273687.1灌溉设备选型原则 12285137.1.1适用性原则 12130507.1.2经济性原则 12212957.1.3节水性原则 1266577.1.4可靠性原则 13219917.1.5安全性原则 1374477.2灌溉设备布置与安装 1348837.2.1布置原则 13230177.2.2安装要求 13104207.3灌溉设备维护与管理 13146857.3.1维护内容 1370317.3.2管理措施 1322362第8章灌溉自动化与信息化 14250378.1灌溉自动化控制系统 1466738.1.1系统概述 14298538.1.2系统构成 14318368.1.3系统功能 14313998.2灌溉信息化技术 14276818.2.1信息采集技术 1430218.2.2数据传输技术 14258358.2.3数据处理与分析 15132808.3智能灌溉管理系统 15286818.3.1系统概述 15226938.3.2系统构成 15161228.3.3系统功能 151325第9章灌溉水质管理与保护 15312199.1灌溉水质标准与要求 15278259.1.1标准概述 15275759.1.2具体要求 16188369.2灌溉水源保护措施 16156509.2.1水源保护区划分 1685089.2.2防止污染物输入 16179379.2.3水源涵养与保护 16317079.2.4水资源合理调配 16262569.3灌溉水质监测与处理 16223739.3.1监测方法 16129199.3.2监测指标 1659529.3.3水质处理 16191589.3.4应急处理 1632373第10章节水灌溉效益评估与推广 162352310.1节水灌溉效益评价指标 172877810.1.1水资源利用率 171108510.1.2灌溉水利用效率 172161510.1.3降水利用率 171692010.1.4作物水分生产率 17681610.2节水灌溉效益计算方法 172213110.2.1水量平衡法 17535310.2.2产值法 173204010.2.3能量法 171157710.3节水灌溉技术的推广与应用实例 171012810.3.1微灌技术 17258710.3.2喷灌技术 172309610.3.3渠道防渗技术 183208310.3.4智能灌溉技术 18第1章引言1.1节水灌溉的重要性水是农业生产的基础资源，我国农业用水占总用水量的比例较大。但是水资源短缺、时空分布不均以及农业用水效率较低等问题严重制约了农业的可持续发展。节水灌溉作为提高农业用水效率、缓解水资源短缺矛盾的有效途径，对于保障国家粮食安全、促进农业现代化具有重要意义。1.2节水灌溉技术的分类与适用范围节水灌溉技术主要包括以下几种类型：（1）滴灌技术：通过管道将水输送到作物根部，以水滴形式进行灌溉。适用于果园、蔬菜园、花卉等经济作物以及温室大棚内的灌溉。（2）微喷灌技术：利用微喷头将水均匀喷洒到作物表面，适用于大田作物、果树、蔬菜等。（3）喷灌技术：通过喷头将水喷射到空中，形成细小水滴，均匀洒在作物表面。适用于大面积农田、草场等。（4）渗灌技术：利用土壤毛细管作用，使水分逐渐渗透到作物根部。适用于地下水位较高的地区或对土壤湿度要求较高的作物。（5）调亏灌溉技术：根据作物生长需求，合理调控土壤水分，实现节水与增产的目的。适用于各种作物。（6）智能化灌溉技术：运用现代信息技术、自动化控制技术等，实现灌溉系统的自动化、智能化管理。适用于现代农业园区、设施农业等领域。各类节水灌溉技术具有不同的特点和适用范围，应根据作物种类、生长阶段、土壤类型、气候条件等因素，合理选择和配置节水灌溉技术，以提高农业用水效率。第2章地下灌溉技术2.1滴灌系统2.1.1滴灌原理滴灌系统通过管道将水直接输送到作物根部，实现水分的精准供应。该系统主要包括水源、过滤装置、压力调节装置、输水管、滴头及控制阀等部分。2.1.2滴灌系统设计（1）确定灌溉区域：根据作物种类、种植密度、土壤类型等因素，合理划分灌溉区域。（2）选择滴头：根据作物需水量、土壤性质及灌溉区域，选择合适的滴头。（3）设计输水管道：根据灌溉区域布局，设计输水管道走向和长度。（4）计算灌溉制度：根据作物生长周期、需水量和土壤水分状况，制定灌溉制度。2.1.3滴灌系统安装与调试（1）安装滴头：按照设计要求，将滴头均匀安装在输水管道上。（2）连接输水管道：将输水管道连接到水源，保证连接处密封。（3）调试系统：启动系统，检查各部分运行是否正常，调整滴头流量和压力。2.1.4滴灌系统运行与管理（1）定期检查滴头：保证滴头无堵塞、损坏或脱落。（2）监测土壤水分：根据土壤水分状况，调整灌溉时间和频率。（3）维护系统：定期清洗过滤装置，保证系统正常运行。2.2微灌系统2.2.1微灌原理微灌系统与滴灌系统类似，但微灌的滴头流量更小，适用于需水量较小的作物。微灌系统主要包括水源、过滤装置、压力调节装置、输水管、微灌头及控制阀等部分。2.2.2微灌系统设计（1）确定灌溉区域：根据作物种类、种植密度、土壤类型等因素，合理划分灌溉区域。（2）选择微灌头：根据作物需水量、土壤性质及灌溉区域，选择合适的微灌头。（3）设计输水管道：根据灌溉区域布局，设计输水管道走向和长度。（4）计算灌溉制度：根据作物生长周期、需水量和土壤水分状况，制定灌溉制度。2.2.3微灌系统安装与调试（1）安装微灌头：按照设计要求，将微灌头均匀安装在输水管道上。（2）连接输水管道：将输水管道连接到水源，保证连接处密封。（3）调试系统：启动系统，检查各部分运行是否正常，调整微灌头流量和压力。2.2.4微灌系统运行与管理（1）定期检查微灌头：保证微灌头无堵塞、损坏或脱落。（2）监测土壤水分：根据土壤水分状况，调整灌溉时间和频率。（3）维护系统：定期清洗过滤装置，保证系统正常运行。2.3喷灌系统2.3.1喷灌原理喷灌系统通过喷头将水喷洒到作物表面，模拟自然降雨。该系统主要包括水源、过滤装置、压力调节装置、输水管、喷头及控制阀等部分。2.3.2喷灌系统设计（1）确定灌溉区域：根据作物种类、种植密度、土壤类型等因素，合理划分灌溉区域。（2）选择喷头：根据作物需水量、土壤性质及灌溉区域，选择合适的喷头。（3）设计输水管道：根据灌溉区域布局，设计输水管道走向和长度。（4）计算灌溉制度：根据作物生长周期、需水量和土壤水分状况，制定灌溉制度。2.3.3喷灌系统安装与调试（1）安装喷头：按照设计要求，将喷头均匀安装在输水管道上。（2）连接输水管道：将输水管道连接到水源，保证连接处密封。（3）调试系统：启动系统，检查各部分运行是否正常，调整喷头喷洒范围和水量。2.3.4喷灌系统运行与管理（1）定期检查喷头：保证喷头无堵塞、损坏或脱落。（2）监测土壤水分：根据土壤水分状况，调整灌溉时间和频率。（3）维护系统：定期清洗过滤装置，保证系统正常运行。第3章地表灌溉技术3.1波涌灌溉3.1.1基本原理波涌灌溉技术是一种改进的地表灌溉方法，它通过在灌溉渠道中设置波涌装置，使水体产生波动，增加水流速度和紊流程度，从而提高灌溉均匀性和水分利用效率。3.1.2操作步骤（1）在灌溉渠道中安装波涌装置，根据渠道宽度和灌溉需求选择合适的波涌装置型号。（2）启动水源，调整渠道水位至适宜高度。（3）观察波涌装置工作状态，保证波动正常产生。（4）根据作物需水量和土壤条件，合理调整灌溉时间和周期。3.1.3注意事项（1）定期检查波涌装置，保证其正常工作。（2）避免在强风天气进行波涌灌溉，以免影响灌溉效果。（3）根据作物生长阶段和土壤湿度，适时调整灌溉策略。3.2移动喷灌3.2.1基本原理移动喷灌是利用喷灌设备在作物种植区域进行移动灌溉的一种方法。通过喷头喷射出的水雾，将水分均匀地喷洒在作物表面，提高灌溉效果。3.2.2操作步骤（1）选择合适的移动喷灌设备，包括喷头、管道、水泵等。（2）根据作物种植区域的大小和形状，合理布置喷头和管道。（3）启动水泵，调整喷头喷射角度和高度，保证水雾均匀覆盖作物。（4）根据作物需水量和气候条件，制定移动喷灌计划。3.2.3注意事项（1）定期检查喷头和管道，防止堵塞和破损。（2）避免在强风天气进行移动喷灌，以免水分损失过大。（3）合理控制喷灌速度，保证水分充分渗透到土壤。3.3轮灌3.3.1基本原理轮灌是指将灌溉区域划分为若干个轮灌区，依次对每个轮灌区进行灌溉的一种方法。通过轮流灌溉，使水分在土壤中均匀分布，提高灌溉效率。3.3.2操作步骤（1）根据作物种植区域的地形、土壤和水源条件，划分轮灌区。（2）确定每个轮灌区的灌溉时间和周期。（3）启动水源，依次对每个轮灌区进行灌溉。（4）在轮灌过程中，密切观察土壤湿度变化，调整灌溉策略。3.3.3注意事项（1）合理设置轮灌区大小和形状，以便于灌溉和水分均匀分布。（2）根据作物生长需求和土壤湿度，适时调整轮灌周期和灌溉时间。（3）加强轮灌设备的维护和管理，保证灌溉效果。第4章非充分灌溉技术4.1亏水灌溉亏水灌溉技术是一种在作物生长过程中故意减少灌水次数或灌水量，使土壤含水量保持在较低水平，从而刺激作物根系的生长和发育，提高作物水分利用效率的灌溉方法。以下是亏水灌溉的操作要点：4.1.1确定亏水灌溉的适宜时期根据作物的生长周期、土壤类型、气候条件等因素，确定作物生长过程中适宜进行亏水灌溉的时期。4.1.2控制亏水程度根据作物水分需求、土壤水分状况和预期亏水效果，合理控制亏水程度。过度亏水可能导致作物生长受限，亏水不足则无法达到预期效果。4.1.3灌溉方法可采用滴灌、喷灌、微灌等灌溉方式，保证灌溉水均匀分布，减少土壤表面蒸发。4.1.4亏水灌溉后的管理亏水灌溉后，加强田间管理，注意观察作物生长状况，适时调整灌溉和施肥策略。4.2控制性分根灌溉控制性分根灌溉技术是通过调节灌溉水量和灌溉位置，使作物根系在土壤中形成非均匀分布，从而提高作物水分利用效率和灌溉水利用效率的一种方法。以下是控制性分根灌溉的操作要点：4.2.1确定灌溉策略根据作物生长特性、土壤质地和气候条件，制定合理的控制性分根灌溉策略。4.2.2灌溉系统设计设计合理的灌溉系统，包括灌溉水源、输水管道、灌水器等，保证灌溉水能够精确地输送到目标区域。4.2.3灌溉操作按照预设的灌溉策略，对作物进行分根灌溉。灌溉时注意控制灌溉水量和灌溉位置，形成非均匀根系分布。4.2.4适时调整灌溉策略根据作物生长状况和土壤水分变化，适时调整灌溉策略，保证作物水分需求得到满足。4.3按需灌溉按需灌溉技术是根据作物生长过程中水分需求的变化，结合土壤水分状况，实时调整灌溉水量和灌溉时间的一种灌溉方法。以下是按需灌溉的操作要点：4.3.1监测作物水分需求采用土壤水分传感器、植物水分传感器等设备，实时监测作物水分需求。4.3.2灌溉决策根据监测数据，结合天气预报、土壤类型等因素，制定灌溉决策。4.3.3灌溉操作按照灌溉决策，采用自动控制灌溉系统进行精确灌溉，满足作物生长过程中的水分需求。4.3.4灌溉制度调整根据作物生长阶段和土壤水分状况，不断调整灌溉制度，实现按需灌溉。通过以上非充分灌溉技术的操作，可以有效提高农业节水灌溉的效果，为我国农业可持续发展提供技术支持。第5章水肥一体化技术5.1水肥一体化原理水肥一体化技术是将灌溉与施肥有机结合的一种农业技术，其主要目的是提高水肥利用效率，降低农业生产成本，减轻环境压力，提升作物产量和品质。该技术通过将肥料溶解在水中，利用灌溉系统将肥水同时输送到作物根部，实现水分和养分的同步供给。水肥一体化具有以下优点：节约水资源和肥料，减少肥料挥发和流失，减轻土壤盐渍化和环境污染，提高作物吸收养分的效率。5.2滴灌施肥系统滴灌施肥系统是水肥一体化技术的一种主要应用形式，主要包括水源、施肥设备、输水管道、滴头等组成部分。以下是滴灌施肥系统的关键技术要点：5.2.1滴灌系统设计根据作物类型、种植密度、土壤性质、气候条件等因素，合理设计滴灌系统的布置方式、管道直径、滴头流量等参数。5.2.2施肥设备选型选用适合的施肥设备，如施肥泵、肥料罐、自动控制系统等，保证施肥均匀、稳定。5.2.3施肥方法根据作物生长需求和土壤养分状况，制定施肥方案，合理控制施肥浓度、施肥次数和施肥时间。5.2.4滴灌系统运行管理加强滴灌系统的日常维护与管理，保证系统正常运行，防止堵塞、泄漏等现象。5.3喷灌施肥系统喷灌施肥系统是另一种常见的水肥一体化应用形式，适用于多种作物种植。以下是喷灌施肥系统的关键技术要点：5.3.1喷灌系统设计根据作物种植区域、地形、水源条件等因素，合理选择喷灌设备类型、布置方式、喷头间距等参数。5.3.2施肥设备选型选择适合喷灌施肥的设备，如施肥泵、肥料罐、喷头等，保证施肥均匀、稳定。5.3.3施肥方法根据作物生长需求和土壤养分状况，制定施肥方案，合理控制施肥浓度、施肥次数和施肥时间。5.3.4喷灌系统运行管理加强对喷灌系统的维护与管理，保证喷头喷洒均匀、系统运行稳定，防止堵塞、腐蚀等现象。通过以上技术措施，水肥一体化技术在实际应用中可以充分发挥节水、节肥、提高作物产量和品质的优势，为我国农业生产提供有力支持。第6章农田水分管理技术6.1土壤水分监测6.1.1监测方法土壤水分监测是农业节水灌溉的基础工作，主要包括烘干法、张力计法、频域反射法、时域反射法等。各种方法应根据实际情况选择，以获取准确、可靠的土壤水分数据。6.1.2监测频率土壤水分监测频率应根据作物生长阶段、气候变化及土壤特性等确定。一般而言，作物生长关键期应加大监测频率，如播种期、抽雄期、灌浆期等。6.1.3数据处理与分析监测数据应及时整理、分析，为灌溉决策提供依据。可采用土壤水分亏缺指标（如土壤水分张力）评估作物水分需求，指导灌溉。6.2灌溉制度制定6.2.1灌溉制度类型根据作物生长特性、土壤类型及水资源状况，制定适宜的灌溉制度。常见的灌溉制度有：固定灌溉制度、变动灌溉制度、部分灌溉制度等。6.2.2灌溉制度参数灌溉制度参数包括灌溉定额、灌溉周期、灌溉次数等。应根据作物需水量、土壤特性、气候条件等因素综合确定。6.2.3灌溉时机灌溉时机的选择对节水效果具有重要影响。应根据土壤水分监测数据、天气预报及作物生长状况，合理确定灌溉时机。6.3农田排水技术6.3.1排水方式农田排水技术主要包括地表排水、地下排水和组合排水。应根据地形、土壤、气候等条件选择适宜的排水方式。6.3.2排水系统设计排水系统设计应考虑排水面积、排水深度、排水沟间距等因素。同时要保证排水系统与灌溉系统的协调，避免水资源浪费。6.3.3排水管理加强排水管理，降低排水过程中的水分损失。可通过控制排水沟深度、调整排水沟间距等措施，提高排水效率。6.3.4排水与灌溉相结合将排水与灌溉相结合，实现水资源的合理利用。如采用间歇灌溉、地下灌溉等技术，减少排水量，提高水资源利用率。第7章灌溉设备选型与布置7.1灌溉设备选型原则7.1.1适用性原则在选择灌溉设备时，应根据农业作物种类、土壤类型、气候条件及水源状况等因素，选择适合当地实际情况的灌溉设备。7.1.2经济性原则在满足灌溉需求的前提下，应充分考虑设备投资、运行维护成本等因素，力求实现经济效益最大化。7.1.3节水性原则优先选择具有节水功能的灌溉设备，如滴灌、喷灌等，以减少水资源浪费，提高灌溉水利用效率。7.1.4可靠性原则选用的灌溉设备应具有较高的可靠性，保证设备在长期运行过程中，故障率低，维修方便。7.1.5安全性原则保证灌溉设备在运行过程中，不对作物和环境造成污染，符合国家相关安全标准。7.2灌溉设备布置与安装7.2.1布置原则（1）符合农田水利工程规划要求；（2）满足作物生长需求；（3）节约用地，减少工程投资；（4）便于运行管理和维护。7.2.2安装要求（1）按照设备说明书进行安装；（2）保证设备安装平稳、牢固；（3）管线布置合理，避免交叉和重叠；（4）管道接口严密，防止泄漏；（5）设备安装完毕后，进行试运行，保证正常运行。7.3灌溉设备维护与管理7.3.1维护内容（1）定期检查设备运行状态，发觉问题及时处理；（2）对设备进行清洁、润滑、防腐处理；（3）更换损坏或老化的零部件；（4）对设备进行调试，保证灌溉效果。7.3.2管理措施（1）建立灌溉设备管理档案，记录设备运行和维护情况；（2）制定灌溉设备操作规程，保证设备安全运行；（3）定期对操作人员进行培训，提高操作技能；（4）加强设备检查，防止设备被盗或损坏；（5）做好设备防潮、防晒、防冻等措施，延长设备使用寿命。第8章灌溉自动化与信息化8.1灌溉自动化控制系统8.1.1系统概述灌溉自动化控制系统是指运用现代电子技术、自动控制技术、计算机技术等，实现对农田灌溉的自动化管理。该系统主要由传感器、执行器、控制器、数据通信网络等部分组成，具有实时监测、自动控制、数据存储和分析等功能。8.1.2系统构成（1）传感器：用于实时监测土壤湿度、温度、气象等参数，为灌溉决策提供数据支持。（2）执行器：根据控制器的指令，实现对灌溉设备的自动控制，如电磁阀、水泵等。（3）控制器：根据传感器采集的数据，结合灌溉策略，控制指令，实现对灌溉系统的自动控制。（4）数据通信网络：将传感器、执行器和控制器之间的数据进行传输和交换。8.1.3系统功能（1）实时监测：对土壤湿度、温度、气象等参数进行实时监测，为灌溉决策提供依据。（2）自动控制：根据监测数据，自动调整灌溉策略，实现节水灌溉。（3）数据存储和分析：存储灌溉过程中的数据，为优化灌溉策略提供参考。（4）远程管理：通过远程通信技术，实现对灌溉系统的远程监控和管理。8.2灌溉信息化技术8.2.1信息采集技术（1）地面气象站：用于采集气温、湿度、风速、降水量等气象数据。（2）土壤水分监测站：实时监测土壤湿度、温度等参数。（3）遥感技术：通过卫星遥感影像，获取大范围农田的植被指数、土壤湿度等信息。8.2.2数据传输技术（1）无线传输：采用GPRS、ZigBee、LoRa等无线通信技术，实现数据的远程传输。（2）有线传输：利用光纤、双绞线等有线通信方式，实现数据的高速传输。8.2.3数据处理与分析（1）数据预处理：对采集的数据进行清洗、校验、归一化等处理，提高数据质量。（2）数据分析：运用统计学、机器学习等方法，挖掘数据中的有价值信息，为灌溉决策提供支持。8.3智能灌溉管理系统8.3.1系统概述智能灌溉管理系统是在灌溉自动化控制系统的基础上，结合物联网、大数据、云计算等技术，实现对农田灌溉的智能化管理。8.3.2系统构成（1）数据采集与传输：利用各类传感器和通信技术，实现农田环境数据的实时采集和远程传输。（2）数据处理与分析：运用大数据、云计算等技术，对农田环境数据进行处理和分析。（3）灌溉决策：根据分析结果，制定合理的灌溉策略，实现节水灌溉。（4）系统管理：通过用户界面，实现对灌溉系统的监控、设置和管理。8.3.3系统功能（1）实时监测：实时获取农田土壤湿度、气象等数据，为灌溉决策提供依据。（2）智能决策：根据农田环境数据，自动最优灌溉策略。（3）灌溉控制：远程控制灌溉设备，实现自动化灌溉。（4）数据分析与服务：提供历史数据查询、灌溉效果评估等服务，为农田管理提供决策支持。第9章灌溉水质管理与保护9.1灌溉水质标准与要求9.1.1标准概述为保证农业节水灌溉的顺利进行，保障农作物的生长质量和食品安全，我国对灌溉水质制定了严格的控制标准。灌溉水质标准主要包括物理、化学和生物指标，以保障灌溉水对土壤和农作物的无害性。9.1.2具体要求（1）物理指标：色度、浑浊度、臭和味等需符合相关标准；（2）化学指标：pH值、总硬度、电导率、各种离子含量等应符合规定；（3）生物指标：大肠杆菌群、病原菌等微生物指标需在安全范围内。9.2灌溉水源保护措施9.2.1水源保护区划分根据灌溉水源的地域特点，合理划分水源保护区，实施分