可能出乎许多人意料,在合适的灌区,经过精心设计和管理的自流地表灌溉田间灌水效率可媲美加压喷灌和滴灌系统,达到85%到95%。这种地表灌溉形式被称为高效地表灌溉、精确地表灌溉或者高流量灌溉。随着能源成本日益增高,加压灌溉系统由于成本过高,正越来越多地被这种高效地表灌溉所取代。那么,怎样才能实现高效地表灌溉?首先,我们得弄清楚什么是应用效率。

田间灌水效率定义

田间灌水效率惯用定义为:田间灌水被作物利用的百分比(祥见FAO)。通常,由于地块尽头尾水损失或水渗漏到作物根茎以下土壤(未能被作物吸收),地表灌溉灌水效率因此降低。请参照下图1所示:

 

infiltration-blow-root-zone-cn

图1:地块尽头尾水损失及水渗漏至作物根茎底部的损失导致地表灌溉灌水效率低

改善灌水效率

通过高流量输水(点击这里查看什么是高流量),可有效减少渗漏损水;在水流到达地块尽头时即刻停止输水可降低或完全阻止尾水损失。  

因此,为达到高效输水,首先要保证高流量供水。其次,田间输水系统需安装较大农闸或阀门,以便接收高流量输水。第三,为优化输水效率,田间输水系统要自动化,以便预置农闸或阀门的开闭时间(要尽快决定开闭时间)。最后,为达到可能的最高效率,在灌溉过程中,通过流量测量仪和现场传感器来管理输水及测量水的前缘推进和渗漏损水。

灌溉时长的重要性

采用高流量输水灌溉时,何时停止输水是关键。即使稍稍晚几分钟,也会造成大量尾水损失,引发内涝,使节水努力功亏一篑。因此,灌溉时长成为达到高效灌溉的决定性因素:当采用高流量输水时,所需的运行时间要短得多,也正因为如此,其所需的精确度要求更加严格。

High-flow-application-efficiency-cn

高流量灌溉时,停灌时间是达到高效灌溉的关键因素

当所需灌溉时间短时,手动开关闸门变得非常难以操作。特别是当沿渠灌溉经过多个农闸时,农户不得不经常“追着水跑”去开闭阀门。因此,只有使高流量地表灌溉自动化,才能确保农闸或阀门适时关闭。同时,在闸门发生故障不能关闭时,农户会接到提醒信息。 

选择正确停灌点

由于农作物种植密度和土壤含水量的变化,导致特定的农闸在每次灌溉时最合理的停灌时间点各不相同,这就使灌溉时长的重要性更加突显。传统上,农户大都根据经验或亲身前往田间来决定何时停灌。最近以来,一些农户在农田中央安装简单的传感器来监控水的前缘,并据此决定停灌时间。

最新进展

潞碧垦公司正与南昆士兰大学的科研人员合作,对田间传感器及相应软件做展示和评估,此软件可在田间和沟渠灌溉中即时计算最合理停灌时间点。在传感器完成输水流量和土壤渗漏测量计算后,相应软件即时根据现有数据决定最合理停灌时间,自动关闭农闸或阀门,随后计算下一个农闸或阀门何时打开。此系统不仅消除了根据经验决定灌溉时长的猜测性操作,而且确保了停灌时间的自动执行。

这项新科技将可以达到与喷灌和滴灌相似的输水效率,而且在条件各异的环境中均可使用,使高效地表灌溉这种低成本灌溉方式成为农场灌溉现代化的一个更好选择。