灌溉

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鳥瞰撒哈拉沙漠中的灌溉系統
美國堪薩斯州衛星照片,顯示由於時針式噴灌設施造成的圓形農田

灌溉就是用雨水以外的其他源來種植農作物或其他植物,不用灌溉而以雨水為唯一水源的農業稱為旱田。

概論[編輯]

灌溉所需的水源可以是附近也可以是距離比較遠的水體甚至冰雪,例如河流水、湖泊、地下水、、積雪等,可以直接引入農田或先儲存在水庫或蓄水池中,取決於是否是季節性降雨或水源的遠近,也可以將建築屋頂或沒有農田的山區雨水儲存起來,為以後灌溉使用。

如何從水源引入,並將水引入農田,有多種灌溉技術,主要目的是將水不多不少地平均分配給整個田地中的每一株植物。

歷史[編輯]

從公元前60世紀埃及美索不達米亞平原,人類已經採用灌溉技術,在古埃及12王朝的法老已經將湖泊當作灌溉用的貯水庫,貯存每年尼羅河泛濫的水用於乾旱季節灌溉農田。

秘魯安第斯山中,考古學家發現了3條水渠,是公元前4000年、3000年和9世紀的,是美洲已知最早的灌溉系統,在公元前4000年的那條水渠下面可能還有一條公元前5000年的水渠。

古代波斯使用的坎兒井是現在還在使用的最古老的灌溉技術,用一系列的豎井打通地下的渠道,從水源地引水使水渠比水源地低可以自流,同時防止在地上蒸發。

古代斯里蘭卡的灌溉系統是當時世界上最複雜的系統,發明了帶閘門的水渠,12世紀時國王在33年內就主持建造了165個堤壩、3910條水渠、163個大型蓄水池和2376個小型蓄水池,以支持繁榮的農業

巴基斯坦和北印度也有前2600年的灌溉水渠。

中國,公元前250年左右建成的著名的都江堰水利系統也是為灌溉修建的。

從20世紀起,柴油電力運轉的機械,可以幫助人們抽取地下水用於灌溉。

灌溉形式[編輯]

美國懷俄明州山區草地的有控制閥的管道灌溉

漫灌[編輯]

漫灌要挖溝渠,以前用人工,後來用牲畜、拖拉機,後來最先進的用雷射測距的先進機械,取決於 經濟地理條件,例如需要灌溉的地域面積大小,有什麼可用的技術,人工費用等。植物在畦和隴溝中排成行或在苗床上生長,水沿著渠道進入農田,順著隴溝或苗床邊沿流入。也可以在田中用硬塑料管或管引水,在管上間隔距離開孔灌溉,用虹吸管連接渠道。

應用管道可以控制水流量,由於溫度風速土壤、滲透能力等不同,漫灌容易造成有的地方水多,有的地方水不足的現象,管道可以移動,因此可以控制不產生這種不均的現象。尤其是如果採用自動閥門更可以增加效率。

但由於漫灌比較浪費水資源,需要較多的勞動力,並且容易造成地下水位抬高,因此使土壤鹽鹼化,在已開發國家已經逐漸被淘汰。但由於只需要少量的資金和技術,在多數發展中國家中仍然被廣泛使用。

噴灌[編輯]

噴灌是由管道將水送到位於田地中的噴頭中噴出,有高壓和低壓的區別,也可以分為固定式和移動式。固定式噴頭安裝在固定的地方,有的噴頭安裝在地表面高度,主要用於需要美觀的地方,如高爾夫球場、跑馬場草地灌溉、公園、墓地等。

噴頭的壓力一般不能超過200,過高會產生水霧,影響灌溉效益,噴頭有可以轉動的,轉動可以是360度迴轉也可以是轉動一定角度。也有噴槍式。可以在275-900巴的壓力下工作,噴射較遠,流量達到3-76/秒。噴槍還可以用於工業防塵。

如果將噴頭和水源用管子連接,使得噴頭可以移動,為移動式噴灌,將塑料管卷到一個捲筒上,可以隨著噴頭移動放出,也可以人工移動噴頭。

噴灌的缺點是由於蒸發也會損失許多水,尤其在有風的天氣時,而且不容易均勻地灌溉整個灌溉面積,水存流在面上容易造成黴菌的繁殖,如果灌溉水中有化肥的話,在炎熱陽光強烈的天氣會造成葉面灼傷。

時針式噴灌機[編輯]

時針式噴灌機的樞軸

時針式噴灌機是一種移動式噴灌機,噴灌頭安裝在有輪子支撐的電鍍管或管上,圍繞一個中心旋轉,從中心樞軸輸送水,整個噴灌機噴灌面積形成一個圓。這種噴灌機械在美國使用的很普遍。

時針式噴灌機

這種機械噴頭可以吊在鋼管上,只在植物上面噴撒,有的可以幾乎吊到地面上,直接在植物之間的地面上噴洒,因此可以節約由於蒸發損失的水。

時針式噴灌機的旋轉可以由水力推動,也可以由電機推動,目前大多數都使用電機。這種機械灌溉面積是一個圓形,因此在每個圓形之間的空檔不能被灌溉利用,只適合在耕地面積充分的地區使用。

美國愛達荷州的平移式噴灌機


平移式噴灌機[編輯]

也叫連續直線移動式噴灌機,是一個長管道,每隔一定間隔有一個支架,支架上有輪子,噴頭在管子上,整個管道平行移動噴洒,水由管道一頭輸入,所以噴灌面積可以大到幾千公頃。

微噴灌[編輯]

微噴灌是利用折射、旋轉、或輻射式微型噴頭將水均勻地噴洒到作物枝葉等區域的灌水形式,隸屬於微灌範疇。 微噴灌的工作壓力低,流量小,既可以定時定量的增加土壤水分,又能提高空氣濕度,調節局部小氣候,廣泛應用於蔬菜、花卉、果園、藥材種植場所,以及扦插育苗、飼養場所等區域的加濕降溫。

滴灌[編輯]

滴灌頭

滴灌是將水一滴一滴地、均勻而又緩慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式,滴水流量小,水滴緩慢入土,可以最大限度地減少蒸發損失,如果再加上地膜覆蓋,可以進一步減少蒸發,滴灌條件下除緊靠滴頭下面的土壤水分處於飽和狀態外,其它部位的土壤水分均處於非飽和狀態,土壤水分主要藉助毛管張力作用入滲和擴散。

但如果滴灌時間太長,根系下面可能發生浸透現象,因此目前滴灌都是由高技術的計算機操縱完成,也有由人工操作的。滴灌水壓低,節水,可以用於對生長不同植物的地區,對每棵植物分別灌溉,但對坡地需要有壓力補償,用計算機可以依靠調節不同地段的閥門來控制,關鍵是控制調節壓力和從水中去除顆粒物,以防堵塞滴灌孔。水的輸送一般用塑料管,應該是黑色的,或覆蓋在地膜下面,防止生長藻類,也防止管道由於紫外線的照射而老化。滴灌也可以用埋在地下的多孔陶瓷管完成,但費用較高,只有時用於草皮和高爾夫球場。

滲灌[編輯]

滲灌技術已經在地下水位較高的地方應用許多年了,是人工將地下水位抬高,直接從底下為植物根系供水的方法。

滲灌常用於商業溫室產品,如對盆花進行灌溉,還可以施肥,用含有肥料的水溶液從底部浸泡花盆10 到20分鐘,然後水可以回收,這種運作需要高技術自動操作,設備費用貴,但節省人力、水和化肥,同時維護和操作費用也很低,原理和地下滴灌一樣。

灌溉造成的問題[編輯]

土地鹽鹼化過程示意圖
  • 對地表水源的爭奪
  • 造成地下水位下降
  • 地面沉降
  • 在蒸發量大的地區造成土壤鹽鹼化
  • 過度灌溉的地區造成農業廢水引起的農藥和化肥污染

另見[編輯]

外部連結[編輯]

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