非洲草原氣候區(qū)旱季滴灌系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

李志偉，阮明艷，鄭梅鋒，丁連軍，李慧娟

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司 國(guó)家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心（新疆），新疆 832000）

非洲草原氣候區(qū)，干濕季分明，氣溫變幅小，無(wú)極端值出現(xiàn)，適宜農(nóng)耕和多種作物生長(zhǎng)。但非洲農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題包括水利和農(nóng)田灌溉設(shè)施匱乏，旱季大多數(shù)農(nóng)田閑置，土壤肥力一般，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式原始，以小農(nóng)經(jīng)濟(jì)為主，缺乏規(guī)模化生產(chǎn)。本文以加強(qiáng)非洲農(nóng)田水利灌溉基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為前提，發(fā)揮當(dāng)?shù)毓鉄豳Y源條件，結(jié)合中國(guó)新疆節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出非洲草原氣候區(qū)旱季滴灌系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)，為非洲滴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 滴灌系統(tǒng)模式

非洲日照時(shí)間長(zhǎng)，紫外線強(qiáng)烈，為延緩灌溉系統(tǒng)使用壽命，在系統(tǒng)模式選擇方面，選擇亞地表滴灌，灌水器淺埋于地表以下，將滴灌毛管淺埋在距離作物根部10 cm 左右，深度5～10 cm，減少灌溉水分蒸發(fā)，有效降低紫外線對(duì)灌水器的老化作用，延長(zhǎng)灌水器使用壽命。同時(shí)減少作物耕種和收獲時(shí)對(duì)毛管的損傷，下茬作物可應(yīng)用田間已有滴灌毛管，采用免耕種植，減低勞動(dòng)和種植成本。滴灌帶一年兩茬應(yīng)用后換新，既有利于規(guī)?；瘷C(jī)械種植，又可有效預(yù)防滴灌帶堵塞。

2 滴灌系統(tǒng)

2.1 水源工程

非洲草原氣候分為旱季和雨季，當(dāng)?shù)毓喔人饕堑乇硭?，水中多含有易堵塞灌水器的泥沙等雜質(zhì)，每當(dāng)降雨，大量雜質(zhì)進(jìn)入水源處，為預(yù)防滴灌系統(tǒng)堵塞[1]，先采用泵前水質(zhì)處理，將有較大雜質(zhì)和泥沙的水先排出，再進(jìn)入水泵和過(guò)濾系統(tǒng)，使水質(zhì)達(dá)到滴灌要求。

（1）沉淀池前處理

在沉淀池前端，沿水流方向，設(shè)置4 道間距約為200 m 攔阻網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，攔阻網(wǎng)孔徑由大到小，依次攔截草根大漂浮物、小漂浮物和樹(shù)葉雜草、石子和細(xì)碎的雜質(zhì)、泥沙等。

（2）泵前沉淀池篩網(wǎng)處理

沉淀池至少采用3～4 級(jí)過(guò)濾，孔徑依次減小。沉淀池進(jìn)水口安裝孔徑為0.85 mm 的篩網(wǎng)，沉淀池第一道擋水墻上安裝孔徑為0.60 mm 的篩網(wǎng)，第二道擋水墻安裝孔徑為0.43 mm 的篩網(wǎng)，在水泵底閥四周應(yīng)安裝孔徑為0.28～0.43 mm 的網(wǎng)箱。

2.2 首部樞鈕

（1）浮動(dòng)取水集成裝置

當(dāng)灌溉水源是河流、湖泊、水庫(kù)、塘壩等地表水時(shí)，通常需要修建相應(yīng)引、蓄、提水等工程設(shè)施。但在非洲，水源處地質(zhì)條件較差，土石方量大，工程施工非常困難，這些都會(huì)造成投資成本相應(yīng)增加。每當(dāng)旱季，當(dāng)?shù)匦钏氐鹊乇硭吹乃桓叩蜁?huì)隨著季節(jié)性降雨或灌溉水使用而發(fā)生變化，由于地表水補(bǔ)充時(shí)伴隨大量泥沙雜質(zhì)，蓄水池等設(shè)施還存在泥沙堆積等情況，不利于固定水位的取水裝置運(yùn)行。此情況下，選擇農(nóng)用浮動(dòng)取水集成裝置用于地表水農(nóng)田灌溉系統(tǒng)過(guò)濾及取水，該裝置不受水面高度變化影響，且有效地避開(kāi)蓄水池底部泥沙，始終提取蓄水池上層水體作為灌溉水源，有效降低過(guò)濾系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高灌溉水質(zhì)。裝置相對(duì)正常提水設(shè)施具有運(yùn)行穩(wěn)定、方便維護(hù)、一次性投入低等優(yōu)勢(shì)。

（2）過(guò)濾裝備

針對(duì)非洲地表水源通常含有大量的泥沙雜質(zhì)，宜選用過(guò)濾裝備為全自動(dòng)灌溉用“砂石+疊片”過(guò)濾器。選用砂石過(guò)濾器為初級(jí)過(guò)濾水處理設(shè)備，利用水壓將未過(guò)濾的地表水通過(guò)一定比例厚度的石英砂進(jìn)行過(guò)濾，有效地截留除去水中有機(jī)物及微生物等，對(duì)灌溉水進(jìn)行初步過(guò)濾，使水澄清。選用自動(dòng)反沖洗疊片過(guò)濾器作為二級(jí)過(guò)濾水處理設(shè)備，對(duì)通過(guò)砂石過(guò)濾器的灌溉水進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，控制器會(huì)通過(guò)進(jìn)出水口壓力和人工設(shè)定時(shí)間控制閥門(mén)使疊片過(guò)濾器內(nèi)形成逆流，進(jìn)入自動(dòng)反沖洗狀態(tài)，逆流將疊片上截留的雜質(zhì)沖洗出去。反沖洗結(jié)束后，控制閥打開(kāi)，系統(tǒng)重新正常灌溉。

2.3 滴灌灌水器

滴灌系統(tǒng)中，灌水器對(duì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行非常重要，灌水器的選擇主要依據(jù)產(chǎn)品制造質(zhì)量、地形、作物種類(lèi)、種植間距、土壤性質(zhì)等一系列因素[2]。在非洲草原氣候地區(qū)，選擇灌水器時(shí)，不僅需要考慮這些基本因素，還要考慮高溫加速灌水器老化問(wèn)題，要選擇強(qiáng)抗老化的灌溉產(chǎn)品；其次針對(duì)地表水灌溉降雨水質(zhì)較差等問(wèn)題，選擇對(duì)水質(zhì)要求低、抗堵塞性能高的灌水器；同時(shí)，還需要考慮因滴灌帶淺埋地表以下，防止停水時(shí)毛管產(chǎn)生負(fù)壓倒吸土壤中微小顆粒對(duì)滴頭的堵塞，以及地面機(jī)械的行走、土壤本身的硬化可能會(huì)使毛管變形，宜選擇壁厚0.3～0.4 mm 內(nèi)鑲式滴灌帶。

3 滴灌系統(tǒng)運(yùn)行管理

非洲草原氣候區(qū)選擇亞地表滴灌，在系統(tǒng)運(yùn)行管理中要重視系統(tǒng)堵塞問(wèn)題的預(yù)防，做好沉淀池前處理和泵前沉淀池的篩網(wǎng)處理，合理配套過(guò)濾器，定期檢查，及時(shí)沖洗。亞地表滴灌條件下，還需加強(qiáng)灌水器堵塞的預(yù)防工作[3]。

（1）物理堵塞預(yù)防措施。亞地表滴灌，不僅灌溉水中存在微小顆粒雜質(zhì)，而且灌水管道停水后，毛管產(chǎn)生的負(fù)壓可能將土壤中微小顆粒吸入灌水器的微孔而造成堵塞，需定期檢查沉淀池前處理攔阻網(wǎng)和沉淀池篩網(wǎng)，如有破損及時(shí)更換，及時(shí)沖洗清理過(guò)濾器和管網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)在滴灌系統(tǒng)適當(dāng)位置安裝進(jìn)排氣閥，以減少毛管中的負(fù)壓，避免土壤顆粒堵塞滴水器。

（2）根系侵入的防治。灌水器淺埋地表中，作物根部的向水性生長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致根系侵入滴水孔引起堵塞，可滴施除草劑處理，以抑制出水口根系生長(zhǎng)，減少根系入侵。一年兩作前茬作物收獲后選用滴施氟樂(lè)靈處理，即可有效防止根系入侵，又不會(huì)對(duì)下茬作物造成影響，還可發(fā)揮土壤封閉除草劑作用防除一年生雜草。要注意的是施藥不能與灌溉同步，以防止藥物滲漏。對(duì)不同作物，除草劑種類(lèi)選擇及滴施技術(shù)需研究后應(yīng)用。