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农业高效节水“利器”:微润灌溉技术

作者:水科所  发布人:admin  发布时间:2016/11/14   阅读 1596
 
我国是世界上严重缺水的国家,其中农业用水是用水大户,约占用水总量的67%。而农业用水中灌溉用水占到绝大部分,节约用水,尤其是节约农业用水中的灌溉用水显得尤为重要。开展节水灌溉新技术的研究、推广也成为节水工作的重点。
    地下灌溉是公认的最佳灌溉方式,但存在投资大、维护困难、出水口易堵塞等问题。而微润灌溉技术很好地解决了这些问题,适用于荒漠化治理、草原生态恢复、农业节水灌溉、园林绿化等。
半透膜技术促进灌溉方式变革
    微润灌溉技术将半透膜原理引入灌溉领域,用半透膜的透水原理拟合生物半透膜的吸水过程,实现了灌溉系统的供水过程与植物的吸水过程在时间上同步。微润灌溉技术以地下给水方式将水分与肥料直接送入根区层,避免了径流损失、渗漏损失和蒸发损失,不耗费动力,实现了对植物全生命期的持续灌溉。
    微润灌溉技术主要产品有两种:一种是微润管,一般用于农作物灌溉;另一种是MR(微型水库),是一种具有双层结构的袋状容器,容量3.5升,专门用于树木灌溉。
微润管——一种具有双层结构的软管,内层是高分子半透膜,外层是保护性透水材料。半透膜上有大量肉眼看不到的微孔,数量达到每厘米10万个,孔径尺度为10~900纳米。在某种势能(溶质势、土壤水势、大气水势、根水势、压力势等)驱动下水分定向地穿越膜向势能低的方向迁移。微润管内充满水后,埋在土壤中,管内水分将在土壤水势的驱动下,穿越管壁向土壤迁移。将微润管埋到作物根部,管内释放的水分直接供给根部吸收,使作物受到24小时不间断灌溉。如果外部土壤足够湿润,管内外热能平衡,则微润管不再向外渗水,正是这一点,使微润灌溉技术成为世界上最先进的节水灌溉新技术之一。
    MR的内层是半透膜材料,充满水后水可以穿过膜自动向膜外渗透。渗透的驱动力是水势,外部土壤越干燥,水势越低,驱动力越高,释放水越多。随着土壤湿度的增加,水势逐渐升高,出水量逐渐变小。功能性半透膜材料赋予MR的这种特殊功能,使MR可根据土壤含水量自动调节灌溉量,既可减少浪费,又能根据作物的耗水需要,保证足够的水量供给,起到给水器作用。MR既是给水器,又是蓄水器。每个MR蓄水3.5升,灌溉时水分通过管路首先进入MR,并蓄存在MR内。由于每棵树根部都埋有一支MR,即相当于每棵树旁都备有一个“小水库”,小水库随时向根区释放水分,使树木受到灌溉。MR内蓄存的水分不受地形高差影响。微型水库的“库容量”为3.5升,若按每支微型水库每天给水量为300毫升计,一支充满后的MR可连续向树木供水约12天。每12天加一次水,就可以保障在整个灌溉季节内树木每天需水量。
综合效益突出,应用前景广阔
    微润灌溉技术将科技前沿水平的膜技术方法引入灌溉领域,与现行的节水灌溉技术相比有着较大的优势,主要表现在以下几个方面:低能耗,运营成本低,灌溉全过程中不需要电力驱动,节能95%以上;高效节水,节水效果突出,比滴灌技术节水60%~80%;降低费用,减少了人工费用,系统控制简单,一次安装后,实现不间断自动灌溉;防止堵塞,系统只需在季末或年末用清水清洗一次,有效解决了管路堵塞问题;稳产增产,24小时精准灌溉有利于植物根系发育,作物生长旺盛,增产效果明显;水肥一体,为农业水肥一体化提供了最佳载体,节省肥料用量50%以上,减轻过量使用肥料造成的农业面源污染,有效降低设施农业大棚内的湿度,减少病虫害。
微润灌溉技术已获得国内、国际多项发明专利,并在以色列、美国等国家注册登记。该项技术已被科技部列入国家“十二五”863计划,产品被命名为“国家级创新产品”,被俄罗斯世界杯投注平台部科技推广中心列为先进节水灌溉项目的重点推荐产品。
    从2010年开始,微润灌溉技术就在澳大利亚率先示范,示范亩数已达3000亩,效果良好。2011年和2012年,俄罗斯世界杯投注平台部科技推广中心和湖北俄罗斯世界杯投注平台厅、湖北秭归县俄罗斯世界杯投注平台局共同在湖北秭归县开展了微润灌溉技术与雨洪集雨示范项目。项目结果显示,使用微润技术使脐橙增产明显,特别是在山坡地上,不但节水、节能,还减少了大量劳动力,提高了农民收益。目前,该技术已在澳大利亚、印度等国家建立示范点,在广东、北京、湖北、山西等国内多个地区开展示范和应用。
 
 
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