《园艺设施学》课件6第六章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章：设施灌溉与施肥,（,4,学时）,第一节：设施灌溉,包括灌溉水源、取水方式、供水方式和灌水方式。,灌水方式：滴灌技术和微喷灌技术,一、灌溉水源及其取水、供水和灌水方式,（一）灌溉水源,一般分为,地面水源和地下水源,两大类。,1,、地面水源：,主要有江河水、湖泊水、塘堰水、水库水甚至海水等。,地面水源来源于大气降水（如雨、雪、雾、冰雹等），直接与大气相接触。,优点：,水量充沛，取用较方便，矿化度及硬度较低等,缺点：,一般浑浊度都较高，泥沙含量多，水质、水温变化大，且易受周围环境的污染。,江河水源汇水面积大，流程长，并有一定流速，故具有一定的自净能力。与其它地面水源比较，江河水量在洪水期与枯水期相差可达几十倍，从而有些河流全年高、低水位差竟达三四十米，使取水工程趋于复杂。,塘堰、水库和湖泊水源，一般含泥沙量低，水质较洁净，但常含悬浮杂质，夏季还会滋生一些藻类，影响水质。有的塘、库、湖泊水矿化度也较高。,内陆湖和海水也是一种重要的天然水源，但必须进行淡化处理后，方能作为农田灌溉用的水源。,2,、地下水源,埋藏于地面以下地层中的重力水，统称地下水。依地下水埋藏条件的不同，可将地下水源分为上层滞水、潜水、承压水、裂隙水、岩洞水和泉水,6,大类。,地下水主要来源,大气降水和地面水源的入渗,。,由于地下水埋藏在地表以下，在地下流动，受地层吸附、过滤和微生物的作用。,优点：,一般水质洁净，无色无味，悬浮杂质少，水温变化小，分布面广，且不受环境污染。就地开采，投资少，见效快，在地下水位较高的地区，利用地下水还可以降低地下水位，防止土壤沼泽化和盐碱化等。,缺点：,流速和径流量小，矿化度和硬度较高。,我国绝大多数均采用地下水源。,3,、对灌溉水源的基本要求,（,1,）水量应能充分满足灌溉系统用水量的要求。,（,2,）水位应为灌溉系统提供足够的水位高程，并应尽可能采用自压式或直接式供水方式；否则，就需要设置泵站机组加压，以满足灌溉用水压力的要求。,（,3,）位置应尽可能靠近生产区域。,（,4,）水质应符合,农田灌溉水质标准,。,（二）取水设施,1,、管井,垂直安装在地下的地下水取水建筑物，其井口直径比较小，一般为,150,600mm,，,又以,200,400 mm,最为常用。管井深度比较大，一般为,20,200m,，,主要取用深层地下水。,主体由,井口、井壁管、滤水管和沉砂管,4,部分组成。,2.,大口井,口径较大，一般为,1.2,2.0m,，,有的可达,5m,以上，但一般不超过,10m,。,深度较浅，一般为,6,20m,，,个别缺水地区也可达,40m,，,主要取用浅层地下水。,完整井：,井底达到不透水层，完全靠井壁进水。,非完整井：,如井筒沉到含水层中间，主要靠井底进水，或井底、井壁同时进水。,非完整井,完整井,3,、渗渠,主要截取河床渗透水和潜流水，是一种水平式取水建筑物。,组成：,通常由收集、截取地下水的地下渠道和汇集地下渠道水流的集水井或清水池两部分。,在一些弱透水层地区，山区河流的中下游，河床砂卵石透水性较强，地下水位较浅，且有一定流量时，可修建渗渠（或称截潜流建筑物）。,4,、引泉,在山区有条件的地方，可利用山间泉水，选择水量充足、稳定的泉水出口处修建引泉池，通过管道将水引到用水点。,由于泉水经常出现在山区，因此修建引泉池要利用地下含水层出露地面（泉水口）的山前山脚等地形。通常在泉水出口处用石砌筑与大口进相似的集水井，并应加盖，以防风砂、虫蚁进入井内。泉水引至井内后，再通过连通管流入引泉池。,5,、岸边取水建筑物,直接从岸边进水口取水的建筑物，称为岸边取水建筑物，采用于河岸边较陡、主流近岸、岸边水深足够，水质及地质条件较好，水位变幅不大的地方。目前采用较广泛。,岸边式取水建筑物主要由集水井和泵站两部分组成。按集水井与泵站的相对位置和结构划分，岸边取水建筑物可分为合建式、分建式和直接吸水式。,合建式,分建式,砂滤井,（三）提水设施,灌溉系统若无自流（自压）条件供水时，则必须利用提水装置加压。通常提水装置主要包括水泵和动力机两大组成部分。,水泵是现代灌溉技术的重要设备。它既可以单独作为提水机械，又是各种现代灌溉系统的重要组成部分，为灌溉系统从水源取水加压。与水泵配套的动力机，通常是电动机。在缺少电力供应的地方可以用柴油机或拖拉机作为水泵的动力机。灌溉系统常用的水泵类型有离心泵、井泵（长轴井泵、深井潜水电泵）、微型泵、真空泵等。,（四）供水方式,由灌溉水源向设施保护地管网供水。,供水方式：,直接式,自流式,水塔,高位水池,压力罐等,基本要求：,保证满足设施要求的灌溉水量,保证提供足够的灌溉水压,供给符合农田灌溉水质要求和不易淤堵。,输配水管网与灌水器的灌溉水质良好,1,、直接式供水方式,直接供水方式，通常都是利用水泵提升井泉或蓄水池中的水，以及其所提供的压力将灌溉水直接输入管网。,特点：,没有调节系统，也没有自动控制装置，工程设施简单，造价低，修建快；但用水不方便，需有专人管理。,2,、自流式供水方式,也称自压式，是利用水源地与设施保护地用水点的地形高差所提供的水压，通过管网直接输入设施保护地的供水方式。,需要一定的地形条件，多在山区、丘陵地区的井泉、水库、高位水池等水源设施中采用。,特点：,工程设施简单，安全可靠，造价低，修建工期短。不用油、电和水泵等设备，不受供电影响。,采用自压式供水方式应特别注意水源地与设施间高程差，一般地形落差,25m,左右，即可满足供水对水压的要求。若水源地过低，会出现供水压力过小而不能提供微灌所需要的水压；若水源地过高或水位过高，水压力过大时会造成管道崩裂或漏水，则需要采取减压消能等措施。,（,b,）,水库水自流供水,（,a,）,泉水自流供水,3,、水塔,水塔是一种可调节水量和水压的建筑物，通常在没有天然高地修建高位水池或修建高位水池不经济，而使用压力罐等供水方式不适宜时采用。,水塔种类很多，多采用钢筋凝土水塔、钢架水塔、砖石水塔等。,水塔基本构造：围箱、水箱、进水管、出水管和溢流管等。,要求围箱与水箱两箱壁间的距离应大于,0.5m,，,进水管顶端应伸至水箱的,2/3,高度处，出水管应置于距水箱底部以上,10,15cm,处，并在管口处安装有滤网；溢流管管径不得小于进、出水管管径，顶端安设漏斗，其直径应为溢流管管径的,3,倍。,水塔构造示意图,水塔水箱底的设计高程：,H=,h+hf+Z,H,最不利灌水点要求的水头压力，,m,；,hf,由水塔至灌溉管网最不利点的管道总水头损失，,m,；,Z,水塔处地面与最不利灌水点的高程差，,m,。,水塔容积是指水箱的设计容积，农业设施中一般不超过,50m,3,。,4,、高位水池,即蓄水池，是在农业设施范围内高地修建的蓄水设施。高位水池可以调节水量，并保证一定的供水压力，其容积一般比水塔大，造价比水塔低，运行费用比压力罐少，有条件的地方应优先考虑使用。,高位水池可以修建为全地上式，也可半地下式或全地下式。农业设施中常用半地下式高位水池。,小型高位水池，一般容积为,10,30m,3,，,常以砖砌、石砌、混凝土砌筑居多，形状多为矩形。中大型高位水池，容积为,50,100m,3,，,甚至更大，多为圆形钢筋混凝土砌筑。,设计高程指水池的池底高程。如位置较高，有足够的高程差，可以采用自流式或直接式供水方式输入管网，为设施和保护地灌水器提供所要求的灌水压力。若高位水池不具有地形落差，则安装水泵加压。,（,a,）,圆形钢筋混凝土水池,高位水池结构,（,b,）,矩形浆砌石水池剖面,5,、压力罐,（,无塔供水器）,组成：,电机、水泵、密封压力钢罐、电接点压力表、继电器、磁力起动器或交流接触器等。,原理：,利用罐内空气可压缩性贮存和调节配水。,压力罐安装在泵和管网之间，水泵启动后，即向管网供水，而一部分多余的水则贮存到压力罐内，使罐内空气压缩，水位上升，罐内的压力随之上升。当罐内压力达到上限值时（最高水位），电触点压力表接触上限触点，发出信号，切断电源停泵，这时罐内的压缩空气将罐内的水压入管网继续供水，当罐内的压力下降至下限压力值时，电触点压力表接触下限触点，水泵重新启动。正常情况下，水泵可在无人控制情况下工作，保证管网连续供水。,使用压力罐时，可,24h,随机用水，避免了用水量很小时，管网内压力上升过高，造成管道和设备破坏，由于压力罐供水是在上下限范围内工作，故管网内压力也会随之变化，不象固定用水那样压力恒定。因而需在压力罐后安装一只,调压阀,，以稳定下游压力。,压力罐属于压力容器，常见两种类型，即,补气式和隔膜式,。补气式又分为,自动补气和泄空补气,两种。,压力罐的选用与压力的上、下限，所采用水泵和罐的类型等因素有关，计算较为复杂。,压力罐的最大工作压力，即上限压力与水泵性能和压力罐及管道的允许压力有关，在农业设施中一般在,400kPa,以下，上限压力常用,200,350kPa,，,下限为,50,100kPa,。,（五）灌水方式,指灌溉水进入田间并湿润根区土壤的方法（式）。,目的在于将集中的灌溉水流转化为分散的土壤水分，以满足植物水、气、肥的需要。,合理的灌水方法应满足：,灌水均匀。,能保证将水按拟定的灌水定额灌到田间，而且使每棵植物都可以得到相同水量。常以均匀系数表示。,灌溉水的利用率高。,应使灌溉水都保持在植物可以吸收到的土壤里，能尽量减少发生地面流失和深层渗漏，提高田间水利用系数。,少破坏或不破坏土壤团粒结构。,灌水后能使土壤保持疏松状态，表土不形成板结，以减少地表蒸发。,便于和其它农业措施相结合。,现代灌溉已发展到不仅应满足植物对水分的要求，而且还应满足植物对肥料及环境的要求。因此现代的灌水方法应当方便施肥、施农药（杀虫剂、除莠剂等）、冲洗盐碱、调节田间小气候等相结合。此外，要有利于中耕、收获等农业操作。,应有较高的劳动生产率。,所采用的灌水方法应便于实现机械化和自动化，使得管理所需要的人力最少。,对地形的适应性强。,不对土地平整提出过高的要求。,基本建设投资与管理费用低。,要求能量消耗最少，便于大面积推广。,田间占地少。,有利于提高土地利用率使得有更多的土地用于植物的栽培。,按是否全面湿润整个农田、输送到田间方式及湿润土壤的方式，灌溉分为,全面灌溉与局部灌溉,两大类。,1,、全面灌溉,湿润整个农田活动层土壤，有地面灌溉和喷灌。,（,1,）地面灌溉,灌溉水从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，所以也称重力灌水法，是最古老的也是目前应用最广泛、最主要的一种灌水方法。,按湿润土壤方式不同，分,畦灌、沟灌和淹灌,。,（,2,）喷灌,适用于育苗和一些绿植栽培。利用专门设备将有压力的水输送到灌溉地段，在压力作用下使喷头喷嘴高速旋转形成均匀水滴，并喷射到空中分散成细小的水滴，象天然降雨一样进行灌溉。除用于灌溉外，还用于叶面施肥及绿植叶面淋洗和夏季降温等用途。,优点：,对地形适应性强，机械化程度高，灌水均匀，利用系数高，适于透水性强的土壤，可调节湿度和温度。,缺点：,基建投资较高，而且受风的影响大。,2,、局部灌溉,特点：,只湿润植物周围的土壤，远离植物根部的行间或棵间的土壤仍保持干燥。一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称微量灌溉，简称微灌。,优点：,灌水均匀，节约能量，灌水流量小；对土壤和地形的适应性强；能提高作物产量，增强耐盐能力；便于自动控制，明显节省劳力。比较适合于灌溉宽行距作物、果树、葡萄、瓜类等。,局部灌溉或微灌主要有五类。,（,1,）渗灌：,又称地下灌溉，是继滴灌之后发展起来的一项新技术。利用修筑在地下的专门设施（地下管道系统）将灌溉水引入田间耕作层借毛细管作用自上而下湿润土壤。近年来也有在地表下埋设塑料管，由专门渗头向植物根区渗水。,优点：,采用高科技手段利用废旧塑料橡胶等材料生产，管壁疏,松多孔，便于水流渗出。灌水质量好，蒸发损失少，少,占耕地便于机耕。,缺点：,地表湿润差，地下管道造价高，对过滤要求高，容易淤,塞，检修困难。,（,2,）滴灌：,是目前微灌技术的一种主要形式，也是应用范围最广，最有效的灌溉方式。滴灌由地下灌溉发展而来，是利用一套塑料管道系统将水直接输送到每棵植物的根部，水由每个滴头直接滴在根部上的地表，然后渗入土壤并浸润作物根系最发达的区域。,优点：,省水省工，灌溉精确，水肥混施，改善土壤结构和田间环境等，自动化程度高，使土壤湿度始终保持在最优状态。,缺点：,需大量塑料管，投资高，滴头极易堵塞。把滴灌毛管布置在地膜的下面，基本上避免地面无效蒸发，称之膜下滴灌。,膜下滴灌,越冬栽培易出现棚内过湿，湿度过大对作物危害很大。过去为增加地温，防止杂草，都采用高畦覆盖地膜。为了地膜不影响灌水施肥，现在各地都普遍采用膜下滴灌技术。,膜下滴灌解决了地面湿度过大的问题，由于种植者对使用不当，尤其一次灌水过多，地面蒸发封闭，土壤长期处于过饱和状态，抑制根系呼吸，使作物生长明显不良。所以应注意灌水量控制，选择流量小的滴头，尽量湿润根部土壤，防止表面集水。通过滴灌系统可实现施肥，但要可溶性高的肥料。不要将普通滴灌管埋到土中，防止作物根系和其他情况堵塞。,连栋温室一般使用无土基质栽培，基质配制各地不太一样。要根据基质选择滴灌管。一般来讲，对于基质结构疏松，保水差的情况应该选用流量梢大的滴灌管，浅施勤施。对于有机质含量高，保水效果好的情况要选用流量偏小的滴灌管。要防止栽培槽底部集水，一旦灌水过量，排除多余集水，防止沤根。,滴灌在黄瓜无土栽培上应用,水滴通过软管的末端插针流出，直接进入作物根部。可移动软管，对盆栽作物的摆放不严格。实现作物搭架栽培。,花卉滴灌,番茄滴灌,与采用传统地面灌溉,(,畦灌,),相比，滴灌优点：,(1),降低湿度。,（植物根部湿润，其他地方始终保持干燥，大大减小了地面蒸发，一般情况下相对湿度可下降,20,左右）,(2),地温降幅很小。,滴灌的运行方式是采用浅灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而几乎不会引起地温下降。,(3),适时适量补充营养成分。,传统施肥方式是在畦灌时将肥料洒在畦田入口，肥料随水注入田间或将地膜揭开将肥料埋在植物根系附近，然后再将地膜盖上。地面灌溉不可能很频繁，因而一次施肥料量较大，易引起土壤电解质失衡影响植物产量。,滴灌则可以结合施肥，适时适量地将营养成分直接送到作物根部，提高了肥料利用率，促进植物产量的提高。,(4),减少病虫害的发生,.,滴灌可以降低室内的空气湿度，使与湿度有关的病虫害得以大幅度下降。产量大幅度提高，同时降低了防止病虫害的农药使用量，可减少蔬菜农药残留量，提高了蔬菜品质。,(5),减少肥料用量。,滴灌使植物根系层水量和通气条件保持在最佳状态，土壤中的微生物非常活跃，使肥料的转化率大大提高；同时适时适量地补充速效肥，因而可大量节约肥料用量。据实验，通过滴灌系统施肥，比常规灌溉施肥，可以节省肥料用量,30%,以上。,(6),便于农作管理。,滴灌只湿润植物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是灌溉的同时，也可以进行其它农事活动，减少了灌溉与其它农作物的相互影响。,(7),提高农作物产量。,滴灌可以给植物提供更佳的生存和生长环境，使植物产量大幅度提高,.,一般增产幅度达,30%,80,。,(8),提早供应市场。,使用滴灌系统，一般可提早应市,15,30,天。,(9),延长市场供应期。,改善环境，可使植物更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得最佳的收入。,(10),增加收入。,使用滴灌系统，提高农业设施和保护地的收入，一般可提高,30,一,100,。,(11),降低了消耗。,滴灌比地面畦灌可减少灌水量,50,70,，因而可降低抽水的能耗；同时滴灌地温下降小，可减少或免除提高地温需要的能耗，一般能耗可下降,30%,左右。,（,3,）微喷灌：,又称微型喷灌，一般在育苗温室中应用。用很小喷头,(,微喷头,),将水喷洒在土壤表面。微喷头的工作压力与滴头大致相同，但喷洒孔口稍大，出流流速比滴头大，堵塞可能性大大减小。不仅起灌溉作用，还可起到降温，调节湿度，叶面施肥等作用。,（,4,）涌泉灌：,是通过置于植物根部附近开口的小管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌到土壤表面。灌水流量较大,(,但一般也不大于,220L,h),，,远远超过土壤渗吸速度，通常需要在地表形成小水洼以控制水量的分布。适用于地形平坦的地区。,特点：,工作压力很低，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔口较大，不易堵塞。,（,5,）膜上灌,是近几年我国新疆试验研究的灌水方法，将灌溉水在地膜表面的凹形沟内借助重力流动，并从膜上的出苗孔渗入土壤进行灌溉。膜上灌地膜减少了渗漏损失，又可减少地面无效蒸发。,地膜哈密瓜,上述灌水方法各有优缺点，都有一定的适用范围，在选择时主要应考虑植物、地形、土壤和水源等条件。对于水源缺乏地区应优先采用滴灌、渗灌、微喷灌和喷灌；在地形坡度较陡而且地形复杂的地区以及土壤透水性大的地区，应考虑采用喷灌；对于宽行距植物可用沟灌；密植植物则以采用畦灌为宜；果树和瓜类等可用滴灌；水稻、水生植物主要用淹灌；在地形平坦，土壤透水性不大的地方，为了节约投资，可考虑用畦灌、沟灌或淹灌。,温室微灌示意图,（六）灌水设备（滴头、微喷头）,地埋喷头,环形灌溉,倒挂式喷头,折射式喷头,摇臂式喷头,地埋式喷头,插地式喷头,高雾化旋转喷头,采用微喷带的微喷系统适合于低矮密植作物，微喷带也可作为滴灌带使用。,主要应用于草坪、工矿除尘,接口,2,寸,射程,25-46,米，流量,9.9-41.4T/H.,SR3003,喷枪,第二节：过滤及施肥（药）装置,一、过滤装置（器）,1,、类型：,旋转式水砂分离器,(,离心式过滤器,),砂石过滤器,滤网过滤器,设施农业中，在首部枢纽处多采用容积较大的水砂分离器和砂石过滤器。若灌溉水中有机杂质、藻类等含量不过高时也可采用滤网式过滤器。,滤网型过滤器又有筛网型和叠网型过滤器等形式，其应用范围较广，可安装在首部枢纽处，也可安装在各组设施群的首部或每间温室、大棚的管道进口处。,砂分离器,-,常用于井水水质处理,出水口,进水口,集砂室,砂分离器剖面及原理,叠片式过滤器常用于二级过滤,吸力自动清洗网式过滤器,手动冲洗网式过滤器,控制设备,自动控制器及电磁阀,手动阀：常用球阀、闸阀，蝶阀；,砂石过滤器,自动控制器,不锈钢罐,典型砂石过滤站,-,处理地面水,砂石过滤器正常工作过程,出水口,进水口,反冲洗口,出水口,进水口,反冲洗口,自动反冲洗过滤器反冲洗过程,温室立体灌溉循环系统,灌溉微机控制设备,简易水肥罐,输液管道,滴灌管道,温室苗床灌溉,微喷灌系统,二、施肥,(,药,),装置,施肥,(,药,),装置，主要有压差式施肥罐、开敞式肥料桶、文丘里注入器以及各种注入泵等装置。农业设施中常采用封闭式差压施肥罐装置。施肥罐容积依微灌面积及单位面积施肥量，化肥溶液浓度等因素确定。,施肥系统,叠片式,过滤器,1-,壳体,2-,塑料叠片,3-,进水口,4-,出水口,5-,冲洗阀,压差式施肥罐,1-,储液罐,2-,进水管,3-,输水管,4-,阀门,5-,调压阀门,6-,供肥管阀门,7-,供肥管,压差式,施肥罐结构,三、管道与管件及其选择,1,、技术要求,(1),管道和管件必须承受设计的工作压力。,(2),各级管道和管件必须通过设计的流量。,(3),管道和管件的内壁要光滑、平整、清洁、管壁厚度均匀；外壁光洁、无凹陷、裂纹和气泡。管件无飞边和毛刺。掺碳黑的塑料管道和管件，保证管壁不透光。,(4),耐腐蚀抗老化性能较强，价格低廉，使用寿命长。,(5),方便运输，易于安装和施工。,(6),对于移动管道和管件，要求轻便、耐撞击、耐摩擦、并能经受风吹日晒，使用寿命长。,2,、管材种类,农业设施输、配水管道主要采用聚乙烯管、聚氯乙烯管、聚丙烯管和掺碳黑的高压低密度聚乙烯半柔性管，以及钢管等品种类型。管径一般均大于,65mm,，,作干管和支管管材选用。,设施内部管道，如毛管都采用掺碳黑的高压低密度聚乙烯材料。管径一般都小于,110mm,。,微灌滴头和微喷头等灌水器也都采用掺碳黑高密度聚乙烯材料。,3,、管件,管件即管道附件，包括连接管件和控制管件两类。连接管件主要有接头、弯头、三通、四通和堵头、快速接头等。大多数都用塑料制作，也有用钢材、铸铁等制作的，但小管径的管件仍多用塑料制作。控制管件，如给水栓、球阀、闸阀、安全阀和通气阀等，也多用塑料制作，管径大的控制管件常用钢材或铸铁制作。,