·从低压农灌管看现代农业灌溉技术的革新与发展

 

低压农灌管的技术原理与优势

技术原理

低压农灌管是一种利用低耗能机泵或自然压力水头，将灌溉水加压后通过低压管道网输配到农田进行灌溉的系统。其工作压力一般不超过0.2MPa，最末一级管道最不利出水口的工作压力通常控制在2 - 3kPa左右。该系统主要由水源工程、首部枢纽、输配水管网和田间灌水系统等部分组成。水源可以是井、泉、塘坝、水库、河湖以及渠沟等，但水质需符合农田灌溉用水标准；首部枢纽包括水泵、动力设备、过滤器、施肥装置等，用于取水、加压、过滤和施肥；输配水管网由低压管道、管件及附属管道装置连接而成，负责将水输送到田间；田间灌水系统则根据实际情况采用畦灌、沟灌等地面灌水方法。

 

优势

节水效果显著：与传统明渠灌溉相比，低压农灌管以管道代替明渠输水，大大减少了水在输送过程中的渗漏和蒸发损失。例如，采用低压管道输水灌溉技术后，渠系水利用系数可提高到95%以上，毛灌水定额减少30%。在一些井灌区，与土渠相比，由于渠系水利用系数的提高，直接从井中提取的水量大大减少，可节约能耗25%以上。

节能高效：低压农灌管的工作压力较低，对水泵等设备的要求相对不高，降低了能源消耗。同时，管道输水速度快，可显著提高灌水效率，缩短灌溉周期。与喷灌、微灌技术相比，采用低压输水可减少渠道占地，提高土地利用率，一般在井灌区可减少占地2%左右。

适应性强：低压农灌管可根据不同的地形、水源条件和灌溉需求进行灵活设计和安装。其系统类型多样，包括固定式、移动式和半固定式等。固定式系统适用于水源稳定、灌溉面积较大的地区，虽然一次性投资较大，但运行方便可靠，维修养护费用低；移动式系统除水源外，其他组成部分均可移动，设备利用率高，单位面积投资低，适应性强；半固定式系统则结合了前两者的特点，是目前渠灌区使用最广泛的类型。

便于管理：低压农灌管的输配水管网大多采用地埋或半地埋方式，便于机耕及养护，耕作破坏和人为破坏大大减少。同时，系统可配备智能化的灌溉控制系统，通过传感器收集土壤湿度、气象条件等数据，并利用计算机算法和模型进行分析，自动调整灌溉策略，实现精准灌溉，进一步提高水资源利用效率。

低压农灌管推动现代农业灌溉技术的革新

促进灌溉设备升级

低压农灌管的广泛应用促使灌溉设备不断升级换代。为了满足低压输水的需求，管材的研发和生产取得了显著进展。目前，常用的管材有混凝土管、硬塑料管（如PVC管、PE管）、钢管等。其中，PVC管和PE管因其重量轻、耐腐蚀、安装方便等优点，得到了广泛应用。例如，在一些小型农田水利工程中，采用PVC塑料管进行低压输水，不仅提高了灌溉效率，还降低了建设成本。此外，为了进一步提高管道的性能，一些新型管材如纳米复合管、智能管等也在不断研发和推广中。

 

推动灌溉方式转变

低压农灌管的出现推动了传统灌溉方式向现代灌溉方式的转变。传统的地面灌溉方式如畦灌、沟灌等，存在灌溉不均匀、水资源浪费严重等问题。而低压农灌管可与喷灌、微灌等现代灌溉技术相结合，实现精准灌溉。例如，在一些经济作物种植区，采用低压管道输水与微喷灌技术相结合的方式，将水和肥料通过管道和微喷头均匀地喷洒到作物根部，既提高了水资源和肥料的利用效率，又改善了作物的生长环境，提高了作物产量和品质。

 

带动智能化灌溉发展

随着信息技术的发展，低压农灌管与智能化技术的融合日益紧密。智能化的低压农灌管系统可通过传感器实时监测土壤湿度、作物生长状况等参数，并根据这些参数自动调整灌溉水量和灌溉时间，实现灌溉的自动化和智能化。例如，在一些大型农场中，安装了基于物联网技术的低压农灌管智能控制系统，管理人员可以通过手机或电脑远程监控和控制灌溉系统的运行，大大提高了灌溉管理的效率和精准度。

 

低压农灌管在现代农业中的应用案例

小型农田水利工程优化

在许多小型农田水利工程中，由于灌溉效率较低、灌溉不均匀以及排水能力差等问题，影响了其作用的发挥。通过引入低压管道灌溉技术方案，对现有的小型农田水利工程进行优化升级，取得了显著成效。例如，某村平均海拔较高，区域内农作物主要以小麦、大麦为主，田间渠系为土渠，渗漏损失大，灌溉水的利用率较低。为了节约用水，对该地区部分耕地进行配套低压管道灌溉工程建设。工程采用半固定式低压管道输水灌溉系统，干管和支管为固定地埋管，支管以下采用地面移动软管。经过改造后，灌溉水的利用率大幅提高，灌溉周期明显缩短，农作物产量显著增加。

 

大田作物灌溉

在大田作物种植中，低压农灌管也发挥着重要作用。以玉米、小麦等行栽作物为例，采用低压管道输水与畦灌相结合的方式，按照一定的间距铺设管道，可实现均匀灌溉。例如，在某大田种植区，采用3孔/组喷带，按照50cm的间距进行铺设，单季节每亩地可节水300m³，作物产量提高15%以上。这种精准的灌溉方式，为作物提供了适宜的水分环境，促进了作物的生长发育。

 

经济作物灌溉

对于果园、蔬菜大棚等经济作物种植区，低压农灌管的应用更为广泛。在果园中，采用5孔/组加厚型喷带，配合高架式安装，可避免地面杂草的遮挡，将水精准地喷洒在果树根部。在大棚蔬菜种植中，膜下微喷模式大放异彩。该模式在为蔬菜提供水分的同时，还能减少空气湿度，降低灰霉病等病害的发生率。例如，某蔬菜大棚采用膜下微喷灌溉技术后，灰霉病发生率降低40%，蔬菜产量和品质得到显著提高。

 

低压农灌管的发展趋势与挑战

发展趋势

材料创新：未来，低压农灌管的管材将不断创新，研发出更加环保、耐用、高性能的新型管材。例如，纳米材料、生物基材料等将有望应用于管材制造，提高管道的抗腐蚀性、耐磨性和使用寿命。

智能化升级：随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展，低压农灌管将朝着更加智能化的方向发展。智能化的灌溉系统将实现更加精准的灌溉控制、更加高效的水资源管理和更加便捷的远程监控。

多功能集成：低压农灌管将不仅仅用于灌溉，还将集成施肥、施药、土壤改良等多种功能，实现水肥药一体化管理，进一步提高农业生产的效率和效益。

挑战

技术推广难度：虽然低压农灌管具有诸多优势，但在一些地区，由于农民对新技术认识不足、资金短缺等原因，技术推广难度较大。因此，需要加强对农民的技术培训和宣传引导，提高农民对低压农灌管的认知度和接受度。

标准规范不完善：目前，低压农灌管的相关标准规范还不够完善，导致市场上产品质量参差不齐。因此，需要加快制定和完善相关标准规范，加强对产品质量的监管，保障低压农灌管的质量和安全。

后期维护管理：低压农灌管系统的后期维护管理至关重要，但目前一些地区存在重建设轻管理的现象。因此，需要建立健全后期维护管理机制，加强对系统的维护和管理，确保系统的正常运行和长期效益。

结论

低压农灌管作为现代农业灌溉技术的重要组成部分，以其节水、节能、高效、适应性强等优势，推动了现代农业灌溉技术的革新与发展。它促进了灌溉设备的升级、灌溉方式的转变和智能化灌溉的发展，在大田作物灌溉、经济作物灌溉等领域得到了广泛应用。未来，随着材料创新、智能化升级和多功能集成等发展趋势的推进，低压农灌管将在农业灌溉中发挥更加重要的作用。然而，在发展过程中也面临着技术推广难度、标准规范不完善和后期维护管理等挑战。因此，需要政府、企业和农民共同努力，加强技术研发、标准制定和宣传培训，推动低压农灌管的广泛应用和可持续发展，为实现农业现代化和乡村振兴提供有力支撑。