1、 节水和净水型生态农业技术一、节水灌溉产生的背景一、节水灌溉产生的背景淡水资源淡水资源有限性有限性l在美丽富饶的地中海东岸，有一个富有传奇色在美丽富饶的地中海东岸，有一个富有传奇色彩的小国彩的小国以色列。以色列。1867年年9月的一天，大文豪马克月的一天，大文豪马克吐温来到以色吐温来到以色列的首都耶路撒冷列的首都耶路撒冷（犹太教、基督教和伊斯兰犹太教、基督教和伊斯兰教教 的圣城的圣城）短暂旅行，尽管这里汇集了文化短暂旅行，尽管这里汇集了文化精英和社会名流，但这位大作家却没对这片濒精英和社会名流，但这位大作家却没对这片濒临地中海的土地留下好印象，称这里临地中海的土地留下好印象，称这里以色列北部自
2、然景观以色列北部自然景观以色列南部自然景观以色列南部自然景观 以色列北方的降水量以色列北方的降水量800毫米，南方降毫米，南方降水量仅水量仅30毫米，年平均降水量毫米，年平均降水量350毫米，年蒸毫米，年蒸发量却高达发量却高达2500毫米。毫米。资料：资料：北多南少北多南少河流少，水资源短缺河流少，水资源短缺以色列的降水有什么特征？这对其水资源有什么影响？以色列的降水有什么特征？这对其水资源有什么影响？以色列全国有近以色列全国有近2|3的土地是沙漠，的土地是沙漠，在这样的地方发在这样的地方发展农业生产，会展农业生产，会有哪些有哪些限制因素？限制因素？自自然然环环境境降水少降水少山地、高原为主山
3、地、高原为主沙漠广布沙漠广布河流少河流少水资源匮乏水资源匮乏耕地少且贫耕地少且贫不适合不适合发展农业发展农业2010年年12月月4日，受干旱影响，在约旦河谷地日，受干旱影响，在约旦河谷地区，一名巴勒斯坦男孩喝着从破裂的水管中漏区，一名巴勒斯坦男孩喝着从破裂的水管中漏出的水。出的水。以色列走出农业发展的困境，最需以色列走出农业发展的困境，最需要解决的问题是什么？要解决的问题是什么？l然而，整整八十年后，在这片土地上建国的以然而，整整八十年后，在这片土地上建国的以色列却创造出了马克色列却创造出了马克吐温也许永远无法料到的吐温也许永远无法料到的“农业奇迹农业奇迹”：大片的沙漠变成良田沃野；占大片的沙
4、漠变成良田沃野；占全国劳动力全国劳动力5%5%的农业从业人员，的农业从业人员，提供了全国九提供了全国九成以上的食物成以上的食物。在自给自足的同时，以色列农。在自给自足的同时，以色列农产品还大量出口，目前，产品还大量出口，目前，以色列占据了以色列占据了40%40%的欧的欧洲瓜果、蔬菜市场洲瓜果、蔬菜市场，被誉为，被誉为欧洲人的欧洲人的“大花大花园园”“”“大菜篮大菜篮”。“与神较力的胜利者与神较力的胜利者”以色列人民是如何充分利用和严格以色列人民是如何充分利用和严格保护有限的水资源，在沙漠中建起保护有限的水资源，在沙漠中建起片片绿洲的？片片绿洲的？喷灌喷灌海水海水淡化淡化设施设施沙漠里的水库沙漠
5、里的水库田野里田野里的水表的水表以色列人克服了降水量少、土壤贫瘠、夏季高温以色列人克服了降水量少、土壤贫瘠、夏季高温的不利条件，利用有限的水资源，在沙漠中建立的不利条件，利用有限的水资源，在沙漠中建立了发达的绿洲农业。了发达的绿洲农业。以色列人充分利用水资源的以色列人充分利用水资源的措施归纳出来：措施归纳出来：保护有限的水资源不受污染；保护有限的水资源不受污染；科技兴农，使用喷灌和滴灌技术科技兴农，使用喷灌和滴灌技术海水淡化海水淡化，发展淡化技术；，发展淡化技术；进行进行大规模水利建设，北水南调大规模水利建设，北水南调加大加大对雨洪资源的利用对雨洪资源的利用污水污水利用，水资源循环使用；利用，
6、水资源循环使用；政府对水资源实施严格监管，政府对水资源实施严格监管，实行用水实行用水许可证和计划用水分配制度许可证和计划用水分配制度植被滴灌系统植被滴灌系统 l 为了提高灌溉水效率，所有为了提高灌溉水效率，所有的灌溉农田都采用了喷灌和的灌溉农田都采用了喷灌和滴灌现代灌溉技术和自动控滴灌现代灌溉技术和自动控制技术，使灌溉水平均利用制技术，使灌溉水平均利用率达到率达到90，滴灌面积占其，滴灌面积占其全部灌溉面积的全部灌溉面积的23。l以色列海水淡化处理系统以色列海水淡化处理系统以色列自以色列自20世纪世纪60年代起，就致年代起，就致力于海水淡化技术的研究，目前力于海水淡化技术的研究，目前已拥有先进
7、的海水淡化技术和设已拥有先进的海水淡化技术和设备。有资料显示，备。有资料显示，2004年以色列年以色列海水淡化的水量约为海水淡化的水量约为2.15亿立方亿立方米年，约占总供水能力的米年，约占总供水能力的8%。淋浴时间限淋浴时间限4 4分钟分钟 在以色列，节水理念深入人心。一般来说，以色列人用完在以色列，节水理念深入人心。一般来说，以色列人用完了水，不会很快倒掉，而是循环使用。比如，剩下的饮用了水，不会很快倒掉，而是循环使用。比如，剩下的饮用水，会用来洗车、浇花草，或者储存起来，等着废水回收水，会用来洗车、浇花草，或者储存起来，等着废水回收和再利用处理。每年，以色列各地方政府都会出台一和再利用处
8、理。每年，以色列各地方政府都会出台一些新举措，鼓励公众节水。比如，特拉维夫市政府去年就些新举措，鼓励公众节水。比如，特拉维夫市政府去年就给每个家庭发了一个可以固定在浴室墙上的沙漏，沙漏的给每个家庭发了一个可以固定在浴室墙上的沙漏，沙漏的时间限制是时间限制是4 4分钟，用来提醒人们缩短淋浴时间。分钟，用来提醒人们缩短淋浴时间。深入人心决不浪费一滴水深入人心决不浪费一滴水你在以色列的任何一个家庭，绝看不到龙头你在以色列的任何一个家庭，绝看不到龙头“长流水长流水”现现象。一般人家用完了水，不会很快倒掉，而是循环使用。象。一般人家用完了水，不会很快倒掉，而是循环使用。比如剩下的饮用水，会用来洗车、浇花
9、草或者储存起来，比如剩下的饮用水，会用来洗车、浇花草或者储存起来，等着废水回收和再利用处理。以色列已建起一批技术和设等着废水回收和再利用处理。以色列已建起一批技术和设备先进的污水处理厂，通过部分处理和完全处理，将城镇备先进的污水处理厂，通过部分处理和完全处理，将城镇居民生活污水、工业废水处理达标后，用于非食用作物的居民生活污水、工业废水处理达标后，用于非食用作物的农业灌溉农业灌溉.节水已变成以色列节水已变成以色列“蔚然成风的大众文化蔚然成风的大众文化”。l以色列人发展绿洲农业之所以如此出名，以色列人发展绿洲农业之所以如此出名，除了他们的各种应对水资源短缺的措施外，除了他们的各种应对水资源短缺的
10、措施外，还有什么秘诀还有什么秘诀？l沙漠绿洲中的农作物主要有哪些？为什么沙漠绿洲中的农作物主要有哪些？为什么选择这些作物？选择这些作物？枣椰树枣椰树树干树干 -建房建房树叶树叶 -燃料燃料果实果实 -食用食用水果、蔬菜、花卉水果、蔬菜、花卉l以色列建国之初其农业生产的条件是十分恶以色列建国之初其农业生产的条件是十分恶劣的，劣的，发展农业生产的两大基本要素土地和发展农业生产的两大基本要素土地和水都不具备水都不具备。而以色列人仅用短短的几十年。而以色列人仅用短短的几十年时间时间，就在大部分是，就在大部分是荒漠，水资源十分匮乏荒漠，水资源十分匮乏的土地上奇迹般地创造了一片片绿洲，无不的土地上奇迹般地
11、创造了一片片绿洲，无不令世人叹服令世人叹服。沙漠大棚温室、节水滴、渗灌。沙漠大棚温室、节水滴、渗灌技术，沙漠菜田等奇迹的出现，都在说明和技术，沙漠菜田等奇迹的出现，都在说明和诠释着这样一个浅显的道理诠释着这样一个浅显的道理：一切人类一切人类文明成果的出现都是人们辛勤努文明成果的出现都是人们辛勤努力和聪明智慧的结晶。力和聪明智慧的结晶。适应自然、改造自然适应自然、改造自然我国是农业大国我国是农业大国农业用水占全国总用水量农业用水占全国总用水量的的70以上，这主要是以上，这主要是耗于灌溉用水耗于灌溉用水。我国水资源总量约我国水资源总量约2.8万亿万亿m，居世界第，居世界第六位，而人均占有量仅为六位
12、，而人均占有量仅为2400 m3一方面一方面是水资源严重缺乏，另一方面浪费和污染严是水资源严重缺乏，另一方面浪费和污染严重。我国每年农业用水重。我国每年农业用水4000亿亿m，但利用，但利用率仅为率仅为40，由于粗放经营，节水技术落后，由于粗放经营，节水技术落后，60的水被白白浪费掉，因此，的水被白白浪费掉，因此，推广节水灌推广节水灌溉已是势在必行。溉已是势在必行。目前，我国耕地面积为目前，我国耕地面积为1.3亿亿hm2，其中，其中有效灌溉面积有效灌溉面积5586.67万万hm2，占耕地面，占耕地面积的积的43。我国有一半以上的耕地面积我国有一半以上的耕地面积没有灌溉设施，属于没有灌溉设施，属
13、于“望天田望天田”.2/3的有效灌溉面积还在沿用传统落后的的有效灌溉面积还在沿用传统落后的灌溉方法。灌溉方法。在节水灌溉面积中，采用现在节水灌溉面积中，采用现代先进节水灌溉方式的微乎其微代先进节水灌溉方式的微乎其微.二、节水灌溉的涵义二、节水灌溉的涵义在充分利用降水和土壤水的前提下，在充分利用降水和土壤水的前提下，高效利用灌溉高效利用灌溉用水，最大限度地满足作物需水用水，最大限度地满足作物需水，以获取农业生产，以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，不
14、断增大，在作物苗期在作物苗期，需水量值较小需水量值较小，当作，当作物进入物进入生长盛期生长盛期，需水量增加很快需水量增加很快，叶面积最，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期作物成熟期，需水量值又迅速下降需水量值又迅速下降。作物在不同生育时期对。作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为期称为作物需水临界期作物需水临界期或或需水关键期需水关键期。三、节水灌溉的技术类型三、节水灌溉的技术类型 工程节水技术工程节水技术
15、生物和农艺节水技术生物和农艺节水技术 化学节水技术化学节水技术利用专门的设备利用专门的设备（动力设备、水泵、（动力设备、水泵、管道等）管道等）将水加压后送到喷灌地段将水加压后送到喷灌地段（一）工程节水技术（一）工程节水技术n省水、增产省水、增产n省劳力省劳力 n减少地块板结减少地块板结 n防止土壤冲刷和盐碱化防止土壤冲刷和盐碱化n减少杂草生长和病虫害减少杂草生长和病虫害的滋生的滋生优点：优点：缺点：缺点：n 受风的影响大受风的影响大 n 在空气中的损失大在空气中的损失大n 耗能大耗能大n 投资高投资高灌水均匀度可达灌水均匀度可达80-90，水的利，水的利用率达到用率达到60-85，与地面灌溉相
16、，与地面灌溉相比，一般可以节省比，一般可以节省20-30。喷灌的分类：喷灌的分类：管道式喷灌系统管道式喷灌系统机组式喷灌系统机组式喷灌系统 固定式固定式 移动式移动式 半固定式半固定式烟草固定式喷灌烟草固定式喷灌除竖管（也叫立管）外，除竖管（也叫立管）外，干管、支管都埋于地下，干管、支管都埋于地下，并有固定的首部枢纽（泵并有固定的首部枢纽（泵房、水泵、动力机等）。房、水泵、动力机等）。向日葵固定式喷灌向日葵固定式喷灌半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统一般泵站和干管固一般泵站和干管固定不动，支管和喷定不动，支管和喷头可以移动。头可以移动。移动式喷灌系统移动式喷灌系统所有管道、水泵与所有管道、水泵与
17、动力机都可移动作动力机都可移动作业，可在不同田块业，可在不同田块移动作业。移动作业。把把喷灌系统的各组成部分，组喷灌系统的各组成部分，组配成一个整体配成一个整体来满足喷灌要求。来满足喷灌要求。按大小分可分为按大小分可分为轻型、小型、轻型、小型、中型和大型中型和大型喷灌机系统。喷灌机系统。时针式喷灌机时针式喷灌机卷管式喷灌机大田棉花用卷管式喷灌机滚移式喷灌机滚移式喷灌机选择喷灌系统的形式选择喷灌系统的形式固定式喷灌系统固定式喷灌系统用于喷灌次数多，经济价值高的作物用于喷灌次数多，经济价值高的作物半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统用于小麦等用于小麦等小型机组式小型机组式山区或经济价值较低的作物山区或
18、经济价值较低的作物绞盘式喷灌机绞盘式喷灌机小麦等大田作物小麦等大田作物大型平移或时针式喷灌机大型平移或时针式喷灌机大型农场大型农场2 2、微灌微灌利用专门设备，将有压水流变利用专门设备，将有压水流变成细小的水流和水滴，湿润作成细小的水流和水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方法。物根部附近土壤的灌水方法。省水节能省水节能。微灌水流量小，一般只湿润。微灌水流量小，一般只湿润作物根部附近的土壤，不产生地表径流作物根部附近的土壤，不产生地表径流和深层渗漏。需要的工作压力低，一般和深层渗漏。需要的工作压力低，一般只有喷灌工作压力的只有喷灌工作压力的1/31/4。水肥同步水肥同步。微灌能适时适量向作物根区。
19、微灌能适时适量向作物根区供水供肥，有利于提高产量和品质。供水供肥，有利于提高产量和品质。适应性强，操作方便。适应性强，操作方便。灌水均匀灌水均匀葡萄滴灌葡萄滴灌微灌：微灌：微灌具有显著的增微灌具有显著的增产、省水效益，比地面灌溉产、省水效益，比地面灌溉省水省水1/3-1/2，比喷灌省水，比喷灌省水15-25%。主要应用于果树、主要应用于果树、蔬菜、花卉、棉花等宽行距蔬菜、花卉、棉花等宽行距的经济作物。的经济作物。膜下滴灌膜下滴灌微喷微喷一次性投入较大一次性投入较大，例如：果园固定式，例如：果园固定式微灌每公顷需投入微灌每公顷需投入9000-12000元，大元，大田半固定式每每公顷需田半固定式每
20、每公顷需60009000元。元。其次灌水器易堵塞。其次灌水器易堵塞。通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将水一滴一滴地，均匀而又缓慢等灌水器将水一滴一滴地，均匀而又缓慢地滴入作物根部附近土壤的灌水形式。地滴入作物根部附近土壤的灌水形式。1、毛管、毛管2 2、滴头、滴头利用一种特别的渗水毛管利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下埋入地表以下3040厘米，厘米，压力水通过渗水毛管管壁压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于它减润其周围土壤。由于它减小土壤表面蒸发，是用水小土壤表面蒸发，是用水量最省的一种微灌技术。量
21、最省的一种微灌技术。（2 2）地表下滴灌）地表下滴灌(渗灌）渗灌）1、毛管毛管滴头滴头灌溉水通过微喷头喷灌溉水通过微喷头喷洒作物和地面或直接洒作物和地面或直接喷洒在树冠下的地面喷洒在树冠下的地面上。微喷不仅可以补上。微喷不仅可以补充土壤水分，又可提充土壤水分，又可提高空气湿度，调节田高空气湿度，调节田间小气候。间小气候。（3 3）微型喷灌）微型喷灌1 1、毛管、毛管3 3、微喷头、微喷头通过安装在毛管上的涌水通过安装在毛管上的涌水器形成小股水流，以涌泉器形成小股水流，以涌泉方式局部湿润土壤。涌泉方式局部湿润土壤。涌泉灌溉的流量比滴灌和微喷灌溉的流量比滴灌和微喷灌大，一般超过土壤的渗灌大，一般超
22、过土壤的渗吸速度。为防止产生地面吸速度。为防止产生地面径流，在涌泉器附近挖一径流，在涌泉器附近挖一小水坑暂时储水，涌泉灌小水坑暂时储水，涌泉灌可以避免灌水器堵塞，适可以避免灌水器堵塞，适合于水源较丰富的果园和合于水源较丰富的果园和林地灌溉。林地灌溉。（4 4）涌泉灌溉）涌泉灌溉(小管出流灌溉小管出流灌溉)4 4、涌水器、涌水器涌泉喷灌（小管出流灌）涌泉喷灌（小管出流灌）小管出流田间灌水系统包括小管出流田间灌水系统包括干管、支管、毛管、小管灌干管、支管、毛管、小管灌水器及渗水沟。水器及渗水沟。如图所示如图所示 5 5、涌流灌溉法、涌流灌溉法 对地面沟、畦灌的发展，又称波涌灌溉或间歇灌溉。对地面沟
23、、畦灌的发展，又称波涌灌溉或间歇灌溉。大流量的把灌水输送大流量的把灌水输送到沟、畦内，待达一到沟、畦内，待达一定距离后，暂停供定距离后，暂停供水，过一定时间后，水，过一定时间后，再继续大流量供水，再继续大流量供水，如此分几次间歇反复如此分几次间歇反复地向沟、畦供水新技地向沟、畦供水新技术。术。，灌水均匀度达80%以上。在作物行间铺盖的在作物行间铺盖的塑料薄膜上行水，塑料薄膜上行水，水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根部土壤部土壤;利用地膜输水，不仅防止了传统地面利用地膜输水，不仅防止了传统地面灌的深层渗漏损失，而且大大减少了作灌的深层渗漏损失，而且大大减少了作物
24、棵间的无效蒸发，平均节水物棵间的无效蒸发，平均节水303050%50%，增产，增产1050%1050%解决输水损失问题解决输水损失问题聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺沥青乳化剂沥青乳化剂 丙烯酰胺丙烯酰胺型型淀粉淀粉接枝型接枝型 黄腐酸黄腐酸l首先是冲猪舍水引人凤眼莲池，在首先是冲猪舍水引人凤眼莲池，在凤眼莲凤眼莲净化污水的净化污水的同时，部分代谢物被凤眼莲所吸纳供自身生长，而凤同时，部分代谢物被凤眼莲所吸纳供自身生长，而凤眼莲经过喂饲生猪其能量又被生猪生长所吸纳。这是眼莲经过喂饲生猪其能量又被生猪生长所吸纳。这是它的第它的第一级净化、第一步利用一级净化、第一步利用。从凤眼莲池排出的第一次净化污水再流入细
25、绿萍池中从凤眼莲池排出的第一次净化污水再流入细绿萍池中进行进行第二级净化、第二步利用第二级净化、第二步利用。经过两级净化的废水放人鱼、蚌塘，水已清澈，但浮游经过两级净化的废水放人鱼、蚌塘，水已清澈，但浮游生物量大，是鱼、蚌的天然饲料。据生物量大，是鱼、蚌的天然饲料。据40亩鱼塘测定，仅亩鱼塘测定，仅用三级净化废水，亩产鱼量达用三级净化废水，亩产鱼量达200kg。这是。这是第三级净化、第三级净化、第三步利用第三步利用。第四级净化、第四步利用是将鱼、蚌塘中经过沉淀曝第四级净化、第四步利用是将鱼、蚌塘中经过沉淀曝气的肥水灌进稻田，不仅能促进水稻生长发育和提高气的肥水灌进稻田，不仅能促进水稻生长发育和
26、提高产量，还能肥田。产量，还能肥田。第五步利用第五步利用是将灌人稻田的肥水再利用于猪舍。灌人稻田是将灌人稻田的肥水再利用于猪舍。灌人稻田的肥水经过一段时间在稻田广阔空间的自然沉降、曝气，的肥水经过一段时间在稻田广阔空间的自然沉降、曝气，水体已经变得清澈，于是当水田排水时，使之重新流回猪水体已经变得清澈，于是当水田排水时，使之重新流回猪舍，再作冲洗粪尿用水，这就节约了用水，更有效地利用舍，再作冲洗粪尿用水，这就节约了用水，更有效地利用了水资源。了水资源。北方北方“四位一体四位一体”生态农业模式生态农业模式厨厨 房房猪猪 场场 温室大棚温室大棚氧氧 气气二氧化碳二氧化碳沼气池沼气池粪尿粪尿有机肥料有机肥料沼沼 气气北方“四位一体”能源生态示意图案例研究：生态农业的实践案例研究：生态农业的实践 北方的生态农业模式以太阳能为动力，北方的生态农业模式以太阳能为动力，太阳能提供了牲畜冬季生长、沼气池冬季运行太阳能提供了牲畜冬季生长、沼气池冬季运行产气的适宜温度。产气的适宜温度。而南方地区热量充足，在自然状态下牲畜而南方地区热量充足，在自然状态下牲畜能正常生长，沼气池也能正常运行，所以没有能正常生长，沼气池也能正常运行，所以没有利用太阳能这个环节利用太阳能这个环节。当然，南方多阴雨天，当然，南方多阴雨天，太阳能资源相对贫乏也是原因之一。太阳能资源相对贫乏也是原因之一。
