農(nóng)田灌溉方式及發(fā)展
1.1節(jié)水節(jié)能灌溉新設(shè)備
研制完成節(jié)水節(jié)能灌溉新設(shè)備19種，并全部投入中試生產(chǎn)，其中11種產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。噴微灌設(shè)備的研制在改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計、采用新材料提高使用壽命，改進(jìn)加工工藝，提高整體性能和成品率，降低了造價。如外混式自吸泵采用CAD優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化回流孔位置和尺寸；解決了自吸泵效率與自吸性能之間矛盾；增設(shè)橡膠閥提高了泵的揚(yáng)程和效率取得較大突破。金屬快速接頭設(shè)計了復(fù)合型密封圈，既保持了球形接頭密封性良好的優(yōu)點，又增加自泄功能。水動式施肥泵利用液壓驅(qū)動活塞運(yùn)動原理，設(shè)計了活塞組件的換向機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品體積小、重量輕、價格僅為國外同類產(chǎn)品的1/10～~1/8。采用耐久塑料作為基本原料，使旋轉(zhuǎn)式微噴頭使用壽命超過2000h。
1.2 黃河高含沙水滴灌凈化處理模式
系統(tǒng)地測試了黃河水泥沙含量級配情況及其在輸送、沉淀、過濾過程中的變化規(guī)律，并從理論上研究了泥沙在滴灌系統(tǒng)內(nèi)的沉淀堵塞規(guī)律及數(shù)學(xué)模型，研究提出的二種組合過濾模式，即工程技術(shù)措施與過濾系統(tǒng)相結(jié)合的“沉淀—砂過濾器—抗堵滴頭組合方式”和“無紡布過濾—沉淀—砂過濾器—抗堵滴頭組合方式”過濾模式，結(jié)合抗堵塞性能強(qiáng)的平面迷宮式滴頭和相應(yīng)的大田糧食作物滴灌制度和運(yùn)行管理技術(shù)，形成完整的引黃高含沙水滴灌技術(shù)體系。在甘肅、寧夏、內(nèi)蒙建成333hm2滴灌示范區(qū)，取得節(jié)水增產(chǎn)的顯著效益。
1.3 田間節(jié)水灌溉新技術(shù)
對波涌灌溉技術(shù)、水平畦田灌溉技術(shù)和地下滴灌技術(shù)進(jìn)行比較深入的研究。在波涌閥設(shè)計結(jié)構(gòu)中采用雙閥形式和時間耦合方式，使設(shè)備具有獨(dú)特的自動切斷水流功能自控能力，對實現(xiàn)灌區(qū)輸配水系統(tǒng)自動化控制管理十分有利，為波涌灌水技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支撐。采用將波涌灌溉設(shè)計管理模型從設(shè)備主機(jī)控制系統(tǒng)中分離出的設(shè)計方法，使整個設(shè)備操作使用過程簡便明了，易于農(nóng)民實際應(yīng)用。
在國內(nèi)首次系統(tǒng)開展激光控制土地精細(xì)平整技術(shù)的田間應(yīng)用研究，對平地精度、作業(yè)效率、成本費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行分析評價，提出了激光控制平地技術(shù)與常規(guī)機(jī)械平地技術(shù)相結(jié)合的組合平地技術(shù)的新概念和新模式。首次提出適合國情的水平畦田灌溉系統(tǒng)的設(shè)計方法、灌水設(shè)計參數(shù)及相應(yīng)的田間工程布局模式和結(jié)構(gòu)形式，具有較強(qiáng)的田間實用性。
開發(fā)研制的地下滴灌技術(shù)專用灌水器，可有效防止因系統(tǒng)負(fù)壓引起的滴頭堵塞，具有良好的水力學(xué)特性。在考慮根系吸水作用下的地埋點源非飽和土壤水運(yùn)動和肥料溶質(zhì)運(yùn)移的數(shù)值模擬研究，為地下滴灌系統(tǒng)的合理設(shè)計、灌水設(shè)計參數(shù)確定、水肥最佳耦合期和系統(tǒng)運(yùn)行管理提供了科學(xué)依據(jù)。
其成套技術(shù)在北京昌平區(qū)建成的80hm2田間節(jié)水灌溉新技術(shù)試驗示范區(qū)，進(jìn)行考核應(yīng)用，取得節(jié)水增產(chǎn)的顯著效益。與傳統(tǒng)地面灌相比，果樹地下滴灌田間水利用率可提高50%，增產(chǎn)28%。波涌灌溉技術(shù)，田間水利用率提高20%～30%，灌水均勻度達(dá)到85%，水平畦田灌，田間水利用率達(dá)80%以上。此外，還在新疆開展波涌灌水技術(shù)的推廣應(yīng)用工作，建成示范區(qū)267hm2，獲得明顯的節(jié)水增產(chǎn)效益。
1.4 節(jié)水高效灌溉制度
通過對主要農(nóng)作物節(jié)水高效灌溉制度的研究，確定了節(jié)水高效灌溉條件下，冬小麥、夏玉米、棉花關(guān)鍵需水期及土壤水分控制指標(biāo)，需水敏感指數(shù)等定量指標(biāo)。根據(jù)水分脅迫的后效應(yīng)和補(bǔ)償效應(yīng)建立的Jensen修正模型更加客觀地反映了作物不同生育階段，不同程度水分脅迫與產(chǎn)量的關(guān)系。綜合考慮了水分調(diào)控的作物生理生態(tài)及作物補(bǔ)償效應(yīng)，形成了節(jié)水灌溉條件下三種作物的水分生產(chǎn)函數(shù)。通過研究提出了節(jié)水高效灌溉條件下冬小麥、夏玉米、棉花的調(diào)虧灌溉指標(biāo)、適宜調(diào)虧期及其土壤水分控制指標(biāo)。確定了三種作物的水分生理、光合作用、冠層 結(jié)構(gòu)、干物質(zhì)積累等生理生態(tài)節(jié)水高效灌溉指標(biāo)，提出大田作物調(diào)虧灌溉綜合技術(shù)體系。上述節(jié)水高效灌溉制度成果在山西霍泉灌區(qū)753.3hm2示范區(qū)應(yīng)用后，冬小麥全生育期節(jié)約灌溉水量2985m3/hm2，節(jié)水45.3%，增產(chǎn)1035kg/hm2，增產(chǎn)幅度16.2%。夏玉米節(jié)約灌溉水量2010m3/hm2，節(jié)水47.2%，增產(chǎn)1725 kg/hm2，增產(chǎn)幅度22.4%。棉花節(jié)約灌溉水量1800m3/hm2，節(jié)水50%，增產(chǎn)幅度53.8%。糧食水分生產(chǎn)率達(dá)1.83kg/m3。
1.5 我國北方地區(qū)應(yīng)用的節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)綜合配套技術(shù)
提出了溝、畦、噴微灌條件下水肥結(jié)合、適宜調(diào)配、施肥方法的最佳耦合技術(shù)；提高農(nóng)田水分利用效率的間套種植模式與深耕、免耕技術(shù)；多孔出流軟管灌水技術(shù)；包復(fù)肥在農(nóng)田覆蓋條件下的應(yīng)用技術(shù)；根據(jù)不同間套作物生育期需水規(guī)律及特點，確立其最經(jīng)濟(jì)供水量及組合，提出立體間套種植的高效灌水技術(shù)。將傳統(tǒng)的夏、秋作物輪作改為間套種植，確定適宜的小麥-花生、小麥-玉米、小麥-棉花和小麥-花生/玉米這4種典型間套種植模式，采用周年一體化的農(nóng)水措施，集種、水、肥、耕作、覆蓋及化學(xué)制劑技術(shù)措施為一體，集成為8套節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)綜合配套技術(shù)。在河南新鄉(xiāng)古固寨鎮(zhèn)769hm2田試驗示范區(qū)和輻射區(qū)大面積推廣應(yīng)用，小麥、玉米、花生、棉花產(chǎn)量增長40%以上，水分生產(chǎn)率平均增長60%以上。小麥單方水生產(chǎn)效率由0.78kg/m3提高到1.51kg/m3，玉米由0.97kg/m3提高到1.86kg/m3。
1.6 不同集流面地表處理技術(shù)
系統(tǒng)研究了集雨工程參數(shù)，提出HEC土與瀝青玻璃絲油氈2種新型地表處理材料及其施工技術(shù)；提出了適于黃土高原地區(qū)應(yīng)用的砼球形水窖、砼薄殼圓柱形水窖和紅膠泥瓶形水窖3種水窖形式，單廂式、迷宮式和旋流式3種沉沙池結(jié)構(gòu)形式以及相配套的防滲抗凍技術(shù)、保鮮凈化技術(shù)。提出了人工匯集雨水規(guī)劃設(shè)計技術(shù)指南。創(chuàng)建了坡地活動式集雨節(jié)灌模式，提出了“上部坡地夏季種糧、秋季覆膜集雨、地邊打窖蓄水，補(bǔ)灌下部作物”的一地多用、低耗高產(chǎn)、水保與集雨相結(jié)合的綜合配套模式；建立了潛水泵加滴灌、手壓泵配軟管、汽油泵配微灌和自壓灌溉四種水窖提水節(jié)灌系統(tǒng)，組裝了小型汽油泵，開發(fā)了抗旱補(bǔ)灌機(jī)具。在系統(tǒng)分析主要農(nóng)作物生理需水基礎(chǔ)上，形成雨水高效利用及其配套技術(shù)體系。在甘肅定西縣、陜西富平縣建成166.67hm2試驗示范區(qū)。示范區(qū)小麥單產(chǎn)達(dá)4630.5kg/hm2，增產(chǎn)156%。玉米單產(chǎn)達(dá)6075kg/hm2、增產(chǎn)33.5%。
1.7 基于實時灌溉預(yù)報的渠系動態(tài)配水技術(shù)
通過研究提出了墑情模擬及預(yù)測模型，墑情及旱情信息的監(jiān)測和傳遞技術(shù)。灌溉系統(tǒng)配水關(guān)鍵技術(shù)在模型手段上有較大改進(jìn)，解決了無調(diào)節(jié)能力的灌區(qū)的配水問題，并將隨機(jī)方法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法用于源泉出流及作物蒸發(fā)蒸騰量預(yù)測模型，并提出了新的確定A。的方法。采用學(xué)科交叉的方法，把有明確物理概念的水文模型、作物需水和蒸發(fā)蒸騰模型結(jié)合起來建立的墑情模擬和預(yù)報模型，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有明確的物理概念，為量水提供了新理論、新方法。研究確定明渠測流長喉槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案，開發(fā)出智能型量水儀，為灌區(qū)節(jié)水管理提供了量測精度高、水頭損失小、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、便于推廣的量水建筑物和儀表設(shè)備。
與此同期，各部門、各地區(qū)安排的研究項目和技術(shù)開發(fā)中，在渠道防滲技術(shù)、管道輸水技術(shù)和膜下滴灌技術(shù)等方面也取得了明顯的進(jìn)展。