非洲草原气候区旱季滴灌系统应用技术要点

李志伟，阮明艳，郑梅锋，丁连军，李慧娟

（新疆天业（集团）有限公司 国家节水灌溉工程技术研究中心（新疆），新疆 832000）

非洲草原气候区，干湿季分明，气温变幅小，无极端值出现，适宜农耕和多种作物生长。但非洲农业发展的主要问题包括水利和农田灌溉设施匮乏，旱季大多数农田闲置，土壤肥力一般，农业生产方式原始，以小农经济为主，缺乏规模化生产。本文以加强非洲农田水利灌溉基础设施建设为前提，发挥当地光热资源条件，结合中国新疆节水农业技术优势，提出非洲草原气候区旱季滴灌系统应用技术要点，为非洲滴灌技术的推广应用提供参考。

1 滴灌系统模式

非洲日照时间长，紫外线强烈，为延缓灌溉系统使用寿命，在系统模式选择方面，选择亚地表滴灌，灌水器浅埋于地表以下，将滴灌毛管浅埋在距离作物根部10 cm 左右，深度5～10 cm，减少灌溉水分蒸发，有效降低紫外线对灌水器的老化作用，延长灌水器使用寿命。同时减少作物耕种和收获时对毛管的损伤，下茬作物可应用田间已有滴灌毛管，采用免耕种植，减低劳动和种植成本。滴灌带一年两茬应用后换新，既有利于规模化机械种植，又可有效预防滴灌带堵塞。

2 滴灌系统

2.1 水源工程

非洲草原气候分为旱季和雨季，当地灌溉水主要是地表水，水中多含有易堵塞灌水器的泥沙等杂质，每当降雨，大量杂质进入水源处，为预防滴灌系统堵塞[1]，先采用泵前水质处理，将有较大杂质和泥沙的水先排出，再进入水泵和过滤系统，使水质达到滴灌要求。

（1）沉淀池前处理

在沉淀池前端，沿水流方向，设置4 道间距约为200 m 拦阻网进行过滤，拦阻网孔径由大到小，依次拦截草根大漂浮物、小漂浮物和树叶杂草、石子和细碎的杂质、泥沙等。

（2）泵前沉淀池筛网处理

沉淀池至少采用3～4 级过滤，孔径依次减小。沉淀池进水口安装孔径为0.85 mm 的筛网，沉淀池第一道挡水墙上安装孔径为0.60 mm 的筛网，第二道挡水墙安装孔径为0.43 mm 的筛网，在水泵底阀四周应安装孔径为0.28～0.43 mm 的网箱。

2.2 首部枢钮

（1）浮动取水集成装置

当灌溉水源是河流、湖泊、水库、塘坝等地表水时，通常需要修建相应引、蓄、提水等工程设施。但在非洲，水源处地质条件较差，土石方量大，工程施工非常困难，这些都会造成投资成本相应增加。每当旱季，当地蓄水池等地表水水源的水位高低会随着季节性降雨或灌溉水使用而发生变化，由于地表水补充时伴随大量泥沙杂质，蓄水池等设施还存在泥沙堆积等情况，不利于固定水位的取水装置运行。此情况下，选择农用浮动取水集成装置用于地表水农田灌溉系统过滤及取水，该装置不受水面高度变化影响，且有效地避开蓄水池底部泥沙，始终提取蓄水池上层水体作为灌溉水源，有效降低过滤系统的负担，提高灌溉水质。装置相对正常提水设施具有运行稳定、方便维护、一次性投入低等优势。

（2）过滤装备

针对非洲地表水源通常含有大量的泥沙杂质，宜选用过滤装备为全自动灌溉用“砂石+叠片”过滤器。选用砂石过滤器为初级过滤水处理设备，利用水压将未过滤的地表水通过一定比例厚度的石英砂进行过滤，有效地截留除去水中有机物及微生物等，对灌溉水进行初步过滤，使水澄清。选用自动反冲洗叠片过滤器作为二级过滤水处理设备，对通过砂石过滤器的灌溉水进行进一步过滤，控制器会通过进出水口压力和人工设定时间控制阀门使叠片过滤器内形成逆流，进入自动反冲洗状态，逆流将叠片上截留的杂质冲洗出去。反冲洗结束后，控制阀打开，系统重新正常灌溉。

2.3 滴灌灌水器

滴灌系统中，灌水器对系统可靠运行非常重要，灌水器的选择主要依据产品制造质量、地形、作物种类、种植间距、土壤性质等一系列因素[2]。在非洲草原气候地区，选择灌水器时，不仅需要考虑这些基本因素，还要考虑高温加速灌水器老化问题，要选择强抗老化的灌溉产品；其次针对地表水灌溉降雨水质较差等问题，选择对水质要求低、抗堵塞性能高的灌水器；同时，还需要考虑因滴灌带浅埋地表以下，防止停水时毛管产生负压倒吸土壤中微小颗粒对滴头的堵塞，以及地面机械的行走、土壤本身的硬化可能会使毛管变形，宜选择壁厚0.3～0.4 mm 内镶式滴灌带。

3 滴灌系统运行管理

非洲草原气候区选择亚地表滴灌，在系统运行管理中要重视系统堵塞问题的预防，做好沉淀池前处理和泵前沉淀池的筛网处理，合理配套过滤器，定期检查，及时冲洗。亚地表滴灌条件下，还需加强灌水器堵塞的预防工作[3]。

（1）物理堵塞预防措施。亚地表滴灌，不仅灌溉水中存在微小颗粒杂质，而且灌水管道停水后，毛管产生的负压可能将土壤中微小颗粒吸入灌水器的微孔而造成堵塞，需定期检查沉淀池前处理拦阻网和沉淀池筛网，如有破损及时更换，及时冲洗清理过滤器和管网系统。同时在滴灌系统适当位置安装进排气阀，以减少毛管中的负压，避免土壤颗粒堵塞滴水器。

（2）根系侵入的防治。灌水器浅埋地表中，作物根部的向水性生长可能会导致根系侵入滴水孔引起堵塞，可滴施除草剂处理，以抑制出水口根系生长，减少根系入侵。一年两作前茬作物收获后选用滴施氟乐灵处理，即可有效防止根系入侵，又不会对下茬作物造成影响，还可发挥土壤封闭除草剂作用防除一年生杂草。要注意的是施药不能与灌溉同步，以防止药物渗漏。对不同作物，除草剂种类选择及滴施技术需研究后应用。