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水肥一体化实施方案

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滴灌水肥一体化可能遇到的问题(附完整的解决办法)

滴灌水肥一体化可能遇到的问题(附完整的解决办法)

发布日期:2017-10-05 作者:zhang 点击:

  水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统(或地形自然落差),将可溶性固体或液体肥料,按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点,配兑成的肥液与灌溉水一起。滴灌施肥是水肥一体化中一种常用的方法,但是它经常会面临一些问题。

(一) 肥料选择问题

1.用于滴灌施肥的化肥特性及选择

在选择肥料之前,首先应对灌溉水中的化学成分和水的pH有所了解。某些肥料可改变水的pH,如硝酸铵、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二氢钾、磷酸等将降低水的pH,,而磷酸氢二钾则会使水的pH增加。当水源中同时含有碳酸根和钙镁离子时可能使滴灌水的pH增加进而引起碳酸钙、碳酸镁的沉淀,从而使滴头堵塞。为了合理运用滴灌施肥技术,必须掌握化肥的化学物理性质。

在进行滴灌水肥一体化中,化肥应符合下列基本要求:(1)高度可溶性;(2)溶液的酸碱度为中性至微酸性;(3)没有钙、镁、碳酸氢盐或其它可能形成不可溶盐的离子;(4)金属微量元素应当是螯合物形式;(5)含杂质少,不会对过滤系统造成很大负担。

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1) 肥料的可溶性

   由于滴灌水器流道较小,因此利用滴灌系统施肥时,首先要考虑肥料的可溶性。大多数固态肥料在生产时都在肥料颗粒外面包一层膜,以防止吸收水分。市售肥料常用的3种膜质材料是:粘土、硅藻土、含水硅土。为了避免这些包膜材料溶解后产生堵塞,建议在施用前制备少量混合物,观察包膜材料是否沉淀到容器底部,是否会在表面形成泡沫或悬浮在溶液中。如果包膜材料迅速沉到容器底部,就可以制备整批溶液。包膜材料沉淀后,透明液体可注入灌溉系统。应该牢记,当使用固态肥料制备肥料溶液时只能使用100%溶于水的肥料。 “降温效应”带来的问题是,当溶液非常凉时,肥料的溶解度会变得非常小,进而导致同样数量的水无法溶解预计的肥料。解决这一问题的方法是,把溶液放置数小时使温度升高,或连续搅拌,直到所有的肥料全部溶解。如果环境温度过低而使溶液升温困难时最好制备低浓度的溶液。在这种情况下,可以调节肥料溶液的注入速度(流量),获得原来计划的施入养分水平。

2)肥料的兼容性

当肥料混合时需要考虑肥料之间的兼容性问题。可溶性肥料制成的液态肥料,当由不同营养元素制备肥料溶液时,应考虑以下因素:(1)制备过程中的安全性;(2)当把不同肥料溶液加入同一储液罐时,肥料溶液之间的相互作用;(3)液体肥料在灌溉系统中的反应;(4)灌溉系统对堵塞和其他问题的敏感性。小剂量测试也是一种有效地方法,所谓小剂量测试是指把肥料倒入一个装有灌溉水的小瓶内,观察在1~2h内有无沉淀或絮状物生成。如果确实有絮状物生成的话,注入这种溶液有可能引起管线或滴头的堵塞。如果不同的肥料要同时注入灌溉系统的话,在小瓶内将两种溶液混合,监视肥料溶液或混合肥液的兼容性。小剂量测试需要使用与这些产品注入灌溉系统时预计的大致相同的浓度。例如,欲向灌溉系统中以100L/h的速度注入肥料溶液,灌溉系统的流量为4000L/min,即稀释比例为1:2400。1L肥料溶液加入2400L水中,浓度就与计划向田间的注入浓度相同。

2.肥料的混合以及相互作用

1)肥料混合时的反应

在配置用于灌溉施肥的营养液时,必须考虑不同肥料混合后产物的溶解度,一些肥料混合物在贮肥罐中由于形成沉淀而使混合物的溶解度降低。为避免肥料混合后相互作用产生沉淀,应在微灌施肥系统中采用两个以上的贮肥罐,在一个贮肥罐中贮存钙、镁和微量营养元素,在另一个贮肥罐中贮存磷酸盐和硫酸盐,确保安全有效的灌溉施肥。

2)肥料溶解时的温度变化

多数肥料溶解时会伴随热反应。如磷酸溶解时会放出热量,使水温升高;尿素溶解是会吸收热量,使水温降低,了解这些反应对田间配置营养母液有一定的指导意义。如气温较低时为防止盐析作用,应合理安排各种肥料的溶解顺序,尽量利用它们之间的热量来溶解肥料。

3)肥料与灌溉水的反应

灌溉水中通常含有各种离子和杂质,如钙镁离子、硫酸根离子、碳酸根和碳酸氢根离子等。这些灌溉水中固有的离子达到一定浓度时,会与肥料中有关离子反应,产生沉淀。这些沉淀易堵塞滴头和过滤器,降低养分的有效性。如果在微灌系统中定期注入酸溶液(如硫酸、磷酸、盐酸等),可溶解沉淀,以防滴头堵塞。

4)灌溉用肥料与设备的反应

因为肥料要通过微灌系统使用,微灌系统的材料和肥料要直接接触有些材料容易被腐蚀,生锈或溶解,有些则抗性强,可耐酸碱盐。

3.用于滴灌施肥的有机肥种类

有机肥要用于微灌系统,主要解决两个问题:一是有机肥必须液体化,二是要经过多级过滤。一般易沤腐、残渣少的有机肥都适合于微灌施肥;含纤维素、木质素多的有机肥不宜于微灌系统,如秸秆类。有些有机物料本身就是液体的,如酒精厂、味精厂的废液。但有些有机肥沤后含残渣太多不宜做微灌肥料(如花生麸)。沤腐液体有机肥应用于滴灌更加方便。只要肥液不存在导致微灌系统堵塞的颗粒,均可直接使用。一项滴灌系统施用有机肥滴头堵塞试验表明,当沤腐有机肥经过上述过滤措施、滴施完成后保证15min以上的清水冲洗,滴头和过滤器无任何堵塞,滴头也不会生长藻类、青苔等低等植物。

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(二)肥料注入问题

1.自压注入

这种方法比较简单,不需要额外的加压设备,肥液只依靠重力作用自压进入管道。缺点就是水位变动幅度较大,滴水滴肥流量前后不均一。

2.文丘里注肥

文丘里装置的工作原理是液体流体流经缩小过流断面的喉部是流速加大,利用在喉部处的负压吸入肥液。

3.压差式施肥

优点:装置简单,没有运动部件,不需要额外动力,成本低廉。

4.注肥泵

按驱动方式分,注肥泵包括水力驱动和其它动力驱动两种形式。水动力注肥泵是利用一小部分灌溉水驱动活塞或隔膜将水注入灌溉管道,其优点是不需要外加动力,缺点是需要为活塞弃水设置排水出路。一般排水量与注入的肥液量之比大约为2~4:1。

(三) 堵塞问题

其中滴头堵塞的主要原因有人为因素、化学因素、物理因素、生物因素。

1.人为因素的堵塞

(1)过滤器选择不正确,甚至根本不用过滤器;(2)系统调试前没有冲洗管道;(3)滴完肥料后,没有继续滴清水将管道内肥料排出,正确做法一般是在用完后继续滴清水20-30分钟。如果滴灌使用间隔时间过长(如一个月),管道内生长微生物,滴头出水口生长藻类等,当下次使用时,管道内微生物进入滴头,引起堵塞;(4)没有定期打开管尾冲洗管道。一般要求一个月冲洗一次;(5)铺设管道时不平整,时常有折叠情况。解决这一情况主要的手段是要加强使用人员专业技术的培养。

2. 化学因素的堵塞

问题主要是由于肥料间的化学反应产生沉淀而形成的,这种情况下选择合适的肥料或肥料组合是最关键的。解决这一问题的关键就是要严格遵循肥料的选择原则,当产生堵塞问题时,要根据不同的堵塞物质选则相应的化学物质反应溶解沉淀以解决问题。例如当无水氨或氨水注入到灌溉水中时,氨很快溶入水,但是水的pH值就会升高,部分氨气将会逸出挥发到空气中,灌溉水的高pH值还会引起水中的钙、镁离子形成沉淀。因此在注入这些肥料之前必须确定水的硬度,钙、镁的总和应在50mg/kg以下,重碳酸盐应在150mg/kg以下,出现沉淀时应注入酸使以溶解。

3. 物理因素的堵塞

(1)肥料的溶解性及水源中固体物质的沉淀;(2)植物根系的侵入;(3)长时间使用滴灌设施导致设施生锈,从而引起设施的堵塞;(4)肥料吸热。

 A.要有针对性的选择解决方法,水源问题引起的堵塞首先要分析水质,检查水质是否清澈,固体杂物是否含量多;其次要检查过滤器产品是否合格,是否安装完好,是否工作正常,选择合适的过滤器是整个系统长期使用的关键.

再次是肥料的检查,大部分固态肥料外面都包着一层膜(粘土,硅藻土和含水硅土),为避免这些包膜材料溶解后产生堵塞,建议在施用前制备少量的混合物,观察包膜材料是否沉淀到容器的底部,是否会在表面形成泡沫或悬浮在溶液中。如果包膜材料迅速沉淀,则透明液体可以注入灌溉系统。应牢记超好施用100%溶于水的肥料,超好选用无包膜的肥料如液体肥料。

B.金属物质的沉淀堵塞主要是由于滴灌系统遭腐蚀而引起堵塞,因此解决这一问题最主要的方法是向滴灌系统中注入酸,降低滴灌水中的pH值,但是需要注入的酸的量必须通过实验来确定。因为注入的酸过多可能会引起滴灌设备的腐蚀和土壤的酸化,过少则沉淀处理不完全。常用的酸有硫酸、磷酸、柠檬酸和酸性氮肥(如硫酸尿素)但不宜长期使用酸性氮肥来酸化,这是因为它可以增大铝的毒性,甚至抑制滴灌器下部土壤的硝化反应。硝酸铵、硫酸铵、硫酸的腐蚀性极强,由黄铜和青铜制成的喷头、轴承都会被磷酸盐腐蚀,因此在用此类肥料时应慎重。

C.植物根的防治问题:对一年生作物来说,在生育期内避免水分亏缺,生育期结束时注入酸杀死根,可以有效地防治根的入侵。对多年生的根可以注入一定的除草剂以杀死根尖。研究表明周期性的注入氯或酸可以杀死侵入灌水器的根毛。

D.由于肥料的吸热导致肥料的溶解度降低和滴灌的冷缩从而可能引起堵塞。解决这一问题的办法之前已说明4。 生物因素的堵塞主要是由于粘性菌类、嗜铁与锰细菌。为了有效的防治细菌的繁殖,可以连续向滴灌系统注入小剂量的氯,也可以在一次灌水完成后,集中注入氯。嗜铁菌呈红色,而嗜锰菌呈黑色。这些菌会氧化灌溉水中的铁与锰。不同的细菌结合形成相互绞在一起的长条形链,可以在几周内致使滴灌系统完全堵塞。周期性的向水源中注入氯有助于减轻细菌带来的危害。另一种处理方法是把井水先抽到蓄水池中曝气,这样铁与锰就会形成沉淀。

(三)滴灌水肥一体化在推广中遇到的一些问题。

1)资金不足使滴灌工程的功能和质量降低。

2)施肥设备功能的不完善造成施肥不便。

3)技术指导与相应培训不到位。


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