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这是华最灌溉知识科普的第02篇原创文章
灌溉历史演变
古代灌溉:最早的灌溉可以追溯到公元前约6000年的美索不达米亚地区,人们利用河流和运河灌溉农田。古埃及人在尼罗河两岸发展了灌溉系统,通过引水渠将河水引入农田。在中国,早在春秋战国时期就有灌溉技术的应用,如《周礼》中记载的灌溉设施。 中世纪至近代灌溉:在中世纪,欧洲出现了灌溉技术的一些改进,如利用水车提水灌溉。到了18世纪,随着工业革命的到来,灌溉技术得到了进一步发展,如蒸汽机被用于提水灌溉。 20世纪初的传统灌溉:20世纪初,随着科学技术的进步,灌溉技术有了显著的发展。地面灌溉技术(如沟灌、畦灌)被广泛使用,但这些方法存在水分利用效率较低的问题。
现代灌溉技术发展历史
1894年:现代灌溉的开端
发明者:查尔斯·斯凯纳(Charles Skene),一位来自美国依阿华州的发明家。
发明成果:创造出了一种极为简易的喷水系统,此系统成为了现代灌溉技术的初始形态,象征着人类开启了借助机械设施来实施节水灌溉的征程。
1933年:摇臂喷头的诞生
发明者:奥滕·英格哈特(Orten Inghart),一位来自美国加州的农民。
发明成果:研制出了世界上的首只摇臂喷头,并成功注册了专利。
发明的意义:这种全新的喷头诞生后,对后续的农业节水灌溉产生了具有革命性的推动作用。在采用摇臂喷头喷水系统后,水的利用效率大幅提升,相较于传统的漫灌方式,效率提高了约 50% 以上,相同的水量能够灌溉更为广阔的面积。
二战后:喷灌技术的快速发展
时间:二战结束后,特别是在20世纪50年代至60年代。
背景:美国的经济和技术飞速发展,灌溉技术也随之进步。
发明者:以皮尔斯(Pierce)为代表的灌溉企业成功制造出多种多样的快速连接铝合金接头,并与薄壁铝管相连接,由此催生了半固定及固定式薄壁喷灌系统。
特点为:半固定系统的优势在于造价相对较低,对田间耕作没有影响。不足之处是人工搬动的劳动强度较大。固定式喷灌系统的优点是劳动强度较小,但造价较高,对田间耕作存在影响,比较适合用于多年生植物的灌溉。
1930年代晚期:滚移式喷灌机的出现
发明者:哈里·法里斯通(Harry Firestone)。
发明成果:创造了一种由机械驱动、类似于半固定系统的喷灌机。
特点:这种机器结构简单,由一台小马力汽油机驱动。滚动轮由薄壁镀锌钢板制成,管道则为薄壁铝合金管。适用于植株低矮的作物,像是棉花、小麦、蔬菜、草皮、草场等的灌溉。
优点包括:造价低于固定式喷灌系统,劳动强度低于半固定式、手工搬管系统,并且维修较为便利。
制造商:美国的维德(Wade Co.)、莱克(Lake)、皮尔斯(Pierce)等在制造这种被称为滚移式喷灌机(Side Roll 或 Wheel Moving)的机器。
1952年:中心支轴式喷灌机的发明
发明者:弗兰克(Frank),一位来自科罗拉多州的农民。
发明成果:发明了一种水力驱动、能够自动转圈、上边悬挂喷头的喷灌机具,并将其命名为中心支轴式喷灌机(Center Pivot)。
意义:这种机器的生产权后来出售给了内布拉斯加州的伐利公司(也就是如今的维蒙特)。
其特点为:自动化程度颇高,灌溉所需的劳务成本极低;对地形的适应能力较强,无需平地。但也存在缺点,即土地利用率较低(约 78%)。
推广情况:60 年代之后,这种机器在美国中部的农业区,如科罗拉多、内布拉斯加州、堪萨斯州得到了广泛的推广应用。
当时的背景:由于石油危机的影响,为了节省能源,中心支轴式喷灌机的喷头由摇臂喷头变更为低压微喷喷头。
后续的发展:水力驱动逐渐转变为电力驱动,可靠性持续增强。
20世纪40年代末期:滴灌技术的发明
发明者:希姆克·伯拉斯(Symcha Blass),一位以色列农业工程师。
发明成果:在英国发明了滴灌技术。
实际应用:50 年代,他将此项技术带回以色列的内格夫沙漠地区,并应用于温室内的灌溉。
推广进程:从 60 年代初期开始,滴灌技术在以色列、美国加州得到了广泛的推广,主要应用于水果及蔬菜的灌溉。
特点在于:滴灌的用水效率高达 90% 以上,主要归因于管道无输水损失,管理得当的情况下可无深层渗漏,无地面径流损失,直接入渗于根区使得植物棵间蒸发损失极小。其优势不仅在于用水效率极高,还能够利用滴灌系统进行施肥,可依据植物在不同生长期的需肥要求,精准地随灌溉水施入不同的肥料,使作物生长处于最优的水、肥环境中,提升作物的品质。
现状表现:滴灌依旧是全球发展最为蓬勃的灌溉技术。
20世纪80年代以来:地下滴灌技术的探索
背景:众多企业及研究人员开始探讨地下滴灌技术(简称 SDI),旨在将滴灌技术的优点发挥到极致。
应用情况:在澳大利亚的昆士兰州,美国的加州、夏威夷等地,SDI 被广泛应用于甘蔗及蔬菜的灌溉,并取得了良好的效果。
中国灌溉技术的发展