1.2 研究现状
1.2.1 研究背景
在所有自然资源中，水是最重要的有限资源，必须合理开发和利用。联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》强调：“水是一种有限的资源，不仅为文持地球上的一切生命所必需的，而且对一切社会经济部门都具有生死攸关的重要意义” [5]。据估计世界人均淡水约为 200万m3，可直接利用的淡水资源人均不到1万m3，而且水资源分布不均，有50多个国家严重缺水，1/3的人口得不到安全用水，缺水形势日趋严重。我国水资源贫乏，人均水资源占有量2200m2，仅为世界平均水平的1/4，是世界上13个贫水国之一 [6]。随着世界性水资源、能源的日趋紧张，采用节水、节能的灌水方法已成为全世界灌溉技术发展的总趋势，推广节水灌溉也已成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。
我国水资源总量为2.8万亿m3，居世界第辣位，亩均占有1888m3占世界平均的4/5，人均2320m3，仅为世界人均的28.6%，排名为109位，农业用水量约为4000亿m3，占总用水量的80%,单方水生产粮食不足1kg[7]。我国一方面水资源十分紧张，另一方面农业用水浪费现象又十分严重。目前我国灌溉水的利用系数只有0.4左右，也就是说每年经过水利工程引蓄的5000多亿m3的水量，有60%左右是在输水、配水和田间灌溉过程中被白白地浪费掉，而先进国家的灌溉水利用系数可达0.8～0.9。我国目前喷灌面积仅占同期有效灌溉面积的1～2%，大大低于80年代末以色列50%和美国40%的先进水平 [8]。
1.2.2 国内外的发展情况
微灌最先是从地下滴灌发展起来的，1860年在德国首次利用排水瓦管进行地下灌溉试验。第二次世界大战以后,由于塑料工业迅速发展，出现了各种塑料管，使滴灌系统在技术上实现了第二次突破，成为今天所采用的形式。到了20世纪50年代后期，以色列研制成功长流道管式滴头，在滴灌技术的发展中又迈出了重要的一步，20世纪70年代以来许多国家开始重视滴灌，认识到滴灌不仅是一种缺水地区有效利用资源的灌水方式，而且是一种现代化的农业技术措施，发展很快从1981～1986年世界微灌面积增加了136%，1986～1991年增加77%，1991～2000年增加了76%，从1981～2000年的19年间世界微灌面积增加了633%,达到了377万hm2。其中，发展最快为发达国家，以美国和以色列为代表[9]。
20世纪70年代，美、苏、法等国就开始大量采用自动或半自动的喷灌机来代替人工移动的支管，尤其是中心支轴式、平移式等大型喷灌机的应用,大大地减轻了劳动强度,提高了效率,降低了单位面积的投资,到1983年,世界喷灌面积已达2645.9万hm2。众所周知,以色列是一个水资源严重紧缺的国家,2/3的国土是沙漠荒山,全年7个月无雨,人均水资源占有量仅365m3,只有世界平均水平的3%，因此,以色列必须大力发展节水灌溉技术,而在此当中,发展得最好的是微灌技术。从1981～2000年的20年时间里,以色列的微灌面积翻了一番,达到16万hm2,占总灌溉面积的70%左右。滴灌从根本上改变了以色列传统耕耘观念,使每寸土地都包含着高科技。滴灌系统把混合了肥料、农药的水渗入植株根部,水、肥利用率高达90%,还有效防止了土壤盐碱化和板结。滴灌也使城镇绿意浓浓,沙漠出现成片的绿色,使以色列农业用水大量减少,产出则较以前翻了5番[10]。
我国从70年代开始发展微灌技原文请找腾讯752018766辣,文|论~文/网http://www.751com.cn 完善,世界范围的微灌技术越来越成熟,从国家领导到一大批直接受益的用户都认识到了发展微灌的重要性。到1998年已经发展微灌面积18.21万hm2，占节水工程总面积的1.19%[11]。主要经过了引进、消化和试制，设备和理论的深化研究，改进、研制、制定技术标准和规范等三个发展阶段。通过多方努力和攻关，改进和研制出一批新的微灌设备，建立了一批微灌技术示范基地。但我国微灌技术与发达国家还是有很大距离，存在的主要问题为[11]：
一、是微灌设备种类少，性能差，生产工艺水平还比较落后，材质不耐老化；
二、是微灌系统抗防堵塞研究不够深入，过滤设备等水净化装置种类少，造成了微灌系统的报废；
三、是我国目前的微灌主要集中在果菜等经济作物，大田作物微灌技术及适应设备亟待研究解决。
1.2.3 研究的意义和目的
微灌技术是把传统浇地方式改变为现在的浇灌方式的一场灌溉革命，是改善作物生长环境和营养条件的一项技术措施，对世界范围的节水农业和高新技术农业具有重大的现实意义。
与世界各国和地区来比较，我国的喷微灌的发展速度较慢，占整个灌溉面积的比率很小。喷微灌技术可以实现节省劳力、节省水量,获取更高的劳动生产率、水分生产率，以及更高的农业经济效益。根据我国目前的情况,要节约灌溉用水,提高水分生产率以及为提高农民收入而获取更高的经济效益，大力发展喷微灌则是灌溉农业的必由之路。按各国的经验来看,喷灌技术主要适用于规模化种植的粮食和经济作物、牧场和蔬菜；微灌(包括滴灌)主要应用于园艺作物、花卉、葡萄、果园、油橄榄等。从我国目前的情况来看，喷灌面积为233.3万hm2,而微灌面积仅30万hm2，存在巨大的发展空间和潜力[10]。
另外，微灌技术本身具有很多的优点[11]。
（1）水的有效利用率高，一般都在70%以上，不管是平地还是坡地,灌水均匀度在90%以上，能有效控制作物实际需要的灌水量；
（2）微灌兼具施肥、打农药和生物化学控制功能，提高肥料的利用效益,节省肥药在50%以上，能做到肥药不流失，不污染环境；
（3）提高灌溉效果，浇水不过量，土地不板结，提高地温大大减少棵间蒸发，降低棚内湿度，减少病虫害，座果率提高；
（4）微灌大多采取自动控制，减少拔草、松土等田间管理，可节省劳动力30%～50%，而且提高了灌水质量；
随着科学技术的发展，自动化和计算机等技术逐步应用到灌溉技术中，开创了传统灌溉技术的新局面。农业灌溉自动化今后一段时间，世界各国农业灌溉的趋势，其存在巨大的发展前景和经济、社会效益。而我国这在方面的发展与国外的发达国家如美国、以色列等存在巨大的差距。发展农业灌溉对我国实现农业现代具有重大的意义。本课题主要是从传统灌溉技术的缺点出发，着眼刚刚发展起来的微灌技术的优点，将先进的自动化技术和微灌技术结合起来，实现微灌自动化。
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