意大利农业节水灌溉技术培训报告.docx
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意大利农业节水灌溉技术培训报告
意大利“农业节水灌溉技术培训”报告
前言
农村水利的根本出路在于农业节水和加强水资源管理。
农业节水必须大力发展农业节水灌溉,发展农业节水灌溉既依赖于现代灌溉技术研究、推广应用和技术培训等环节,也涉及到水土资源的合理利用、用水管理体制的改革、水价政策的制定和生态环境保护等领域。
世界上节水灌溉事业发达的国家如美国、以色列、意大利都是根据各自的国情,综合考虑社会、经济、资源、环境因素,利用现代技术将流域、灌区和田间的管理、工程和农艺节水措施很好的结合起来,使节水灌溉事业获得可持续的发展。
有鉴于此,为学习借鉴意大利先进节水灌溉技术和水资源管理经验,提高我省农业节水灌溉技术和管理水平,努力推动农村水利特别是农业灌溉的科学发展,由我省水利系统18名专业技术和水利管理人员组成的“农业节水灌溉意大利技术培训团”,于2011年1月5日至24日赴意大利进行了为期21日的技术培训活动。
技术培训以专题讲座、业务交流与现场考察相结合的方式进行,在比萨大学(UniversitadegliStudidiPISA)农业工程系、佛罗伦萨大学(UniversitadegliStudidiFirenze)农林经济、工程与科技系和米兰大学(UniversitadegliStudidiMilano)农学系听取了8位教授关于水资源管理、节水灌溉技术、灌区水管理、灌区用水问题诊断及对策措施、第三世界灌区管理案例、面向目标的问题解决方案等方面的9场专题讲座,与意大利国家农业部、意大利国家灌排委员会(NationalAssociationofLandReclamationandIrrigation)、意大利国家灌溉试验室、伦巴第大区(RegianeLombardia)水资源管理委员会、阿诺河(FiumeArno)流域管理委员会等5个管理机构的领导及技术管理人员就意大利水资源状况、水资源可持续利用、流域水资源管理、灌区水管理、公众参与式水资源管理、农业节水效益等进行了广泛交流,参观了技术管理水平先进的节水灌溉设备生产企业位于Piatecerro的Cacella农业机械公司、位于CastelVetro的Ocmis灌溉设备公司,和位于Chiazzano意大利最大、水肥管理技术先进的ZellariPlante园林技术公司和Euroambiente公司,听取了灌溉设备制造厂商Acmo公司、Irritec&Siplast公司的设备介绍,总共开展了17场培训交流活动,圆满完成了培训任务。
培训期间,培训团受到意大利国家灌排委员会秘书长MariaElisaScarascia女士、意大利国家灌溉试验室主任兼比萨大学农学系教授P.G.Megale先生和佛罗伦萨大学农学系系主任MatteoBarbari先生等的热情接待。
现将培训情况及收获报告如下。
1主要培训内容
1.1意大利基本情况
意大利位于欧洲南部,包括亚平宁半岛及西西里、撒丁等岛屿。
北以阿尔卑斯山为屏障与法国、瑞士、奥地利、斯洛文尼亚接壤,东、南、西三面分别临地中海的属海亚得里亚海、爱奥尼亚海和第勒尼安海。
海岸线长约7200多公里。
全境可分为4个不同的地形区:
阿尔卑斯山地、波河平原、亚平宁山地和丘陵、西西里岛和撒丁岛。
全国山区面积约为35%、丘陵区42%,平原区23%左右。
国土面积301318平方公里,人口约6011.4万人。
意大利是西方七大工业国之一,综合国力名列世界第五位,仅次于美、日、德、法。
意大利是工业发达的国家,以钢铁、石油化工、机械制造(汽车、造船、飞机)最重要,其次是纺织、食品加工等。
意大利还是传统的农业国,其农牧产品自给有余并出口。
意大利地理位置图
1.2意大利水资源
1.2.1水资源概况及特点
意大利为典型地中海型气候,水热不同期,冬季阴冷多雨,夏季炎热干旱,即作物生长季节不下雨。
境内主要有波河、台伯河等,各地年降雨量分布不均,东北部和中部少数地区雨量比较充沛,年降雨量超过1000mm;中部和北部的大部分地区的年降雨量约900mm;东南部地区、西西里岛的年降雨量约500mm;撒丁岛大部分地区的年降雨量小于400mm。
在需要雨水的夏季,意大利许多地区干旱少雨。
意大利水资源总量约1910亿m3,其中70%入海。
意大利主要河流水系及主要湖泊见表1-1、表1-2。
表1-1意大利主要河流
河名
长度
流域面积
平均流量
(km)
(km2)
(m3/s)
Po
波河
652
74970
1600
Adige
阿迪杰河
410
12200
250
Tiber
台伯河
405
17169
220
Arno
阿诺河
241
8247
100
表1-2意大利表面积大于100km2的湖泊
湖泊名称
位置
表面积
最大
深度
(km2)
(m)
Garda
嘎达湖
Lombardy/Veneto
伦巴第亚区/威尼托区
370
346
Maggiore
马焦尔湖
Piedmont/Lombardy
皮德蒙特地区/伦巴第亚区
212
372
Como
科莫湖
Lombardy
伦巴第亚区
146
410
Trasimeno
Umbria
翁不利亚区
128
6
Bolsena
Latium
拉丁姆区
114
146
意大利水资源相对比较缺乏,1998年人均水资源占有量为3330m3(我国的人均水资源占有量为2206m3,水资源比意大利匮乏)。
意大利每年的用水量约425亿m3,其中生活用水80亿m3,农田灌溉202亿m3,工业用水143亿m3。
意大利水资源及用水情况见表1-3。
因此,意大利政府一直重视节水灌溉,在各个地区修建了比较完善的灌溉基础设施(水坝、水库、泵站、输水管道等),充分利用河流和地下水资源并结合各种经济适用的喷灌、微灌设施,实施节水灌溉。
有关大学和科研机构也积极开展节水灌溉技术的研究和开发工作,取得了一定的成效。
自20世纪60年代意大利从美国和以色列引入喷灌、微灌技术和设备以来,意大利的灌溉技术和设施有了很大的进步和改善,灌溉系统正逐步从传统的自流灌溉转向加压灌溉、施肥灌溉,喷灌和微灌技术已得到较为广泛的应用。
在意大利国家农业部接受培训
表1-3意大利水资源及用水情况表
单位
数量
本地水资源量
本地地表水资源
亿m3
1710
本地地下水资源
亿m3
430
地表水地下水重复计算部分
亿m3
310
本地水资源总量(地表+地下-重复)
亿m3
1830
人均水资源量
m3/p
3177
自然可更新水资源(包括其他国家流入)
水资源总量
亿m3
1910
人均水资源量
m3/p
3330
用水量统计(1998年)
总用水量
亿m3
420
人均用水量
m3/p
730
用水量占时间可更新水资源的比
%
21.90%
按部门用水量
农业
47.5%
工业
33.5%
生活
19%
1.2.2水资源管理
意大利水管理的特点是由国家、流域管理委员会、水协会和地方水管理公司共同参与管理。
为了管理好水务,近年来意大利修改了水法和农业法两部法规。
水法强调了水资源(包括地表水、地下水等)统一性,建立了以流域为单位的水资源管理的体系。
意大利流域有关水政策的决策是由在流域管理委员会的所有用户代表(包括政治家、农民、工业、环境部门、消费协会和国家的代表)共同协商确定。
水法还强调了水是公共资源,因此,必须采取综合和平衡的管理措施协调用水户的需求和环境保护需求。
农业的政策框架基于欧盟的农业政策(CAP),这一政策限定了每个成员国的农业发展及灌溉需水量。
意大利的水资源管理采取国家流域机构和地方管理的方式。
供水工程谁建设谁管理。
波河流域面积大,跨5个大区,又有洪水和污染等问题,故采取以流域管理为主的方式。
波河流域管理局是在1951年的大洪水后,于1956年根据有关法令成立的。
波河流域管理局隶属于公共劳动服务部,其主要职责包括水利工程建设和维护、防洪以及水资源管理、水质管理等。
根据有关法规,波河流域管理局还成立了流域委员会。
委员会由中央政府有关部的代表和地方代表组成,其主要职责是:
负责提出流域的工程和研究项目的规划及年度计划,处理河道管理、坡岸稳定、土地回填、水资源开发和防止污染等事务。
波河流域管理局主要负责以下工作:
①拟订波河流域规划,规划的重点是防洪工程,此外还包括水资源供需平衡等其它内容;②防洪工程建设与管理,包括波河干流水库、干流及各支流河口段的堤防,其中堤防工程建设完成后移交地方管理;③审批地方兴建的各支流工程项目;④发放取水许可证,并负责协调用水户之间的矛盾;⑤监控河流流量、水位、水质、并发布洪水警报。
波河流域管理局内设机构包括:
管理部门,负责处理局内人事、工程、财务管理等有关事务;技术部门,负责工程规划、研究和技术服务等事务。
管理局还在流域内的5个大区分别设立了管理分局,负责该大区所辖波河流域的防洪工程建设(新建工程、维护工程等)、水文监测、研究等。
在阿莫河流域管理委员会接受培训
1.3意大利农业灌溉发展概况
1.3.1农场规模
意大利的农场以中小农场为主。
全国共有农场255.3万家,农场总面积1320.6万公顷,农场平均规模为5.2公顷。
90%以上的农场规模在10公顷以下,小于10公顷的农场数为230万家,远远大于周边的发达国家。
西欧国家小于10公顷的农场数量比较:
●意大利230万家
●德国25万家
●德国24万家
●德国6万家
意大利农场规模情况见表1-4。
表1-4意大利农场规模
农场数量
管理面积
(万处)
(%)
(万ha)
(%)
小于1公顷
116.42
45.59
51.68
3.91
1--2
46.26
18.11
64.58
4.89
2--5
46.00
18.01
143.76
10.89
5--10
21.80
8.54
151.76
11.49
10--20
12.92
5.06
178.97
13.55
20--30
4.62
1.81
112.06
8.49
30--50
3.67
1.44
139.54
10.57
50--100
2.39
0.94
163.41
12.37
100公顷以上
1.26
0.49
314.86
23.84
合计
255.3
100.00
1320.6
100.00
1.3.2农作物种植情况
主要农作物种植情况见表1-5。
表1-5意大利主要灌溉农作物
灌溉作物
面积
(ha)
(%)
小麦
99637
3.9
甜玉米
623155
24.5
土豆
26461
1.0
制糖甜菜
81532
3.2
向日葵
14260
0.6
大豆
78618
3.1
蔬菜
191012
7.5
牛草料
267560
10.5
葡萄
182694
7.2
柑橘
113651
4.5
其它水果
189175
7.5
其他作物
671254
26.4
100.0
1.3.3意大利节水灌溉发展管理模式
意大利的水资源时空分布及其不均匀,在地域和时域上存在水资源紧缺的问题,意大利的南部水资源比较紧缺。
意大利采取了许多措施,以提高需水量管理水平,尽最大可能平等地对待每个农场;提高水的利用效率,发展节水灌溉,表1-6列出了世界主要国家的节水灌溉面积。
意大利农业灌溉主要由国家灌排委员会ANBI(NationalAssociationofLandReclamationandIrrigation)组织管理。
意大利可灌溉面积390万公顷,国家灌排委员会管理的达到了330万公顷,占83.6%,其余的农场灌溉面积占15%左右。
在国家灌排委员会管理的的实际灌溉面积330万公顷中,其中喷灌面积168.3万公顷、微灌面积66.0万公顷,节水灌溉总面积234.3万公顷,约占实际灌溉面积的71%。
表1-6世界主要国家节水灌溉发展现状
排名
国家
灌溉面积
节水灌溉面积(公顷)
合计
节水灌溉比重
绝对规模排名
数据报告年度
(百万公顷)
喷灌
微滴灌
(百万公顷)
(%)
1
俄罗斯
4.5
3500000
20000
3.52
78.2
4
2008
2
南非
1.67
920059
365342
1.29
77.0
9
2007
3
意大利
3.3
1683000
660000
2.34
71.0
5
2010
4
美国
22.4
12602880
1533116
14.14
63.1
1
2008
5
西班牙
3.8
715102
1502327
2.22
58.4
6
2007
6
法国
2.6
1379800
103300
1.48
57.0
8
2000
7
沙特
1.62
716000
198000
0.91
56.4
10
2004
8
巴西
3.5
1570000
340000
1.91
54.6
7
2004
续上表
排名
国家
灌溉面积
节水灌溉面积(公顷)
合计
节水灌溉比重
绝对规模排名
数据报告年度
(百万公顷)
喷灌
微滴灌
(百万公顷)
(%)
9
印度
60.85
3044940
1897280
4.94
8.1
2
2010
10
中国
59.3
2926710
1669270
4.60
7.8
3
2009
与意大利国家灌排委员会进行交流
1.3.4组织结构和主要功能
意大利国家灌排委员会是一个古老的组织,在公元前1100多年就有文字的条文记录。
目前意大利国家灌溉委员会有160个不同的灌溉排水区域合作组织(Consortia),全国有85%左右的农场品均出产在合作组织覆盖的面积上。
这些合作组织总的灌溉面积约330万公顷。
大约有8000人在这些合作组织工作。
合作组织是一个公众组织,由合作组织协会管理,主要职能是联合私人或者公众致力于排水、灌溉、洪水控制、土地保护、水资源保护和环境保护等工作。
目前意大利已基本完成了灌溉排水渠道方面的工程建设,合作组织越来越重视环境保护和水资源储存、保护等方面的工作。
合作组织管理区域内的土地所有者以及房产的所有者必须得加入该区域的合作组织。
合作组织的管理区域根据河流的流域边界确定,包括城市区和山区等。
合作组织由大区政府控制,同时大区政府必须根据意大利1993年颁布的合作组织的有关法律进行管理。
1.3.5主要灌溉指标
意大利国家灌溉委员会管理下的灌溉基本情况如下:
、
灌溉面积330万公顷
灌溉排水渠道总长181312km
河道护岸总长9233km
水坝和各种形式的堰的数量22839座
水泵系统数量754座
提水灌溉系统数量1301座
排涝面积700万公顷
在全国330万公顷灌溉面积中:
●6%淹没灌溉(主要是水稻等作物)
●23%田间自流灌溉
●51%喷灌
●20%滴灌
喷灌和滴灌占总灌溉面积的71%,节水灌溉工作成绩显著。
在全国700万公顷排涝面积中120万公顷属于机排区。
1.4意大利节水灌溉设备
1.4.1喷灌设备生产及发展概况
意大利于上世纪七十年代初,在总结桁架式喷灌机械和微灌技术的基础上,为克服上 述技术的弱点以及适应大规模的农田灌溉需要、解决大田作物(小麦、玉米、大豆等)的节水灌溉问题,开发、研制成功了卷盘式喷灌机。
经过几年的试验、示范工作,于1978年开始大批量生产。
在几年的生产应用过程中,又不断改进工艺,使卷盘式喷灌机的适应性、灵活性更强,同时造价也有所降低。
卷盘式喷灌机逐渐成为当今欧洲较为流行的节水灌溉 机械。
该项技术现已经基本定型。
据介绍,意大利平原区约60~70%农田使用卷盘 式喷灌机进行喷灌。
意大利公司生产的设备,在有些型号的设备上已经安装了可以控制水量、卷盘转速、卫星定位及喷灌时间的微型计算机。
其产品不仅向发展中国家出口,而且还向发达国家,如美国、德国、北欧等国家出口。
有的公司还在扩大生产规模,如IDROFOGLIA公司将年生产1000台套的规模扩建为年生产1600台套的规模。
在意大利农业与食品部,灌溉排水委员会请佛罗伦萨大学的GrazianoGhinassi教授详细介绍了目前意大利最新的软管卷盘式喷灌机(Hosereelmachines),该项技术是意大利佛罗伦萨大学的研究成果,由意大利的OCMIS公司生产的。
OCMIS公司致力于软管卷盘式喷灌机的设计和生产,是软管盘式喷灌机生产技术方面的领导者。
OCMIS公司生产的软管卷盘式喷灌机移动方便,智能化强,操作简单,可以适用于农田和花园的高效灌溉。
该软管卷盘式喷灌机可根据灌溉地块的规模调节软管长度,在灌溉结束后自动回收软管,再移动到其他地块重复利用,极大降低了灌溉成本。
此外,该喷灌机通过启动水泵和调节水压,可设置四种不同区域的灌水量和工作时间,均匀性优于滴灌。
GrazianoGhinassi教授将该软管卷盘式喷灌机械与普通滴灌方式进行了比较,其投入成本低、节水高效的性能远远胜出一筹。
软管卷盘式喷灌机作业图
意大利生产的喷灌机的卷盘
1.4.2卷盘式喷灌机的主要工作原理及特点
(一)主要工作原理
卷盘式喷灌机主要由三部分组成:
卷盘动力驱动系统、卷盘机架及皮管、喷灌小车。
其中卷盘动力驱动系统是卷盘式喷灌机的心脏。
目前卷盘动力系统有两种类型,一种是利用压力水驱动机械涡轮,另外一种是利用压力水驱动伸缩胶囊为卷盘机提供动力,其中机 械涡轮具有较大的优势。
在卷盘式喷灌机工作时,压力水经卷管输送到喷灌小车,由喷枪雾化后喷灌,同时由卷盘动力驱动系统产生的动力带动卷盘,卷盘旋转带动水管并拖动喷 灌小车,慢慢收回卷管和小车,进行移动灌溉。
(二)喷灌机工作方式 ①将主机安放在田地一边,牵引喷灌小车至田地另一边,同时卷管被拉放在地里,管子长200~600m。
②将压力水输入机器,喷灌水车喷枪开始喷水工作,水压力为4~10Pa,喷枪射程为25~50m,回转角度180°。
③输入机器的压力水驱动卷盘旋转动力机构带动卷盘旋转,缠绕管子并牵引小车行走。
在进行灌溉时无需人照看,一次收管时间为10个小时左右。
④小车一边行走一边喷水,卷管全部收回即完成一条灌溉带。
利用回转机构,可不移动机器而进行两个灌溉位置的灌溉。
(三)卷盘式喷灌机的主要特点
卷盘式喷灌机是一种节水、节能型灌溉设备,这种可移动的机器能够灌溉大面积的农 田,非常适宜于平原旱作区灌溉。
该设备操作比较简便、灵活,在使用时,用拖拉机将设 备拉到田里安置好,就可自动开展工作,并可自行收管,移动喷灌。
同时可根据灌溉时作 物的需水量,调整灌水量的大小,以满足使用者对不同作物灌水量的不同要求。
其主要特 点是:
①适用性强:
该设备可运用于灌溉小麦、玉米、大豆、蔬菜等大田作物。
该设备可以 使用多种水源,包括引用库塘、河渠地表水和抽引地下水。
设备对水源的水质要求不是太 高,在清水和污水环境下均可工作,有些型号还可利用家畜废水进行灌溉或利用一个特殊 装置施用有机肥。
根据灌溉作物的实际情况,可以利用各种调节开关得到所要求的喷灌速 度,获得理想的灌水量。
无论在何种工作条件下,如在水流量小和水压较低的情况下,只 要保证喷枪的压力,就可以得到良好的喷灌雾化程度和最大的喷灌射程。
此外不可逆转的 机械控制机构保证聚乙烯管子缠绕结束时自动停止工作。
②质量可靠:
该设备经过40多年的生产使用,技术比较成熟,质量性能的可靠性已得 到充分验证。
设备结构简单,坚实耐用,使用寿命期在20年以上。
影响机械寿命的主要是 聚乙烯卷管,目前国外产品的使用期为15年左右。
各型号的机器都使用通用标准件,易于 检修维护,使用十分方便。
③节水节能明显:
该设备水利用率高,无沿途损失。
喷灌一次只需水450m3/ha,在 欧洲一般小麦、玉米等农作物一季喷灌5次,年用水量2250~3000m3/ha,可节水50%以上。
此外设备所要求的水泵的功率不是太高,可节能10%左右。
④省地、省力:
该设备对地形的适应性较强,平原区、缓坡地均可使用。
在使用过程中只需解决水源,无需进行田间工程斗农渠配套,减少渠道占地,土地利用率高,易于机械化耕作。
同时,土地经适当平整后,排涝效果较好,排涝沟的布置可适当放大,同时作为引水渠,灌排合一使用。
该设备调节、操作简便,用户经适当培训后即可熟练操作。
设 备在田里安置好后,无需人照看,10小时以后再调换位置,从而大大节省劳动力。
⑤增产效益大:
据工程技术人员和农户介绍,使用该设备的农作物,其增产幅度均在一倍以上,小麦等农作物单产可达:
小麦7t/ha,玉米17t/ha,大豆4t/ha。
⑥价格适宜:
目前,卷盘式喷灌机型号有大、中、小、微四种,大型设备价格每台为4万美元左右,中型为2.0万美元左右,微型设备每台为2000~2500美元左右。
据工程技术人员介绍,卷盘式喷灌机与行架式喷灌机的造价对比,有明显优势,其中设备 购置、维修费、运行费三项前者比后者分别少15~20%、20%和10~12%。
因此,卷盘式喷灌机得到欧、美等发达国家农民用户的广泛欢迎。
大型喷灌机
1.4.3滴灌设备
在意大利,滴灌目前主要应用在大田作物、温室大棚、果园及绿化带等。
近年来,滴灌应用领域出现了一些新的变化势头,如,由温室大棚滴灌室内小单元滴灌向室外露地的大单元滴灌扩展;由蔬菜滴灌向多种经济作物滴灌延伸;除了高附加值作物滴灌,一般作物滴灌也开始有应用。
此外,城市和道路绿化地带、矿山等非农领域也开始尝试应用滴灌技术。
意大利目前常用的滴灌灌水器有两类:
一是管上式滴头或压力补偿滴头,特别是压力补偿式滴头能满足不同压力下均匀灌水的要求,适合山区或地势起伏大的果园。
二是压力补偿和非补偿滴灌管,安装比较方便,更适合株距小且整齐的果树。
滴头堵塞一直困扰滴灌系统的正常应用。
滴头流道直径一般小于1mm,防堵塞一直是滴灌面临的主要困难之一。
滴头堵塞主要是由悬浮物(沙和杂质)、溶解盐(主要是碳酸盐)、藻类有机物等引起。
目前意大利市场上过滤器品种多,规格全,配套过滤除解决泥沙等物理性堵塞,生物堵塞和化学堵塞通过设置网式或叠片过滤器的滤芯解决技术也比较先进。
而我国现有报废滴灌工程中有1/3的原因是过滤出了问题。
此外,目前适合滴灌用的肥料很少,多数肥料溶解性差,也是滴灌出现堵塞问题的一个原因。
因此意大利滴灌技术发展特别是如何有效克服滴头堵塞尤其值得我国借鉴。
意大利生产的压力补偿式滴灌管
意大利生产的谜宫式滴灌带
1.5意大利的农业节水灌溉方法
近年来,随着工业的发展和科学技术的进步,意大利在积极挖掘水资源的同时,不断开发出新的农业节水灌溉技术与方法,并推广到农业生产中。
其主要采取了以下农业节水措施和技术:
(一)不断增建集水设施,以最大限度地收集和贮存降雨季节的天然降水资源,在农耕时用于生产种植。
(二)推广普及使用压力灌溉技术和方法。
压力灌溉包括喷灌和滴灌两种方式。
意大利的农业灌溉技术经历了大水漫灌、沟灌、喷灌和滴灌的几次革命,每次革命都是农业
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