《节水农业理论与技术》教学大纲 |
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《节水农业理论与技术》教学大纲 一、基本信息 课程名称 节水农业理论与技术 课程编号 ARGE3112 英文名称 Theory and techniques of water-saving agriculture 课程类型 专业选修课 总学时 36 理论学时 36 实验学时
实践学时 0 学分 2 预修课程
适用对象 农业资源与环境专业 课程简介 (200字左右) 本课程主要介绍节水农业的理论和技术。内容包括:传统农业与现代农业节水技术(农业资源问题、我国传统农业精华、传统农业与现代农业节水技术、干旱威胁与节水农业发展);节水农业基础理论(生态农业的资源利用、作物水分生理、土壤水分的调控与利用、节水农业综合配套技术体系);节水农业工程技术(农田灌溉原理、灌水方法与技术、灌溉渠道系统、灌溉管道系统、农田排水工程)等。 二、教学目标及任务 本课程为农业资源与环境专业的专业选修课。通过学习该课程: (一)了解我国传统农业的精华和现代农业节水的时代需求,了解国内外节水农业科技的发展概况和发展趋势。 (二)学习节水农业的基础理论,包括生态农业的资源利用、作物水分生理、土壤水分的调控与利用、节水农业综合配套技术体系,了解节水农业的科学概念及节水农业原理,掌握节水农业的基本理论。 (三)学习和研究节水农业工程技术,包括农田灌溉原理、灌水方法与技术、灌溉渠道系统、灌溉管道系统、农田排水工程等。明确节水农业工程技术是发展高产、优质、高效农业的重要环节,是农业可持续发展的重要措施。 (四)通过本课程的学习,使学生对节水农业理论与技术的基本内容有一个较为全面的了解,并掌握主要作物的节水高产栽培技术,使学生获得一定的生产实践知识和技能,具有节水农业规划、设计、管理与施工的基本技能。 三、学时分配 教学课时分配 章节 章节内容 讲课 实验 实践 合计 Ⅰ-1 农业资源问题:我国农业资源的现状与问题,节水农业技术研究; 2
Ⅰ-2 我国传统农业精华:农业的起源,传统农业技术要览,现代农业的发展; 2
Ⅰ-3 节水农业的概念,传统农业的节水技术,精耕细作与蓄水保墒;节水农业现状与问题,我国农田水利事业的成就 4
Ⅰ-4 传统农业与现代农业节水技术:我国农业资源特点,干旱灾害对农业的威胁,综合农业区划,旱作节水农业的历史机遇; 4
Ⅱ-1 节水农业基础理论:作物水分生理 4
Ⅱ-2 节水农业基础理论:土壤水分的调控与利用 2
Ⅱ-3 节水农业基础理论:节水农业综合配套技术体系 2
Ⅲ-1 节水农业工程技术概述 2
Ⅲ-2 灌溉原理 2
Ⅲ-3 灌溉方法与灌水技术:地面灌、喷灌、滴灌、渗灌 6
Ⅲ-4 灌溉渠道系统 2
Ⅲ-5 灌溉管道系统
2
Ⅲ-6 农田排水工程 2
合计 36
四、教学内容及教学要求 Ⅰ 传统农业与现代农业节水技术 Ⅰ-1 农业资源问题 第一节 我国农业资源的现状与问题 1. 我国农业资源的现状与问题 2. 节水农业技术研究 习题要点:灌溉水利用率及水分利用效率的定义? 第二节 节水农业技术研究 1. 农艺节水技术 2. 生物节水技术 3. 工程节水技术 4. 管理节水技术 习题要点:节水农业的评价标准是什么? 本章重点、难点:农业用水的主要问题及其原因。 本章教学要求:通过本章学习了解农业用水的主要问题及其原因,了解节水农业技术研究的主要内容,掌握灌溉水利用率及水分利用效率的定义及节水农业的评价标准。
Ⅰ-2 我国传统农业精华 第一节 农业的起源 1. 农业的起源 2. 传统农业技术要览 3. 现代农业的发展 习题要点:原始农业和传统农业的最主要的表现? 第二节 传统农业技术要览 1. 传统农业史略 2. 旱作农业技术体系 3. 水田耕作技术体系 习题要点:传统旱作、水田技术体系的基本内容是什么? 第三节 现代农业的发展 1. 农业装备的发展 2. 现代农业的局限 3. 现代农业的巨大潜力 习题要点:现代农业发展与局限性是什么?
本章重点、难点:传统旱作、水田技术体系的基本内容。 本章教学要求:通过本章学习了解原始农业的起源,传统农业的发展过程以及现代农业的发展潜力,掌握原始农业和传统农业的最主要的表现,传统旱作、水田技术体系的基本内容,传统农业技术的四要素,以及现代农业发展与局限性。
Ⅰ-3 传统农业与现代农业节水技术 第一节 节水农业的概念 1. 节水农业的提出 2. 节水农业的概念与基本内容 习题要点:水农业的概念及特点是什么? 第二节 传统农业的节水技术 1. 耕-耙-耱-压-锄耕作技术体系—旱作 2. 耕-耙-耖-耘-耥耕作技术体系—水田 3. 精耕细作 习题要点:作、水田农业的耕作技术体系的内容是什么? 第三节 精耕细作与蓄水保墒 1. 深耕与蓄墒 2. “三深”耕作 3. “四墒”整地 4. “四早三多”耕作法 习题要点:深耕与蓄墒的技术内容及作用是什么? 第四节 节水农业现状与问题 1. 农业用水浪费严重 2. 农田水利基本建设浪费严重 3. 抗旱节水的农业技术被边缘化 4. 现代农业节水的主要技术问题 习题要点:现代农业节水的主要问题是什么?
本章重点、难点:深耕与蓄墒的技术内容及作用。 本章教学要求:通过本章学习掌握节水农业的概念及特点,旱作、水田农业的耕作技术体系的内容,深耕与蓄墒的技术内容及作用,现代农业节水的主要问题。
Ⅰ-4 干旱威胁与节水农业发展 第一节 我国农业资源特点 1. 干旱程度与干旱期 2. 农业气候资源 3. 农业气候分区 习题要点:旱情、旱灾、干旱指数的定义? 第二节 干旱灾害对农业的威胁 1. 我国干旱的发生特点 2. 形成大范围干旱的气候条件 3. 干旱的威胁 习题要点:中国农业气候的特点及中国旱灾的发生特点是什么? 第三节 综合农业区划 1. 温度带与耕作制度 2. 降水与农业分区 3. 综合农业区划 习题要点:中国的农业气候分几个区? 第四节 旱作节水农业的历史机遇 1. 五大干旱中心 2. 发展旱作节水农业的重大意义 习题要点:发展旱作节水农业的重大意义是什么?
本章重点、难点:中国旱灾的发生特点;发展旱作节水农业的重大意义。 本章教学要求:通过本章学习了解中国的农业气候分区和综合农业区划情况,掌握旱情、旱灾、干旱指数的定义;中国农业气候及旱灾的特点;理解发展旱作节水农业的重大意义。
Ⅱ 节水农业基础理论 Ⅱ-1 作物水分生理 第一节 水在植物生命活动中的作用 1. 植物的含水量 2. 植物体内水分存在的状态 3. 水分在植物生命活动中的作用 习题要点:掌握植物相对含水量的计算,理解植物体内水分存在的状态,了解水对于植物的意义。 第二节 植物对水分的吸收 1. 植物细胞对水分的吸收 2. 植物根系对水分的吸收 习题要点:掌握植物水势概念及其组成,理解植物根系吸收水分的途径和动力 第三节 植物的蒸腾作用 1. 蒸腾作用的概念、生理意义和指标 2. 气孔蒸腾 习题要点:掌握蒸腾作用、蒸腾速率和蒸腾系数的概念,气孔运动的机理,了解小孔定律。 第四节 植物体内水分的运输 1. 水分运输的途径 2. 水分沿导管或管胞上升的机制 3. 水分运输的速度 习题要点:掌握水分上升的动力和机制,了解水分运输的途径。 第五节 合理灌溉的生理基础 1. 作物的需水规律 2. 合理灌溉指标及灌溉方法 习题要点:掌握合理灌溉的指标,理解作物的需水规律。 本章重点、难点:掌握植物水势的组成、植物蒸腾的概念和指标和气孔运动的机理。 本章教学要求:利用质壁分离实验介绍植物水势的组成,详细说明植物蒸腾的指标和水分上升的机制。
Ⅱ-2 土壤水分的调控与利用 第一节、土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定 1. 土壤水的重要性 2. 土壤水分类型及有效性 3. 土壤含水量的表示方法 4. 土壤水分含量的测定方法 习题要点:掌握土壤水分类型和含水量的表示方法,理解水分含量的测定方法,了解水的重要意义。 第二节、土壤水能态 1. 土水势 2. 土壤水吸力 3. 土壤水的有效性 习题要点:掌握土壤水势的定义和水的有效性,理解水吸力。 第三节、土壤水分运动规律 液态水的运动 气态水的运动 习题要点:掌握饱和流和非不饱和流的差别,理解冻后聚墒和夜潮的含义。 第四节 土壤水分的高效利用 1. 水分高效利用的途径 2. 土壤水的调控措施 习题要点:了解土壤水的调控措施 本章重点、难点:掌握土壤水分类型和含水量的表示方法,土水势和水分运动规律。 本章教学要求:详细介绍土壤土壤水分类型和含水量的表示方法,和植物水势对应起来介绍土壤水势。
Ⅱ-3 节水农业综合体系 第一节 国外节水农业的概况 习题要点:了解典型国家节水农业的方式 第二节 我国节水农业现状及开发战略 习题要点:了解我国节水农业的历史和将来发展方向 第三节 节水农业的技术 1. 工程节水技术 2. 农艺节水技术 3. 管理节水技术 习题要点:掌握工程节水技术、农艺节水和管理节水的方式。 本章重点、难点:掌握工程节水技术、农艺节水和管理节水的方式。 本章教学要求:简要介绍国内外节水农业发展历史和现状,重点阐述工程节水技术、农艺节水和管理节水的方式。
Ⅲ 节水农业工程技术 Ⅲ-1 节水农业工程技术概述 第一节我国水资源状况及灌溉排水事业 一、 中国水资源分配特点 二、 灌溉地带的划分 三、节水灌溉的重要性及其目标 1.节水的重要性 2.节水灌溉的目标 习题要点:农田水利(灌溉排水工程)的基本概念与含义,节水灌溉的重要性和目标是什么? 第二节我国农田水利事业的主要成就 一、古代农田水利事业的成就 二、新中国的水利建设 1.取得的成绩 2.存在的问题 3.发展的趋势 习题要点:灌排工程学的发展趋势是什么? 第三节农田水利学的研究对象与基本内容 1.改善和调节地区水情 2.改变和调节农田水分状况 习题要点:灌排工程学的研究对象与基础措施是什么?
本章重点、难点:灌排工程学的发展趋势;灌排工程学的研究对象与基础措施 本章教学要求:通过本章学习了解我国对发展农业节水灌溉的重要性,以及灌排工程学的发展趋势,掌握农田水利(灌溉排水工程)的基本概念与含义,以及研究对象与基础措施。
Ⅲ-2 灌溉原理 第一节 作物对灌溉的要求 1.灌溉的意义 2.灌溉水质 习题要点:灌溉水质包括哪些方面? 第二节 作物需水规律及其对土壤水分状况的要求 1.作物吸水特性与影响因素 2.土壤水分对作物生长的影响 习题要点:作物需水规律有哪些? 第三节 灌溉制度的确定 1.灌溉制度的主要内容 2.灌溉制度的作用 3.灌溉制度的确定 习题要点:如何确定灌溉制度? 本章重点、难点:灌溉水质;灌溉制度的确定。 本章教学要求:通过本章学习了解作物吸水特性与影响因素,以及土壤水分对作物生长的影响,掌握灌溉制度的主要内容和灌溉制度的确定。
Ⅲ-3 灌水方法与技术 (汪志农) 第一节 概述 第二节 地面灌水方法 一、 畦灌法 1.畦田布置 2.畦田规格 3.畦田优点 4.畦田缺点 5.畦田灌溉技术 习题要点:畦灌法的灌水技术有哪些? 二、 沟灌法 1.沟道的规格 2.沟灌的优缺点 3.沟灌技术要素 4.沟灌新技术 习题要点:沟灌法的灌水技术要素是什么? 三、 淹灌法 1.淹灌法特点 2.格田规格 习题要点:淹灌法的作用是什么?
本节重点、难点:畦灌法、沟灌法和淹灌法的灌水技术。 本节教学要求:通过本章学习了解畦灌法、沟灌法和淹灌法的灌水特点,掌握畦灌法、沟灌法和淹灌法的灌水技术与方法。
第三节 喷灌法 一、 喷灌概述 习题要点:简述喷灌技术的发展历程和喷灌特点。 二、 喷灌系统及其设备 1.喷灌系统的组成与分类 2.喷头的种类及工作原理 习题要点:喷灌系统由哪几部分组成?喷头的工作原理是什么? 三、 喷灌的主要技术要求 1.喷灌的主要技术要求 2.影响喷灌水量分布的因素 3.喷灌主要技术要素的测定 习题要点:喷灌的主要技术要求有哪些? 本节重点、难点:喷灌系统的组成与分类;喷灌的主要技术要求。 本节教学要求:通过本章学习了解国内外喷灌技术的发展概况及喷灌的优缺点,掌握喷灌系统的组成和各种喷灌类型以及喷灌的主要技术要求。
第四节 微灌法 一、 概述 1.微灌发展简史 2.微灌种类 3.微灌的特点及适用范围 习题要点:微灌的种类有哪些? 二、 滴灌 1.滴灌的特点 2.滴灌系统的组成 习题要点:滴灌的优缺点有哪些? 三、 滴灌运行管理 1.滴灌系统堵塞的原因 2.滴灌系统堵塞的处理方法 3.滴灌系统堵塞预防 习题要点:滴灌系统堵塞的处理方法有哪些? 本节重点、难点:微灌种类;滴灌运行管理。 本节教学要求:通过本章学习了解微灌发展的概况、特点及适用范围,掌握微灌的类型和滴灌运行管理方法。 第五节 渗灌法 一、 渗灌的优缺点 二、 渗灌的类型 三、 渗灌系统的组成与结构 四、 渗灌技术要素 习题要点:渗灌的优缺点有哪些?
本节重点、难点:渗灌种类;渗灌的工作原理。 本节教学要求:通过本章学习了解渗灌的特点及适用范围,掌握渗灌的类型和渗灌运行管理方法。
Ⅲ-4 灌溉渠道系统 第一节 灌溉渠道系统的规划 1.灌溉渠道系统的组成 2.灌溉渠道系统的规划布置 习题要点:灌溉渠道系统的规划布置原则有哪些? 第二节 灌溉渠道设计流量 1.渠道净流量 2.渠道损失流量 3.渠道加大流量和最小流量 习题要点:什么是渠道净流量和渠道损失流量? 第三节 灌溉渠道设计 1.渠道设计原则 2.渠道横断面的设计 3.渠道纵断面的设计 习题要点:渠道横断面与渠道纵断面的设计方法有哪些? 第四节 渠道系统的建筑物 1.控制建筑物 2.交叉建筑物 3.联接建筑物 4.量水建筑物 习题要点:渠道系统各类建筑物的作用是什么? 本章重点、难点:与渠道设计相关的参数及其确定原理;纵横断面的设计。 本章教学要求:通过本章学习了解灌溉渠道系统的规划布置和渠道设计原则,掌握渠道渠道设计相关的参数的确定方法及纵横断面的设计方法。
Ⅲ-5 灌溉管道系统 第一节 概述 一、灌溉管道系统定义 是从水源取水经处理后,用有压或无压管道网输送到田间进行灌溉的全套工程。 二、管道系统的主要优点: (1)省地,一般少占耕地7%~13%; (2)减少输水损失,提高灌溉水利用系数; (3)适应多种灌水方式的要求; (4)便于自动化控制; (5)对地形的适应性更强; (6)无需清淤除杂草,减少管理劳动量. 三、管道系统的主要缺点: (1)需要的材料和设备较多,投资较高; (2)规划设计内容较复杂; (3)对水源水质的要求较高; (4)对施工及管理的技术要求较高。 习题要点:管道灌溉系统的优点有哪些 第二节 灌溉管道系统的组成与分类 一、 管道系统的组成:水源、首部枢纽、输配水管网、灌水器 二、管道系统的分类 1. 按结构形式分类:开敞式、封闭式、半封闭式 2.按工作压力分类:压灌溉管道系统(地表下,管内有自由水面,常见于渗灌)、低压、中压、高压灌溉管道系统 3. 按各部分在灌溉季节可移动程度分类:固定式、移动式、半固定式 4. 按灌水方法分类:喷灌系统、微灌系统、渗灌系统、低压管道输水地面灌溉系统 5. 按压力的来源分类:自压管道灌溉系统、机压管道灌溉系统 习题要点:管网布置的原则有哪些? 第三节 灌溉管道系统的规划布置 一、水源工程的布置 二、首部枢纽的组成及布置 三、灌溉面积分区 四、灌溉管道系统形式的选择 五、管道系统的布置 1、输配水管网规划布置的原则与要求 2、输配水管网的布置类型:1)树枝状管网、环状管网、混合状管网 依其结构可分为:(1)地埋固定式和(2)地面移动式 习题要点:管道的技术要求有哪些?
第四节 管道的种类及其规格 一、固定管道的种类 水泥土管、素混凝土管、圬工涵管、石棉水泥管、塑料管、钢筋混凝土管、铸铁管、钢管 二、移动管道的种类 软管、半软管、硬管 第五节 管道附件 一、控制件(8种) 给水栓、阀门、安全阀、逆止阀、空气阀、流量调节器、配水井、放水井 二、连接件(6种) 三通和四通、弯头、异径管、堵头、乙字管、短管 三、快速接头 杠杆紧扣式、搭扣式、弹簧锁紧式…旋扣式接头 习题要点:管道主要控制件及作用是什么? 第六节 管道系统的工作制度 一、 续灌方式 二、轮灌方式 三、随机取水方式 习题要点:管道系统的工作制度有哪些? 第七节 流量与压力推算 以树枝状管网的水力计算为例 一、设计流量的推算:可以忽略沿程的流量损失。 采用续灌时,设计流量等于下一级管道流量之和 。 采用轮灌时,设计流量等于同时工作的下一级管道流量之和的最大值。 二、首部设计工作压力的推算 首先在灌区内选择一个或几个典型点,然后按下式计算出各自的工作压力,取其最大或次大者为设计工作压力。 第八节 管道系统的结构设计 一、 埋深与坡度 二、 镇墩与支墩 三、 柔性接头与伸缩接头 四、 排气与泄水装置 五、 阀门井 六、竖管与支柱 习题要点:管道系统的结构及作用是什么?
本章重点、难点:管道系统的结构设计包括的内容。 本章教学要求:通过本章学习,要求了解管网布置的原则,管道主要控制件及作用,管道的几种结构设计;掌握管道灌溉系统的优点,管道的技术要求,管道系统的结构设计包括的内容。
Ⅲ-6 农田排水工程 第一节 排水原理 1.农田水分过多对土壤、作物的影响 2.土壤物理性质与农田排水的关系 3.排水指标 习题要点:排水指标有哪些? 第二节 排除地表迳流 1.地面排水流量的计算 2.地面排水系统的布置与排水方法 习题要点:如何计算地面排水流量? 第三节 控制地下水位 1.地下水排水流量的计算 2.控制地下水位的沟深与间距的确定 习题要点:确定沟深与间距的原理是什么? 第四节 排除土层滞水 1.引起土层滞水的因素 2.排除土层滞水的农业措施 习题要点:排除土层滞水的农业措施有哪些? 本章重点、难点:排水指标;排水流量的计算和控制地下水位的沟深与间距的确定。 本章教学要求:通过本章学习,了解排水原理,掌握排水指标和排除地表迳流、土层滞水以及控制地下水位的方法。
五、考核方式及要求 考核方式:闭卷笔试。总成绩由二部分组成, 即:平时成绩+考试成绩。平时成绩占30%, “课程论文”占70%。 六、推荐教材及教学参考书 教 材:《节水农业理论与技术》,王英君,北京:中国农业科学技术出版社,2010年 《农田水利学》,郭元裕,北京:水利电力出版社.2009年 《灌溉排水工程学》,汪志农,北京,中国农业出版社,2009年 参考书: 1.《节水农业》,山仑,黄占斌,张岁歧,北京:清华大学出版社,2000年 2.《田间节水灌溉新技术研究与应用》许迪,李益农,北京:中国农业出版社,2002年
大纲修订人:罗朝晖 大纲审定人:李荣 修订日期:2015年4月20日
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