滲灌技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)

李 典

（四川大學(xué)水利水電學(xué)院 成都市 610065）

1 滲灌系統(tǒng)的簡(jiǎn)要介紹

為了科學(xué)合理地灌溉,達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)的目的,人們發(fā)明了許多灌溉裝置,如噴灌、滴灌、微噴滴灌和滲灌等,這些灌溉裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中均有一定的局限性。如噴灌會(huì)引起地表板結(jié),滴灌會(huì)引起鹽分的表聚,滴頭易堵塞等缺點(diǎn),難以推廣應(yīng)用。灌溉方式有多種，滲灌技術(shù)是繼噴灌、滴灌之后的又一節(jié)水灌溉技術(shù)。滲灌是一種地下微灌形式，在低壓條件下，通過(guò)埋于作物根系活動(dòng)層的灌水器（微孔滲灌管），根據(jù)作物的生長(zhǎng)需水量定時(shí)定量地向土壤中滲水供給作物。滲灌由于節(jié)水、增產(chǎn)和保持耕層土壤結(jié)構(gòu)，改善根系土壤的水、肥、氣、熱條件，減少室內(nèi)空氣濕度，有利于田間管理，減少雜草生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害和中耕工作量[1～2]。滲灌包括地下滴灌和地下微孔管滲灌。自20 世紀(jì)80年代初美國(guó)發(fā)明專用滲灌管以來(lái)，滲灌已先后在美國(guó)、法國(guó)、日本、澳大利亞以及中東的部分國(guó)家廣泛應(yīng)用于溫室、果園及綠化灌溉上[3]。

水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、滲灌管組成完整的滲灌系統(tǒng)，其中首部樞紐和滲灌管最為關(guān)鍵。首部樞紐通常由水泵及動(dòng)力機(jī)、控制閥門、水質(zhì)凈化裝置、施肥施藥裝置、進(jìn)排氣裝置、測(cè)量和保護(hù)設(shè)備等組成，是全系統(tǒng)的控制調(diào)度中心。滲灌管質(zhì)量的好壞直接影響到滲灌系統(tǒng)工作的可靠性和灌水質(zhì)量。對(duì)滲灌管的要求是：出水均勻、穩(wěn)定；抗堵塞性能好；制造精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造安裝；堅(jiān)固耐用，價(jià)格低。

2 滲灌技術(shù)的可行性

（1）節(jié)水節(jié)能，節(jié)省土地。滲灌是一種地下灌溉方式，系統(tǒng)全部采用管道輸水，幾乎不會(huì)發(fā)生輸水滲漏損失，同時(shí)灌水量可依據(jù)作物需水量來(lái)控制，也能有效降低土壤水分的深層滲漏；而且灌溉水經(jīng)過(guò)滲灌管直接運(yùn)輸?shù)阶魑锔?，土壤表層比較干燥，可減少株間蒸發(fā)。而且數(shù)據(jù)表明滲灌系統(tǒng)中70%以上的水分可以被作物吸收利用[4]，是灌溉水利用效率最高的灌溉方式。此外，滲灌屬于低壓灌溉，所以相比較其它灌溉方式而言，滲灌更為節(jié)水節(jié)能。

滲灌管網(wǎng)埋于地下，無(wú)需在地面開(kāi)溝整畦，節(jié)約了耕地，能帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

（2）節(jié)省工時(shí)，提高肥料、農(nóng)藥利用率。用明水澆地須大量人力，而且采用滲灌技術(shù)，地表土壤含水量少，沒(méi)有適宜雜草生長(zhǎng)的環(huán)境，省去了除草用藥及人工除草工時(shí)，二者相比，省工率有很大提高。此外，將肥料和農(nóng)藥融入灌溉水中，通過(guò)滲灌系統(tǒng)能隨水施用，減少了其揮發(fā)與淋失，從而提高了農(nóng)藥與肥料的利用率，也減少了人工施肥、藥的工時(shí)。

（3）降濕、增溫，改善土壤結(jié)構(gòu)。土壤表層比較干燥，減少株間蒸發(fā)從而降低了空氣濕度，不僅能抑制雜草生長(zhǎng)，減少蟲(chóng)源，也能在一定程度上減少作物病害。據(jù)測(cè)定，滲灌大棚內(nèi)的空氣相對(duì)濕度一般在60%左右，與地面灌溉相比，滲灌大棚內(nèi)的蔬菜發(fā)病率可降低50%以上[5]。此外，土壤滲灌灌水前后土溫變化不大，為作物根系生長(zhǎng)也提供了一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的溫度環(huán)境。

滲水管出水流非常緩慢，多為層流，管內(nèi)水流壓力低，灌溉水通過(guò)管壁周圍土壤顆粒的吸水作用向土壤擴(kuò)散，不會(huì)破壞田間土壤結(jié)構(gòu)，防止土壤板結(jié)、干裂。同時(shí)能夠保證田間土壤有良好的通透性，微生物活動(dòng)旺盛，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的分解，更適于作物生長(zhǎng)。

（4）增產(chǎn)效果顯著，改善作物品質(zhì)。由以上所述可知，滲灌技術(shù)按需供水，既不會(huì)在地表形成積水，也不會(huì)產(chǎn)生深層滲漏，使耕層土壤保持完好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)而具有良好的通氣性，同時(shí)降濕升溫，減少病蟲(chóng)害的危害，肥料農(nóng)藥利用率也有較大提高，從而在最大程度上為作物生長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的環(huán)境。因此，滲灌還具有提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)的作用，與地面灌溉相比，滲灌可使作物增產(chǎn)40%左右[6]。

3 滲灌系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）滲灌管的埋設(shè)。滲灌管的埋設(shè)有兩種方式，一種是挖開(kāi)溝道后將管道埋入，然后回填；另一種是在地面鋪設(shè)滲灌管，然后堆出土埂或臺(tái)田。而滲灌管的埋深則主要取決于作物種類和土壤質(zhì)地。適宜的埋設(shè)深度應(yīng)能使灌溉水借毛細(xì)管作用充分濕潤(rùn)計(jì)劃濕潤(rùn)層，特別是在表層也能達(dá)到一定的濕潤(rùn)程度，而深層滲漏最小[7]。

（2）滲灌管的間距。滲灌管的鋪設(shè)間距除了和埋深有關(guān)，還與當(dāng)?shù)貧夂驐l件、作物種類、土壤質(zhì)地有關(guān)。Phene（1976）研究認(rèn)為對(duì)砂性土和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物在干旱地區(qū)應(yīng)采用較小的間距,而在濕潤(rùn)地區(qū),間距則可稍大一些[8]。而且一般情況下，較小的管道間距有利于干旱地區(qū)或砂性土壤的田間土壤水均勻分布，多雨濕潤(rùn)區(qū)則可采用較寬的管道間距。

（3）滲灌管的流量。土壤質(zhì)地對(duì)滲灌管的出流量有著重要的影響，尤其是土壤的滲水性能。在滲灌灌水后，灌水器出水口周圍土壤水飽和，處于有壓淹沒(méi)出流狀態(tài)，則會(huì)影響到滲灌效果。一般來(lái)說(shuō)，粘重的土壤適于選擇小流量；輕質(zhì)土壤適于選擇大流量。

（4）滲灌工作壓力。滲灌適宜的工作壓力為（1～3）m 水頭。

4 滲灌技術(shù)存在的問(wèn)題

滲灌灌溉技術(shù)雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于滲灌管埋設(shè)在作物根系層，出水口小且不均勻，作物根系具有趨水性，很容易產(chǎn)生堵塞，清理也很困難。埋設(shè)地面以下的管道屬于隱蔽工程，不同位置的出水量、堵塞情況、深層滲漏等問(wèn)題不易被發(fā)現(xiàn)。每季作物收獲后，檢查清理滲灌管難度較大。施加有機(jī)肥的過(guò)濾器容易銹蝕，減少了有效過(guò)水?dāng)嗝婷娣e。同時(shí)，由于滲灌管易于堵塞，會(huì)致使?jié)B灌的灌水均勻度差，嚴(yán)重影響灌水質(zhì)量。滲灌灌溉技術(shù)雖然經(jīng)過(guò)了多年的研究，但由于土質(zhì)差異、作物差異，合理確定不同土質(zhì)、不同作物灌水技術(shù)要素指標(biāo)還存在一定的問(wèn)題。同時(shí)，不合理的滲管出流量也會(huì)引發(fā)灌溉水出現(xiàn)深層滲漏現(xiàn)象。土壤滲透性很大或地面坡度較陡的地方采用滲灌技術(shù)也都存在問(wèn)題。

然而最主要的問(wèn)題依舊是滲灌管的堵塞問(wèn)題。滴灌管發(fā)生堵塞將直接影響灌水均勻度,并最終決定灌溉系統(tǒng)的使用年限[3]。經(jīng)過(guò)管壁打孔的塑料管試驗(yàn)結(jié)果表明，滲水孔眼的堵塞主要是生物堵塞，其次是由懸浮固體物質(zhì)、有機(jī)物以及作物根系纏繞滲水管引起的。針對(duì)各個(gè)原因，專家也提出了一系列對(duì)應(yīng)方法，例如美國(guó)采用水質(zhì)處理和pH 值為2 的酸性水沖堵；為防止負(fù)壓吸力,以色列Netafim 公司在內(nèi)鑲式灌水器出口處增設(shè)一顆活動(dòng)的舌片，Geoflow 公司發(fā)明了一種內(nèi)鑲式壓力補(bǔ)償式滴頭，這兩類滴頭在當(dāng)灌溉停止時(shí)，滴頭出口會(huì)自動(dòng)鎖住，從而阻止了灌水器附近的泥土進(jìn)入管道引起堵塞；對(duì)于作物根系纏繞滲水管問(wèn)題則可在灌水器材料中添加一種長(zhǎng)效、緩施除草劑等。

5 總結(jié)

（1）滲灌具有節(jié)水節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，是灌溉水利用率最高的灌溉方式，能帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

（2）進(jìn)行滲灌規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要依據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際條件確定各個(gè)滲灌設(shè)計(jì)參數(shù)，才能更好地保證滲灌的灌水質(zhì)量。

（3）滲灌同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)：易堵塞、難清洗、灌水均勻度差、工程投資較大、受氣候影響大等。其中堵塞問(wèn)題依舊是一大研究難題，抗堵塞滴頭的研制也將是今后的一大研究重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)

[1]葉全寶，李華，霍中洋，等.我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略[J].農(nóng)機(jī)化研究，2004，（5）：36-38.

[2]張樹(shù)函，徐翠萍，丁躍元，等.滲管埋深條件下日光溫室滲灌技術(shù)初步研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2002，（1）：30-34.

[3]岳兵.滲灌技術(shù)存在問(wèn)題與建議[J].灌溉排水，1997，16（2）：40-44.

[4]錢曉輝，孟德財(cái)，李茂林.試述農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的滲灌技術(shù)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2000，（4）：72.

[5]杜堯東，等.滲灌技術(shù)及其在遼寧的應(yīng)用[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[6]杜堯東，劉作新.滲灌——設(shè)施園藝先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)[J].資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)，2000，16（5）：266-267.

[7]王忠波，王曉斌，肖建民.滲灌技術(shù)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2004，（5）：115.

[8]康銀紅，馬孝義，李娟，等.地下滴滲灌灌水技術(shù)研究進(jìn)展，2007，20（6）：34.