我國(guó)溫室微灌技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

韓紅亮 王雪梅

摘要我國(guó)的溫室種植技術(shù)和微灌灌溉技術(shù)近些年發(fā)展較快，微灌技術(shù)的推廣應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。該文介紹了我國(guó)溫室微灌技術(shù)的現(xiàn)實(shí)情況和微灌設(shè)備，說(shuō)明了影響我國(guó)溫室灌溉技術(shù)發(fā)展的主要因素，展望未來(lái)溫室微灌技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞溫室；微灌技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

中圖分類(lèi)號(hào)S275文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）24-302-02

作者簡(jiǎn)介韓紅亮（1986- ），男，河北邢臺(tái)人，助教，碩士，從事高職水利工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與研究工作。

收稿日期20150629

相對(duì)于外界自然環(huán)境，溫室有自己的特點(diǎn)，溫室中風(fēng)速相對(duì)較小、溫度相對(duì)較高、濕度相對(duì)較大、且光照不如外部充分，溫室上部有塑料膜或者玻璃罩覆蓋，可將降雨阻止在室外，水分蒸發(fā)也比較弱[1]等，溫室又具有可控性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，近些年溫室種植發(fā)展較快，受到農(nóng)民和地方政府的歡迎。研究表明，溫室內(nèi)部的騰發(fā)量比室外要低30%～40%，作物系數(shù)比室外要高[2]。

新形勢(shì)下，我國(guó)水資源日益緊張，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)已成為全社會(huì)的普遍意識(shí)[3]。微灌逐漸引起人們的重視，微灌是按照作物需求，通過(guò)低壓管道系統(tǒng)將水分送至灌水器，進(jìn)而將水和養(yǎng)分以較小的流量輸送到作物根部附近土壤的一種灌水模式。其與傳統(tǒng)灌溉有明顯的區(qū)別，傳統(tǒng)灌溉流量大、耗損多、將水分全面地灌在地面上，浪費(fèi)量大[3]。

1溫室微灌技術(shù)概論

1.1我國(guó)溫室微灌技術(shù)現(xiàn)狀

根據(jù)灌水器不同可將微灌分為滴灌、滲灌、微噴灌和小管涌泉灌等4種類(lèi)型。溫室內(nèi)常見(jiàn)的微灌技術(shù)有膜下滴管、微噴灌2種。

我國(guó)的微灌技術(shù)在實(shí)踐方面仍處于起步階段；對(duì)于傳統(tǒng)的地面灌溉來(lái)說(shuō)，雖然對(duì)灌溉水的利用效率僅有40%左右，但卻處于主要地位[4]。其主要原因：一是起點(diǎn)低。過(guò)去技術(shù)不發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，農(nóng)業(yè)主要以傳統(tǒng)的“靠天吃飯”模式為主。近些年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，為節(jié)水灌溉奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；二是我國(guó)過(guò)去發(fā)展節(jié)水灌溉的意識(shí)不強(qiáng)。近些年，由于水資源短缺，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展必須走節(jié)水型農(nóng)業(yè)的道路；三是微灌技術(shù)微灌雖節(jié)水效果較好，還能夠提高灌溉水利用效率和作物產(chǎn)量（尤其是經(jīng)濟(jì)作物能夠增產(chǎn)20%～30%），但其對(duì)技術(shù)要求較高，成本也高，所以并沒(méi)有成為主要的灌溉方式。隨著人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到節(jié)水的重要性，國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉越來(lái)越重視，投入也逐年增加[5]，各地迅速建立起了設(shè)施農(nóng)業(yè)的示范點(diǎn)，部分示范點(diǎn)還安裝了先進(jìn)設(shè)備，這些設(shè)備中有的是國(guó)產(chǎn)的，也有從以色列、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口的。在推廣應(yīng)用方面，各地政府因地制宜，推廣適合當(dāng)?shù)氐姆N植模式和品種，溫室類(lèi)型以日光溫室為主，內(nèi)設(shè)滴灌、微噴等設(shè)施，如江蘇生宿遷市大力推廣日光溫室、將膜下滴灌作為主要的灌溉方式；再如，陜西楊凌農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園在設(shè)施農(nóng)業(yè)示范點(diǎn)設(shè)置了大量日光溫室，內(nèi)設(shè)微噴、滴灌、膜下滴灌等設(shè)備，取得了良好的示范效果。不少地區(qū)的示范點(diǎn)還在溫室內(nèi)安裝了自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速、日照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)灌溉的研究提供了依據(jù)。為了進(jìn)一步規(guī)范和加快溫室微灌技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家先后制定了微灌設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，研制開(kāi)發(fā)出了一批新型的微灌設(shè)備，有力地推動(dòng)了微灌技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[6]。

1.2溫室微灌技術(shù)的特點(diǎn)

溫室作為一個(gè)人工系統(tǒng)，可以人工進(jìn)行光照、濕度、溫度和氣體的調(diào)節(jié)。溫室的建設(shè)打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的隨季種植，可在全年生產(chǎn)各種蔬菜。通過(guò)人工增溫、人工保溫、人工降溫等方式，為作物提供良好的溫度環(huán)境，使作物在全生育階段獲取足夠的積溫。溫室中可進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)，通過(guò)開(kāi)啟天窗、風(fēng)機(jī)、濕簾等方式調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的濕度。有的溫室還可以進(jìn)行人工補(bǔ)光、人工補(bǔ)氣，達(dá)到了很高的水平。

溫室微灌技術(shù)是將溫室技術(shù)與微灌技術(shù)相結(jié)合的一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，是集設(shè)施、水利、農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。利用管道系統(tǒng)供水，使灌溉水通過(guò)滴頭、滴管帶孔口或微噴頭，小流量、均勻地浸潤(rùn)作物主根區(qū)域，使作物主要根系區(qū)的土壤一直處于較濕潤(rùn)的狀態(tài)。其灌溉優(yōu)勢(shì)十分明顯：（1）由于微灌屬局部灌溉，只灌溉主根系區(qū)域，其他區(qū)域不灌，加上流量小、流速緩慢，十分省水；（2）一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于根系較小的土栽作物（如辣椒、草莓等），一株植物只配一個(gè)滴頭；對(duì)于根系較大作物（如南瓜、西葫蘆等），可采用環(huán)繞滴灌的形式，使用多個(gè)滴頭同時(shí)灌溉；對(duì)于盆栽植物，可為幾個(gè)盆配置2～4個(gè)滴頭。從以上形式可以看出，相比傳統(tǒng)灌溉，微灌灌水技術(shù)可獲得更高的均勻度；（3）微灌采用的水質(zhì)較好，可以將肥料溶解在水中，進(jìn)行隨水施肥，施肥均勻度較高；（4）微灌采用低壓管道輸水，減少了水量的沿程滲漏，節(jié)省水量；（5）微灌灌溉的設(shè)施比較完整，在一定程度上節(jié)省了人工，減低了生產(chǎn)成本。

1.2溫室微灌系統(tǒng)及設(shè)備

（1）系統(tǒng)組成。微灌系統(tǒng)一般由水源工程、首部樞紐、施肥裝置、輸配水管網(wǎng)、灌水器（滴頭或滴管帶、微噴頭、微噴帶）、量測(cè)和保護(hù)裝置等組成。水源工程，為保證水質(zhì)，溫室微灌水源以管井為主，不宜堵塞灌水器。灌溉水一般從首部樞紐經(jīng)低壓管道直接接入田間灌溉系統(tǒng)。輸配水管網(wǎng)常采用樹(shù)枝狀布置形式，管材主要為塑料管或薄壁鋁管。

（2）附屬設(shè)備。微灌技術(shù)的附屬設(shè)備主要有施肥裝置、灌水器、量測(cè)和保護(hù)裝置等。

常用的施肥裝置有壓差式施肥罐、文丘里注入器、射流式施肥器、注射泵。我國(guó)溫室微灌近幾年開(kāi)始逐漸設(shè)置施肥器，且壓差式施肥器使用較多，市場(chǎng)上施肥器的種類(lèi)也較少，這在一定程度上降低了溫室大棚的實(shí)際生產(chǎn)效能。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的灌水器品種較多。就滴灌管來(lái)說(shuō)，主要有兩種：一種是國(guó)內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)的微管滴頭、壓力外償?shù)晤^和簡(jiǎn)易內(nèi)鑲滴灌管等產(chǎn)品，此種產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，存在滴頭堵塞、灌水均勻度不高和塑料老化等問(wèn)題；另一種是引進(jìn)以色列等國(guó)外技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)的滴灌管等，由于內(nèi)鑲滴頭生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)精度較高，因此產(chǎn)品的價(jià)格較高，再加上品種規(guī)格較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。微噴的灌水器目前主要有單側(cè)輪微噴頭、雙側(cè)輪微噴頭、折射式微噴頭、旋轉(zhuǎn)式微噴頭等。

對(duì)于控制、測(cè)量與保護(hù)裝置，有閥門(mén)、流量和壓力調(diào)節(jié)器、流量表或水表、壓力表、安全閥、進(jìn)排氣閥等。自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)成型的產(chǎn)品較少，大部分尚采用手動(dòng)閥門(mén)來(lái)操作。

2溫室微灌技術(shù)的發(fā)展與展望

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能化節(jié)水灌溉技術(shù)正在迅猛發(fā)展。大棚蔬菜智能化種植將成我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)。在這方面已有例可循，如江蘇省宿遷地區(qū)近幾年大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，重點(diǎn)扶持溫室蔬菜種植，目前，不少溫室已經(jīng)采用了智能化滴灌的灌水方式[7]。

2.1墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)灌水技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)智能化灌溉，一個(gè)重要的途徑是對(duì)土壤的墑情變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，以減少粗放式的灌水帶來(lái)的水量浪費(fèi)。目前較先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法是用傳感器監(jiān)測(cè)含水率，數(shù)據(jù)采集器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳到信號(hào)控制中心，控制中心判斷是否需要灌水，當(dāng)含水率降低到灌水下限時(shí)，儀器自動(dòng)灌水，至灌水上限停止灌水。

2.2墑情預(yù)報(bào)技術(shù)

在墑情監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法，對(duì)土壤墑情進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)逐日的土壤含水率，結(jié)合作物的灌溉下限含水率，預(yù)測(cè)出灌水時(shí)間和灌水量，用來(lái)指導(dǎo)灌溉，這種在墑情監(jiān)測(cè)前提下的墑情預(yù)報(bào)可直接為灌溉和抗旱、防旱服務(wù)。目前用的較多的墑情預(yù)報(bào)技術(shù)有水量平衡法、BP網(wǎng)絡(luò)模型、衰減指數(shù)平滑模型、灰色預(yù)測(cè)模型等。

需要指出的是，墑情預(yù)報(bào)技術(shù)模型在溫室微灌應(yīng)用方面精度較高，但是計(jì)算較復(fù)雜，只有將墑情預(yù)報(bào)技術(shù)和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，才能充分發(fā)揮其節(jié)水的優(yōu)勢(shì)。

2.3灌水的上下限

針對(duì)灌水上下限的研究，有利于精準(zhǔn)灌溉。傳統(tǒng)理論將田間持水量作為灌水上下限界定指標(biāo)，但近些年的研究表明，田間持水量未必能全面正確地反映植物需水狀態(tài)，如康躍虎等通過(guò)研究，表明采用滴灌對(duì)馬鈴薯進(jìn)行灌溉時(shí)，土壤基質(zhì)水勢(shì)以-25 kPa左右為好，灌水頻率以每天1次最優(yōu)[8]。

3結(jié)論

隨著我國(guó)水資源的日益緊缺和人民生活日益增長(zhǎng)的物質(zhì)需求，國(guó)內(nèi)外的溫室種植和微灌技術(shù)都取得了較快的發(fā)展。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫室微灌自動(dòng)化灌溉技術(shù)必然成為未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫寧寧，董斌，羅金耀.大棚溫室作物需水量計(jì)算模型研究進(jìn)展[J].節(jié)水灌溉，2006（2）：16-19，23.

[2] 李寶農(nóng).保護(hù)地節(jié)水灌溉技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1995：24-25.

[3] 樊惠芳.灌溉排水工程技術(shù)[M].鄭州：黃河水利出版社，2010：213-247.

[4] 李巖蕾.節(jié)水灌溉現(xiàn)狀分析和發(fā)展措施探討[J].農(nóng)業(yè)科技與設(shè)備，2010（4）：94-96.

[5] 中共中央、國(guó)務(wù)院.關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見(jiàn)[EB/OL].（2015-02-02）http：//www.sh.xinhuanet.com/2015-02/02/c_133964284.htm.

[6] 金宏智，嚴(yán)海軍，錢(qián)一超.國(guó)外節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，41（4）：59-61.

[7] 韓紅亮，繳錫云，陸敏，等.蔬菜大棚墑情預(yù)報(bào)的衰減指數(shù)平滑模型[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32（1）：131-133.

[8] 康躍虎，王鳳新，劉士平，等.滴灌調(diào)控土壤水分對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004（2）：66-72.