微噴灌在預(yù)防霜凍災(zāi)害方面的應(yīng)用

孫　力，王　薇，呂寧江，于曉蕾

(山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013)

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微噴灌在預(yù)防霜凍災(zāi)害方面的應(yīng)用

孫力，王薇，呂寧江，于曉蕾

(山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013)

微噴灌具有節(jié)能顯著、灌水均勻、在灌溉的同時還可有效調(diào)節(jié)田間小氣候，具有良好的降溫增濕功能，并且由于噴灑水滴細小，不會傷害作物及對土壤表層產(chǎn)生擊打破壞作用，因而在果樹和苗圃灌溉中應(yīng)用很廣。針對濟陽縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，以實際工程為例，提出工程設(shè)計中應(yīng)注意的問題，對微噴灌在預(yù)防霜凍災(zāi)害方面的工程設(shè)計具有指導意義。

霜凍；微噴灌；災(zāi)害防治

目前可供選擇的節(jié)水灌溉技術(shù)有很多種，但都有一定的適宜范圍，必須因地制宜，選擇最適合本地發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)尤為重要。針對濟陽縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，結(jié)合梨園的水源、管理等方面的基本情況，綜合比較，最終確定采用微噴灌模式。節(jié)水、省工效益顯著，減災(zāi)效益尤其顯著，在同類地區(qū)具有借鑒意義。

1　霜凍對果樹的影響

山東是農(nóng)業(yè)大省，同時也是果樹種植大省，霜凍災(zāi)害幾乎每年都會發(fā)生，經(jīng)常造成嚴重的經(jīng)濟損失。特別是春季霜凍，此時大多數(shù)果樹已進入始花期,因此對低溫抵抗很弱。在果樹花芽期和花芽膨大期發(fā)生霜凍，輕者會開花延遲，重者會造成花瓣干枯、脫落。幼果期發(fā)生霜凍，輕者果面留下凍痕，重者會落果。

2　果樹霜凍害的常用防治措施

在長期的實踐中大家總結(jié)出了許多防霜凍措施,主要分為涂白法、加熱法、吹風法、熏煙法、樹盤覆草法和灌溉法。

2.1涂白法

早春對樹干、骨干枝進行石灰水涂白,以反射光照、減少果樹對熱量的吸收,降低冠層與枝芽的溫度,并可推遲開花時間。

2.2加熱法

加熱法就是在果園內(nèi)每隔一定距離放置一加熱器,在將發(fā)生霜凍前點火加溫,在果樹周圍形成一暖氣層。

2.3吹風法

吹風法就是利用大型吹風機增強空氣流通速度,將冷氣吹散,可以起到防霜作用。

2.4熏煙法

根據(jù)天氣預(yù)報,在園內(nèi)氣溫接近0℃時,在迎風面堆放煙堆熏煙,可提高地面氣溫。

2.5樹盤覆草法

早春用雜草覆蓋樹盤,可減緩樹盤升溫,限制根系的早期活動,從而延遲開花。

2.6灌溉法

根據(jù)天氣預(yù)報，在園內(nèi)氣溫接近0℃時,提前開啟灌溉系統(tǒng)，增加土壤含水量和空氣濕度，水汽凝結(jié)放熱，達到預(yù)防霜凍效果。

3　果樹噴水灌溉防霜凍法作用原理

采用果樹的噴水灌溉防霜凍法，灌水的水溫比土溫要高，因此，霜凍前灌水能帶來大量的熱量；其次，灌水后土壤水分的土壤導熱能力增強，可以使土壤下層的熱量能上來；第三，由于水的熱容量比空氣和土壤大得多，能夠減緩升溫速度；第四，在發(fā)生霜凍時噴水，可使植物體溫下降緩慢，還可以增加空氣濕度，水汽凝結(jié)時可放熱，可以緩和霜凍災(zāi)害和調(diào)節(jié)田間小氣候，起到預(yù)防霜凍的作用。

4　果樹噴水防霜凍法微噴灌工程設(shè)計

4.1基本資料收集

果樹噴水防霜凍法微噴灌工程設(shè)計需要收集水源、氣象、地形、土壤、灌溉試驗、能源與設(shè)備、社會經(jīng)濟狀況和發(fā)展規(guī)劃等方面的基本資料。梨園面積約有1 000畝，所有梨樹均進入盛果期。

4.2水量平衡計算

梨園所在區(qū)域?qū)儆谝S灌區(qū)，地下水水量豐富，但含鹽量偏高，不適宜灌溉，黃河水是唯一可用水源。但灌區(qū)放水時間相對固定，與梨園灌水時間并不完全吻合，考慮拓寬清淤現(xiàn)有引黃渠道，在渠道首部修建節(jié)制閘，使之能夠作為蓄水工程進行調(diào)蓄。蓄水工程的容積可按式(1)確定。

(1)

式中：Vt為蓄水工程容積(m3)；Ii為防霜凍灌溉的灌水流量(m3/h)；Ti為防霜凍灌溉的灌水時間(h)；Ig為日常灌溉的灌水流量(m3/h)；Tg為日常灌溉的灌水時間(h)；η0為蓄水利用系數(shù)，取0.6～0.7；K為復(fù)蓄系數(shù)，取2.0～3.0(根據(jù)引黃灌區(qū)放水次數(shù)和放水時長，復(fù)蓄系數(shù)取2.5)。

4.3灌溉水質(zhì)

微灌水質(zhì)經(jīng)過化驗符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2005)的有關(guān)規(guī)定。由于采用黃河水作為灌溉水源，水中泥沙含量偏高，在取水口處考慮設(shè)置石英砂過濾池進行初過濾，在水泵后設(shè)旋流水砂分離器+砂石過濾罐+篩網(wǎng)過濾器。

4.4灌水器(微噴頭)的選擇

在果樹微噴灌設(shè)計過程中，一般選擇流量適中的微噴頭，這樣既不會因流量偏大造成管徑偏大，也不會因流量偏小造成一次灌水延續(xù)時間偏長。

在果樹微噴灌需要噴水防霜凍設(shè)計時，應(yīng)該選擇噴嘴直徑較小、噴頭流量較小的微噴頭，這樣不會造成系統(tǒng)流量偏大。

常規(guī)微噴灌設(shè)計和防霜凍微噴灌設(shè)計，所用管材數(shù)量相同，但防霜凍微噴灌設(shè)計干管、支管管徑大于常規(guī)微噴灌設(shè)計。各小型灌水單元的管徑相同。

4.5設(shè)計流量與設(shè)計水頭

微噴灌系統(tǒng)的設(shè)計流量應(yīng)按式(2)進行計算。

(2)

式中：Q為系統(tǒng)設(shè)計流量(m3/h)；qd為微噴頭設(shè)計流量(L/h)(需要微噴灌預(yù)防霜凍時，應(yīng)該選擇流量較小的微噴頭)；n0為同時工作的微噴頭個數(shù)(需要微噴灌預(yù)防霜凍時，需要所有微噴頭同時工作；日常灌溉時一般需要劃分輪灌組，輪灌組內(nèi)微噴頭同時工作)。

需要微噴灌預(yù)防霜凍時，設(shè)計水頭計算與日常微噴灌基本相同，此處不再贅述，但應(yīng)復(fù)核管網(wǎng)壓力最大處水頭壓力是否超出管道承受能力。

4.6設(shè)計灌水周期和輪灌組的劃分

需要微噴灌預(yù)防霜凍時，當果園內(nèi)氣溫接近0℃時,所有的微噴頭需要一起噴水，整個灌溉系統(tǒng)不需要劃分輪灌組，系統(tǒng)的整體流量等于各支管的流量之和。不需要進行設(shè)計灌水周期計算，僅需要根據(jù)霜凍災(zāi)害情況確定一次灌水延續(xù)時間，霜凍災(zāi)害一旦解除即可停止灌溉。單次灌水量不宜大于作物最大日需水量。

在日常果樹微噴灌設(shè)計過程中，受水源條件的限制或為減少投資，整個灌溉系統(tǒng)一般劃分為幾個輪灌組，按照工程設(shè)計的輪灌次序依次進行灌溉。設(shè)計灌水周期根據(jù)設(shè)計灌水定額和作物日需水量計算得出。

4.7水泵揚程計算與水泵選型

微噴灌系統(tǒng)水泵揚程為灌水器設(shè)計工作水頭、各級管道沿程水頭損失和局部水頭損失、泵站首部樞紐沿程水頭損失和局部水頭損失、動水位至田間高程差之和。

根據(jù)微噴灌系統(tǒng)計算流量和揚程，由于預(yù)防霜凍災(zāi)害需要微噴頭全部開啟，系統(tǒng)設(shè)計流量偏大，宜采用多泵并聯(lián)方式；日常灌溉時，為方便管理，可開啟部分潛水泵。

在水泵性能型譜表中進行選擇，如果水泵揚程相差不多，或相差5%左右，仍可選用；若揚程相差很多，則選用揚程較大的水泵，或增大各級輸水管道管徑，減小水頭損失。

5　結(jié)語

針對山東省濟陽縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，最終采用微噴灌灌溉模式，較其他幾種防霜凍措施，具有省時、省工、花費小、效果顯著等特點。針對微噴灌預(yù)防霜凍災(zāi)害設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，進行了初步探索，在同類地區(qū)、同類作物的灌溉設(shè)計中，具有借鑒意義。

[1]GB/T50485-2009.微灌工程技術(shù)規(guī)范[S].中國計劃出版社.2009.

[2]GB5084-2005.農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準[S].中國計劃出版社.2005.

[3]楊建民.果樹霜凍害研究進展[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學學報.2000(3)：54-58.

[4]張建軍.北方春霜凍的危害及防御[J].中國農(nóng)業(yè)信息.2009(7)：24-25.

2016-04-07

孫力(1981-)，男，山東濰坊人，工程師，主要從事農(nóng)田水利方面工作。

S275.5

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1004-1184(2016)04-0141-02