玉米膜下滴灌技術(shù)的推廣與應(yīng)用

崔景學(xué)

（遼寧省朝陽市建平縣八家農(nóng)場水利服務(wù)站，遼寧朝陽122408）

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玉米膜下滴灌技術(shù)的推廣與應(yīng)用

崔景學(xué)

（遼寧省朝陽市建平縣八家農(nóng)場水利服務(wù)站，遼寧朝陽122408）

［摘 要］膜下滴灌適用性廣、節(jié)水效果顯著、省肥省工，且便利高產(chǎn)等特點，使其近年來在北方諸多縣市得以推廣應(yīng)用。文中主要介紹膜下滴灌的系統(tǒng)組成、優(yōu)勢及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合建平縣推廣實例，分析總結(jié)膜下滴灌技術(shù)推廣過程中存在的問題，提出進一步深入推廣的建議。

［關(guān)鍵詞］膜下滴灌；大壟雙行；節(jié)水增糧

1　引言

資源型缺水已經(jīng)成為近年來大家討論的熱點話題，全國大多數(shù)地區(qū)，尤其是北部和西部地區(qū)，均面臨著不同程度的缺水情況。河流斷流、地下水超采、地下水漏斗等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使大家逐漸正視傳統(tǒng)的“粗放型”用水方式。近年來，為響應(yīng)“節(jié)水型社會建設(shè)”號召，各行各業(yè)均從開源和節(jié)流兩方面展開了研究。

其中，農(nóng)業(yè)節(jié)水方面，涌現(xiàn)出了噴灌、微滴灌、膜下滴灌、地下滴灌等多種節(jié)水灌溉技術(shù)，分別用于農(nóng)作物、經(jīng)濟作物等的灌溉。其中膜下滴灌憑借其顯著的節(jié)水性，廣泛的適用性，管理及實施的方便性、經(jīng)濟性，以及作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)性等特點；在國內(nèi)大中小型村鎮(zhèn)中逐漸推廣開來，形成了大面積的灌溉示范區(qū)、示范帶，并取得了較好成果。

2012年為提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，保障國家糧食安全，財政部、水利部、農(nóng)業(yè)部，向國務(wù)院遞交了《關(guān)于支持黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、遼寧四省區(qū)實施“節(jié)水增糧行動”的意見》，并得到了國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)。隨后，東北四省便掀起了節(jié)水灌溉的推廣熱潮。

遼寧省建平縣是國家商品糧基地縣、國家糧食豐產(chǎn)科技工程重點示范縣；但年均降雨量僅437 mm，氣候干旱少雨，面臨嚴(yán)重水資源短缺問題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遇到了發(fā)展瓶頸。2009—2011年，該地區(qū)便進行了連續(xù)三年的玉米種植節(jié)水灌溉實驗。為響應(yīng)“節(jié)水增量行動[1]”，對各村鎮(zhèn)農(nóng)場進行玉米膜下滴灌技術(shù)推廣，雖然在推廣中仍存在一些問題，但效益仍是顯著的。

2　玉米膜下滴灌研究

2.1膜下滴灌系統(tǒng)的組成

滴灌系統(tǒng)主要由水源工程、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)（干管、支管、毛管等）、灌水器及控制、測量和保護裝置組成[2]。

膜下滴灌的水源可以是地表水也可以是地下水，一般以地下水為主。

首部樞紐工程主要有水泵及動力機、施肥裝置、過濾器、控制設(shè)備和保護設(shè)備等，一般安裝在一個“水泵房”里；通過水泵從水源抽水加壓，施入肥料液，然后按時按量送進管網(wǎng)。

輸水管網(wǎng)的布設(shè)一般呈“豐字形”和“梳齒形”，順?biāo)鞣较蛞来伟ǜ晒堋⒅Ч芎兔?，另外還包括管件連接部件及控制調(diào)節(jié)設(shè)備。

干、支管一般要深埋地下，因此應(yīng)具有好的抗腐蝕能力；其次，輸水管網(wǎng)較長，為減少水分輸送中沿程水頭損失，應(yīng)盡可能減少壁面摩擦阻力，選用內(nèi)壁光滑的管網(wǎng)；最后，考慮到運輸及施工便利問題，干支路管不能太重，且需要較好的柔韌性。綜合以上因素，一般選用PVC管作為干支路管；地面輔管則可采用柔軟性好、可以彎曲、抗腐蝕能力強的特制PE軟管。

毛管常用的有滴灌管和滴灌帶兩種形式。除外觀上的區(qū)別外，前者滴頭為內(nèi)鑲圓柱滴頭，后者為內(nèi)鑲扁平貼片式滴頭。兩種形式的毛管的滴頭均有較好穩(wěn)定流效果，但就其適用范圍來說，滴灌帶更適用于大田玉米、土豆、棉花等大田作物的膜下滴灌，而滴灌管壽命較長、滴頭出水量相對較大，可用于溫室大棚中的蔬菜、藍(lán)莓、葡萄等的滴灌中。

2.2玉米膜下滴灌優(yōu)勢

1）節(jié)水節(jié)能低消耗。用水方面：膜下滴灌通過滴管滴水進行灌溉，用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大水漫灌；另外，滴管水分直接由滴頭進入植物根部，提高了水分利用效率。以建平縣為例，根據(jù)建平縣五間房早灌站提供數(shù)據(jù)，大水漫灌的每公頃平均需水量為675 m3，膜下滴灌的每公頃平均需水量為225 m3，每次灌溉節(jié)水30 m3，全年按5次灌溉，每公頃地節(jié)水可接近2 250 m3，整個項目區(qū)節(jié)水可接近35.5 萬m3，充分實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)用水方面的高效節(jié)水建設(shè)。

用電方面：滴灌每公頃耗電225°～300°，噴灌525°～600°，管灌每公頃825°～900°，按每度電0.54元計算，滴灌比噴灌和管灌每次分別節(jié)點10.8元和21.6元。

化肥使用方面：膜下滴灌以浸潤莊稼跟部為準(zhǔn)，將水溶性肥料、農(nóng)藥等隨水直接滴入作物根部，輪灌周期短，吸收好，不僅提高了肥料利用率，而且減少了施肥次數(shù)及用量。膜下滴灌的肥料利用率為60%～80%，每公頃均用量為300～425 kg。

人力方面：首先膜下滴灌的起壟覆膜等均有覆膜機等農(nóng)業(yè)機械完成，不需要人工平整土地和開溝打畦；其次由于行間基本無灌溉水分，因而雜草不宜發(fā)生，可減少除草所用工時；另外，膜下滴灌一般采取水肥一體化，因此種植過程中減少了人工施肥環(huán)節(jié)；因此，膜下滴灌的實施大大降低了田間耕作的勞動量及勞動強度，可省工約80%。

2）良好的作物生長條件及高效土地利用。地表覆膜一方面減少了土壤水分蒸發(fā)，使表層0～10 cm內(nèi)的表層土壤含水率大大提高，比不覆膜提高近14%，提高了玉米出苗率。另一方面，覆膜減少了土壤熱量的散失，有明顯增溫作用。滴灌帶和滴頭的使用使水均勻地滴入土壤中，使土壤保持蓬松狀態(tài)下的濕潤，形成良好的透氣性。

在土地利用方面，膜下滴灌工程占地少，沒有壟行和地溝的限制，田間干渠、支渠等明渠被地下輸水干支管路和地面滴灌帶等代替，大大節(jié)約了地表空間，提高了土地利用率。

3）高產(chǎn)及顯著的經(jīng)濟效益。大壟雙行種植方式在一定程度上增加了玉米每公頃平均種植數(shù)量，再加上膜下滴灌形成的良好生長環(huán)境，使節(jié)水灌溉膜下滴灌下的玉米種植不僅沒有減產(chǎn)，反而有了更高的每公頃平均產(chǎn)量。

4）生態(tài)效益。玉米膜下節(jié)水滴灌工程的實施，使土壤生態(tài)效益得到改善，提高了土地利用率。化肥農(nóng)藥的高效少量使用，不僅減少了田間水、肥、藥向河道的排放和流失，也減少了向地下水的入滲和遷移，避免了土壤污染，使該地區(qū)面源污染得到了一定控制。對區(qū)域的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2.3玉米膜下滴灌研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代末，以色列開始了對現(xiàn)代滴灌技術(shù)的研究，到20世紀(jì)70年代，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)范圍內(nèi)得到了應(yīng)用與發(fā)展。到目前為止，對膜下滴灌的研究主要集中在膜下滴灌下作物耗水規(guī)律、生長特性的研究，膜下滴灌下土壤水分運移規(guī)律，以及膜下滴灌下水、熱、鹽、肥等耦合變化問題[3,4]。

1）膜下滴灌下作物耗水規(guī)律及生長特性。國外對此方面的研究開始與上世紀(jì)80年代，主要通過試驗觀測方法，對膜下滴灌下水果、蔬菜、花卉等經(jīng)濟作物的耗水規(guī)律進行研究。國內(nèi)對膜下滴灌的研究則起源于控制黃瓜病蟲害問題，隨后新疆對棉花進行了研究。近年來，面對糧食安全問題，國內(nèi)學(xué)者對糧食作物的研究日益增多，主要得到了北方不同地區(qū)不同糧食作物（水稻、小麥、玉米等）膜下滴灌下的耗水規(guī)律及生長特性。作物耗水規(guī)律的研究，為合理灌溉制度的制定奠定了基礎(chǔ)。

2）膜下滴灌下土壤水分、鹽分運移規(guī)律。膜下滴灌下水、熱、鹽、肥等耦合問題，是膜下滴灌研究的另一個重要領(lǐng)域。有無地表覆膜改變了田間的蒸散發(fā)、大氣折射等情況，從而改變了田間溫度場，溫度的變化又進一步對水分、溶質(zhì)的運移等產(chǎn)生影響。對著膜下滴灌的不斷推廣應(yīng)用，國內(nèi)外諸多學(xué)者對其進行了研究。在土壤水鹽動態(tài)問題上，周和平等[5]對新疆棉花玉米膜下滴灌進行了研究，指出土壤鹽分的運移受到滴頭流量、灌水量、灌水時間、土壤質(zhì)地和土壤初始含水率等因素的影響，且膜下滴灌能減少鹽分對作物的傷害，另外，可采用微咸水進行灌溉。在水熱耦合方面，隋紅建、沈榮開等[6,7]人，在試驗及機理分析的基礎(chǔ)上，建立了水熱耦合數(shù)學(xué)模型。水肥一體化方面，目前許多農(nóng)林類院?；蚩蒲袉挝?，進行了一系列水肥耦合田間試驗，確定了主要影響因素，驗證了水肥利用效率，并分析總結(jié)了水肥耦合中存在的問題。

3　建平縣膜下滴灌推廣應(yīng)用及存在問題

為大面積推廣膜下滴灌技術(shù)，2009—2011年，建平縣進行了連續(xù)三年的玉米種植節(jié)水灌溉實驗；2012起，在國家節(jié)水增量大背景下，建平縣大力推廣了玉米膜下滴灌技術(shù)，共建成“八家農(nóng)場示范區(qū)”和“黑水鎮(zhèn)節(jié)水滴灌示范區(qū)”等主要推廣基地。以八家農(nóng)場示范區(qū)為例，2013年在政府的號召和組織下，對原有的10眼機電井進行了維修和改造，并配置各配一臺新水泵、一個施肥罐、一臺過濾器和一塊兒壓力表。渠首樞紐工程完成后，采用“豐字形”和“梳齒形”布設(shè)輸水管網(wǎng)，地下干、支管采用PVC管材，地面輔管則采用特制PE軟管，滴灌帶采用設(shè)計工作壓力為0.1 MPa的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶。該地區(qū)膜下滴灌玉米整體上采用“大壟雙行”栽培模式，壟距為120 cm，每條大壟設(shè)置一條滴灌帶。春季播種時，用農(nóng)用機車牽引覆膜機，實現(xiàn)種子、化肥、滴灌帶及地膜等一體化布設(shè)。

膜下滴灌在建平縣的推廣取得了顯著收益，較大水漫灌相比，每公頃用水量減少450 m3，每公頃產(chǎn)量幾乎成倍增加，人均年收入也得到了改善。但是，在本次大范圍推廣應(yīng)用中，仍存在以下問題，需要關(guān)注和進一步改善。

1）膜下滴灌對蒸散發(fā)及地下水補給的影響。膜下滴灌一方面減少了灌溉用水量，改變了土壤含水量初始條件；另一方面覆蓋改變了地表形態(tài)，可能會對對降雨入滲及灌溉水對地下水的補給產(chǎn)生影響。因此，從長遠(yuǎn)角度和生態(tài)角度及地下水保護角度看，膜下滴灌是否會產(chǎn)生負(fù)面影響，仍需考證。

2）殘膜的影響。膜下滴灌的地表覆膜一般是不可以回收再利用的；作物收割后，由于機械清理殘膜技術(shù)落后，田間仍會留下大量殘膜。目前采用的薄膜在短時間內(nèi)不能完全自我分解[8]，因此，隨著膜下滴灌的增多，難免會造成田間白色污染。未來應(yīng)加大對地表覆膜材質(zhì)的研究，提高農(nóng)用地膜標(biāo)準(zhǔn)，降低白色污染發(fā)生概率。

3）對農(nóng)作物的潛在影響。膜下滴灌改變了作物根系層的小生態(tài)環(huán)境，雖然種植密度的增加使畝均產(chǎn)量有所提高，但也存在著玉米根系淺、早衰、空桿和易倒伏的潛在危機。

4）技術(shù)培訓(xùn)不到位。膜下滴灌技術(shù)雖然得到了大面積推廣，但大多數(shù)農(nóng)戶仍然對相應(yīng)的理念認(rèn)識不清，對關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵問題把握不到位，甚至許多傳統(tǒng)觀念深重的農(nóng)戶，并不認(rèn)可膜下滴灌，甚至?xí)械钟|情緒。因此，應(yīng)加大宣傳和培訓(xùn)力度，從根本上改變大家對新灌溉理念和技術(shù)的認(rèn)識。

4　結(jié)語

膜下滴灌的推廣應(yīng)用是節(jié)水型社會建設(shè)下農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要舉措之一，通過實驗研究及不同地區(qū)的推廣應(yīng)用可以看出其節(jié)水、高產(chǎn)、便利、保墑增溫、抑制雜草等諸多突出優(yōu)點。在節(jié)水增量視角下，膜下滴灌完全符合建平縣玉米種植和耕作的要求，在解決干旱和水量短缺，緩解各行業(yè)用水矛盾中起著關(guān)鍵作用。

但目前膜下滴灌的推廣依然處在探索嘗試階段，雖然相關(guān)理論技術(shù)的研究從深度、廣度等方面以均有較大突破，實驗室及測坑實驗等研究結(jié)果已較為完善；但是在實際生產(chǎn)推廣方面，仍存在著諸多問題，需要我們進一步探索解決。

［參考文獻(xiàn)］

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［4］王建東，龔時宏，許迪等.東北節(jié)水增糧玉米膜下滴灌研究需重點關(guān)注的幾個方面［J］.灌溉排水學(xué)報，2015，01：1-4.

［5］周和平，徐小波，蘭玉軍.膜下滴灌條件下土壤水鹽運移研究綜述［J］.節(jié)水灌溉,2006,04：8-10+13.

［6］隋紅建，曾德超，陳發(fā)祖.不同覆蓋條件對土壤水熱分布影響的計算機模擬Ⅰ——數(shù)學(xué)模型［J］.地理學(xué)報，1992，01：74-79.

［7］沈榮開，任理，張瑜芳.夏玉米麥秸全覆蓋下土壤水熱動態(tài)的田間試驗和數(shù)值模擬［J］.水利學(xué)報，1997，02：15-22.

［8］茍陜妮.吉林省玉米膜下滴灌技術(shù)推廣應(yīng)用情況及建議［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013，01：60-61.

［中圖分類號］S275.6

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）05－0054－03

[收稿日期]2016-01-21