馬鈴薯膜下滴灌技術優(yōu)點及系統(tǒng)設計應用常見問題

李丙剛

摘 ?要：在對馬鈴薯膜下滴灌技術的節(jié)水、節(jié)費、節(jié)省人工、改良土壤等諸多優(yōu)勢進行簡單歸納總結后，對膜下滴灌系統(tǒng)技術設計應用常見問題進行了分析研究，以期為其他項目方案規(guī)劃設計和施工建設提供借鑒，確保工程高效優(yōu)質的建設發(fā)展。

關鍵詞：馬鈴薯;微灌;膜下滴灌;節(jié)水

引言

赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，屬中溫帶、半干旱、大陸性季風氣候區(qū)，境內(nèi)水資源比較緊缺，全市水資源總量為38.89億m3，人均僅有850m3，遠低于聯(lián)合國確認的我國人均1000m3警戒線，同時赤峰地區(qū)地下水每年正以0.5m的速度遞減。水資源的嚴重貧乏和引水量的不斷減少，節(jié)水已成為緩解水資源供需矛盾的重要措施，而節(jié)水的關鍵在于農(nóng)業(yè)節(jié)水。馬鈴薯喜涼、耐旱、耐貧瘠，作為赤峰地區(qū)農(nóng)民增加收入的重要農(nóng)作物，隨著栽培技術的規(guī)范普及和規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化推廣，其種植面積得到較大提高，但其產(chǎn)量依然受到種薯品質和灌溉情況等因素的影響。近幾年，馬鈴薯膜下滴灌技術在赤峰等半干旱地區(qū)得到廣泛推廣，其節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)省人工、改良土壤等諸多優(yōu)勢，成為推動馬鈴薯產(chǎn)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、增效增收的重要技術措施。

1 馬鈴薯膜下滴灌的優(yōu)點

（1）滴灌是一種可控的節(jié)水灌溉方式，可以根據(jù)馬鈴薯的生長周期，適時適量的進行供水灌溉。灌溉水通過滴灌系統(tǒng)滲透到馬鈴薯根系周圍的土層中，直接保證馬鈴薯生長周期各階段的生長用水需求。由于采用覆膜技術，可以大大降低馬鈴薯棵間的水蒸發(fā)，同時滴灌采用管道輸水，可以大大減少輸水過程中的水損。馬鈴薯全生育周期內(nèi)，每年需膜下滴灌9次左右，平均灌溉用水約115m3/畝;而采用常規(guī)灌溉（管灌），每年需灌溉5次左右，平均灌溉用水約300m3/畝[1]。相比之下，膜下滴灌其節(jié)水率達48.2%，節(jié)水效果非常好。

（2）馬鈴薯生長過程中所需的肥料，溶解到灌溉水中經(jīng)滴灌水流直接到達作物根系，有效提高肥料的綜合利用效率，加上滴灌系統(tǒng)是一個按需供給的可控系統(tǒng)，可以適時、適量、可靠的確保向馬鈴薯供給生長所需的肥料。據(jù)一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料表明：膜下滴灌技術同常規(guī)灌溉（管灌）技術相比，其在其他條件相同馬鈴薯達到相同產(chǎn)量的條件下，通常可以節(jié)肥達30%左右，節(jié)肥效果好。

（3）膜下滴灌可以根據(jù)馬鈴薯生長各階段所需的水分要求，適時、適量、可靠提供的水分和肥料，有效改良作為周圍的土壤條件，調節(jié)棵間的溫度、濕度等生長環(huán)境;同時，利用地膜覆蓋可以在作物周圍形成一個微氣候環(huán)境，克服晝夜巨大溫差變化對作物生長的抑制，其增效、增產(chǎn)效果十分明顯[2]。尤其是采用機械化滴灌技術進行馬鈴薯種植管理，其相比常規(guī)灌溉（漫灌）技術，平均畝產(chǎn)增產(chǎn)500kg/畝左右，增產(chǎn)幅度達50%，同時可節(jié)約成本約700元/畝。

（4）采用機械化膜下滴灌技術，可以降低土壤板結程度，從而可以減少中耕松土的頻率，同時地膜覆蓋，采用減少澆地、除草等勞工，平均每畝每年可以降低勞務成本約20元。

2 膜下滴灌系統(tǒng)技術設計應用常見問題

從大量的工程設計案例分析和實踐應用效果來看，雖然滴灌系統(tǒng)技術設計方案較完善，理論節(jié)水、節(jié)肥和增效增產(chǎn)效果均較明顯，但實際應用卻較難達到設計目標。尤其是對于大面積、大規(guī)模馬鈴薯種植滴灌系統(tǒng)而言，其實際的水力變化不太理想，距離設計預期精度值要求較大，不少系統(tǒng)末級毛管灌水器工作壓力甚至只有設計額定工作壓力的45%～65%，有的甚至更低，管網(wǎng)低壓運行嚴重影響到滴灌系統(tǒng)功能和滴灌技術效益的正常穩(wěn)定發(fā)揮。究其主要原因，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）設計時沒有嚴格按照《微灌工程技術規(guī)范》（50485-2009）相關技術指標要求，進行方案的優(yōu)化改進設計;或只是簡單套用技術規(guī)范指標，而忽略工程實際特性，尤其是沒有充分考慮馬鈴薯生長和產(chǎn)量影響機制，導致設計方案與所選用的灌溉設備、技術系統(tǒng)等與工程實際匹配性能不佳，滴灌系統(tǒng)功能和技術效益不能正常發(fā)揮。

（2）由于工程前期勘察調查不夠仔細、工程水文地質資料不齊、工程規(guī)模不確定等因素，在滴灌輸水管網(wǎng)水力計算時不仔細、不準確，錯項、漏項較多，加上設計方案的校核、審查不全面，導致水力計算結果與實際不匹配，偏差較大，引起系統(tǒng)實際運行出現(xiàn)低壓工況。上述問題尤其是系統(tǒng)低壓運行問題，在實際方案設計中已引起設計、校核和審查人員的廣泛重視，尤其是“管道水頭損失計算”等計算機軟件的應用，大大提高了水頭損失的計算準確性。但計算機軟件需要較多的初始參數(shù)設置，這也要求設計、校核和審查人員要全面了解管道系統(tǒng)及水力損失計算控制點、段，確保計算值具有較高的準確可靠性，為整個馬鈴薯滴灌系統(tǒng)設計方案提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

（3）滴灌管道系統(tǒng)的水頭損失計算不準確，尤其是管道連接件（段）的局部水頭損失簡單估算甚至忽略不計算，導致滴灌供水管道的水頭損失計算值與實際運行值間相差較大，進而造成滴灌系統(tǒng)實際運行過程中出現(xiàn)低壓運行工況，嚴重影響滴灌系統(tǒng)設備功能和技術效益的正常發(fā)揮。

（4）管徑選擇不合適。設計人員在經(jīng)濟流速的選擇時，大多依靠個人經(jīng)驗進行選擇，導致所選管材存在較大的浪費，工程設計成本偏高。作者結合較多工程實踐，認為馬鈴薯滴灌系統(tǒng)其干管適宜流速應選擇在2m/s左右，必要時甚至還可以增加到2.5m/s，具有較高的技術可靠性和節(jié)能經(jīng)濟性。個人推薦的經(jīng)濟流速指標，要比現(xiàn)在工程中普遍采用1.2～1.8m/s要高，這樣可以降低工程投資，提高工程建設資金綜合利用效益水平。另外，在方案設計和設備調試過程中，應嚴格控制灌水器的流量偏差率。按照規(guī)范要求，滴灌系統(tǒng)灌水器流量偏差率應嚴格控制在20%以內(nèi)，確保滴灌系統(tǒng)具有較穩(wěn)定的供水壓力，增加馬鈴薯的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。

（5）微灌節(jié)水技術在我國應用較晚，目前還沒有一整套完善的滴灌設備、管道及附件、配件等生產(chǎn)規(guī)范或技術指標，市場中夾雜大量不按規(guī)范或標準要求的滴灌產(chǎn)品，如：灌溉供水管道、管件等生產(chǎn)制造廠家所采用的技術標準不統(tǒng)一、不規(guī)范，導致滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設計和采購人員無法準確掌握管材、管件的實際標準和尺寸，只能進行粗算或估算造成誤差，對于大面積滴水灌溉系統(tǒng)而言由于誤差的不斷累積增大水頭損失，導致系統(tǒng)部分區(qū)域處于低壓運行工況，影響系統(tǒng)性能的發(fā)揮。在方案設計和采購過程中，設計和采購人員應與廠家、水利主管部門、業(yè)主等進行密切溝通，保持交流和相互探討，確保設計方案和采購的滴灌系統(tǒng)設備能夠滿足馬鈴薯高效、高產(chǎn)生長實踐需求。

（6）運行管理不完善。用戶私自更改技術設計要求，如：降低水泵揚程、私改管道路徑延長管路、盲目擴大灌溉面積、不按照設計輪灌要求人為泄壓操作、工程質量偏差等，導致滴灌系統(tǒng)出現(xiàn)壓差過大、跑冒滴漏嚴重、人工降壓運行等問題發(fā)生，引起系統(tǒng)長期處于低壓運行工況，系統(tǒng)設備性能和滴灌技術效益得不到正常發(fā)揮。

3 結束語

為了確保滴灌技術在工程實踐應用中發(fā)揮良好的工程效益，在工程資金、土地集中的基礎上，要不斷優(yōu)化完善規(guī)劃方案，尤其應充分結合項目的地質、水文、氣象、作業(yè)生產(chǎn)影響機制等因素，進行系統(tǒng)方案的技術經(jīng)濟必選和管道設備的優(yōu)化選型，確保規(guī)劃方案具有較高的技術可靠性、經(jīng)濟合理性和運行管理便捷性，推動工程高效優(yōu)質的建設發(fā)展。

參考文獻

[1]王玉明，張子義，樊明壽.馬鈴薯膜下滴灌節(jié)水及生產(chǎn)效率的初步研究[J].中國馬鈴薯，2009，23（3）：148-150.

[2]夏智訊.節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究成果[M].北京：中國水利水電出版社，2002.