滴灌技術(shù)在生態(tài)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

王 宇

(沈陽市水利科學(xué)研究所，沈陽 110043)

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滴灌技術(shù)在生態(tài)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

王 宇

(沈陽市水利科學(xué)研究所，沈陽 110043)

滴灌技術(shù)是一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為常用的灌溉技術(shù)。相比普通的灌溉技術(shù)，滴灌技術(shù)具有節(jié)約用水、控制雜草生長的特點(diǎn)。與其他灌溉方式相比，滴灌技術(shù)具有水資源利用率高、灌溉均勻、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所以被看作當(dāng)前最為先進(jìn)的灌溉技術(shù)之一。文章介紹了滴灌系統(tǒng)的分類以及滴灌技術(shù)應(yīng)用所需要的設(shè)備，闡述了滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)，并提出了幾種提高滴灌技術(shù)灌溉效果的方法。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；節(jié)水灌溉；滴灌技術(shù)；優(yōu)勢(shì)；應(yīng)用

0 前 言

滴灌技術(shù)是目前最為常用的節(jié)水灌溉方法，也是節(jié)水灌溉當(dāng)中水資源利用率最高的方法，水資源利用率可高達(dá)90%。其具體操作方法為：根據(jù)不同作物對(duì)于水分的需求，在每顆作物的根部附近設(shè)有專門的供水裝置，供水裝置與低壓輸水管道相連，當(dāng)農(nóng)作物需要灌溉時(shí)，灌溉水會(huì)通過低壓輸水管道運(yùn)輸?shù)阶魑锔扛浇墓┧b置，而后供水裝置會(huì)將這些水分以小水流的形式均勻分配到土層當(dāng)中。滴灌方式可以連續(xù)不斷地向作物進(jìn)行灌溉，使作物的根部土壤能長期保持濕潤。與其他灌溉方式相比，滴灌技術(shù)具有水資源利用率高、灌溉均勻、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所以被看作當(dāng)前最為先進(jìn)的灌溉技術(shù)之一[1]。

1 滴灌技術(shù)概述

1.1 滴灌技術(shù)的分類

根據(jù)滴管設(shè)備的靈活程度可以將滴灌技術(shù)分成4種：地表固定滴灌技術(shù)、地下固定滴灌技術(shù)、移動(dòng)型滴灌技術(shù)和間歇滴灌技術(shù)。

1.1.1 地表固定滴灌技術(shù)

這種滴灌技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，其滴頭與毛管都分布在地表，所以比較適合果園或者其他呈條形分布農(nóng)作物的灌溉。在播種時(shí)，要注意把毛管卸下，防止作物生長對(duì)灌溉裝置造成破壞。

1.1.2 地下固定滴灌技術(shù)

這種灌溉技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，所有灌溉設(shè)備都是固定的，其毛管與滴頭都是設(shè)置于地下的，不會(huì)對(duì)地表的作物生長造成影響，但是這種地下設(shè)置的方式不便于灌溉設(shè)備的檢修工作。

1.1.3 移動(dòng)型滴灌技術(shù)

在進(jìn)行滴灌時(shí)，毛管和灌溉裝置是可以移動(dòng)的，當(dāng)作物灌溉完成以后，毛管和灌溉裝置可以移動(dòng)到下一顆作物的位置繼續(xù)進(jìn)行灌溉。與固定型滴灌技術(shù)相比，移動(dòng)型滴灌技術(shù)應(yīng)用的建設(shè)成本比較低，但是運(yùn)行成本會(huì)比較高。

1.1.4 間歇滴灌技術(shù)

間歇滴灌技術(shù)應(yīng)用時(shí)所用的灌溉滴頭比其他滴灌的滴頭要大得多，因?yàn)槠涞喂喾绞讲⒉皇沁B續(xù)不斷的，而是每隔一段時(shí)間就灌溉一次，所以每次灌溉的量要比其他滴灌方式要多。由于間歇滴灌的滴頭比較大，所以降低了滴頭堵塞的概率，而且間歇性的灌溉方式也有效防止了深層滲漏的問題的出現(xiàn)。

1.2 滴灌設(shè)備的類型

常用的滴管設(shè)備有：滴頭、灌溉管、輸水管道以及管道連接部件和過濾裝置以及施肥裝置。

1.2.1 滴頭

滴頭是指在一定的壓力作用下利用狹窄的流道以及孔口將毛管中的水流變成細(xì)小水流或者水滴的裝置。滴頭的流量通常比較小，每小時(shí)的灌溉量不會(huì)超過12升。根據(jù)滴頭的安裝位置可以將滴頭分為管外式滴頭與內(nèi)嵌式滴頭；根據(jù)所提供的壓力作用可以將滴頭分為壓力補(bǔ)償?shù)晤^與無壓力滴頭。滴頭的質(zhì)量將對(duì)滴管系統(tǒng)的灌溉質(zhì)量有重要影響，所以對(duì)于滴頭的質(zhì)量要嚴(yán)格要求，盡量選擇水流較小、防堵塞能力強(qiáng)、水流慢且均勻、控制精確度高、內(nèi)部構(gòu)造簡單、易于安裝、結(jié)實(shí)耐用、性價(jià)比高的滴頭。

1.2.2 灌溉管

灌溉管是指滴頭與毛管結(jié)合而成的整體，既能分配水流，又能控制滴水。根據(jù)其內(nèi)部構(gòu)造可以將灌溉管分為內(nèi)嵌式灌溉管以及薄壁灌溉管兩種。

1.2.3 輸水管道以及管道連接部件

輸水管道一般是采用聚乙烯或者聚氯乙烯材料，其管道連接部件主要包括接頭、堵頭、彎頭等。

1.2.4 過濾裝置以及施肥裝置

根據(jù)過濾的原理可以把過濾裝置分成旋轉(zhuǎn)式砂石過濾器、離心分離器、砂石過濾網(wǎng)以及疊片過濾器等幾種。而施肥裝置主要有注入施肥裝置、敞開式自壓施肥裝置、壓力差式施肥裝置等幾種[1]。

2 節(jié)水灌溉當(dāng)中應(yīng)用滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在

2.1 有效節(jié)約水資源，提高水資源利用率

傳統(tǒng)的灌溉方式比如噴灌、渠道引水等都是屬于粗灌型灌溉，不能對(duì)灌溉水量進(jìn)行精確地控制，而滴灌技術(shù)不同于傳統(tǒng)的灌溉方式，其不僅能做到對(duì)灌溉水量的精準(zhǔn)控制，還能通過薄膜覆蓋的方式，保持土壤當(dāng)中的水分，減少水分的蒸發(fā)，使灌溉水得到最大程度的利用。據(jù)調(diào)查，在同等作物生長需求的條件下，滴灌技術(shù)所使用的灌溉用水只有渠道引水灌溉的1/3以及噴灌用水的1/3，其節(jié)約水資源的效果可見一斑。

2.2 控制土壤中的鹽分，防止鹽漬化

如果土壤中的鹽分含量過高，就很容易出現(xiàn)土壤鹽漬化等環(huán)境問題。土壤鹽漬化屬于一種比較嚴(yán)重的土壤問題，一旦出現(xiàn)，將會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐淖魑锷L帶來極大的影響，具體表現(xiàn)在作物存活率大大降低、作物生長狀態(tài)不佳等，所以需要及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施解決土壤鹽漬化的問題[2]。

要想有效調(diào)節(jié)土壤當(dāng)中的鹽分含量，就必須調(diào)節(jié)土壤當(dāng)中的含水量。而滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉當(dāng)中的應(yīng)用，恰好能夠加快土壤當(dāng)中的水循環(huán)，以連續(xù)不斷的水資源灌溉方式將土壤當(dāng)中多余的鹽分帶出，有效減少了土壤當(dāng)中鹽分的含量，從而降低了土壤鹽漬化問題發(fā)生的可能性。此外，滴灌技術(shù)所使用的塑料薄膜覆蓋方式更是能保持土壤中的含水量，在一定程度上也稀釋了土壤中的鹽濃度。

2.3 保持土壤濕潤，為作物生長提供良好環(huán)境

滴灌技術(shù)應(yīng)用時(shí)所使用的塑料薄膜不僅能保持土壤中的水分，還能保持作物生長所需要的溫度，既減少了水分的蒸發(fā)流失，又減少了熱量的散失，使得塑料薄膜內(nèi)部處于相對(duì)封閉的狀態(tài)，為作物的生長提供了良好的溫度與濕度條件。

2.4 保持土壤肥沃

在使用滴灌技術(shù)時(shí)，可以在灌溉用水當(dāng)中加入一定的養(yǎng)分，灌溉時(shí)，養(yǎng)分就會(huì)隨著灌溉用水而進(jìn)入到作物的根部，供作物根部吸收，保持土壤的肥沃度。另外，滴灌技術(shù)中所使用的塑料薄膜可以使內(nèi)部保持相對(duì)的溫度和濕度，為土壤當(dāng)中的微生物生長創(chuàng)造有利條件，微生物生長繁殖會(huì)使得土壤當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)含量提高，從而增加了土壤的肥沃度。而且塑料薄膜也可以減少外界環(huán)境對(duì)土壤的影響，比如防止土壤當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)受到雨水沖刷被帶走，保持土壤的活性[3]。

2.5 減少農(nóng)藥使用量，有效減少作物病害

農(nóng)藥在太陽直射的情況下極易揮發(fā)，從而使其功效降低[4]。通過滴灌技術(shù)，可以將農(nóng)藥混入灌溉用水當(dāng)中，直接到達(dá)作物根部附近土壤，被作物直接吸收，減少了揮發(fā)現(xiàn)象，從而增強(qiáng)了農(nóng)藥的功效，減少了農(nóng)藥的總使用量。而且通過滴灌技術(shù)的針對(duì)性灌溉方式，只有作物根系附近土壤處于長期濕潤狀態(tài)，而且還存有農(nóng)藥，其他部位都是比較干燥的，有效抑制了病菌的繁殖，減少了作物的病害問題[5]。

3 提高滴灌技術(shù)灌溉效果的方法

3.1 將滴灌控制更加細(xì)化

滴灌技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以對(duì)多種農(nóng)作物在不同生長階段所需要的灌溉用水量進(jìn)行精細(xì)控制，使得灌溉用水量恰好能滿足農(nóng)作物生長的需要，又不會(huì)產(chǎn)生太多的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)灌溉用水利用率的最大化。

滴灌技術(shù)應(yīng)用時(shí)，可以在其中加入適量的肥料，肥料會(huì)隨著灌溉用水直接進(jìn)入作物的根部，被根部直接吸收，有效提高了肥料的利用率，避免了肥料的浪費(fèi)。對(duì)此，可以將滴灌技術(shù)控制更加細(xì)化，根據(jù)作物生長的要求配置相應(yīng)比例的肥料，使施肥管理更加細(xì)化；利用更多小型控制器對(duì)施肥量進(jìn)行控制，達(dá)到精確施肥的目的[6]。

3.2 應(yīng)用自動(dòng)滴灌系統(tǒng)以及微重力滴灌系統(tǒng)

自動(dòng)滴灌系統(tǒng)是指由灌溉用水儲(chǔ)存裝置、水流開關(guān)、滴流器以及帶微孔的聚氯乙烯水管組成。將聚氯乙烯水管埋在農(nóng)作物根區(qū)附近，當(dāng)灌溉用水到達(dá)聚氯乙烯水管部分，會(huì)通過水管上的微孔而滲透到根區(qū)土壤當(dāng)中，濕潤土壤，被作物根部吸收。當(dāng)農(nóng)作物收成以后，不需要繼續(xù)供應(yīng)養(yǎng)分，則可以把聚氯乙烯水管回收，下一次可繼續(xù)使用。自動(dòng)滴灌系統(tǒng)的滴灌速度可以控制在2-4L/h，只占傳統(tǒng)灌溉方式用水量的1/10，而且水資源利用率可高達(dá)90%。使用自動(dòng)滴灌系統(tǒng)有以下2個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1)不需要額外的加壓系統(tǒng)，可以有效節(jié)約資源。

2)系統(tǒng)安裝及系統(tǒng)拆卸都比較簡單，其使用方式也比較簡便，易于掌握，且應(yīng)用成本低。

微重力滴灌系統(tǒng)的工作壓力比較低，主要是利用重力系統(tǒng)、連續(xù)不斷地為農(nóng)作物進(jìn)行滴灌。其灌溉面積廣、水資源利用率高，可以為作物生長創(chuàng)造十分有利的條件，可以應(yīng)用于溫室當(dāng)中作物的灌溉[7]。

3.3 采用更先進(jìn)的滴灌控制技術(shù)

采用更為先進(jìn)的滴灌控制技術(shù)可以有效提高滴灌的效率。隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，在數(shù)據(jù)分析以及條件控制方面計(jì)算機(jī)技術(shù)更是有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)[8]。所以，可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到滴灌控制當(dāng)中來，提高滴灌技術(shù)的自動(dòng)化程度。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用可以在作物正常生長時(shí)自動(dòng)開啟或者關(guān)閉滴灌系統(tǒng)，以節(jié)約電能和水資源；可以根據(jù)土壤的條件以及作物的種類設(shè)計(jì)不同的滴灌方案，嚴(yán)格控制好灌溉水量，提高灌溉水資源的利用率；可以對(duì)大規(guī)模的滴灌進(jìn)行規(guī)劃，自行計(jì)算出最好的水資源分配方案，達(dá)到節(jié)約水資源的目的[9]。

4 結(jié) 語

與傳統(tǒng)灌溉方式相比，滴灌技術(shù)具有更多的優(yōu)勢(shì)，比如水更新頻率更高、有效防止土壤鹽漬化、節(jié)水效果更明顯、減少農(nóng)藥用量等。而我國正在構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)，資源問題也引起了人們的重視。為了積極響應(yīng)國家號(hào)召，必須要大力推廣滴灌技術(shù)，充分發(fā)揮滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高水資源利用率，減少浪費(fèi)，為我國的可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

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1007-7596(2017)01-0115-03

2016-12-26

王宇(1977-)，男，遼寧沈陽人，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)田水利。

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