窄行距條播密植作物微噴帶高效節(jié)本噴灌方法研究

王裕智，靖 華，亢秀麗，馬愛平，崔歡虎，劉玲玲，朱杏梅

（1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000；2山西省霍州市農(nóng)林委員會，山西霍州031400）

0 引言

水資源作為人類社會發(fā)展的重要資源之一，對人類生存及社會發(fā)展都有著極其重要的意義[1]。中國農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用指數(shù)較低，農(nóng)業(yè)用水對水資源可持續(xù)性造成較大壓力[2]。針對節(jié)水形勢的愈加嚴峻，近年來，國內(nèi)廣大科技工作者在節(jié)水灌溉領(lǐng)域開展了較多研究，在節(jié)水工程領(lǐng)域，開展了農(nóng)田節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施探討[3]、建設(shè)與施工管理[4]；在管理節(jié)水領(lǐng)域，開展了水資源優(yōu)化配置的探討[5]；在農(nóng)藝節(jié)水研究領(lǐng)域，開展了灌溉時期及灌溉量的較多研究[6-8]，在節(jié)水灌溉產(chǎn)品中相繼研制出固定管道式噴灌、半移動式管道噴灌、中心支軸式噴灌機、滾移式噴灌機及微噴帶噴灌等新型產(chǎn)品，并開展了節(jié)水灌溉設(shè)備噴灌、微灌、滴灌、滲灌設(shè)備的適應(yīng)性及應(yīng)用現(xiàn)狀分析[9-10]；這些研究成果為中國節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了重大貢獻，同時也為節(jié)水灌溉產(chǎn)品的合理利用提供了良好技術(shù)支撐。有關(guān)微噴帶的應(yīng)用技術(shù)，滿建國等[11-12]開展了不同帶長、不同噴射角微噴帶灌溉對土壤水分布與冬小麥耗水特性及產(chǎn)量的影響研究，張芳等[13]開展了風(fēng)對微噴帶噴灑均勻度的影響研究，孫先明等[14]對微灌帶的發(fā)展研究現(xiàn)狀及前景進行了探討，周斌等[15]開展了微噴帶單孔噴水量分布的基本特征研究，這些研究成果為微噴帶產(chǎn)品的設(shè)計及應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。而有關(guān)微噴帶田間鋪設(shè)方向與窄行距條播密植作物的種植方向及簡化微噴帶搬運、安裝、拆卸的方法研究的較少?；诖?，筆者開展了窄行距條播密植作物微噴帶高效節(jié)本噴灌方法的探討，以期為微噴帶的節(jié)本高效利用及大面積推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2015年6月—2016年12月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所韓村（山西臨汾開發(fā)區(qū)）試驗基地的麥茬復(fù)播谷子、谷子茬秋播小麥試驗地進行。

1.2 試驗材料

引水帶(φ90mm)、輸水管(φ90mm)、微噴帶（φ40mm、孔口形式為斜5孔）各若干米，三通球閥(φ90 mm)1個，引水帶卡子2個，輸水管卡套2個，四通(φ90 mm)、輸水管卡子、旁通(φ40 mm)、卡箍、微噴帶卡套、微噴帶U型固定卡各若干個及綁繩（40 cm長）若干條。

1.3 設(shè)計及實施方法

該方法主要包括安裝引水帶、輸水管、微噴帶、分單元分組噴灌和拆卸并存放各組件等環(huán)節(jié)，其田間設(shè)置（圖1）和具體方法如下：

（1）安裝引水帶。在與窄行距條播密植作物種植方向相垂直的方向安裝引水帶，引水帶兩端分別連接在井水出口管道和三通球閥進水口上。

（2）安裝輸水管。在與引水帶相垂直方向上安裝輸水管，輸水管與窄行距條播密植作物種植方向平行；輸水管包括輸水管A和輸水管B，輸水管A的長度為微噴帶間距1/2，輸水管A共有2個，2個輸水管A的一端均與三通球閥兩側(cè)的出水口連接，另一端與四通連接；輸水管B有若干條，輸水管B長度與微噴帶間距相同，輸水管B兩端均與四通連接；若干條輸水管B與四通串聯(lián)；最外端的輸水管B在靠近終端處反向折疊2次并套上卡套封閉端口。其中輸水管A的長度為150 cm，輸水管B的長度為300 cm。

（3）安裝微噴帶。在與輸水管相垂直方向上安裝微噴帶，微噴帶與引水帶方向平行；微噴帶一端通過旁通及卡箍與四通固定，另一端在靠近終端處反向折疊2次并套上卡套封閉端口，在距微噴帶末端前40 cm處插入U型固定卡固定微噴帶。其中相鄰2條微噴帶的間距為300 cm，每一條微噴帶長度為3500 cm；微噴帶U型固定卡用10號鐵絲制成，寬度7.5～8.5 cm，2個插齒高8～9 cm。

（4）依次分單元分組噴灌。以安裝好的引水帶、輸水管為界，按照引水帶及引水帶的延長線和輸水管所形成的十字線將農(nóng)田分割成A、B、C、D 4個單元，依次噴灌；每個單元實施分組噴灌，每組開啟微噴帶數(shù)量依據(jù)水壓大小調(diào)至相鄰兩條微噴帶末端出水孔噴出的水柱相交叉為準。

（5）拆卸并存放各組件。當(dāng)一季作物噴灌完成后，將引水帶移出農(nóng)田；拔出微噴帶U型固定卡收存，將微噴帶沿著輸水管的方向折疊，將每個四通連接的1對折疊微噴帶用綁繩捆綁于一起，就地存放各組件于擱置帶，留作下茬作物繼續(xù)使用。其中擱置帶為輸水管兩側(cè)各延伸一定距離不種植作物的空閑區(qū)，其寬約130 cm。

2 試驗示范效果

（1）小麥全生育期和播種保苗期節(jié)水效果顯著。2016年春季降水偏多條件下，應(yīng)用該方法每公頃（噴灌2次）噴灌水量771.0 m3，與鄰近大田傳統(tǒng)大水漫灌每公頃（灌溉1次）灌水量1500 m3相比產(chǎn)量持平，每公頃節(jié)水量729.0 m3，節(jié)水率達48.6%。2016年谷茬秋播小麥播種期干旱，應(yīng)用該噴灌方法實施補水播種保苗，每公頃（第1次每公頃噴水量385.5 m3，為避免板結(jié)第2次每公頃灌水量96.0 m3）噴灌水量481.5 m3，而鄰近大田傳統(tǒng)大水漫灌每公頃（灌溉1次）灌水量1500 m3，實施補水播種保苗該噴灌方法較近大田傳統(tǒng)大水漫灌每公頃節(jié)水1018.5 m3，節(jié)水率達67.9%。該方法在2015、2016年麥茬復(fù)播谷子全生育期噴灌及2016年麥茬復(fù)播谷子補水播種保苗中同樣具有良好的節(jié)水效果。

圖1 窄行距條播密植作物微噴帶高效節(jié)本噴灌方法田間布局示意圖

（2）有效提高耕地利用率。傳統(tǒng)大水漫灌由于有畦埂存在占用耕地，該噴灌方法可將畦埂破除提高耕地利用率。以該試驗田為例，試驗地約9338.0 m2，以A表示，原傳統(tǒng)大水漫灌畦埂占地約1728.0 m2，以B表示，各組件擱置帶占地約187.2 m2，以C表示，耕地利用率提高以R表示，則耕地利用率提高R=[(B-C)/A]×100%=16.5%。

（3）改善了窄行距條播密植作物中、后期噴灌效果。通過微噴帶與窄行距條播密植作物種植方向的垂直安裝，在窄行距條播密植作物生長中、后期微噴帶噴灑（可沿行間噴灑）寬度較傳統(tǒng)的微噴帶沿作物種植行向鋪設(shè)方法寬約70～80 cm，顯著改善了微噴帶中、后期噴灌效果。

（4）提高了微噴帶播后苗前及苗期的固定效果。用U型固定卡固定微噴帶，克服了以往用土堆埋微噴帶終端固定微噴帶（避免播后苗前刮風(fēng)對微噴帶的移位）所造成的易損苗和微噴帶注水微噴帶回縮從土堆中抽出不易固定的缺點。

（5）有效降低了噴灌各組件的搬運、安裝、拆卸費用。該方法在農(nóng)田設(shè)置各組件擱置帶，降低了每茬作物收獲前對微噴灌各組件的拆卸、搬運及每季作物播種完成后對微噴灌各組件的搬運、安裝等繁雜環(huán)節(jié)產(chǎn)生的勞動力費用。該方法同已有噴灌方法相比，每茬作物每公頃可減少搬運、安裝、拆卸勞動力費用525～600元。該方法同時還避免或降低頻繁安裝、拆卸過程中對各組件損壞的概率。

3 結(jié)論與討論

（1）本項研究提出的窄行距條播密植作物微噴帶高效節(jié)本噴灌方法節(jié)水效果顯著，并可有效提高耕地利用率。在小麥生育期內(nèi)實施微噴帶噴灌節(jié)水率達48.6%，在播種保苗關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)水率達67.9%，可實現(xiàn)灌溉水量的調(diào)控；破除畦埂可使耕地利用率提高16.5%。該方法為節(jié)約水資源、提高耕地資源利用率提供了技術(shù)支撐。

（2）該方法通過微噴帶與窄行距條播密植作物種植方向的垂直安裝，改善了微噴帶中、后期噴灌效果。解決了目前生產(chǎn)上微噴帶與窄行距條播密植作物種植方向平行安裝帶來的中、后期噴灌效果差的技術(shù)難題；應(yīng)用U型固定卡固定微噴帶，克服了傳統(tǒng)微噴帶固定方法造成的損苗且不易固定的缺點；在農(nóng)田設(shè)置各組件擱置帶，可有效減少傳統(tǒng)微噴帶噴灌使用過程中帶來的繁雜環(huán)節(jié)及其所產(chǎn)生的勞動力費用，同時還避免或降低安裝、拆卸過程中對各組件損壞的概率。

（3）關(guān)于微噴帶噴灑均勻性及噴灑寬度等方面的研究，滿建國等[12]人研究認為，隨微噴帶噴射角增大，灌溉水在土壤中的分布均勻系數(shù)顯著增加，白珊珊等[16]人認為不同帶寬類型對有效噴灑寬度的影響不同，張芳等[17]人研究認為，影響微噴帶噴灑均勻度的因素主要有微噴帶單孔的結(jié)構(gòu)特性和制造工藝、微噴帶單孔的布置形式、微噴帶的組合間距、微噴帶的工作壓力等。而有關(guān)微噴帶鋪設(shè)方向與作物種植方向相關(guān)的噴灑寬度及均勻度研究的較少。

（4）該方法可適用于小麥、谷子、大豆等窄行距條播密植作物（相對于玉米、油葵等寬行距作物）。在每個單元噴灌中，分組噴灌每次開啟的旁通數(shù)量以相鄰微噴帶末端噴出的水柱交叉為標準進行減少或增加。有關(guān)安裝微噴帶與窄行距條播密植作物種植方向（平行或垂直）對土壤水分分布及水分利用效率的影響有待于進一步研究。

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