微潤灌溉技術在濟源山丘區(qū)林果地的應用

吳歡歡

(濟源市水土保持監(jiān)測站，河南 濟源 459000)

微潤灌溉是一種新型節(jié)水灌溉技術。2015年，濟源市水土保持監(jiān)測站以下冶鎮(zhèn)韓彥村為試點，選擇3.33 hm2(50畝)山楂園作為試驗田鋪設微潤管，首次將微潤灌溉引進濟源市，并進行了為期兩年的跟蹤觀測，在灌溉用水量、投入人工、產量等方面與傳統(tǒng)灌溉進行了對比。

1 項目區(qū)概況

濟源因濟水發(fā)源地而得名，位于河南省西北部，北依太行、王屋二山，南臨黃河，西與山西省垣曲縣接壤，東與沁陽、孟州兩市毗鄰，市域面積1 931 km2，其中主城區(qū)面積28 km2，山區(qū)、丘陵區(qū)面積約占全市面積的88%，是一座新興的工業(yè)旅游城市。

濟源屬大陸性季風氣候區(qū)，四季分明：冬季寒冷少雨雪，春季溫暖多風，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽。多年平均降水量600 mm，降水多集中在6—9月份，期間降水量約占年總降水量的68%。年平均氣溫14.3 ℃，年蒸發(fā)量1 500 mm，全年無霜期223 d。

下冶鎮(zhèn)位于濟源市西南部，距市區(qū)60 km，總面積168 km2，轄38個行政村，總人口3.3萬人。地形以山地、丘陵為主，區(qū)內山嶺起伏，溝壑縱橫，水土流失嚴重。全鎮(zhèn)林木覆蓋率22.1%，盛產小麥、玉米、煙葉、山楂、核桃、石榴等農林產品，朱莊石榴、韓彥紅果(山楂)久負盛名。

下冶鎮(zhèn)韓彥村栽種山楂已有30余年歷史，截至2015年，種植面積156.7 hm2，山楂年總產量可達500萬kg，年產值可達1 000萬元。韓彥山楂2008年獲無公害產品認證，2013年被評為“濟源市名牌農產品”。

2 工程概況

2.1 微潤灌溉技術簡介

微潤灌溉技術以微潤管為給水器，其核心材料為高分子半透膜，管壁上每平方厘米分布有上萬個納米孔，利用半透膜單向滲透功能，在低壓勢能作用下，就像人的皮膚出汗一樣，以連續(xù)、緩慢潤透的方式在地下向植物根系附近土壤給水，使水最大限度地被植物根系吸收利用。微潤灌溉能通過改變壓力大小調整出水量的大小，每米微潤管24 h出水量可以從幾十毫升至幾千毫升(不同壓力下)，是一種先進的節(jié)水灌溉技術。

2.2 微潤灌溉的設計和實施

微潤灌溉系統(tǒng)是由水源、首部、輸水管道和微潤管網組成。首部包括給水設備、儲水池(蓄水池、水塔、水箱)、加壓設備、過濾器、施肥(藥)裝置、測量和控制設備。輸水管道是負責將滿足微潤灌溉水質的水源輸送到田間微潤管網的管道，輸水干管、支管及閥門一般采用PVC、PE等材料。微潤管網是實現微潤地下灌溉的給水器管網，包括微潤管、連接管件、排氣管閥等。田間微潤灌溉系統(tǒng)每2～3 m高差作為一個供水等高面建立田間減壓池，可考慮0.2 hm2左右一個。

本項目總面積3.33 hm2，水源、首部為統(tǒng)一規(guī)劃設置，田間管道、微潤管網如圖1所示。王屋山水庫供水管道復線工程途經韓彥村，本工程以此為水源，直接引水。由于項目直接在供水管道上接管設閥、開口取水，水源較穩(wěn)定，因此無需修建蓄水池。在水源出口處，修建施肥池一處，通過實施水肥一體，將可溶性無機肥料與灌溉水一起，均勻、準確地直接輸送到果樹根部。緊接施肥池修建閥門安裝池、水表安裝池各一處，用以控制和計量水量。

圖1 微潤灌溉系統(tǒng)斷面示意

根據現場灌溉的特點，本項目給水干管用Φ32PE管，田間支管系統(tǒng)用Φ25PE管， 微潤管網采用Φ16微潤管。山楂樹種植密度為株距3 m、行距4 m，微潤管呈半圓形鋪設，預埋溝槽為寬10 cm、高30 cm的矩形斷面。微潤管滲水深度為上下各30 cm，鋪設直徑參考樹冠直徑大小。

3 微潤管滲水速度監(jiān)測

微潤管滲水速度與土壤的類型、含水量、蓬松度、給水壓力等因素有關。在連續(xù)15天以上無雨、不澆水的自然狀態(tài)下，采用微潤灌溉，在山楂園隨機選取監(jiān)測點，用土壤水分測速儀對微潤灌溉下不同時段不同深度的土壤含水量進行監(jiān)測，結果見表1。

表1 微潤灌溉下的土壤含水量

由于監(jiān)測的需要，土體濕潤狀態(tài)擴展到了地表，實際灌溉中的理想狀態(tài)為地表及以下2～3 cm的土體無需灌溉，始終保持干燥，這2～3 cm的干土層對其下的濕潤土體能起到保護作用，使?jié)駶櫷馏w成為一個相對封閉的狀態(tài)[1]，可以避免水分蒸發(fā)，節(jié)約用水。

4 與傳統(tǒng)灌溉方式對比分析

4.1 用水量對比

山楂樹每年至少需澆水3次，分別在立冬前、春季、夏季各1次。

采用傳統(tǒng)灌溉模式(單棵穴灌)，10年以上樹齡的山楂樹次用水量為1.0～1.2 m3/棵，5年以下樹齡次用水量為0.6 m3/棵，平均次用水量為0.8 m3/棵，通常每公頃種植山楂樹825棵，每灌溉1次平均用水量約為660 m3/hm2。

微潤灌溉技術結合山楂樹的生長需水規(guī)律，10年以上樹齡山楂樹次用水量為0.2 m3/棵，5年以下樹齡次用水量為0.1 m3/棵，平均次用水量為0.15 m3/棵，每次用水量約為124 m3/hm2。相比傳統(tǒng)灌溉，微潤灌溉每次可節(jié)水536 m3/hm2，節(jié)水率高達81%。

4.2 投入人工對比

該地區(qū)屬山丘區(qū)，干旱缺水，傳統(tǒng)灌溉模式全靠人工拉水，費時費力，每次灌溉都是在出現干旱情況下農戶才進行灌溉，對果樹生長存在一定的不利影響，并且澆1棵樹耗時20 min左右，0.067 hm2(1畝)地不間斷進行灌溉也需要近19 h。微潤灌溉可直接送水至田間樹下，隨用隨澆，而且可以實現24 h不間斷給水，幾乎不耗用人工。

4.3 增產增收

傳統(tǒng)灌溉時平均1棵山楂樹年產山楂40 kg，1 hm2山楂園年產量3.3萬kg，2016、2017年市場收購價平均為3元/kg，則每公頃產值為9.9萬元。

采用微潤灌溉后，2016年山楂產量為3.66萬kg/hm2，產值10.98萬元/hm2，比傳統(tǒng)灌溉增產3 600 kg/hm2，增收1.08萬元/hm2；2017年山楂產量3.735萬kg/hm2，產值11.205萬元/hm2，比傳統(tǒng)灌溉增產4 350 kg/hm2，增收1.305萬元/hm2。

4.4 其 他

微潤灌溉技術實現了水肥一體灌溉，為農業(yè)水肥一體化提供了最佳載體，節(jié)省化肥施用量50%以上，可減輕過度使用化肥造成的農業(yè)面源污染，而且灌溉期內使用電力很少，節(jié)能95%以上。

5 微潤灌溉需注意的問題

5.1 防 蟲

微潤管道埋設在30 cm深的地下，避免不了土體中各種蟲類的噬咬。鑒于微潤管道使用的特殊性，一經蟲蟻噬咬，在壓力作用下，流經管道的水將呈噴射狀從噬咬孔噴出，會嚴重影響微潤灌溉的效果。因此，建議鋪設管道之前，在挖好的預埋槽里先施用生物農藥殺滅蟲蟻；在使用過程中，可以定期通過施肥池施用殺蟲藥，通過灌溉水到達微潤管，滲入周邊土體，驅殺蟲類。

5.2 水 源

微潤灌溉要保證有穩(wěn)定的水源，并且對水質有一定要求。本項目水源穩(wěn)定，而且水質可達到飲用水標準，所以水源問題無需考慮。當沒有穩(wěn)定水源時，建議配套修建蓄水池，蓄水池大小根據灌溉面積、灌溉次數、用水量等綜合確定。水質是保證微潤灌溉質量的重要因素，如果水體渾濁，應對其進行處理才能使用。蓄水池出水口處要安裝過濾裝置，避免過多的雜質進入微潤管道造成管道滲水孔堵塞。

5.3 施 肥

施肥池只能使用無機肥，可采用過濾袋裝入肥料，投入施肥池；或將無機肥提前在水桶里溶化，將溶化的肥料倒入施肥池即可。有機肥及農家肥不可以通過微潤管道實施，可在果樹附近挖坑埋入。

5.4 管理維護

過濾裝置和微潤管道需要定期進行沖洗，以防被水中雜質堵塞。過濾裝置一般5天沖洗一次，直接打開過濾器上端即可沖洗。微潤管在每個生產季末或開始前，進行加壓沖洗。微潤管道具有一定的彈性，在加壓沖洗后能恢復出水性能。

三分技術，七分管理。在微潤灌溉使用中，包括作物不同階段的用水管理、管件沖洗、管道維護等，都需要有責任心的維護和管理。后續(xù)的管理維護是微潤灌溉使用壽命至關重要的因素，因此最好由專人負責管理。只有管理維護工作做得好，微潤灌溉技術才能更好地顯現出節(jié)水、省人工、增產增收、節(jié)肥等優(yōu)勢。

6 結 論

濟源市地處河南西北部太行山南麓，山區(qū)、丘陵區(qū)面積約占全市面積的88%，由于山丘區(qū)長期干旱缺水，農業(yè)基礎條件差，農民群眾的收入水平和生產積極性低，影響了農業(yè)產業(yè)結構的調整，一定程度上制約了全市農業(yè)和社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。

微潤灌溉技術以地下給水的方式進行灌溉，解決了其他節(jié)水灌溉技術的堵塞問題，避免了田間水分損失，實現了對作物全生育期的連續(xù)灌溉，整個灌溉周期可達到較高的節(jié)水效果，具有節(jié)水、省人工、增產增收、節(jié)肥等特點；而且微潤灌溉為地下灌溉方式，對地表無擾動，不會像傳統(tǒng)灌溉那樣造成水土流失，生態(tài)效益良好。

對微潤灌溉的監(jiān)測分析表明，實施微潤灌溉不僅可提高灌溉水的利用率、節(jié)約山區(qū)水資源，使有限的水資源發(fā)揮最大的作用，而且還可提高產量，有效推動當地農業(yè)發(fā)展，促進山丘區(qū)農民脫貧致富，符合新時期水資源節(jié)約保護總體要求，可在濟源山丘區(qū)林果地大面積推廣。