柳林縣山地丘陵區(qū)經(jīng)濟(jì)林微潤(rùn)灌溉技術(shù)研究

王 玉

（運(yùn)城市北趙引黃工程建設(shè)服務(wù)中心，山西 運(yùn)城 044000）

發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，是提高農(nóng)業(yè)水資源利用率的重要途徑，微潤(rùn)灌溉是國(guó)家“863”科技重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。已在山地丘陵區(qū)經(jīng)濟(jì)林種植、沙漠植被灌溉、荒山造林等領(lǐng)域進(jìn)行了有效的示范，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

山西地處黃土高原，全省山地面積占40%，丘陵占40.3%，平原和盆地僅占19.7%。尤其是呂梁、忻州、臨汾等沿黃河的部分市縣，地質(zhì)土壤松散，地形破碎，受山高、坡陡、谷深、水位低等自然條件制約，灌溉基礎(chǔ)薄弱。近年來，山西省在沿黃河地區(qū)新、擴(kuò)建了多處提黃灌溉工程，由于山區(qū)坡陡、土壤保水性差、土質(zhì)松散，造成沿途水資源損失大、水土流失嚴(yán)重等問題。充分利用寶貴水資源，研究適宜山地丘陵區(qū)的灌水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，是當(dāng)前山地丘陵區(qū)灌溉急需解決的問題。

1 柳林縣經(jīng)濟(jì)林目前的灌溉現(xiàn)狀及存在的問題

柳林縣地處沿黃山地丘陵區(qū)，針對(duì)縣域內(nèi)山地丘陵區(qū)經(jīng)濟(jì)林灌溉存在的地勢(shì)高差大、水資源損失大、灌水利用率低等突出難題，引入微潤(rùn)灌溉節(jié)水模式，破解當(dāng)?shù)毓喔入y題，以提高灌水利用效率，增加經(jīng)濟(jì)林果品產(chǎn)量，加快種植戶的脫貧致富提供科學(xué)技術(shù)支持。

1.1 柳林縣基本情況

柳林縣位于山西省西部，呂梁山西麓，隸屬于山西省呂梁市。北接臨縣，東鄰離石，南連中陽(yáng)、石樓，西與陜西省隔黃河相望，是黃河沿岸城市之一，屬于典型“沿黃”邊際黃土丘陵溝壑區(qū)和土石山區(qū)。

柳林縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫10.5℃，平均降水量為472.3 mm，年蒸發(fā)量1 847 mm，無霜期平均為199 d。柳林縣地勢(shì)隨基巖傾斜由東向西遞減。當(dāng)?shù)赝寥乐饕苫液滞令愋蜆?gòu)成，全剖面石灰反應(yīng)強(qiáng)烈，呈微堿性，質(zhì)地多為輕壤，結(jié)構(gòu)塊狀，有機(jī)質(zhì)含量低，保水保肥性能差，受降雨的影響，易形成淺層滲漏和地表徑流。

柳林縣經(jīng)濟(jì)林主要以紅棗和核桃為主，目前已形成沿黃河8 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主基地的百里紅棗林帶，紅棗林總面積達(dá)到1.87 萬hm2，建成核桃經(jīng)濟(jì)林的面積將近2 萬hm2，經(jīng)濟(jì)林是當(dāng)?shù)厝罕姷闹饕?jīng)濟(jì)來源，同時(shí)也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的支柱性產(chǎn)業(yè)。

1.2 柳林縣經(jīng)濟(jì)林灌溉現(xiàn)狀及存在問題

目前，全縣經(jīng)濟(jì)林灌溉主要有三種模式：一是自然灌溉，主要是雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，不進(jìn)行人為灌溉，也就是常說的“靠天吃飯”；二是渠灌，在地勢(shì)高位修建蓄水池、水塔，依靠動(dòng)力水泵抽水進(jìn)入蓄水池、水塔，人工修建簡(jiǎn)易土渠，依靠水體自身重力，沿地勢(shì)由高到低，順勢(shì)流入經(jīng)濟(jì)林；三是節(jié)水灌溉，只有一小部分經(jīng)濟(jì)林通過鋪設(shè)管道，加裝灌水器，將水引至經(jīng)濟(jì)林的田間地頭，利用微噴、噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，在有限區(qū)域推廣應(yīng)用。

日常灌溉中存在的主要問題：一是灌水利用效率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。柳林縣的沿黃提灌工程，通過幾級(jí)泵站，把水資源多級(jí)提升，提到經(jīng)濟(jì)林所在的高位，再利用水勢(shì)落差梯級(jí)灌溉。由于缺少節(jié)水灌溉設(shè)備，約60%的水資源沿途滲漏，損失在無效灌溉區(qū)域。二是現(xiàn)已推廣的節(jié)水灌溉技術(shù)，灌溉設(shè)備成本高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，推廣范圍有限。低壓管道造價(jià)費(fèi)用較高，無法大面積推廣使用；噴灌需要水泵動(dòng)力從蓄水池或水塔中二次加壓，昂貴的電費(fèi)讓普通經(jīng)濟(jì)林種植戶望而卻步；滴灌可利用地勢(shì)高差，實(shí)現(xiàn)水體重力滴灌，對(duì)于偏遠(yuǎn)山區(qū)的種植戶，滴灌產(chǎn)品造價(jià)相對(duì)偏高，由于黃河水質(zhì)較差，泥沙含量高，滴灌產(chǎn)品容易發(fā)生堵塞，不利于大面積推廣。

三是節(jié)水灌溉新技術(shù)、新產(chǎn)品推廣進(jìn)展較緩慢。由于地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，當(dāng)?shù)胤N植戶的傳統(tǒng)種植思想根深蒂固，接受新事物的能力不強(qiáng)，對(duì)于節(jié)水灌溉的新產(chǎn)品、新技術(shù)還抱有觀望態(tài)度。

2 微潤(rùn)灌溉技術(shù)的特點(diǎn)及推廣模式

針對(duì)灌溉中存在的問題，引入微潤(rùn)灌溉技術(shù)，微潤(rùn)灌溉同傳統(tǒng)的微、噴、滴灌相比較，具有節(jié)水效率高、無需額外動(dòng)力、連續(xù)灌溉能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.1 微潤(rùn)灌溉技術(shù)原理

微潤(rùn)灌溉是由深圳市微潤(rùn)灌溉技術(shù)有限公司于2007 年研發(fā)的一種新型節(jié)水灌溉技術(shù)，是一種新型地下、局部灌溉技術(shù)。微潤(rùn)灌溉將半透膜技術(shù)原理應(yīng)用于灌溉領(lǐng)域，以微型水庫(kù)連接微潤(rùn)管為灌水載體。微潤(rùn)灌溉的核心產(chǎn)品是微潤(rùn)管，它是由新型高分子半透膜制成，呈孔管狀，具有納米孔隙，孔隙尺寸分布范圍是10～900 nm，1 cm2的膜上大約分布有10 萬個(gè)隨機(jī)納米孔，當(dāng)微型水庫(kù)充水時(shí)微潤(rùn)管充水，水分子通過管壁上的納米孔向外逐步遷移，滲向外壁的土壤，像皮膚出汗一樣向土壤潤(rùn)出水分。以微潤(rùn)管或微型水庫(kù)的內(nèi)外水勢(shì)梯度差為驅(qū)動(dòng)力，調(diào)節(jié)管內(nèi)水壓從而調(diào)節(jié)出水量，在作物耕作區(qū)附近形成濕潤(rùn)體，以微量、緩慢、連續(xù)不斷的出水方式，向植物根系供水。以地下供水的方式向作物的根部緩慢、持續(xù)、高效地直接供水。

2.2 微潤(rùn)灌溉設(shè)備的布置安裝

根據(jù)柳林縣的地勢(shì)特點(diǎn)，充分利用泵站提蓄的黃河水，加配過濾設(shè)備和施肥裝置，配套干、支級(jí)輸水管網(wǎng)，將過濾后的水資源通過微潤(rùn)灌溉設(shè)備，輸送到植物的根部，如圖1 所示。通過蓄水池、水塔將河水集蓄貯存，在干旱時(shí)節(jié)采用微潤(rùn)灌溉方式進(jìn)行灌溉，實(shí)現(xiàn)了有限水資源的優(yōu)化配置，做到了開源和節(jié)流并舉。

實(shí)踐表明，在微潤(rùn)灌溉模式下，實(shí)施水肥一體化技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，提高了田間施肥利用率，減少了施肥量。與傳統(tǒng)的噴灑施肥相比較，在微潤(rùn)灌溉模式下，實(shí)施水肥一體化技術(shù)，可以節(jié)省肥料20%～30%，而且使得肥料利用率提高到70%～80%。

第二，省工省力，大大節(jié)省了工時(shí)，降低了成本。日常經(jīng)濟(jì)林灌溉施肥，每畝需要1 個(gè)工時(shí)，運(yùn)用微潤(rùn)灌溉和水肥一體化技術(shù)，現(xiàn)在每個(gè)工時(shí)能夠完成十畝經(jīng)濟(jì)林的灌溉任務(wù)，效率提高了10 倍。

第三，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。在實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)的紅棗、核桃產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量增產(chǎn)普遍達(dá)到15%以上，核桃和紅棗的品質(zhì)也有所提升，每斤售價(jià)相比較從前提升20%，農(nóng)民收入大幅提高。

圖1 微潤(rùn)灌溉技術(shù)推廣模式示意圖

3 微潤(rùn)灌溉技術(shù)存在的問題與對(duì)策

3.1 產(chǎn)品供水速率與高耗水作物需水率不匹配

植物耗水性受植物本身的生理結(jié)構(gòu)、代謝能力和環(huán)境因子的影響，耗水性能差異有時(shí)候表現(xiàn)的差距較大。一些植物可能在短時(shí)間內(nèi)，需要吸收大量的水分來維持特定時(shí)期的快速生長(zhǎng)，微潤(rùn)灌溉產(chǎn)品依靠半透膜微孔緩慢滲出的水分短時(shí)間是無法滿足其耗水需求，這就需要進(jìn)一步改進(jìn)、優(yōu)化微潤(rùn)灌溉產(chǎn)品，從而增加出水量，滿足植物的快速耗水需求。

3.2 微潤(rùn)灌溉產(chǎn)品造價(jià)較高

微潤(rùn)灌溉產(chǎn)品是一種高技術(shù)灌溉產(chǎn)品，同節(jié)水灌溉其它產(chǎn)品相比較，如噴灌、滴灌、微灌相比較，畝均造價(jià)高出不少，而且需要埋設(shè)在地面以下20～30 cm的作物根部附近，這就需要消耗較大的人工，進(jìn)而增加費(fèi)用支出。如能研發(fā)一種專門適用于山地丘陵的專用地面開槽工具，就能減少必要的人工及費(fèi)用支出。

3.3 微潤(rùn)灌溉產(chǎn)品微潤(rùn)孔易堵塞

目前在微潤(rùn)灌溉技術(shù)推廣中普遍存在的堵塞類型主要有物理堵塞、化學(xué)堵塞和生物堵塞三個(gè)方面。物理堵塞主要是通過更換更為精密的過濾器解決。化學(xué)和生物堵塞均是由灌溉水中的可溶性鹽分、氫氧化物和硅酸鹽等化學(xué)成分及藻類、細(xì)菌、微生物分解物等生物成分引起的堵塞，目前主要通過微潤(rùn)灌公司研發(fā)的化學(xué)特制藥品分解堵塞物。

4 結(jié)語(yǔ)

微潤(rùn)灌溉技術(shù)具有灌水均勻、節(jié)省勞力、水肥一體化、增溫保墑、抑制病蟲害和便于作物管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些不足。如果能針對(duì)問題和實(shí)施對(duì)策進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)，微潤(rùn)灌溉的推廣空間會(huì)更加廣闊。