□侯 薇（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

1 膜下滴灌技術(shù)概述

膜下滴灌是一種高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，具體是指將農(nóng)作物覆膜栽植與滴灌技術(shù)有機(jī)結(jié)合到一起。所謂的滴灌實(shí)質(zhì)上就是借助管道系統(tǒng)進(jìn)行供水，使灌溉水成滴狀，緩慢、均勻、定量浸潤(rùn)農(nóng)作物的根系區(qū)域，確保該區(qū)域的土壤始終保持最佳的含水狀態(tài)，而地膜覆蓋則能夠起到增加地表溫度，促進(jìn)農(nóng)作物早發(fā)，減少水分蒸發(fā)的作用。膜下滴灌將兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集于一身，其在大田農(nóng)作物中進(jìn)行了大面積的應(yīng)用，不但節(jié)約了灌溉用水，而且還提高了作物產(chǎn)量。膜下滴灌的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.1 省水省肥

滴灌技術(shù)本身是一種可控的局部灌溉方式，其能夠適量地進(jìn)行灌水，灌溉水會(huì)緩慢、均勻地滲透到作物根系周圍的土壤當(dāng)中，為作物正常生長(zhǎng)提供所需的水分。覆膜栽培技術(shù)的運(yùn)用，可以有效抑制棵間蒸發(fā)，同時(shí)，滴灌系統(tǒng)采用管道進(jìn)行輸水，進(jìn)一步減少了滲漏損失，與地面灌溉相比，膜下滴灌在作物生長(zhǎng)期能夠節(jié)約水量40%-50%左右。此外，肥料可以隨著滴灌水流直接送達(dá)作物根部，不但有利于作物吸收，而且可以做好適量，在提高肥料利用效率的同時(shí)，可節(jié)省肥料20%左右。

1.2 可減少農(nóng)藥用量

由于灌溉水在滴灌系統(tǒng)的管道中是以封閉的方式進(jìn)行輸送，從而有效防止了水對(duì)蟲(chóng)害的傳播，灌溉過(guò)程中，地表基本不會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象，田間地面的濕度相對(duì)較小，不利于病菌和蟲(chóng)害的滋生蔓延，所以可減少除草劑、殺蟲(chóng)劑等農(nóng)藥的用量。

1.3 省地、省工、節(jié)能

膜下滴灌采用管道的方式進(jìn)行輸水，不需要在田間設(shè)置農(nóng)渠，由此可以節(jié)省土地5%-7%左右；傳統(tǒng)的地面灌溉需要在田間進(jìn)行挖土、堵口，工作環(huán)境差，人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，而膜下滴灌的主要工作是觀測(cè)儀表、操作閥門，既省工又省力；滴灌可以隨水施肥，作物行間基本沒(méi)有水，膜下及周邊也很少出現(xiàn)雜草，由此大幅度減少了田間人工作業(yè)和機(jī)械作業(yè)，節(jié)能效果非常明顯。

1.4 能增強(qiáng)抗災(zāi)能力

采用膜下滴灌技術(shù)后，作物從下種到出苗期，可以得到適量的水分和肥料供給，所有的生長(zhǎng)指標(biāo)均能達(dá)到優(yōu)良，大幅度提高了作物的抗災(zāi)能力。以棉花為例，采用地面灌溉若是遇到連續(xù)降雨或是降溫，會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，通常一畝的產(chǎn)量均為180～200 kg，而用滴灌技術(shù)進(jìn)行灌溉，減產(chǎn)的幅度較小，平均畝產(chǎn)量也保持在220～250 kg左右。

1.5 有利于提高作物質(zhì)量

膜下滴灌技術(shù)可以為農(nóng)作物的生長(zhǎng)營(yíng)造出一個(gè)良好的條件，由此不僅可以使產(chǎn)量獲得大幅度提高，而且還能提升作物品質(zhì)。以棉花為例，運(yùn)用膜下滴灌其成熟度非常好，纖維長(zhǎng)度可增加0.40～0.70 mm，纖維的整齊度較高，且外觀光澤好。

2 大田膜下滴灌高效節(jié)水工程體系的構(gòu)建與應(yīng)用意義

2.1 膜下滴灌節(jié)水系統(tǒng)構(gòu)建

2.1.1 選擇水源

在高效節(jié)水區(qū)，可以采用地下水進(jìn)行灌溉，以機(jī)電井進(jìn)行取水，井深可控制在80～100 m左右，通常情況下，單井的出水量也達(dá)到80 m3/h，井與井之間的布置間距可以控制在500 m左右。

2.1.2 首部樞紐

在膜下滴灌節(jié)水系統(tǒng)中，首部樞紐主要是由以下幾個(gè)部分組成：水泵、過(guò)濾器、施肥和加藥裝置、控制設(shè)備等等。它的基本作用是從水源取水，加壓并注入農(nóng)藥、肥料，然后進(jìn)行過(guò)濾，按時(shí)按量輸送給管網(wǎng)。首部樞紐擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、測(cè)量和調(diào)控任務(wù)，是系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分之一。

2.1.3 管網(wǎng)

在該系統(tǒng)中管網(wǎng)的主要作用是將經(jīng)樞紐處理過(guò)的水按照要求輸送到各個(gè)灌水單元和滴頭。輸水管道可以兩級(jí)管道，并在支管上設(shè)置豎管通向地面，管材可選用UPVC材質(zhì)，這種管材的耐腐蝕和抗老化性能較高，可以滿足滴灌工程的使用要求。為實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的目標(biāo)，可在地面增設(shè)支管和毛管，具體可根據(jù)大田的實(shí)際情況而定。

2.1.4 滴頭

在膜下滴灌節(jié)水系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，滴頭的選擇至關(guān)重要，直接關(guān)系到工程投資和滴水質(zhì)量。選擇滴頭的主要依據(jù)是作物種類和種植模式，同時(shí)，還需要考慮田間土壤的性質(zhì)。例如，條播作物對(duì)土壤的濕潤(rùn)比要求較高，而果樹(shù)或是一些較為高大的樹(shù)木，其行距較大，需要繞樹(shù)濕潤(rùn)土壤。土壤本身的質(zhì)地對(duì)滴灌入滲的效果具有較大影響，砂土應(yīng)盡可能選用大流量的滴頭，這樣可以增大水分橫向擴(kuò)散范圍；粘性土則應(yīng)當(dāng)選擇流量較小的滴頭，由此能夠避免地面徑流的情況發(fā)生。目前，大田膜下滴灌中應(yīng)用較為普遍的滴頭流量和間距如表1所示。

表1 滴頭流量與間距的選擇表

2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的選取

2.2.1 土壤濕潤(rùn)比

該參數(shù)具體是指被濕潤(rùn)土體與計(jì)劃濕潤(rùn)層土體體積的比值，它的大小一般取決于以下因素：作物種類、滴頭流量及間距、滴灌量、毛管間距和土壤理化特性等等。在膜下滴灌節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中濕潤(rùn)比以地面以下20～30 cm處的平均濕潤(rùn)面積與作物種植面積的百分比近似來(lái)表示。大田膜下滴灌的土壤濕潤(rùn)比可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

式（1）中的P代表土壤濕潤(rùn)比；SW代表滴頭潤(rùn)濕帶的實(shí)際寬度（單位:m）；SL代表滴灌帶或是滴管的布置間距（單位:m）。

2.2.2 灌溉強(qiáng)度

作物的灌溉強(qiáng)度等于設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度減去有效降雨量及地下水補(bǔ)給得水量。通常情況下，在干旱地區(qū)，灌溉強(qiáng)度極為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度?，F(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度可以采用設(shè)計(jì)年灌溉季節(jié)月平均耗水強(qiáng)度峰值結(jié)合當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料進(jìn)行確定，或是采用彭曼法結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料進(jìn)行推算。

2.2.3 灌水周期

采用大田膜下滴灌的方式對(duì)田間作物進(jìn)行灌溉的過(guò)程中，灌溉水量中的一部分會(huì)被作物完全吸收，而另一部分則會(huì)在重力的作用下滲漏到土壤深層當(dāng)中，這部分水無(wú)法被作物充分利用。為了達(dá)到灌溉水利用效率最大化的目標(biāo)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能使水量被作物吸收，減少滲漏，這樣既可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水，又能提高灌溉效率。為此，灌水周期應(yīng)當(dāng)越短越好。但是如果周期設(shè)置的過(guò)短，則會(huì)導(dǎo)致閥門頻繁啟停，由此會(huì)造成勞動(dòng)強(qiáng)度增大。按照多年的工程運(yùn)行實(shí)踐，可將灌水周期設(shè)定為3-6 d。

2.2.4 灌水定額

當(dāng)作物種類、灌溉強(qiáng)度、灌水周期、土壤濕潤(rùn)比等參數(shù)均為已知時(shí)，可通過(guò)下式對(duì)灌水定額進(jìn)行計(jì)算：

式（2）中，m代表灌水定額（單位：mm）；T代表灌水周期（單位：d）；la代表灌溉強(qiáng)度（單位：mm/d）；p代表濕潤(rùn)比（%）。

2.3 應(yīng)用意義

大田膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)的應(yīng)用意義主要體現(xiàn)在綜合效益的提升上，在經(jīng)濟(jì)效益上，膜下滴灌不僅可以使作物增產(chǎn)20%左右，而且還能節(jié)省水、肥、人力、設(shè)備等費(fèi)用，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀；在生態(tài)效益方面，膜下滴灌能夠節(jié)約用水量30%～50%左右，并且還可以減少深層滲漏及地面徑流，能夠有效防止土壤板結(jié)及次生鹽堿化。不僅如此，滴灌隨水施肥、施藥，大幅度節(jié)省了化肥和農(nóng)藥的用量，減少了對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，節(jié)約的水資源還可用于生態(tài)建設(shè)，有利于改善生態(tài)環(huán)境；在社會(huì)效益方面，因滴灌水的利用效率顯著提升，使得滴灌面積不斷擴(kuò)大，水資源緊缺的問(wèn)題得以緩解，同時(shí)膜下滴灌具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，除了能夠在大田作物中進(jìn)行應(yīng)用外，還能在其它區(qū)域的種植中進(jìn)行應(yīng)用，這樣可以產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。鑒于上述種種，應(yīng)當(dāng)加快推進(jìn)膜下滴灌的應(yīng)用，這對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 結(jié)論

綜上所述，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大田膜下滴灌技術(shù)的運(yùn)用除了能夠有效節(jié)約水資源之外，還能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。為此，積極推進(jìn)該技術(shù)的應(yīng)用，有助于促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展。在未來(lái)一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對(duì)膜下滴灌技術(shù)的研究力度，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，使其能夠更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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