高垄覆膜滴灌栽培技术研究概述

杜正香，卜崇兴，张艳苓，樊晓亮

（江苏太仓戈林农业科技有限公司，215400）

高垄覆膜滴灌栽培技术研究概述

杜正香，卜崇兴，张艳苓，樊晓亮

（江苏太仓戈林农业科技有限公司，215400）

本文综述了高垄覆膜营养液滴灌技术的参数指标设置、膜下滴灌条件下水盐运移规律及其影响因素等方面的研究进展，并对其当前存在的问题进行了分析和对今后的研究方向进行了展望。

高垄；膜下滴灌；技术参数；水盐运移研究

覆膜种植是一种新型的农业种植技术，而滴灌是一种农业节水灌溉技术，将滴灌节水技术与覆膜种植技术集成创新，开发出了高垄覆膜营养液滴灌栽培技术，为有效改良贫瘠土壤、开发利用盐碱地和次生盐碱地开辟了一条新途径。与普通滴灌技术相比，高垄覆膜营养液滴灌栽培技术通过对滴灌技术参数的合理设置，可大大减少棵间蒸发量，抑制盐分上移，有效淋洗盐分，降低返盐程度，为作物主根系创造一个良好的水盐环境[1]，而且节省肥料，降低环境污染。

近年来，该技术在江苏太仓、新疆吐鲁番、山东泰安等地的示范推广表明，高垄覆膜营养液滴灌栽培效果显著，与常规土壤栽培相比，节肥45%左右，节水30%～50%，增产15%～30%。本文主要从高垄的大小与形状、营养液滴灌浓度、滴灌频率等技术参数，及膜下滴灌条件下土壤水盐运移的研究等方面进行了综述，以期为盐碱地及次生盐碱地的进一步开发利用提供新的方法和理论。

1 高垄覆膜滴灌的技术参数研究

高垄覆膜全价营养液滴灌制度的运行特点为全生育期适宜灌水4～5次，通过定时器控制滴灌量和滴灌频率；滴头流量为1.7 L/h，滴头间距30 cm；苗期每株每天滴灌晴天为 360 mL，结果初期540 mL，结果盛期630 mL，每次滴灌历时3 min，早晚各1次，其余在10：00～15：00；阴雨天可适量减少滴灌量或不滴灌[2]。

1.1 垄的大小和形状

高垄为根系生长提供了一个与周围土壤隔绝的环境，滴灌间期内，只存在地下土壤的返盐，大大降低了返盐程度。由于土壤只作为载体，考虑到高垄膜下滴灌条件下土壤的水盐运移特征，垄的设计应满足滴灌期内最大程度的洗盐和最低程度的返盐，同时还应考虑土地的生产效益问题。尤秀娜等[3]以黄瓜为试材，根据膜下土壤水盐迁移特征，探讨得出黄瓜生长最适单行栽培的垄顶部为平整的半圆柱形，底宽35 cm、顶宽15 cm、高25 cm。

1.2 滴头间距

利用高垄覆膜营养液滴灌开发利用盐碱地，每个滴头所淋洗的盐分以滴头为中心向四周迁移，故在湿润体边缘盐分含量最高。在布设滴头时，使湿润体进行交叠，从而使两湿润体相遇后形成零通量面，迫使零通量面附近的水分垂直向下运动，并使两滴头中间部分的盐分向下迁移，沿种植方向形成压盐带，以利于作物正常生长。一般滴头间距可设为计划湿润深度的2/3[4]。实践证明，用滴灌进行频繁灌水情况下，滴头形成的淡化带深度，对于一年生作物可达30～40 cm；而对于多年生作物如葡萄，可达80～100 cm[5]。高垄、滴灌的滴头间距（即株距）设置为30 cm时，能使根区土壤的含盐量保持在滴灌水本身的含盐量范围内。

1.3 营养液滴灌浓度

高垄覆膜滴灌栽培的营养液采用本公司研制的瓜果类蔬菜栽培通用配方，用pH值6.5～7.2的自来水或雨水来配制。一般将配制好的营养液装入贮液池或贮液罐内，用灌溉机或水泵抽水滴灌。在高垄膜下滴灌过程中，当合适浓度的营养液滴入土壤时，因重力和毛细管作用，会在滴头附近形成一个倒漏斗状的浸润区域，将该区域土壤中的一些可移动离子（包括有益和有害离子）淋洗到土壤耕作层以下[6]，在根系周围形成一个营养元素齐全、配比合理、水气充足的土壤环境区域。

大多数作物适宜的EC值为0.5～3.0 mS/cm，最高不超过4.0 mS/cm，过高易造成土壤盐分的积累，过低则不能满足作物的正常生长需要。王佳倩等[1]以春秋王黄瓜为材料，研究发现，EC值2.5 mS/cm为黄瓜栽培的最适浓度。在此浓度下植株生长健壮，有较好的品质和较高的产量，且具有减缓土壤次生盐渍化的作用。尤秀娜等[7]通过研究在次生盐碱地上利用高垄、覆膜滴灌全价营养液栽培黄瓜，发现1/2标准计量浓度是最适浓度。在此浓度下黄瓜产量最高，而且可以显著降低黄瓜果实内的硝酸盐含量。若采用不同生长阶段滴灌不同浓度的全价营养液，则在苗期用1/4标准剂量，结果初期用1/2标准剂量，结果盛期用标准剂量。这样既不会浪费肥料，又不会影响植株的生长。

1.4 滴灌频率

高垄膜下滴灌栽培，通过定时器控制滴灌量和滴灌频率。一般的土壤，定植初期滴灌清水，待缓苗后以不同浓度的全价营养液处理。以黄瓜为例，4叶1心前每株滴灌140 mL/d，4叶1心至结果初期滴灌320 mL/d，结果初期至盛期滴灌500 mL/d，结果盛期开始滴灌600 mL/d。滴灌在每天9：00～15：00进行。植株缺水时滴灌清水，阴雨天可适量减少滴灌量或者不滴灌。

若是盐碱化土壤，首先滴灌清水，将土壤中可移动离子淋洗到下层土壤，然后滴灌全价营养液，使耕作层内含有适宜的全价营养成分；若是瘠薄土壤，则可直接灌溉全价营养液。等土壤含水量低于30%，稍微疏松后，就可以播种或定植作物，定植后要再滴灌1次营养液；待缓苗后，根据土壤的干湿情况滴灌营养液。但苗期1周最少滴灌1次，生长盛期每天滴灌1～2次，滴灌量依作物而定。

柴付军等[8]研究发现，盐碱地膜下滴灌时的灌水频率对棉花生长有积极的影响，高频灌溉的果枝数和单株成铃数均高于低频灌溉。在灌水量相同的情况下，高含盐量土壤花铃期高频滴灌时，棉花增产28%，而对于低盐土，灌溉频率对产量没有显著影响。

1.5 淋洗效果

膜下滴灌能减少盐分对作物的伤害；高垄覆膜种植有利于抑制土壤积盐，尤其是抑制表层土壤的积盐[9]。因此，采用高垄覆膜全价营养液滴灌，能够有效淋洗盐分、降低返盐程度。此外，高垄膜下滴灌为“勤灌”，灌水次数多、频率高，具有稀释土壤盐分浓度的能力，可以将盐分迁移到作物根系层以外区域，从而避免了作物叶面盐分积累的损害[4]。

王全九等[10]研究表明，覆膜种植能够显著抑制土壤盐分，土壤盐分含量比常规不进行覆膜种植的可减少26.65%。尤秀娜等[7]通过研究高垄覆膜滴灌全价营养液对次生盐碱地种植黄瓜的影响，发现在栽培结束后，盐碱土土壤EC值下降，表明高垄覆膜膜下滴灌能充分淋洗盐分，不会对植株生长造成盐胁迫。采用该栽培技术，可以有效地开发利用次生盐碱地。

2 膜下滴灌水盐运移的研究

2.1 膜下滴灌水盐运移规律的研究

高垄覆膜营养液滴灌条件下土壤水盐运移实质上是点源水盐运移，包括点源水分运移和盐分运移。在盐碱地的滴灌条件下，土壤中盐分的运移一般包括表土盐分的淋洗脱盐和土壤盐分随着水分的再分布而迁移两个重要过程[10]。膜下滴灌水盐运移规律表现为：在水平方向上土壤盐分向滴灌作物生长区域的两侧运移并积累在作物行间的土壤表层；在垂直方向由于土壤常保持一个湿润状态，土壤溶液浓度较高，土壤盐分稀释，盐分浓度下降，耕作层盐分含量降低，土壤盐分向耕作层以下运移并发生聚积[9]。

滴灌条件下水盐运移规律研究在国外已进行多年，并取得了一些有价值的成果。Bresler等[11]利用试验和数值模型模拟研究了滴灌条件下土壤水盐分布的一般规律，点源滴灌时，滴头下土壤盐分向各个方向增加，土壤盐分分布随着滴头流量、灌水量和土壤质地而变化。盐分的运移与土壤含水量关系很大，在滴头附近，土壤含水率大，盐分浓度低；湿润峰内侧盐分浓度高，而在湿润峰以外土壤盐分浓度不变[12]。Mmolawa等[13]对有无作物栽培的情况下的滴灌土壤盐分的运移作了比较，发现有作物种植时，土壤盐分浓度高于无作物栽培时的浓度，表明作物根系吸水对土壤盐分运移的影响较明显。

国内滴灌条件下水盐运移规律的研究也取得了一些成果。李光永等[14]研究表明，地表滴灌湿润圈随着滴头流量的增大而增大，且湿润圈内相同位置的土壤含水量也随流量的增大而增大。滴头流量和土壤初始含水量增加，地表积水范围增大，湿润体垂直距离减小，滴头附近含水量增加，利于土壤盐分淡化；灌水量增加，湿润体的范围增加，利于土壤盐分浓度的淡化[15]。土壤表层含盐量随灌水矿化度增加而增加，用微咸水灌溉会导致土壤表层盐分不同程度的积累[10]。点源滴灌条件下，当滴头流量大于土壤入渗速度时，土壤表面出现积水区并向四周扩展，促使土壤湿润区水平运移速度增大，而垂直运移速度相应减小；相反，当滴头流量小于土壤入渗速度时，土壤表面积水区很小或者不出现积水区，湿润区垂直运移速度比水平运移速度快。而当滴头流量不变而滴水量增加时，土壤入渗速度随时间而降低，其入渗速度逐渐小于滴头流量，土壤湿润区的水平运移速度加快[16]。

2.2 土壤盐分与有关离子的研究

采用高垄覆膜全价营养液滴灌栽培，可以把背景土壤中可移动的离子（有益及有害离子）淋洗到土壤耕作层以下，使耕作层为作物提供营养元素齐全、配比相对合理的生长环境[1～3，7]。全价营养液的浓度是按照植株不同生育期对养分的需求确定的，并且全价营养液中不含Cl-、和Na+等不易被灌溉水分淋洗的有害离子[17]，因此，灌溉结束后，不会对土壤造成毒害。

王振华等[18]通过膜下滴灌分析了不充分供水条件下3种流量和 4种灌水温度对Na+、Cl-和Ca2+运移的影响。试验表明，4种盐分离子的活性在湿润土体中均受到灌水温度的影响，且活性随灌溉水温的提高而增强，相应的运移能力也有增加的趋势。丁新利等[19]研究表明，在覆膜条件下，Cl-在土壤含盐量中的比重减少，而比重增加，表明膜下滴灌Cl-的迁移速率比快，在脱盐过程中上层土壤中的Cl-比S向下迁移数量多，因此覆膜具有抑制盐分上移，减少和降低耕层土壤有害盐分的作用。

3 高垄覆膜滴灌技术的应用研究

高垄覆膜滴灌技术结合了膜下滴灌技术与覆膜栽培技术，具有增温保墒、抑制株间蒸发、避免水分深层渗漏、节水节肥、增产增效等特点；还可改善土壤水、气、热等特征，进而改善土壤质量，使其更利于作物生长及根系分布[20～22]，从而提高了水肥利用率和改善蔬菜品质，避免施肥不合理造成营养过剩和盐分积累等，从而达到省工、省力和环保栽培的目的[23]。

膜下滴灌能使根系密度增加、茎秆变粗、叶面积指数增大、早熟[24～26]、增产[27，28]。此外，Bhella等[29]还发现土壤的增温可增加根系吸水量。

与露地栽培相比，高垄覆膜滴灌全价营养液栽培的黄瓜产量、果实维生素C、可溶性糖和有机酸含量均略有提高[7]。太仓农业园区的栽培示范表明，高垄全价营养液栽培的番茄生长势较强，植株生长发育较好；在整个生育期内，植株自第一花序开始至拉秧生长量均显著高于传统滴灌栽培，茎秆粗壮，叶面积较大，植株生长健壮，各花序开花时间较早，成熟期提前。与传统的土壤栽培相比，总产量提高45%左右，节水节肥达到40%以上，增产20%，栽培效果十分显著，具有很好的推广应用前景。

4 问题与展望

高垄覆膜营养液滴灌可以有效解决传统设施生产模式造成的土壤次生盐渍化、土壤结构被破坏等问题，对促进我国设施生产与环境和谐可持续发展有重大意义。但是高垄、膜下滴灌是局部灌溉技术，其土壤湿润范围小，对作物根系分布和根系结构有一定的约束，对作物根系吸水会有影响，因此，该技术并不能够完全治理盐碱地，但是合理的滴头流量、滴水量和灌水制度组合可以使滴灌技术在作物根区形成一个低盐区，有利于作物的生长。

近几年来国内外对膜下滴灌的研究取得了一定的进展，但对于高垄覆膜滴灌技术的相关研究还甚少，尤其是水盐运移等方面。随着高垄覆膜全价营养液滴灌技术的深入研究与应用推广，将会获得更多实际应用参数指标和完善的栽培技术规程，使该技术更加的成熟，为设施次生盐渍化土壤改良及次生盐碱地设施蔬菜栽培工作奠定坚实基础。

[1]王佳倩，吴震，卜崇兴，等.营养液浓度对黄瓜产量、品质及土壤性状的影响[J].上海农业学报，2010，26（3）：31-35.

[2]尤秀娜，卜崇兴，贾永霞，等.不同全价营养液浓度对次生盐碱地黄瓜高垄滴灌栽培的影响 [J].江西农业学报，2009，21（7）：89-91.

[3]尤秀娜，卜崇兴，贾永霞，等.垄的大小对黄瓜高垄覆膜滴灌全价营养液栽培的影响[J].江西农业学报，2009，21（6）：37-39.

[4]王全九，王文焰，汪志荣，等.盐碱地膜下滴灌技术参数的确定[J].农业工程学报，2001，17（2）：47-50.

[5]张志新.新疆节水灌溉发展态势和滴灌的生态效益——与“浅谈现代农业节水新概念——可持续节水”作者商榷（1）[J].节水灌溉，2008（11）：51-54.

[6]曹云娥，李建设，高艳明.营养液滴灌土壤栽培技术[J].蔬菜，2004（12）：7-8.

[7]尤秀娜，卜崇兴，贾永霞，等.高垄覆膜滴灌全价营养液对次生盐碱地种植黄瓜的影响[J].上海农业学报，2009，25（3）：51-53.

[8]柴付军，李光永，张琼，等.灌水频率对膜下滴灌土壤水盐分布和棉花生长的影响研究[J].灌溉排水学报，2005，24（3）：12-15.

[9]周和平，徐小波，兰玉军.膜下滴灌条件下土壤水盐运移研究综述[J].节水灌溉，2006（4）：8-11，13.

[10]王全九，王文焰.膜下滴灌盐碱地水盐运移特征研究[J].农业工程学报，2000，16（4）：54-57.

[11]Bresler E,Heller J,Diner N,et al.Infiltration from a trickle source:Ⅱ.Experimental data and theoretical predictions [J].Soil Sci Soc Am J,1971,35(5):683-689.

[12]Sharmasarkar F C,Sharmasarkar S,Zhang R,et al.Modeling nitrate movement in sugarbeet soils under flood and drip irrigation[J].ICID Journal,2000,49(1):43-54.

[13]Mmolawa K,Or D.Experimental and numerical evaluation of analytical volume balance model for soil water dynamics under drip irrigation[J].Soil Sci Soc Am J,2003,67: 1 657-1 671.

[14]李光永，曾德超.地表点源滴灌土壤水分运动的动力学模型与数值模拟[J].水利学报，1998（11）：21-25.

[15]吕殿青，王全九，王文焰，等.膜下滴灌土壤盐分特性及影响因素的初步研究[J].灌溉排水，2001，20（1）：28-31.

[16]李明思，郑旭荣，贾宏伟，等.棉花膜下滴灌灌溉制度试验研究[J].中国农村水利水电，2001（11）：13-15.

[17]王丹，康跃虎，万书勤.微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征 [J].农业工程学报，2007，23（2）：83-87.

[18]王振华，温新明，吕德生，等.膜下滴灌条件下温度影响盐分离子运移的试验研究[J].节水灌溉，2004（3）：5-7.

[19]丁新利，张江辉，周黎勇，等.干旱区盐碱地水盐运移规律与改造技术的示范研究 [C]//人水和谐与新疆水资源可持续利用，2005.

[20]胡晓棠，李明思.膜下滴灌对棉花根际土壤环境的影响研究[J].中国生态农业学报，2003，11（3）：121-123.

[21]尉红侠，张晓利，黄志刚.膜下滴灌技术效益分析与推广建议[J].水利水电技术，2007，38（4）：82-83.

[22]Ward A L,Kachanoski R G,Elrick D E.Analysis of water and solute transport away from a surface point source [J].Soil Sci Soc Am J,1995,59(3)：699-706.

[23]李久生，张建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理与应用[M].北京：中国农业科学技术出版社，2003.

[24]Bhella H S.Muskmelon growth,yield,and nutrition as influenced by planting method and trickle irrigation[J].J Am Soc Hort Sci,1985,110(6）:793-796.

[25]Renquist A R,Breen P J,Martin L W.Effect of polyethylene mulch and summer irrigation regimes on subsequent flowering and fruiting of'Olympus'strawbeery[J].Am Soc Hort Sci,1982,107(3):373-376.

[26]Spiers J M.Root distribution of'Tifblue'rabbiteya blueberry as influenced by irrigation,incorporated peatmoss, and mulch[J].J Am Soc Hort Sci,1986,111(6):877-880.

[27]Tiwari K,Singh A,Mal P K.Effect of drip irrigation on yield of cabbage(Brassica oleraceaL.var.capitata)under mulch and non-mulch conditions[J].Agricultural Water Management,2003,58(1):19-28.

[28]王淑芬，裴东，贾金生，等.膜下滴灌棉花关键生育期不同灌水量、灌水次数对其生长、产量及水分利用效率的影响[J].华北农学报，2005，20（5)：76-80.

[29]Bhella H S.Effect of trickle irrigation and black mulch on growth,yield,and mineral composition of watermelon[J]. Hort Sci,1988,23(1):123-125.

Research on Technology of High-ridge Drip Irrigation Cultivation under Mulch Film

DU Zhengxiang,BU Chongxing,ZHANG Yanling,FAN Xiaoliang
(Taicang Gelin Agricultural Technology Co.,Ltd,Jiangsu 215400)

The research progresses of the technical parameters setting,the movement law of soil water and salt and its affecting factors in the condition of high-ridge drip irrigation under mulch film were summarized.The current problems of the technology were analyzed,and the application prospects of the technology were also stated.

High ridge;Drip irrigation under mulch film;Technical parameters;Research on soil water and salt movement

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.22.001

2010年江苏省三项工程项目[sx（2010）096]

杜正香（1985-），女，硕士，主要从事设施蔬菜栽培与研究工作，E-mail：xiang_0710@163.com

卜崇兴，通信作者，E-mail：cxbu66@126.com

2011-09-12