喷灌技术在供港蔬菜基地的应用

□焦志生（修武县水利局）

□付立新（修武县西村乡人民政府）

□孙跟山（修武县水利局）

1.基本情况

修武台湾农民创业园于2011年6月8日被农业部、国台办正式批准为国家级台湾农民创业园，包括台农创业服务中心、生态休闲农业园、精细农业园、高效农业园、农产品加工物流区、特色产业示范区等六大功能区，其中供港蔬菜基地是台湾农民创业园中的一大亮点。供港蔬菜基地位于修武县城北云台大道西侧，占地面积66.67hm2，全部办理了土地流转手续，土地使用权归无为公司所有，主要种植富含维生素的芥蓝菜。该区为山前冲积平原，是洪冲积扇裙的边缘，地形较平坦，坡度平缓，地面高程在83～81m之间，地面坡降1/2000向南微倾，组成的堆积物由北向南逐渐变细，地表为粘土，亚粘土，土层厚，土质肥沃。最大冻土深度0.4m。地表水资源严重匮乏。从地貌特征和钻孔资料分析，地下水受山区承压水的补给，水源丰富，水质良好，含水层为冲积的卵石、砾石、砂，含水层水位埋深10～30m，单井出水量为40～60m3/h。全县多年平均降雨量567mm，最大933.6mm（1963年），最小 248.4mm（1981年），降雨年内分配不均，夏季（6-8月）降雨量占全年的50%，秋季（9-11月）为27%，春季（3-5月）为18.4%，冬季（12-次年2月）为4.6%。全年蒸发量1705mm。多年平均风速2.9m/s，最大为24m/s，风向以西北和东南风为主。

为打造精品供港蔬菜基地，根据该区的地形地貌、水资源状况、气候特征等自然条件，结合蔬菜经济价值高、灌水频繁等种植特点，实施了供港蔬菜基地固定式喷灌工程。

2.工程布设及灌溉制度

2.1 主要技术参数

依据《喷灌工程技术规范》，管网设计采用以下主要技术参数。管网水利用系数不低于0.95。田间工程配套齐全，灌水方法合理、灌水定额适当，其田间水利用系数不低于0.90，灌溉水利用系数不低于0.85。

2.2 工程布置

本工程共建设固定式喷灌面积66.7hm2。以某单井作为典型设计。控制地块长240m，宽168m。一是采用单井管道系统，二级固定管道,根据各部分承担的功能由：水源、水泵、输水管道、给配水装置等部分组成;二是根据该田块的机井位置，地块形状，种植方式及风向等实际状况，通过比较采用“梳齿型”型管网;三是干管沿地块长边布置为固定式管道，埋设于地下。根据该区的冻土深度及耕作深度，确定埋设深度为0.7m；为防止管道发生位移，每隔30m设镇墩1个；在管道最低处设置泄水阀并设阀门井，以便对管道进行冲淤清洗，防止堵塞，同时便于入冬前或维修时排空管内存水；四是水泵管通过法兰弯头埋入地面以下与干管连接，在水泵与干管连接段处设置排气阀、逆止阀、闸阀、施肥器及压力表。排气阀用以排除管内空气，以免空气在管中积聚造成水流不稳影响过水能力；止回阀防止水泵停机时管内水倒流对水泵造成损害；闸阀和压力表用来调节管道流量及压力，保证各处喷头在额定工作压力下运行，基地种植蔬菜为芥蓝菜，由于该品种需高水肥，施肥器用来在蔬菜叶面随水喷施有机肥料；五是支管垂直于干管布设，为固定管道，通过阀门与干管连接，给水阀门外设阀门井。

2.3 灌水定额

根据该区土壤情况和作物种植情况，土壤容重r=1.40kg/cm3，计划湿润深h=25cm，适宜土壤含水量上限95%、下限65%。由于项目区风速低于3.4m/s，喷洒系数取0.8。设计灌水定额为35mm。

2.4 设计灌水周期

按作物需水临界期需水强度7mm，设计净灌水定额为35mm，确定设计灌水周期为5d。

2.5 喷头选型及组合形式

一是喷头选型。根据项目区主要作物大田蔬菜及土壤性质等条件，以及各种喷头特性和适用范围，喷头选低压喷头PY1S4型，喷嘴直径4mm，设计工作压力0.2mpa,设计流量0.79m3/h，射程12.5m，喷灌强度p=1.61mm/h，雾化指标H/d=20000/4=5000，均在适宜范围内。二是喷头组合形式。采用正三角形组合形式。三是喷头和支管间距。喷头间距、支管间距同取10m。四是组合喷灌强度。为6.3mm/h，满足土壤允许喷洒强度要求。

2.6 喷灌工作制度和运行方案

一是喷头在一个位置上的工作时间。实际喷洒时取4.5h。二是同时工作的喷头数。实际喷洒时取41个。

2.7 管网选择

干支管均为固定管道，采用PVC管。干管为Ф110×0.6Mpa，支管为Ф50×0.6Mpa。安装喷头、Ф32竖管408套。

2.8 水泵选型

水泵选用200QJ32-65/5潜水电泵。额定流量32m3/h，电机功率11kW，扬程65m。

2.9 配套工程

为满足管理和功能需要，配套止回阀、闸阀、泄水阀、排气阀、压力表各1套。在干支管连接处浇筑混凝土镇墩并设阀门井，在泄水阀处设泄水井1座。

以上为单个机井的工程布设。该区共新打机井15眼，安装水泵15套，铺设管道4.82万m。安装喷头、Ф32竖管6260套，配套止回阀、闸阀、泄水阀、排气阀、压力表各15套，在泄水阀处设泄水井15座。在干支管连接处浇筑混凝土镇墩并设阀门井。工程总投资168万元。

3.工程效益

3.1 提高了蔬菜质量和产量

基地主要种植富含维生素的芥蓝菜。芥蓝的栽培最忌土壤的板结，保持根部的通透性十分重要，而喷灌是模拟人工降雨湿润土壤，不破坏土壤结构，为作物生长创造了良好的水分条件；喷灌不仅可根据作物需要控制灌溉水量，有利于保土保肥和较好地调节土壤中水、肥、气、热状况，还能够调节田间小气候，增加空气湿度，降低温度；在低温、高温和干热风期进行喷灌，还可减轻对作物的危害程度。喷灌可提高产量20%左右。另外，喷灌可以有效冲洗蔬菜叶面粉尘，减少害虫叮咬，提高产品质量。

3.2 节约了水资源和能耗

由于喷灌系统主要用塑料管道输水，代替了田间渠、畦，减少了输水损失；能够很好地控制喷灌强度和灌水量，灌水均匀，减少了深层渗漏和田间蒸发，提高了水的利用率，灌溉水利用系数不低于0.85；喷灌节水50%。灌溉蔬菜用的喷头设计工作压力只有20m，水泵扬程提高的不多，尽管每吨水提水成本增加了约80%，但用水量减少了50%，总能耗可节约10%左右。

3.3 节省了劳动力资源

固定式喷灌系统的机械化程度高，可以降低灌溉劳动强度；喷灌对地形适应性强，中深耕后，不需要花费大量的人工进行土地平整；喷灌灌溉可以与施有机肥、农药和除草剂结合，有利于实现灌溉作业的机械化，节省劳动力资源。

3.4 提高了耕地的利用率

芥蓝喜欢湿润的土壤条件，但不耐涝，所以栽培芥蓝要求地块排灌方便，因此，不仅需要灌溉设施，也需要排水沟。再加上芥蓝菜需要适时灌水、追肥、采收，管理强度大，应该预留管理通道。供港蔬菜基地固定式喷灌系统用地下埋设管道代替了田间渠、畦，节省了灌溉工程的占地面积，按畦净宽1.5m，埂宽0.3m计算，可提高耕地利用率17%；在实际耕作中，采用畦净宽1.5m，没有田埂，而是用凹沟代替，既可用于面上排水，又可用于管理人员日常工作通行，沟上口宽0.3m，节省了专用排水系统占地，可提高耕地利用率17%。

固定式喷灌工程的实施，提高了66.7hm2供港蔬菜基地的水利设施水平，为蔬菜生产能力的进一步提升提供了保证。基地每天可生产蔬菜20t，年产量2800t，年产值3000万元，年利润400万元。高效供港蔬菜基地的建立，对带动修武农业产业结构调整，搭建台商与修武县农业交流合作平台起到了很好的推动作用，具有显著的经济效益、社会效益和深远的政治意义。