我国滴管水肥一体化技术研究与发展现状

2016-02-19王凯河南省土壤肥料站河南郑州450000

乡村科技 2016年12期

关键词：水肥田间灌溉

王凯（河南省土壤肥料站，河南　郑州　450000）

我国滴管水肥一体化技术研究与发展现状

王凯
（河南省土壤肥料站，河南郑州450000）

实践证明，滴灌技术能大幅度节省农业用水，增加作物产量，提高水产比，充分利用耕地，节省农药化肥使用量，减少农田和食品的污染源。基于此，针对我国滴管水肥一体化技术展开讨论。

滴灌技术；水肥一体化；农业

1　发展现状

1.1滴灌发明

20世纪50年代末，以色列水利工程师西姆查·布拉斯父子首次提出了滴水灌溉的设想，并研制发明了滴灌装置，使以色列农业灌溉发生了根本性的革命。

1.2试验研究

20世纪70年代末，我国开展了滴灌技术试验研究，农业部组织启动了滴灌技术协作示范行动，在西北干旱地区推广了一定面积。

1.3灌溉成效

从不同地区开展不同作物上的试验研究，一般节水30%～60%；一般增产25%～100%。自我国引进以色列成套滴灌设备，与地膜植棉、玉米、马铃薯等技术相结合，发明了膜下滴灌；同时开展了滴灌器材的国产化研究，取得了突破性进展，田间一次性设施投资降低到进口设备的1/4，为大田作物应用滴灌技术奠定了基础。

从“九五”末以来，基于国家“863”“攻关”“支撑”“公益性行业专项”及地方等科技项目的支持，围绕滴灌水肥一体化关键技术及装备开展研究，取得了一批相关成果，支撑了我国滴灌水肥一体化的发展。

1.4滴灌设备

“十二五”前主要产品主要有单翼迷宫式滴灌带、压力补偿灌水器、内镶式滴灌和小管径滴灌带、高抗堵塞灌水器及作物专用滴灌管（带）等。

1.4.1水质净化装置。包括筛网过滤器、叠片过滤器、砂石过滤器、水沙分离器、LZ型自动清洗立式过滤器和自动反冲洗过滤器等。

1.4.2自动反冲洗过滤控制器。可监测16路压力、流量信号，根据实际具体需要选择若干过滤单元组成过滤系统，实时控制过滤和自清洗流程；同时，具备远程控制、检测和报告自身工作状态的功能。

1.4.3无线电磁阀控制器。采用315M信道进行通信，具有功耗低、响应快等特点，非常适合大面积农田、公园绿地灌溉需要，无线电磁阀使用9 V碱性电池供电，更换方便。

1.4.4灌溉控制发射基站。可以控制48个阀门，支持48个轮灌组，具有轮灌、独立灌溉等方式，能够进行多种方式的定时灌溉、自动灌溉，具有电磁阀控制发射模块、WiFi通信模块等，可以多台设备构建灌溉控制局域网，实现对灌溉区域的覆盖。

1.5其他配备

1.5.1注肥设备。包括压差式、敞口式、自动式（控制多种养分）等。

1.5.2田间作业机械。包括铺管铺膜播种一体机、地膜回收机、滴灌带回收机等作业机具。

1.5.3滴灌专用肥。研制出适于多种作物随水施肥的无机、有机无机、生物有机系列滴灌专用肥。

1.5.4管网配置。支管+辅管→大支管→长短管。

1.5.5首部配置。固定→移动压力配置，高压→微压→自压；控制系统，手动→自动。

1.6灌溉制度

研究提出在降雨量少、蒸发量大、盐碱相对严重的区域，将传统的“少量多餐”的“高频灌溉”模式调整为“控总量、减灌次、增灌量”的“量次兼顾”的滴灌制度。

1.7施肥制度

研究总结出在不同降水量、不同土壤和不同作物采用不同的施肥方式，原则上提倡“有机肥基施、无机肥随水施、全期配方施”的滴灌施肥制度，研究制定了19种作物的灌溉施肥制度和方案。

1.8配套技术

水、肥、药、气一体化，矮、密、早、膜的高光效栽培，深松+冬灌、竖井+暗排的水盐调控。

1.9技术模式

滴灌技术的研究、应用与推广具有一定的区域性。根据不同地区因灌溉水源、供电状况、地理条件及作物种类等的不同，形成了多种水肥一体化技术模式。其是当前河南、内蒙、甘肃、吉林、辽宁和新疆等省区采取的主要模式。系统由首部、干管、支管和毛管四部分组成。根据毛管、支管铺设的位置，分为地表式滴灌、膜下滴灌和地下滴灌3种。

1.10滴灌方式

1.10.1固定滴灌。其灌溉效果好、省工省力、操作方便，一次性投资月500～800元/667 m2，年运行费用120元/667 m2左右。适宜条田规整、规模较大、水源及电网配套的地区推广。

1.10.2移动滴灌。系统主要由移动式首部和支、毛管三部分组成。首部设有自吸式组合过滤装置，拖拉机牵引和传动，一台首部可供多块地共用，田间管网固定不动。其特点：不设地埋管，一次性投资约为固定式滴灌的50%；运行成本比固定式滴灌低30%；田间配置和使用方便，适宜分散的小地块、电网不配套的地区推广应用。

1.10.3自压滴灌。田间设施及灌溉技术与固定式相同，区别在于灌溉时不需动力加压，依托地形自然坡降形成的高差，满足滴灌所需压力。其特点：自压滴灌无需能耗，运行费用低于加压滴灌的20%；有高位水源或有承压水的地区，或地面自然坡降≥15‰的地区适合发展。

1.10.4自动化滴灌。系统由计算机控制中心、自动气象站、自动定量施肥器、自动反冲洗过滤装置、自动模拟大田土壤蒸发仪、自动监测土壤水分张力计和远程终端控制器（CRTU）、液力阀或电磁阀等组成。通过自动监测土壤水分状况，结合气候、土质等条件，对作物进行适时适量灌溉，比人工控制节水5%～10%，是滴灌技术未来发展的方向。

1.10.5低压微水头。系统由支管和毛管两部分组成；利用灌溉渠道与田块的水位差和地面自然坡降实现自流灌溉。要求地面坡度在1‰～5‰，水头压力30～40 cm。其特点：投资少，一次性田间设施投入约120元/667 m2，年运行成本80元/667 m2；滴孔大，抗堵塞性好；灌溉效果低于加压滴灌。宜于在电网不配套、同一地块内种多种作物、投资能力有限等条件下应用。

1.11滴灌的优点

微喷带技术属微灌范畴。在我国华南、华北季节性缺水的补充灌溉区，可获得较好的效果。该技术田间灌溉系统主要由干管、支管和微喷带组成。一次性投入略低于滴灌。其特点：运行成本低（约50～70元/季），等水量灌溉速度快，抗堵塞性好，但灌溉及节水效果次于滴灌。其适宜于密植作物和牧草灌溉。

目前我国大田作物滴灌面积约达0.067亿hm2，涉及19种作物。劳动生产率和灌溉保证率明显提高，有利高产优质，降低劳动强度，水产比提高，肥料利用率提高，机械作业层次减少，土地利用率提高，抑制杂草生长，提高经济效益，技术经济效应等，更具体表现如下。

一是劳动生产率和灌溉保证率提高。一般提高两三倍，灌溉面积增加1.5倍左右，灌溉保证率提高15%以上。二是水产比提高。滴灌技术节水40%以上，增产25%以上，水产比明显提高。滴灌棉花水产比达到1.0∶1.5，即1 m3产1.5 kg籽棉，比常规灌溉提高1.4倍。三是土地利用率提高。滴灌系统采用管道输水，田间不需修斗、农、毛渠及田埂，节约了土地，土地利用率提高5%～7%。四是肥料利用率提高。采用滴灌随水施肥，氮肥当季利用率提高40%以上，磷肥当季利用率提高24%以上。五是减少机械作业层次。实施滴灌种植，减少了开沟修毛渠、中耕、化控、打药等机耕作业环节和次数，农机作业量节省15%左右。六是抑制杂草生长。滴灌水通过过滤器进入管道传输到田间，杜绝了渠道输水过程中草种的传播，同时因滴灌属局部灌溉，作物行间始终比较干燥，有效抑制了杂草种子的萌发和生长。七是社会效益突出。灌溉面积增大，农民收入增长，带动了塑料、化工、机械、电子等产业的发展。八是标志性创新。随水施肥，即肥料随着水走；水肥一体化，水肥融为一体；滴灌与地膜覆盖结合，有效地减少了水肥损失；一次性滴灌带的开发，较好地解决了水质差、易堵塞的问题；轮灌方式的改变，将传统的附管轮灌方式改为大支管轮灌，提高了效率、降低了成本。九是技术及产品创新。滴灌专用肥的开发，性价比优于国外同类产品；自动化控制的突破，用电动阀替代传统电磁阀，提高了稳定性、减少了水头损失；田间作业机械的研制，铺管、铺膜及管膜回收机械的开发，提高了工效，促进了技术推广；滴灌制度的突破，在盐碱区实施“控总量、减次数、增灌量”的滴灌制度，有效地控制了耕层盐分的集聚；施肥技术的革新，在干旱区实施“有机肥基施、无机肥随水施、全期配方施”的滴灌施肥方式，减少了肥料损失、提高了利用率。