膜下滴灌技术应用研究进展

张金萍，周胜利 ，张　奥

(1.水利部松辽水利委员会规研中心，吉林 长春 130021；2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710000)



膜下滴灌技术应用研究进展

张金萍1，周胜利1，张奥2

(1.水利部松辽水利委员会规研中心，吉林 长春 130021；2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710000)

膜下滴灌技术是当今先进的农业节水技术，它结合了地膜覆盖技术与滴灌技术的优点。近年来该技术在我国大田中逐步推广，具有较高的节水、增产潜力，发展前景广阔。文章将膜下滴灌对棉花、玉米、蔬菜、马铃薯、葡萄、甜瓜等多种作物的灌溉用水及产量的影响进行了归纳和总结，并对推广应用和发展该技术提出了一些建议。

膜下滴灌； 节水 ；增产； 应用；推广

随着人口的增长，人类对粮食的需求不断上升，而淡水资源日益紧缺，水资源匮乏已经威胁到农业发展及粮食供应安全。中国人均水资源量仅为世界平均水平的25%，水资源有效利用率只有0.3～0.4，传统农业灌溉方式用水浪费极为严重。农业作为用水大户,占全国总用水量的70%以上。随着工业化和城镇化的快速推进，国内用水的结构逐步改变，生活用水和工业用水量逐步增加，农业可用水量被逐步挤占。因此发展节水灌溉，已成为解决水资源紧缺和粮食需求上涨之间矛盾的关键。

膜下滴灌技术改变了传统的大水漫灌方式，是一种潜力较大的新型节水灌溉技术，增加了单位灌溉水量的产出。特别对于西部水资源严重匮乏的地区，节水50%的效益意味着在现有的水资源条件下可以灌溉比现有耕地多一倍的土地，这对粮食增产、保障我国粮食安全具有重要意义。我国膜下滴灌技术由新疆生产建设兵团引入并推广，研究最早始于1996年，经过十几年的研究和推广，增产增收效益显著[1]。

1　膜下滴灌技术

膜下滴灌技术结合了覆膜和滴灌各自的技术优点，把滴灌带(滴灌毛管)覆于地膜下，结合可控管道系统等其他先进技术，构成膜下滴管系统。加压水经过过滤设施后，与水溶性肥料融合成肥水溶液，进入输水干管-支管-灌溉带，再由灌溉带的滴水器均匀、定时定量地浸润作物根系区供根系吸收。这是一种结合了滴灌技术和覆膜技术优点的新型节水技术。

膜下滴灌技术主要优点包括：

(1)高效节水、节肥

膜下滴灌能有效抑制棵间蒸发及土壤水分的蒸发，同时以高频率、小流量的灌水方式进行灌溉，不会形成径流使土壤板结，且减少了渗漏损失。因而膜下滴灌既能使作物根区土壤经常保持良好的水分条件，又能提高水分利用率。滴灌技术可以将溶有肥料的水分直接滴灌到农作物的根部，既避免了浪费，又减少了光照和降雨冲刷产生的损失。据实验研究，膜下滴灌的节水效益显著，平均用水量仅为传统方式的12%,是喷灌用水量的50%,是露地滴灌用水量的70%。石河子垦区的试验研究表明，同等条件下膜下滴灌每公顷的氮肥使用量比沟灌减少了150 kg以上[2]。

(2)节省劳动力

膜下滴灌技术将肥料、农药时溶入灌溉水里，随滴灌带直达作物根部，具有精准高效的特点，大大降低田间灌水、施肥、锄草的劳动量和劳动强度，减少了人工投入，极大提高了劳动效率。

(3)抑盐、驱盐

膜下滴灌由于覆膜作用，减少了土壤中水分的蒸发，有效地阻止了伴随土壤水分蒸发产生的返盐现象,起到了抑盐的作用，同时滴灌可以淋洗作物的主要根系,起到驱盐的作用。

(4)减少病虫害和杂草

膜下滴灌技术减少了田间水分散发,有效降低田间湿度,从而抑制了病虫害的发生的条件。K.N.Tiwari等[3]发现应用膜下滴灌的农田杂草生长及虫害、病害明显低于使用沟灌和喷灌的农田 。

(5)不破坏土壤结构

滴灌减少机械作业次数的同时，降低了由于灌溉而造成的土壤板结，提高了根系活力。

(6)增产增收

膜下滴灌具有精准的灌水施肥效果，保证作物得到适时、适量的水分和养分供给,为作物生长创造了有利条件，松散透气的土壤结构,能促进作物增产和农民增收。

2　膜下滴灌技术在农业生产中的应用

2.1膜下滴灌技术在农业生产中应用现状

滴灌技术经过近一个世纪的发展，逐渐成熟，投入所需成本逐步降低。自1996年起,新疆生产建设兵团就开始应用和推广棉花膜下滴灌技术，并在盐碱地上应用成功。相对于常规地面灌溉膜下滴灌增产明显[4]，在节水和增产的同时，还可提高肥效30%～40%，节省劳务50%[2]。这项技术在新疆推广后，仅新疆生产建设兵团农八师一年节省的水量就达1.8×108m3，显示出前所未有的节水能力[1]。随后膜下滴灌在棉花、玉米、蔬菜、马铃薯、葡萄、甜瓜等多种作物的大田试验中也获得了较好的效果。目前除新疆外，海南、山东、湖北、宁夏、安徽、内蒙古、黑龙江、辽宁、吉林等省区也已开始推广，累计推广面积已达66.67×104hm2。

2.2膜下滴灌技术应用效果分析

2.2.1棉花

王立洪[5]和申孝军等[6]在新疆采用田间试验，探索棉田高效灌水模式，根据实测及调查资料对膜下滴灌的节水、增产机理和效益进行了分析。结果表明，与常规灌溉对比，膜下滴灌条件下节水效益显著，灌溉水资源的利用效率明显提高，节水与增产并不矛盾。

2.2.2玉米

刘一龙等[7]通过在大庆市的膜下滴灌大田试验，研究了不同水分处理对玉米生物量、产量及水分利用效率的影响。结果显示，在玉米整个生育期内，在灌溉定额较小的情况下，适当地减少灌水次数，可提高玉米产量。

谢夏玲[8]通过玉米膜下滴灌大田试验，研究了膜下滴灌条件下在全生育期内各小区土壤水分变化、灌水效果以及作物的产量效应。从膜下滴灌玉米和大田实际操作规程等条件考虑，研究得出膜下滴灌玉米生长期的灌溉定额2100 m3/hm2。

张晓伟等[9]对滴灌条件下玉米的产量和水分利用效率进行了研究。结果表明：以灌溉量300 m3/hm2为例, 膜上滴灌较畦灌增产79.3%，露地滴灌较畦灌增产37.61%；以灌溉量900 m3/hm2为例,膜下滴灌较畦灌增产81.36% ,露地滴灌较畦灌增产42.65%；等灌溉量下膜下滴灌较露地滴灌产量高18.2%～31.2%；露地滴灌较畦灌产量高37.6%～42.4%。再从产量构成的主要因素行粒数、百粒重综合分析可以发现滴灌均与倍灌溉量的畦灌基本相当, 其灌溉效益增加了1倍。膜下滴灌较露地滴灌增加了水分的纵向运动, 其较露地滴灌增加16.2%～27.4%, 更有利于玉米根系吸收。

2.2.3马铃薯

王志新[1]比较了马铃薯种植在膜下滴灌方式与普通滴灌方式下的各项指标。结果表明：与普通滴灌相比，膜下滴灌的节水量为150 m3/hm2，节水率达到25%，田间病虫害发生率减小25%，锄草次数减少3～4次，可增收8572.5元/hm2。

秦军红[10]实验结果表明，马铃薯产量与生育期平均土壤含水量、单次灌水量、总灌水量和具有线性关系，而水分利用效率却呈单峰曲线变化。两年的实验结果均显示，膜下滴灌的土壤含水量较高，产量也较高，2010年产量和水分利用效率与露地滴灌的差异均不显著，但比沟灌显著增加了41.3%和69.1%；2011年产量和水分利用效率分别为2175.8 kg/667 m2和8.23 kg/(hm2·mm)，产量与沟灌的差异均不显著，但显著大于露地滴灌、隔沟灌和不灌溉处理，水分利用效率最大，比沟灌增加了6.8%。

秦军红等[11]以覆膜不滴灌为对照，采用田间小区试验和室内测定分析相结合的方法，研究了膜下滴灌对马铃薯的生长、产量、品质(淀粉和还原糖含量)、水分利用效率的影响。结果表明，膜下滴灌对马铃薯的茎叶生长、块茎产量和品质、水分利用效率均有显著影响。其产量和水分利用效率分别为覆膜不滴灌的2.86倍和1.02倍；且收获时块茎淀粉含量增加了0.94%，还原糖含量降低了0.02%。

2.2.4西红柿

贾冬冬等[12]在甘肃石羊河流域开展了相应的田间试验，试验以不同土壤水吸力为灌水控制下限，其分别为10 kPa、20 kPa、30 kPa、40 kPa、50 kPa，另设沟灌对照处理。结果表明，膜下滴灌方式下，随着土壤水吸力控制下限的增加，西红柿的产量逐渐降低，而水分利用效率逐渐增大。不同控制下限对西红柿的品质具有一定影响，土壤水吸力越高，西红柿的维生素C(Vc)和可溶性固形物(TSS)含量越高，但对其硬度和有机酸含量无明显影响。不同控制下限条件下单果重大小依次为40 kPa>10 kPa>30 kPa>20 kPa>沟灌>50 kPa。综合考虑产量、品质和灌水量等因素，适合于该地区膜下滴灌土壤水吸力控制下限为40 kPa。

李玉义等[13]在新疆石河子研究了膜下滴灌对加工番茄耗水特征、水分利用效率和品质的影响。结果表明，膜下滴灌处理番茄总耗水量较常规沟灌降低8.37%～59.33%，总耗水量也随滴灌量的增加而增加。膜下滴灌番茄耗水量最高时期为盛果期，其次为开花座果期，成熟期和苗期最低,其日耗水强度表现出先升后降的变化趋势。与常规沟灌相比，膜下滴灌能提高番茄果实硬度、番茄红素、Vc、可溶性固形物、可溶性酸、总糖以及糖酸比。确定当地加工番茄膜下滴灌量以6150 m3/hm2较为适宜。

2.2.5花生

苏君伟等[14]在辽西半干旱区膜下滴灌条件下以花生品种阜花12号为材料，研究了膜下不同水肥滴灌量对花生土壤微生物量碳、产量及水分利用效率WUE的影响。实验设置了4个不同的处理，分别为：T1(苗期灌水1次,花针期+饱果期分别灌水2次)；T2(花针期+饱果期分别灌水1次)；T3(苗期灌水1次，花针期+饱果期分别灌水3次)；T4(裸地栽培无滴灌)。结果表明，膜下滴灌可适当提高土壤微生物量碳含量；苗期灌水1次，花针期和饱果期分别灌水3次时，在整个生育期水肥滴灌量偏多，其产量低于较之灌水量少的两个处理且WUE较低；苗期不灌水，仅在花针期和饱果期分别灌水1次时，其产量与WUE相对较高。

2.2.6黄瓜

膜下滴灌技术在平乡县广泛应用于温室蔬菜种植，试验证明，膜下滴灌比沟畦灌棚内气温高2～5 ℃。0～25 cm的蔬菜生长土层膜下滴灌比传统沟畦灌地温高2～8 ℃，使黄瓜早结果7～8 d，随着温室内空气湿度的降低，病虫害明显减少，每亩可减少农药投入80元以上。应用膜下滴灌技术，每亩蔬菜增产600～1000 kg，增产幅度达20%～30%。与沟畦灌比节水50%～70%，可使灌溉水利用率达到90%，氮肥当季利用率达60%，节肥25%～30%[15]。

T.Yaghi等[16]在2009—2010年通过试验研究了两种类型(透明和黑色)地膜覆盖下滴灌对黄瓜的需水量和产量以及成熟时间的影响。试验设置了4个处理，分别为：透明地膜滴灌(DI+TM),黑色膜下滴灌(DI+BM),滴灌无覆盖(DI)和表面沟灌(SI)。研究结果显示，DI+TM的产量和水分利用效率(WUE)均是最高的，分别为63.9 t/hm2和0.262 t/(hm2·mm)；(DI+BM)的处理方式次之，产量和WUE分别为57.9 t/hm2和0.238 t/(hm2·mm)；SI的产量和WUE是最低的，分别为37.7 t/hm2和0.056 t/(hm2·mm)。可见膜下滴灌的产量和WUE均比表面沟灌的高。

2.2.7酿酒葡萄

罗顺[17]通过对膜下滴灌与沟灌进行对比实验，研究分析不同灌水方式对葡萄物候期、产量的影响。实验结果表明，膜下滴灌较沟灌各物候期明显提前，萌芽率和坐果率均有所提高，果穗增重16.2%，果粒增重2.19%，平均增产20.09%，增产效果十分明显，且品质大大提高，减少病虫害发生，降低产品的腐烂程度，延长了葡萄成熟后的挂果时间，抢占市场有利时机，加之节水、保肥、降低生产成本和减少用工、实际净效益大大提高。

2.2.8烟草

国鸿蔷等[18]在膜下滴灌条件下，设计了不同水肥处理，对烟草生长情况和产量进行了观测。结果表明，不同水肥设计对烟草生长有显著影响；12 mm/次的滴灌量，结合施用15 t/hm2生物有机肥和3 g/株化肥，获得了最大的烟草叶面积(4.2 m2)，对单株叶片干物质积累量、产量和品质均有正面影响。

2.2.9甜瓜

桑艳朋等[19]开展了膜下滴灌方式下，不同滴灌量对甜瓜产量和品质影响的研究。试验对甜瓜整个生育期设置了3个不同灌水量处理，处理1(T1)田间持水量的0.6～0.7倍；处理2(T2)田间持水量的0.7～0.8倍；处理3(T3)田间持水量的0.8～0.9倍；试验以沟灌方式为对照。结果表明，膜下滴灌每个处理的甜瓜产量均高于沟灌。T2亩均增产达2049.91 kg；T3亩均增产1489.63 kg；T1亩均增产675.89 kg。

2.3结论

以上研究结果均表明，膜下滴灌技术可以节水、增产和提高水分利用效率。因此，应用和推广膜下滴灌技术是很有必要的。

3　膜下滴灌技术推广存在的问题

(1)一次性投资较大

由于初始一次性投资和劳务投入较常规灌溉大很多，因此在农村推广起来比较困难。

(2)滴头堵塞问题

堵塞是滴灌应用中最主要的问题。由于滴灌水质不达标和过滤系统故障，造成流道堵塞，滴灌带出水不均，甚至滴头堵死，对系统正常运行影响很大。

(3)地膜开裂问题

黑色滴灌管带吸热过多造成膜下局部温度过高。气温达到30 ℃以上时，田间膜下温度可达80 ℃左右，粘连和烫裂时有发生，保温、保墒性能明显弱化，灌水质量下降。

(4)“灼烧”问题

我国膜下滴灌田间陆续出现了一些阳光灼伤导致滴灌带熔融破洞(简称“灼伤”)的现象。滴灌带的材料为聚乙烯塑料，其软化温度为75～120 ℃，夏天的聚焦阳光很容易达到这个温度。其原理是：地膜下侧结露(也有膜上集水)集成的水珠在阳光照射下变成“凸透镜”将阳光聚焦。如果地膜与滴灌带之间的间隙正好与水珠(凸透镜)的焦距一致时，经聚焦的高能量阳光所产生的高温可使滴灌带熔融并产生局部熔穿现象(通常称之为阳光“灼伤”)。

(5)污染问题

膜下滴灌使用的大量塑料膜不能完全回收，滞留在土壤里引起土质退化与土壤结构破坏,影响作物正常出苗及生长发育，使得作物减产。

(6)操作不当问题

受沟灌传统思维影响，农民缺乏节水意识，节水灌溉知识储备不足，加之节水灌溉相应管理制度不健全，运行操作不当的现象较为普遍，造成灌溉水利用率低下，达不到预期的节水增产目的，对滴灌技术推广和农业发展带来不利影响。

4　推广膜下滴灌技术的一些建议

(1)为防止滴灌带“灼烧”现象的发生，在铺设地膜和滴灌带时，压实压紧地膜，防止地膜破洞，防止膜内杂草滋生等，开沟浅埋时，滴灌带应无裸露。

(2)推广各类可降解塑膜的使用，研究覆膜耕作的综合配套技术。

(3)滴管带或灌水器的堵塞是滴灌技术的难点，因此对滴灌带堵塞问题有待进一步研究。

(4)加强对更经济实用的滴灌产品的研究，如一次性使用的滴灌带。

(5)在农村推广时应加强对膜下滴灌节水知识的宣传及正确操作方式，建立健全的管理制度。

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The research progress of drip irrigation under mulch

ZHANG Jinping1,ZHOU Shengli1,ZHANG Ao2

(1.SongliaoWaterResourcesCommission,MinistryofWaterResources,Changchun130021,China;2.ShaanxiProvinceLandEngineeringConstructionGroup,Xi'an710000,China)

Drip irrigation under mulch is the most advanced agricultural water saving technology,it combines the advantages of the mulching film with drip irrigation technology. In recent years, the technology has high water-saving and yield-increasing effects in the farmland of promotion，and the development prospect is broad. This paper has summarized and analyzed the influence of drip irrigation under mulch on water use efficiency and yield of cotton, corn, potato and other crops，and some suggestions were put forward for the application and development of the technology.

drip irrigation under mulch；water saving；increasing yield；application；promotion

张金萍(1980-)，女，高级工程师，主要从事水利规划方面的工作。

S275.6

A

2096-0506(2016)09-0011-05