滴灌技术在生态农业节水灌溉中的应用

2017-03-01王宇

黑龙江水利科技 2017年1期

关键词：滴头毛管利用率

王宇

(沈阳市水利科学研究所，沈阳 110043)

滴灌技术在生态农业节水灌溉中的应用

王宇

(沈阳市水利科学研究所，沈阳 110043)

滴灌技术是一种农业生产中较为常用的灌溉技术。相比普通的灌溉技术，滴灌技术具有节约用水、控制杂草生长的特点。与其他灌溉方式相比，滴灌技术具有水资源利用率高、灌溉均匀、适应范围广等优点，所以被看作当前最为先进的灌溉技术之一。文章介绍了滴灌系统的分类以及滴灌技术应用所需要的设备，阐述了滴灌技术在农业灌溉当中的优势，并提出了几种提高滴灌技术灌溉效果的方法。

农业生产；节水灌溉；滴灌技术；优势；应用

0 前言

滴灌技术是目前最为常用的节水灌溉方法，也是节水灌溉当中水资源利用率最高的方法，水资源利用率可高达90%。其具体操作方法为：根据不同作物对于水分的需求，在每颗作物的根部附近设有专门的供水装置，供水装置与低压输水管道相连，当农作物需要灌溉时，灌溉水会通过低压输水管道运输到作物根部附近的供水装置，而后供水装置会将这些水分以小水流的形式均匀分配到土层当中。滴灌方式可以连续不断地向作物进行灌溉，使作物的根部土壤能长期保持湿润。与其他灌溉方式相比，滴灌技术具有水资源利用率高、灌溉均匀、适应范围广等优点，所以被看作当前最为先进的灌溉技术之一[1]。

1 滴灌技术概述

1.1 滴灌技术的分类

根据滴管设备的灵活程度可以将滴灌技术分成4种：地表固定滴灌技术、地下固定滴灌技术、移动型滴灌技术和间歇滴灌技术。

1.1.1 地表固定滴灌技术

这种滴灌技术在应用时，其滴头与毛管都分布在地表，所以比较适合果园或者其他呈条形分布农作物的灌溉。在播种时，要注意把毛管卸下，防止作物生长对灌溉装置造成破坏。

1.1.2 地下固定滴灌技术

这种灌溉技术在应用时，所有灌溉设备都是固定的，其毛管与滴头都是设置于地下的，不会对地表的作物生长造成影响，但是这种地下设置的方式不便于灌溉设备的检修工作。

1.1.3 移动型滴灌技术

在进行滴灌时，毛管和灌溉装置是可以移动的，当作物灌溉完成以后，毛管和灌溉装置可以移动到下一颗作物的位置继续进行灌溉。与固定型滴灌技术相比，移动型滴灌技术应用的建设成本比较低，但是运行成本会比较高。

1.1.4 间歇滴灌技术

间歇滴灌技术应用时所用的灌溉滴头比其他滴灌的滴头要大得多，因为其滴灌方式并不是连续不断的，而是每隔一段时间就灌溉一次，所以每次灌溉的量要比其他滴灌方式要多。由于间歇滴灌的滴头比较大，所以降低了滴头堵塞的概率，而且间歇性的灌溉方式也有效防止了深层渗漏的问题的出现。

1.2 滴灌设备的类型

常用的滴管设备有：滴头、灌溉管、输水管道以及管道连接部件和过滤装置以及施肥装置。

1.2.1 滴头

滴头是指在一定的压力作用下利用狭窄的流道以及孔口将毛管中的水流变成细小水流或者水滴的装置。滴头的流量通常比较小，每小时的灌溉量不会超过12升。根据滴头的安装位置可以将滴头分为管外式滴头与内嵌式滴头；根据所提供的压力作用可以将滴头分为压力补偿滴头与无压力滴头。滴头的质量将对滴管系统的灌溉质量有重要影响，所以对于滴头的质量要严格要求，尽量选择水流较小、防堵塞能力强、水流慢且均匀、控制精确度高、内部构造简单、易于安装、结实耐用、性价比高的滴头。

1.2.2 灌溉管

灌溉管是指滴头与毛管结合而成的整体，既能分配水流，又能控制滴水。根据其内部构造可以将灌溉管分为内嵌式灌溉管以及薄壁灌溉管两种。

1.2.3 输水管道以及管道连接部件

输水管道一般是采用聚乙烯或者聚氯乙烯材料，其管道连接部件主要包括接头、堵头、弯头等。

1.2.4 过滤装置以及施肥装置

根据过滤的原理可以把过滤装置分成旋转式砂石过滤器、离心分离器、砂石过滤网以及叠片过滤器等几种。而施肥装置主要有注入施肥装置、敞开式自压施肥装置、压力差式施肥装置等几种[1]。

2 节水灌溉当中应用滴灌技术的优势所在

2.1 有效节约水资源，提高水资源利用率

传统的灌溉方式比如喷灌、渠道引水等都是属于粗灌型灌溉，不能对灌溉水量进行精确地控制，而滴灌技术不同于传统的灌溉方式，其不仅能做到对灌溉水量的精准控制，还能通过薄膜覆盖的方式，保持土壤当中的水分，减少水分的蒸发，使灌溉水得到最大程度的利用。据调查，在同等作物生长需求的条件下，滴灌技术所使用的灌溉用水只有渠道引水灌溉的1/3以及喷灌用水的1/3，其节约水资源的效果可见一斑。

2.2 控制土壤中的盐分，防止盐渍化

如果土壤中的盐分含量过高，就很容易出现土壤盐渍化等环境问题。土壤盐渍化属于一种比较严重的土壤问题，一旦出现，将会对当地的作物生长带来极大的影响，具体表现在作物存活率大大降低、作物生长状态不佳等，所以需要及时采取应对措施解决土壤盐渍化的问题[2]。

要想有效调节土壤当中的盐分含量，就必须调节土壤当中的含水量。而滴灌技术在农业节水灌溉当中的应用，恰好能够加快土壤当中的水循环，以连续不断的水资源灌溉方式将土壤当中多余的盐分带出，有效减少了土壤当中盐分的含量，从而降低了土壤盐渍化问题发生的可能性。此外，滴灌技术所使用的塑料薄膜覆盖方式更是能保持土壤中的含水量，在一定程度上也稀释了土壤中的盐浓度。

2.3 保持土壤湿润，为作物生长提供良好环境

滴灌技术应用时所使用的塑料薄膜不仅能保持土壤中的水分，还能保持作物生长所需要的温度，既减少了水分的蒸发流失，又减少了热量的散失，使得塑料薄膜内部处于相对封闭的状态，为作物的生长提供了良好的温度与湿度条件。

2.4 保持土壤肥沃

在使用滴灌技术时，可以在灌溉用水当中加入一定的养分，灌溉时，养分就会随着灌溉用水而进入到作物的根部，供作物根部吸收，保持土壤的肥沃度。另外，滴灌技术中所使用的塑料薄膜可以使内部保持相对的温度和湿度，为土壤当中的微生物生长创造有利条件，微生物生长繁殖会使得土壤当中的有机质含量提高，从而增加了土壤的肥沃度。而且塑料薄膜也可以减少外界环境对土壤的影响，比如防止土壤当中的有机质受到雨水冲刷被带走，保持土壤的活性[3]。

2.5 减少农药使用量，有效减少作物病害

农药在太阳直射的情况下极易挥发，从而使其功效降低[4]。通过滴灌技术，可以将农药混入灌溉用水当中，直接到达作物根部附近土壤，被作物直接吸收，减少了挥发现象，从而增强了农药的功效，减少了农药的总使用量。而且通过滴灌技术的针对性灌溉方式，只有作物根系附近土壤处于长期湿润状态，而且还存有农药，其他部位都是比较干燥的，有效抑制了病菌的繁殖，减少了作物的病害问题[5]。

3 提高滴灌技术灌溉效果的方法

3.1 将滴灌控制更加细化

滴灌技术最大的优点就是可以对多种农作物在不同生长阶段所需要的灌溉用水量进行精细控制，使得灌溉用水量恰好能满足农作物生长的需要，又不会产生太多的浪费，从而实现灌溉用水利用率的最大化。

滴灌技术应用时，可以在其中加入适量的肥料，肥料会随着灌溉用水直接进入作物的根部，被根部直接吸收，有效提高了肥料的利用率，避免了肥料的浪费。对此，可以将滴灌技术控制更加细化，根据作物生长的要求配置相应比例的肥料，使施肥管理更加细化；利用更多小型控制器对施肥量进行控制，达到精确施肥的目的[6]。

3.2 应用自动滴灌系统以及微重力滴灌系统

自动滴灌系统是指由灌溉用水储存装置、水流开关、滴流器以及带微孔的聚氯乙烯水管组成。将聚氯乙烯水管埋在农作物根区附近，当灌溉用水到达聚氯乙烯水管部分，会通过水管上的微孔而渗透到根区土壤当中，湿润土壤，被作物根部吸收。当农作物收成以后，不需要继续供应养分，则可以把聚氯乙烯水管回收，下一次可继续使用。自动滴灌系统的滴灌速度可以控制在2-4L/h，只占传统灌溉方式用水量的1/10，而且水资源利用率可高达90%。使用自动滴灌系统有以下2个优点：

1)不需要额外的加压系统，可以有效节约资源。

2)系统安装及系统拆卸都比较简单，其使用方式也比较简便，易于掌握，且应用成本低。

微重力滴灌系统的工作压力比较低，主要是利用重力系统、连续不断地为农作物进行滴灌。其灌溉面积广、水资源利用率高，可以为作物生长创造十分有利的条件，可以应用于温室当中作物的灌溉[7]。

3.3 采用更先进的滴灌控制技术

采用更为先进的滴灌控制技术可以有效提高滴灌的效率。随着近年来计算机技术的发展，计算机技术的应用领域越来越广，在数据分析以及条件控制方面计算机技术更是有着无可比拟的优势[8]。所以，可以将计算机技术应用到滴灌控制当中来，提高滴灌技术的自动化程度。计算机的应用可以在作物正常生长时自动开启或者关闭滴灌系统，以节约电能和水资源；可以根据土壤的条件以及作物的种类设计不同的滴灌方案，严格控制好灌溉水量，提高灌溉水资源的利用率；可以对大规模的滴灌进行规划，自行计算出最好的水资源分配方案，达到节约水资源的目的[9]。