窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法研究

王裕智，靖 华，亢秀丽，马爱平，崔欢虎，刘玲玲，朱杏梅

（1山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2山西省霍州市农林委员会，山西霍州031400）

0 引言

水资源作为人类社会发展的重要资源之一，对人类生存及社会发展都有着极其重要的意义[1]。中国农业水资源可持续利用指数较低，农业用水对水资源可持续性造成较大压力[2]。针对节水形势的愈加严峻，近年来，国内广大科技工作者在节水灌溉领域开展了较多研究，在节水工程领域，开展了农田节水灌溉工程技术措施探讨[3]、建设与施工管理[4]；在管理节水领域，开展了水资源优化配置的探讨[5]；在农艺节水研究领域，开展了灌溉时期及灌溉量的较多研究[6-8]，在节水灌溉产品中相继研制出固定管道式喷灌、半移动式管道喷灌、中心支轴式喷灌机、滚移式喷灌机及微喷带喷灌等新型产品，并开展了节水灌溉设备喷灌、微灌、滴灌、渗灌设备的适应性及应用现状分析[9-10]；这些研究成果为中国节水农业发展做出了重大贡献，同时也为节水灌溉产品的合理利用提供了良好技术支撑。有关微喷带的应用技术，满建国等[11-12]开展了不同带长、不同喷射角微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响研究，张芳等[13]开展了风对微喷带喷洒均匀度的影响研究，孙先明等[14]对微灌带的发展研究现状及前景进行了探讨，周斌等[15]开展了微喷带单孔喷水量分布的基本特征研究，这些研究成果为微喷带产品的设计及应用提供了技术支撑。而有关微喷带田间铺设方向与窄行距条播密植作物的种植方向及简化微喷带搬运、安装、拆卸的方法研究的较少。基于此，笔者开展了窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法的探讨，以期为微喷带的节本高效利用及大面积推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2015年6月—2016年12月在山西省农业科学院小麦研究所韩村（山西临汾开发区）试验基地的麦茬复播谷子、谷子茬秋播小麦试验地进行。

1.2 试验材料

引水带(φ90mm)、输水管(φ90mm)、微喷带（φ40mm、孔口形式为斜5孔）各若干米，三通球阀(φ90 mm)1个，引水带卡子2个，输水管卡套2个，四通(φ90 mm)、输水管卡子、旁通(φ40 mm)、卡箍、微喷带卡套、微喷带U型固定卡各若干个及绑绳（40 cm长）若干条。

1.3 设计及实施方法

该方法主要包括安装引水带、输水管、微喷带、分单元分组喷灌和拆卸并存放各组件等环节，其田间设置（图1）和具体方法如下：

（1）安装引水带。在与窄行距条播密植作物种植方向相垂直的方向安装引水带，引水带两端分别连接在井水出口管道和三通球阀进水口上。

（2）安装输水管。在与引水带相垂直方向上安装输水管，输水管与窄行距条播密植作物种植方向平行；输水管包括输水管A和输水管B，输水管A的长度为微喷带间距1/2，输水管A共有2个，2个输水管A的一端均与三通球阀两侧的出水口连接，另一端与四通连接；输水管B有若干条，输水管B长度与微喷带间距相同，输水管B两端均与四通连接；若干条输水管B与四通串联；最外端的输水管B在靠近终端处反向折叠2次并套上卡套封闭端口。其中输水管A的长度为150 cm，输水管B的长度为300 cm。

（3）安装微喷带。在与输水管相垂直方向上安装微喷带，微喷带与引水带方向平行；微喷带一端通过旁通及卡箍与四通固定，另一端在靠近终端处反向折叠2次并套上卡套封闭端口，在距微喷带末端前40 cm处插入U型固定卡固定微喷带。其中相邻2条微喷带的间距为300 cm，每一条微喷带长度为3500 cm；微喷带U型固定卡用10号铁丝制成，宽度7.5～8.5 cm，2个插齿高8～9 cm。

（4）依次分单元分组喷灌。以安装好的引水带、输水管为界，按照引水带及引水带的延长线和输水管所形成的十字线将农田分割成A、B、C、D 4个单元，依次喷灌；每个单元实施分组喷灌，每组开启微喷带数量依据水压大小调至相邻两条微喷带末端出水孔喷出的水柱相交叉为准。

（5）拆卸并存放各组件。当一季作物喷灌完成后，将引水带移出农田；拔出微喷带U型固定卡收存，将微喷带沿着输水管的方向折叠，将每个四通连接的1对折叠微喷带用绑绳捆绑于一起，就地存放各组件于搁置带，留作下茬作物继续使用。其中搁置带为输水管两侧各延伸一定距离不种植作物的空闲区，其宽约130 cm。

2 试验示范效果

（1）小麦全生育期和播种保苗期节水效果显著。2016年春季降水偏多条件下，应用该方法每公顷（喷灌2次）喷灌水量771.0 m3，与邻近大田传统大水漫灌每公顷（灌溉1次）灌水量1500 m3相比产量持平，每公顷节水量729.0 m3，节水率达48.6%。2016年谷茬秋播小麦播种期干旱，应用该喷灌方法实施补水播种保苗，每公顷（第1次每公顷喷水量385.5 m3，为避免板结第2次每公顷灌水量96.0 m3）喷灌水量481.5 m3，而邻近大田传统大水漫灌每公顷（灌溉1次）灌水量1500 m3，实施补水播种保苗该喷灌方法较近大田传统大水漫灌每公顷节水1018.5 m3，节水率达67.9%。该方法在2015、2016年麦茬复播谷子全生育期喷灌及2016年麦茬复播谷子补水播种保苗中同样具有良好的节水效果。

图1 窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法田间布局示意图

（2）有效提高耕地利用率。传统大水漫灌由于有畦埂存在占用耕地，该喷灌方法可将畦埂破除提高耕地利用率。以该试验田为例，试验地约9338.0 m2，以A表示，原传统大水漫灌畦埂占地约1728.0 m2，以B表示，各组件搁置带占地约187.2 m2，以C表示，耕地利用率提高以R表示，则耕地利用率提高R=[(B-C)/A]×100%=16.5%。

（3）改善了窄行距条播密植作物中、后期喷灌效果。通过微喷带与窄行距条播密植作物种植方向的垂直安装，在窄行距条播密植作物生长中、后期微喷带喷洒（可沿行间喷洒）宽度较传统的微喷带沿作物种植行向铺设方法宽约70～80 cm，显著改善了微喷带中、后期喷灌效果。

（4）提高了微喷带播后苗前及苗期的固定效果。用U型固定卡固定微喷带，克服了以往用土堆埋微喷带终端固定微喷带（避免播后苗前刮风对微喷带的移位）所造成的易损苗和微喷带注水微喷带回缩从土堆中抽出不易固定的缺点。

（5）有效降低了喷灌各组件的搬运、安装、拆卸费用。该方法在农田设置各组件搁置带，降低了每茬作物收获前对微喷灌各组件的拆卸、搬运及每季作物播种完成后对微喷灌各组件的搬运、安装等繁杂环节产生的劳动力费用。该方法同已有喷灌方法相比，每茬作物每公顷可减少搬运、安装、拆卸劳动力费用525～600元。该方法同时还避免或降低频繁安装、拆卸过程中对各组件损坏的概率。

3 结论与讨论

（1）本项研究提出的窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法节水效果显著，并可有效提高耕地利用率。在小麦生育期内实施微喷带喷灌节水率达48.6%，在播种保苗关键生产环节节水率达67.9%，可实现灌溉水量的调控；破除畦埂可使耕地利用率提高16.5%。该方法为节约水资源、提高耕地资源利用率提供了技术支撑。

（2）该方法通过微喷带与窄行距条播密植作物种植方向的垂直安装，改善了微喷带中、后期喷灌效果。解决了目前生产上微喷带与窄行距条播密植作物种植方向平行安装带来的中、后期喷灌效果差的技术难题；应用U型固定卡固定微喷带，克服了传统微喷带固定方法造成的损苗且不易固定的缺点；在农田设置各组件搁置带，可有效减少传统微喷带喷灌使用过程中带来的繁杂环节及其所产生的劳动力费用，同时还避免或降低安装、拆卸过程中对各组件损坏的概率。

（3）关于微喷带喷洒均匀性及喷洒宽度等方面的研究，满建国等[12]人研究认为，随微喷带喷射角增大，灌溉水在土壤中的分布均匀系数显著增加，白珊珊等[16]人认为不同带宽类型对有效喷洒宽度的影响不同，张芳等[17]人研究认为，影响微喷带喷洒均匀度的因素主要有微喷带单孔的结构特性和制造工艺、微喷带单孔的布置形式、微喷带的组合间距、微喷带的工作压力等。而有关微喷带铺设方向与作物种植方向相关的喷洒宽度及均匀度研究的较少。

（4）该方法可适用于小麦、谷子、大豆等窄行距条播密植作物（相对于玉米、油葵等宽行距作物）。在每个单元喷灌中，分组喷灌每次开启的旁通数量以相邻微喷带末端喷出的水柱交叉为标准进行减少或增加。有关安装微喷带与窄行距条播密植作物种植方向（平行或垂直）对土壤水分分布及水分利用效率的影响有待于进一步研究。

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