现代农业背景下的微润灌溉

周仕会

摘 要：当前，我国农业面临的缺水问题，主要采取节水措施予以解决，灌水方法的好坏直接影响水利用系数。目前，滴灌、微灌、低压管道灌溉技术的应用大大提高了用水效率。

关键词：灌水 节水 农业

有位科学院院士曾提出了“控制性作物根系分區交替灌溉”的新方法，采用控制性根系分区交替灌溉，能够减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水，达到节水的目的。我国在上世纪70年代年引入了滴灌技术，且得到了快速发展，滴灌与覆膜种植结合的膜下滴灌技术，已应用到了多种农作物的种植上。理想的节水灌溉模式包括：在尽量大范围和任意小流量的情况下，实现灌溉均匀稳定；加入肥料、农药，灌溉均匀稳定；无论地上还是地下都能实现均匀灌溉；长时间运行后，仍能实现灌溉的均匀稳定性。灌水方式可分为局部灌溉和全面灌溉，目前研究和应用的节水灌溉技术大部分属于局部灌溉。笔者所在的攀枝花市盐边县红格提灌站主要服务盐边县益民乡，我们单位是梯级泵站，五个梯级，灌溉土地3万多亩，一年的抽水量在1千万立方米左右，这个地区的土质是沙土，不保水。政府曾在节水工程上大力引进，但效果不是很理想，仍处在探索实践中。我地区暂没有大型蓄水池，各家村民地周边自建有小型蓄水池，目前采用的灌溉方式：沿堰渠周边引水到畜水池滴灌或直接灌溉。节水灌溉技术经过多年的发展，形成了种类形式多样的灌溉技术，笔者认为微润灌溉作为一项相对较新的技术值得

借鉴。

一、微润灌溉的工作原理。滴灌系统耗能巨大，提水过程耗能而且需要配套设施，如电机、控制器、水泵等设备。在远离水源、电力缺乏的灌溉地区，体现不出优势，微润灌溉在这些地区能够体现出高节水、低能耗的优势。微润灌溉是一种连续的微灌技术，微量的水缓慢向土壤渗透进行灌溉，能够使土壤保持一定的湿润性，是一种新型地下精准灌溉方式，属于局部灌溉。微润灌溉不同与滴灌，管道上没有固定的滴头作为灌水器，而是在管道上形成纳米级微孔取代传统的流道。微润灌溉以高分子半透膜微润管为核心，埋入地下以微量、缓慢、连续不断的出水方式向农作物根系供水供肥，使灌溉过程与植物的吸收过程在时间上同步、在数量上匹配，从而达到无胁迫灌溉效果，并能防止水分渗漏、蒸发等损失，具有高效节水、节肥、降低面源污染、增加土壤透气性、减少水土流失、使作物增产增收等特征。

二、微润灌溉的优势。微润灌溉能显著提高土壤和空气温度，降低相对湿度，与沟灌相比，具有调控土壤温度、水分的优势。微润灌溉属于浸润式灌溉，土壤不易发生板结、团粒不易被破坏，有效保护了土壤和生态环境。微润带的出水孔密集均匀，水从出水孔出来类似线状，是一种高效、省水、连续的地下灌溉技术。微润灌溉的湿润体是以微润带为轴心的柱状体，而地下滴灌湿润体呈近似椭圆形，微润灌溉湿润面积略大于地下滴灌。地下滴灌湿润土壤水分分布不均匀，随灌水-停止呈周期性变化，而微润灌溉均匀度比地下滴灌高。微润灌溉系统有效降低了蒸发损失、渗漏损失和径流损失，是滴灌用水量的五分之一，大大提高了水资源利用系数。同时，在使用过程中不消耗动力，灌溉水的驱动力是微润管中水位的位能和土壤的势能，只要有稳定的水源，就能维持灌溉系统的运行。微润灌溉在作物生育期内土壤水分变化幅度小，含水率维持在较低水平，能够根据作物需水量和膜内外水势差自动调节灌溉，达到节水增产的效果。在灌水过程中将肥料加入其中，可以实现灌溉施肥，有效节省资源。通过灌溉系统施肥，能够实现均匀施肥、平衡施肥、达到精准施肥的目的，提高肥料利用率，同时节省劳动力，可以节约二分之一的肥料。滴灌施肥需要全水溶性的滴灌专用肥，价格较高，不利于推广。而微润灌溉系统能够使用普通肥料，大大提高了适用性，有利于在用户间推广，且有利于水肥一体科学灌溉技术的普及。

三、微润灌溉的应用。为了探明微润灌溉对玉米生长和产量的影响，笔者以膜下滴灌为对照，研究了不同埋设深度、间距和压力对玉米的影响，试验结果表明：微润灌溉水利用效率比膜下滴灌高，且有利于玉米籽粒的发育、籽粒饱满，微润灌溉条件下压力对水分利用效率及玉米产量影响较大，间距对耗水量的多少影响较大。为了探明微润灌土壤湿润体特性，笔者通过室内土箱试验，研究了微润灌溉中不同埋深与压力对湿润体水分运移的影响，试验结果表明：压力水头是决定微润灌流量的主要因素，微润带埋深显著影响土壤湿润体的形状，土壤累计入渗量与埋深呈负相关，土壤湿润均匀系数与埋深呈正相关，且黏壤土微润灌最适宜的埋深是15-20cm。为了探明微润灌溉对温室番茄生长的影响，笔者通过滴灌和微润灌溉的对比试验，研究微润灌溉的水分利用效率以及对番茄生长的影响，试验结果表明：微润灌溉的土壤水分动态变化比滴灌小；微润灌溉更有利于作物的生长；微润的水分利用效率为60.42kg/m?，滴灌的水分利用效率为53.33 kg/m?，微润灌溉水分利用优于滴灌。为探明间歇灌溉与连续灌溉过程中土壤水分运动和分布的异同，笔者利用电脑软件模拟了微润灌溉和地下灌溉两种灌溉方式下土壤水分的运动，试验结果表明：当灌水量一致时，微润灌溉的湿润面积比地下滴灌大，且湿润土壤水分分布均匀度达81%，大于地下滴灌。

四、微润灌溉的问题与不足。微润灌溉流量小且长期连续灌溉，但如何影响土壤盐分的累计和运移，相关研究较少。微润灌溉线源入渗湿润体的研究，土壤湿润体运移的研究尚处在室内模拟阶段。灌溉水中泥沙量及粒径会对微润管的出水量产生影响，粒径大时，会堵塞温润管，微润灌溉的生物堵塞问题也不容忽视。

五、微润灌溉的发展趋势。如何将微润灌溉系统从依赖能源中解放出来，将绿色新能源和灌溉系统进行结合，积极利用风能太阳能和现在智慧农业，实现可持续绿色节水农业的发展，将是下一步研究的重点。

农业是我国的基础性产业，发展节水农业是确保我国粮食安全，实现可持续发展的重要手段之一。将灌溉过程与物联网结合，发展智慧节水农业，实现灌溉过程自动化、检测控制数字化、运营管理智能化。同时，节水农业的发展，应加快推进节水灌溉技术的改进，强化对灌溉用水的管理。发展节水灌溉新技术的同时需要加强农业用水政策、法规的制定和管理制度的完善，才能最大限度减少灌溉水在各个环节的损失，提高水资源的总利用效率，也是解决我国农业灌溉用水不足的根本

途径。