设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化工程技术规范

宫彬彬　吴晓蕾　王宁　李威　高洪波

摘    要： 针对設施蔬菜产业发展需要，在试验研究的基础上，制定了设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化工程技术规范，主要内容包括规定了设施蔬菜水肥一体化工程规划、设计总体要求、膜下滴灌节水灌溉制度设计、灌溉系统组成、系统水力设计和系统运行管理等方面。该项规范可为设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化工程的标准化、规范化提供参考。

关键词： 蔬菜; 设施; 滴灌; 水肥一体化; 技术规范

滴灌水肥一体化系统是我国节水农业的重要技术，近几年，随着河北省设施蔬菜产业的飞速发展，使这项技术得到了大范围的推广。但与水肥一体化设备的使用面积逐年增加所不协调的是设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化工程技术还缺乏规范的指导。河北农业大学相关科研人员在积累多年试验示范经验的基础上制定了设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化工程技术规范，该技术规范于2018年12月13日经河北省市场监督管理局批准发布实施（标准编号DB13/T2878—2018），为设施蔬菜膜下滴灌水肥一体化提供科学依据和技术保障，对实现河北省设施蔬菜节水节肥和农业精准化的可持续发展具有重要作用。

1 规划设计总体要求

1.1 基本资料收集

工程所在地区的降水、蒸发、气温、湿度、日照、积温、无霜期、风速风向、冻土深度、气象灾害等与灌溉密切相关的农业气象资料。工程所在区域的水资源状况、水利工程现状。项目区灌溉水量平衡分析。灌溉工程控制区的设施农业布置与种植作物布局情况。

1.2 膜下滴灌设计标准

膜下滴灌工程灌溉水利用系数取0.9。设计灌水均匀系数不小于0.8。膜下滴灌工程设计保证率85%以上。

2 膜下滴灌节水灌溉制度设计

2.1 最小土壤湿润比与计划湿润层深度

最小土壤湿润比与计划湿润层深度根据作物种类、种植方式等确定，也可按表1选取[1-3]。

2.2 设计耗水强度

设计耗水强度应根据当地作物灌溉试验资料确定;无灌溉试验资料时，可参考邻近地区资料。无资料时可按表2适当选取[4-5]。

3 膜下滴灌系统组成

3.1 水源工程

水源可选择地表水或收集的雨水、地下水。地表水应先进行经拦污栅、沉淀池等预处理，再经首部处理后，应符合GB/T 5084—2005和GB/T 50485—2009中的规定。地下水经首部处理后，应符合GB/T 5084—2005和GB/T 50485—2009的规定。水源进入首部枢纽之前水压应保障在0.3～0.5 MPa。

3.2 首部枢纽及两级过滤器安装

3.2.1 首部枢纽 一般安装在水源附近，进水端直接与水泵出水口相连，出水端与供水管网相连。3.2.2 安装两级过滤器 容量应超过滴灌系统总流量的20%。水质较差的水源一级过滤器采用砂石过滤器，水质较好的水源可采用旋流水砂分离过滤器。过滤器需能过滤掉大于灌水器流道尺寸1/10粒径杂质。二级过滤器采用叠片或网式过滤器，120～200目（筛孔尺寸0.075～0.125 mm，下同）。采用水溶肥施肥时二级首部枢纽过滤器应设置一级120～200目叠片过滤器;采用有机肥滤清液施肥时应设置50目+80目+120目的三级过滤器。

3.2.3 施肥装置 用于有压给水管路，规格型号应与种植要求以及所在管段管道的规格型号相配套。灌溉面积较小时可采用活塞注肥泵，灌溉面积较大时可采用隔膜式注肥泵或全自动施肥机。容积必须与肥液浓度相适应。

3.2.4 控制阀、压力表和水表 控制阀额定参数应大于或等于系统设计工作参数;压力表和水表量程取系统设计工作参数的1.25倍以上;规格型号应与所在管段管道的规格型号相配套。（1）在干管进口处设置控制闸阀。（2）在首部与供水管连接处和施肥装置与灌溉水源连接处设置截止阀。（3）在水泵出水口和供水管与施肥装置之间设置逆止阀。（4）在水泵出水侧的主干管上设置安全阀。（5）在首部最高点设置排气阀。 在首部枢纽进水口、各组过滤器进、出水口，以及施肥装置进、出水口应分别设置压力表。水表一般安装在首部枢纽过滤器之后的干管上。也可根据需要在分干管、支管进口处设置水表。

3.3 供水管网

3.3.1 布置原则 滴灌管网应根据水源位置、地形、地块等情况分级，一般应由干管、支管和毛管三级组成。管网布置应使管道总长度短，少穿越其他障碍物。毛管顺作物种植行布置，毛管上级管路垂直于作物种植行布置。支管应均匀分布，供水面积相等[7]。

3.3.2 管网安装 支管以上各级管道的首端宜设控制阀。在干、支管的末端应设冲洗排水阀。在直径大于50 mm的管道末端、变坡、转弯、分岔和阀门处，应设镇墩。PE管材支管可沿地面铺设，呈“S”形铺设。PVC支管应埋入地下，埋设深度应根据土壤冻层深度确定。干、支管管顶覆土厚度需大于60 cm。

3.4 灌水器

3.4.1 灌水器规格 灌水器产品质量要满足GB/T 19812.3—2017和GB/T 19812.2—2017相关标准规定。滴灌管（带）铺设于地表的地膜下，滴灌管（带）的出水口应朝上，需要将地膜与滴灌管（带）贴合或浅埋（≤5 cm）。

3.4.2 供水压力 非压力补偿滴灌管（带）工作水头应在0.05～0.2 MPa设置。立体栽培设备可使用压力补偿滴灌管（带），压力补偿滴灌管（带）工作水头应在0.1～0.4 MPa设置。

4 膜下滴灌系统水力设计

4.1 水头损失计算

膜下滴灌系统管网水头损失计算设计参照GB/T50485—2009相关规定执行。

4.2 设计流量与设计水头

膜下滴灌系统管网设计流量与设计水头设计参照GB/T50485—2009相关规定执行。

4.3 节点压力均衡校核

膜下滴灌系统管网节点压力均衡校核设计参照GB/T50485—2009相关规定执行。

5 膜下滴灌系统运行、管理

5.1 系统试运行

试运行前需进行主管道水压试验。试压的水压力应大于管道设计压力的1.25倍，并保持10 min，管道不应发生爆裂、脱落等。

5.2 系统清洗

系统在使用前需彻底清洗。清洗顺序可按照干管-支管-毛管进行。

5.3 系统运行

系统应依据本标准5膜下滴灌节水灌溉制度中所确定的单次灌水量，灌水周期和灌水延续时间等参数进行运行管理。

5.4 系统日常维护

5.4.1 日常管理 当过滤器进出口压力差大于0.035～0.07 Mpa时，需对过滤器进行清洗。水表流量減少时，需检查主管、过滤器或滴头是否堵塞。严格按照滴灌系统设计的轮灌方式灌水，当一个轮灌小区灌溉结束后，应先开启下一个轮灌组，再关闭当前轮灌组。灌溉系统维护时间可参照表4执行。

5.4.2 系统运行 灌溉施肥方案一般按照“清水-肥水-清水”的模式运行，先进行10 min的清水灌溉，在进行肥水灌溉，在灌溉停止前30 min停肥，滴30 min清水冲洗系统。

参考文献

[1] 黄文敏，李思训，武艳荣.水肥一体化灌溉施肥制度研究[J]. 西北园艺，2018（9）： 54-56.

[2] 刘金盛 ，唐士清.保护地蔬菜灌溉制度探讨[J]. 黑龙江水利科技，2002，30（2）： 121.

[3] 刘学军，张上宁，何宝银.日光温室番茄滴灌灌溉制度试验研究[J]. 水资源与水工程学报，2010，21（3）： 21-24.

[4] 张自坤，刘作新，张颖，等.日光温室黄瓜地下滴灌灌溉制度的试验研究[J].干旱地区农业研究，2008，26 （6）： 76-81.

[5] 张上宁，何宝银，郭镇福，等.日光温室菜豆滴灌灌溉制度试验研究[J].宁夏农林科技，2010（2）： 16-18.

[6] 张西平，赵胜利，刘宏权，等.日光温室黄瓜膜下滴灌灌溉制度的试验研究[J].灌溉排水学报，2010，29（1）： 53-55.

[7] 张承林.水肥一体化技术[M].北京：中国农业出版社，2012.