微灌技術初探

徐遠軍

摘要：微灌技術節(jié)水效果明顯，是我國節(jié)水灌溉重點推廣技術。闡述微灌技術的概念和分類，介紹微灌技術的國內外應用情況，比較滴灌、微噴灌、涌流灌3種微灌技術的優(yōu)缺點和適用范圍，分析微灌技術的發(fā)展空間。

關鍵詞：節(jié)水灌溉；微灌；滴灌；微噴灌；涌流灌；應用

中圖分類號：S275 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0069-02

微灌作為農田水利工程的重要技術，以其節(jié)水效果明顯成為我國節(jié)水灌溉推廣的未來技術方向。微灌技術在國外已發(fā)展成熟并得到推廣，但在我國尚處于起步階段。隨著節(jié)水增糧工程等政策扶持力度的加大，微灌技術將在國內獲得巨大的發(fā)展空間。

1 微灌技術概述

1.1 微灌技術的概念

微灌是微潤灌溉技術的簡稱，是膜技術（高分子半透膜材料）在節(jié)水灌溉上的應用。其技術內容是以地下給水方式，在微潤管內外水勢梯度差驅動下，實現(xiàn)對植物全生育期的持續(xù)灌溉。這種微潤管是以微量、緩慢釋放的方式對作物實施續(xù)灌，因此基本不存在深層滲漏和地表無效蒸發(fā)的現(xiàn)象，從而使整個灌溉周期實現(xiàn)高效節(jié)水。

1.2 微灌技術的分類

目前，我國市場上應用較多的節(jié)水灌溉技術主要包括渠道防滲、管灌、噴灌和微灌四大類，前兩類的節(jié)水效果一般不足50%，噴灌技術通常節(jié)水60%以上，而微灌技術節(jié)水效果可達80%～85%。因此，以滴灌為代表的微灌是當前和今后農業(yè)節(jié)水效果最好、市場上發(fā)展最快的灌溉技術。

2 微灌技術的應用

微灌技術已在世界范圍內廣泛應用。近20 a來，全球微灌面積以年均33.0%的速度增長，總面積已近400萬hm2，其中以色列、德國、奧地利三國的微灌面積最大。我國農田灌溉面積比重不足10.0%，傳統(tǒng)的渠道防滲方式仍為灌溉技術的主流。而我國滴灌面積更小，只占有效灌溉面積的6.7%，相比節(jié)水農業(yè)發(fā)達國家的80.0%的比例存在很大差距。如果把我國滴灌面積占有效灌溉面積的比重從6.7%提高至20.0%，則對應的灌溉面積將增加0.08億hm2。

我國水資源分布不均，干旱現(xiàn)象始終威脅農業(yè)生產發(fā)展，威脅國家的安全基礎。在我國頒布的《全國農業(yè)節(jié)水綱要（2012—2020）》中，提出到2020年，全國新增節(jié)水灌溉工程面積0.2億hm2（3.0億畝），其中新增高效節(jié)水灌溉工程面積0.1億hm2（1.5億畝）以上，主要應用噴灌和微（滴）灌技術。同時，微灌工程的實施需要大量的U-PVC管材、U-PE管材、滴頭、滴灌帶、管件等，這些材料的成本占全部滴灌工程造價的80%以上。隨著微灌技術的大面積推廣，將拉動相關產業(yè)數(shù)百億元的巨大需求。

3 微灌技術的對比分析

隨著科技的發(fā)展，微灌的方式也從最初單一的滴灌發(fā)展成為包括滴灌、微噴灌、涌流灌、滲灌等多種方式的灌水技術，主要應用于溫室大棚、果園和經濟作物及草坪的灌溉上。部分干旱缺水地區(qū)利用窯窖蓄水，在大田糧食作物灌溉上也使用滴灌技術。

3.1 滴灌

滴灌是將具有一定的壓力水過濾后，經滴灌系統(tǒng)及滴水器，均勻而緩慢地滴入植物根部附近土壤的局部灌溉技術。滴灌主要適于果樹、蔬菜、花卉、溫室大棚等經濟作物和水源極缺的地區(qū)、高揚程抽水灌區(qū)、地形起伏較大地區(qū)，以及透水性強、保水性差的砂質土壤和咸水地區(qū)的灌溉。

滴灌具有以下優(yōu)點：1） 節(jié)約用水?？筛鶕?jù)作物的需要精確地進行局部灌溉，一般比地面灌省水30%～50%，有些作物可達80%左右，比噴灌省水10%～20%。2） 灌水均勻。可有效控制每個滴頭的出水量，灌水均勻度達80%～90%。3） 節(jié)省能耗。滴灌的工作壓力低，比噴灌減少很多抽水量，相應地降低了抽水的能量消耗，這在高揚程灌區(qū)效果明顯。4） 適應性強。滴灌對土壤和地形的適應性強，幾乎適應任何復雜的地形。同時，較低的灌水強度可適應入滲率低的粘性土壤，而對透水性很大的沙性土壤也不會產生嚴重的深層滲漏。5） 增加產量。滴灌有利于保持穩(wěn)定的土壤濕度，適時適量向作物根部供水施肥，不易土壤板結，為作物增產提供了水分和養(yǎng)分保障，并可提高產品品質。6） 便于管理。采取自動控制方式施水、施肥，可節(jié)水節(jié)肥，節(jié)省勞動力，便于科學管理。滴灌的缺點主要是投資較高，容易堵塞，對水質要求高。

3.2 微噴灌

微噴灌是介于噴灌與滴灌之間的一種灌水方法。其優(yōu)點為：1） 節(jié)約用水。微噴灌是采用灌溉管道進行輸水，靠近地面噴灑，局部灌溉，可大大減少水分蒸發(fā)損失、輸水損失和部分土壤無效耗水。2） 灌水質量好。相對整個田塊而言，微噴灌水并不均勻，但可把水直接噴灑到作物的根部，能夠滿足作物的全部需水，灌水質量較好。3） 適應性強。微噴灌對土壤、地形和作物有著廣泛的適應性，幾乎適應各種復雜地形。采用管道輸水，管道中的水一直送達作物附近，可實現(xiàn)局部灌溉。與滴灌相比，微噴灌的濕潤面積比滴頭大得多，避免了大流量滴頭在粘土土壤中發(fā)生地表徑流和形成水洼的問題，以及透水性很大的沙土的深層滲漏問題。4） 防堵塞性能好。微噴頭的孔徑比滴頭大得多，不易堵塞，防堵塞性能好，對水質的過濾要求比滴灌低，相應地降低了一些成本。5） 增加產量。微噴灌可結合作物葉面施肥、噴藥等使用，噴水時霧化程度高，有利于增加作物濕度，調節(jié)土壤溫度，且對作物打擊強度小，對花卉、木耳等溫濕度有特別要求的作物具有明顯的增產作用。6） 裝點環(huán)境。微噴灌可用于各種地形、土質下的果樹、花卉及苗圃、城市園林綠化等的灌溉，同時還可以作為獨特的景觀。

3.3 涌流灌

涌流灌又名小管出流灌溉，是針對微灌系統(tǒng)使用中灌水器易堵塞的難題而采取的一種新的灌溉方式。它采用超大流道，擴大了微灌灌水器流道的截面積（一般直徑為0.5～1.2 mm），以PE塑料小管替代滴頭，并輔以田間滲水溝，形成一套以小管出流為特色的微灌系統(tǒng)。

涌流灌具有以下優(yōu)點：1） 節(jié)約用水。涌流灌只濕潤滲水溝及其兩側作物根系活動層的部分土壤，是一種局部灌溉技術，可起到節(jié)水的效果。2） 抗堵塞。涌流灌的灌水器流道直徑比滴頭、微噴頭的流道或孔口的直徑大很多，這種大口徑、大流量的灌水器可以解決滴灌系統(tǒng)灌水器用久后易堵塞的難題。3） 降低能耗。涌流灌的流道相對較大，過濾器及灌水器的局部水頭損失小，因此運行過程中所需的工作壓力較低，節(jié)省能量消耗。4） 適應性強。涌流灌系統(tǒng)包括干管、支管、毛管、灌水器（流量調節(jié)器）及滲水溝。其中，流量調節(jié)器是關鍵部件，安裝在涌泉灌的出水口處，使各出水點配水均勻。流量調節(jié)器過流斷面大，抗堵塞性能好，工作壓力為60～500 kPa，水壓的變化對其出流量幾乎沒有影響。涌泉灌的灌水器因其流道較大、流量適中，既適于地表水和高含沙水以減少堵塞，減少微灌系統(tǒng)對水質的特殊過濾要求，提高工程安全性和保證率，又適于各地形、土壤的果樹和寬行蔬菜及大田作物使用。

4 結語

在我國耕地面積減少和水資源日益短缺的情況下，節(jié)約用水是保證農業(yè)生產和國家糧食安全的當務之急。從改變傳統(tǒng)農業(yè)灌溉方式入手，大力推廣微噴等高效節(jié)水灌溉方式，具有長遠的意義。在我國農業(yè)節(jié)水灌溉方式中，每種灌溉方式各有所長、也各有不足，應結合本地區(qū)實際，選擇適用的灌溉技術，服務于農業(yè)生產，提高農業(yè)綜合生產能力。