我國溫室微灌技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

韓紅亮 王雪梅

摘要我國的溫室種植技術(shù)和微灌灌溉技術(shù)近些年發(fā)展較快，微灌技術(shù)的推廣應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。該文介紹了我國溫室微灌技術(shù)的現(xiàn)實情況和微灌設(shè)備，說明了影響我國溫室灌溉技術(shù)發(fā)展的主要因素，展望未來溫室微灌技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞溫室；微灌技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

中圖分類號S275文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）24-302-02

作者簡介韓紅亮（1986- ），男，河北邢臺人，助教，碩士，從事高職水利工程專業(yè)的教學(xué)與研究工作。

收稿日期20150629

相對于外界自然環(huán)境，溫室有自己的特點，溫室中風(fēng)速相對較小、溫度相對較高、濕度相對較大、且光照不如外部充分，溫室上部有塑料膜或者玻璃罩覆蓋，可將降雨阻止在室外，水分蒸發(fā)也比較弱[1]等，溫室又具有可控性強、操作性強、產(chǎn)量高等優(yōu)點，近些年溫室種植發(fā)展較快，受到農(nóng)民和地方政府的歡迎。研究表明，溫室內(nèi)部的騰發(fā)量比室外要低30%～40%，作物系數(shù)比室外要高[2]。

新形勢下，我國水資源日益緊張，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)已成為全社會的普遍意識[3]。微灌逐漸引起人們的重視，微灌是按照作物需求，通過低壓管道系統(tǒng)將水分送至灌水器，進(jìn)而將水和養(yǎng)分以較小的流量輸送到作物根部附近土壤的一種灌水模式。其與傳統(tǒng)灌溉有明顯的區(qū)別，傳統(tǒng)灌溉流量大、耗損多、將水分全面地灌在地面上，浪費量大[3]。

1溫室微灌技術(shù)概論

1.1我國溫室微灌技術(shù)現(xiàn)狀

根據(jù)灌水器不同可將微灌分為滴灌、滲灌、微噴灌和小管涌泉灌等4種類型。溫室內(nèi)常見的微灌技術(shù)有膜下滴管、微噴灌2種。

我國的微灌技術(shù)在實踐方面仍處于起步階段；對于傳統(tǒng)的地面灌溉來說，雖然對灌溉水的利用效率僅有40%左右，但卻處于主要地位[4]。其主要原因：一是起點低。過去技術(shù)不發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，農(nóng)業(yè)主要以傳統(tǒng)的“靠天吃飯”模式為主。近些年，我國經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，為節(jié)水灌溉奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；二是我國過去發(fā)展節(jié)水灌溉的意識不強。近些年，由于水資源短缺，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展必須走節(jié)水型農(nóng)業(yè)的道路；三是微灌技術(shù)微灌雖節(jié)水效果較好，還能夠提高灌溉水利用效率和作物產(chǎn)量（尤其是經(jīng)濟(jì)作物能夠增產(chǎn)20%～30%），但其對技術(shù)要求較高，成本也高，所以并沒有成為主要的灌溉方式。隨著人們越來越意識到節(jié)水的重要性，國家對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉越來越重視，投入也逐年增加[5]，各地迅速建立起了設(shè)施農(nóng)業(yè)的示范點，部分示范點還安裝了先進(jìn)設(shè)備，這些設(shè)備中有的是國產(chǎn)的，也有從以色列、德國等發(fā)達(dá)國家進(jìn)口的。在推廣應(yīng)用方面，各地政府因地制宜，推廣適合當(dāng)?shù)氐姆N植模式和品種，溫室類型以日光溫室為主，內(nèi)設(shè)滴灌、微噴等設(shè)施，如江蘇生宿遷市大力推廣日光溫室、將膜下滴灌作為主要的灌溉方式；再如，陜西楊凌農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園在設(shè)施農(nóng)業(yè)示范點設(shè)置了大量日光溫室，內(nèi)設(shè)微噴、滴灌、膜下滴灌等設(shè)備，取得了良好的示范效果。不少地區(qū)的示范點還在溫室內(nèi)安裝了自動監(jiān)測儀器，實時監(jiān)測溫室內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速、日照強度等數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)灌溉的研究提供了依據(jù)。為了進(jìn)一步規(guī)范和加快溫室微灌技術(shù)的發(fā)展，國家先后制定了微灌設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，研制開發(fā)出了一批新型的微灌設(shè)備，有力地推動了微灌技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[6]。

1.2溫室微灌技術(shù)的特點

溫室作為一個人工系統(tǒng)，可以人工進(jìn)行光照、濕度、溫度和氣體的調(diào)節(jié)。溫室的建設(shè)打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的隨季種植，可在全年生產(chǎn)各種蔬菜。通過人工增溫、人工保溫、人工降溫等方式，為作物提供良好的溫度環(huán)境，使作物在全生育階段獲取足夠的積溫。溫室中可進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)，通過開啟天窗、風(fēng)機(jī)、濕簾等方式調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的濕度。有的溫室還可以進(jìn)行人工補光、人工補氣，達(dá)到了很高的水平。

溫室微灌技術(shù)是將溫室技術(shù)與微灌技術(shù)相結(jié)合的一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，是集設(shè)施、水利、農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。利用管道系統(tǒng)供水，使灌溉水通過滴頭、滴管帶孔口或微噴頭，小流量、均勻地浸潤作物主根區(qū)域，使作物主要根系區(qū)的土壤一直處于較濕潤的狀態(tài)。其灌溉優(yōu)勢十分明顯：（1）由于微灌屬局部灌溉，只灌溉主根系區(qū)域，其他區(qū)域不灌，加上流量小、流速緩慢，十分省水；（2）一般來說，對于根系較小的土栽作物（如辣椒、草莓等），一株植物只配一個滴頭；對于根系較大作物（如南瓜、西葫蘆等），可采用環(huán)繞滴灌的形式，使用多個滴頭同時灌溉；對于盆栽植物，可為幾個盆配置2～4個滴頭。從以上形式可以看出，相比傳統(tǒng)灌溉，微灌灌水技術(shù)可獲得更高的均勻度；（3）微灌采用的水質(zhì)較好，可以將肥料溶解在水中，進(jìn)行隨水施肥，施肥均勻度較高；（4）微灌采用低壓管道輸水，減少了水量的沿程滲漏，節(jié)省水量；（5）微灌灌溉的設(shè)施比較完整，在一定程度上節(jié)省了人工，減低了生產(chǎn)成本。

1.2溫室微灌系統(tǒng)及設(shè)備

（1）系統(tǒng)組成。微灌系統(tǒng)一般由水源工程、首部樞紐、施肥裝置、輸配水管網(wǎng)、灌水器（滴頭或滴管帶、微噴頭、微噴帶）、量測和保護(hù)裝置等組成。水源工程，為保證水質(zhì)，溫室微灌水源以管井為主，不宜堵塞灌水器。灌溉水一般從首部樞紐經(jīng)低壓管道直接接入田間灌溉系統(tǒng)。輸配水管網(wǎng)常采用樹枝狀布置形式，管材主要為塑料管或薄壁鋁管。

（2）附屬設(shè)備。微灌技術(shù)的附屬設(shè)備主要有施肥裝置、灌水器、量測和保護(hù)裝置等。

常用的施肥裝置有壓差式施肥罐、文丘里注入器、射流式施肥器、注射泵。我國溫室微灌近幾年開始逐漸設(shè)置施肥器，且壓差式施肥器使用較多，市場上施肥器的種類也較少，這在一定程度上降低了溫室大棚的實際生產(chǎn)效能。

國內(nèi)市場上的灌水器品種較多。就滴灌管來說，主要有兩種：一種是國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)的微管滴頭、壓力外償?shù)晤^和簡易內(nèi)鑲滴灌管等產(chǎn)品，此種產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，存在滴頭堵塞、灌水均勻度不高和塑料老化等問題；另一種是引進(jìn)以色列等國外技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)的滴灌管等，由于內(nèi)鑲滴頭生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)精度較高，因此產(chǎn)品的價格較高，再加上品種規(guī)格較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。微噴的灌水器目前主要有單側(cè)輪微噴頭、雙側(cè)輪微噴頭、折射式微噴頭、旋轉(zhuǎn)式微噴頭等。

對于控制、測量與保護(hù)裝置，有閥門、流量和壓力調(diào)節(jié)器、流量表或水表、壓力表、安全閥、進(jìn)排氣閥等。自動控制灌溉系統(tǒng)，國內(nèi)成型的產(chǎn)品較少，大部分尚采用手動閥門來操作。

2溫室微灌技術(shù)的發(fā)展與展望

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能化節(jié)水灌溉技術(shù)正在迅猛發(fā)展。大棚蔬菜智能化種植將成我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展的趨勢。在這方面已有例可循，如江蘇省宿遷地區(qū)近幾年大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，重點扶持溫室蔬菜種植，目前，不少溫室已經(jīng)采用了智能化滴灌的灌水方式[7]。

2.1墑情自動監(jiān)測和自動灌水技術(shù)

要實現(xiàn)智能化灌溉，一個重要的途徑是對土壤的墑情變化進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報，以減少粗放式的灌水帶來的水量浪費。目前較先進(jìn)的監(jiān)測方法是用傳感器監(jiān)測含水率，數(shù)據(jù)采集器將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到信號控制中心，控制中心判斷是否需要灌水，當(dāng)含水率降低到灌水下限時，儀器自動灌水，至灌水上限停止灌水。

2.2墑情預(yù)報技術(shù)

在墑情監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法，對土壤墑情進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測逐日的土壤含水率，結(jié)合作物的灌溉下限含水率，預(yù)測出灌水時間和灌水量，用來指導(dǎo)灌溉，這種在墑情監(jiān)測前提下的墑情預(yù)報可直接為灌溉和抗旱、防旱服務(wù)。目前用的較多的墑情預(yù)報技術(shù)有水量平衡法、BP網(wǎng)絡(luò)模型、衰減指數(shù)平滑模型、灰色預(yù)測模型等。

需要指出的是，墑情預(yù)報技術(shù)模型在溫室微灌應(yīng)用方面精度較高，但是計算較復(fù)雜，只有將墑情預(yù)報技術(shù)和計算機(jī)相結(jié)合，才能充分發(fā)揮其節(jié)水的優(yōu)勢。

2.3灌水的上下限

針對灌水上下限的研究，有利于精準(zhǔn)灌溉。傳統(tǒng)理論將田間持水量作為灌水上下限界定指標(biāo)，但近些年的研究表明，田間持水量未必能全面正確地反映植物需水狀態(tài)，如康躍虎等通過研究，表明采用滴灌對馬鈴薯進(jìn)行灌溉時，土壤基質(zhì)水勢以-25 kPa左右為好，灌水頻率以每天1次最優(yōu)[8]。

3結(jié)論

隨著我國水資源的日益緊缺和人民生活日益增長的物質(zhì)需求，國內(nèi)外的溫室種植和微灌技術(shù)都取得了較快的發(fā)展。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫室微灌自動化灌溉技術(shù)必然成為未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

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