膜孔灌技術田間試驗研究進展

賈麗華，費良軍

（1.陜西省農(nóng)業(yè)工程勘察設計院，西安 710068；2.西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室，陜西西安 710048）

膜孔灌是在覆膜灌溉基礎上發(fā)展起來的一種旱作地面灌溉新技術，其利用地膜輸水，通過作物孔和專用灌水孔入滲進行灌溉[1]。是一種將工程措施節(jié)水—局部滲灌與農(nóng)藝節(jié)水—地覆覆蓋栽培3項技術集成的一種嶄新的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術。膜孔灌適應作物范圍廣，包括中等種植密度的作物，棉花、玉米、甜菜、瓜菜等已經(jīng)實行了地膜栽培的中耕作物，黃豆、高粱、谷子、綠豆等將要實現(xiàn)地膜栽培的中耕作物，以及春小麥等已經(jīng)實行了穴播的密植作物。由于其節(jié)水、保肥、保墑、灌溉質量高和灌溉水利用率高、省時、省工、投資少、簡單易行，在我國新疆、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西關中、山西、河南、河北等地得到了大面積推廣，具有廣闊的推廣應用前景。

1 膜孔灌的節(jié)水、增產(chǎn)效果

1.1 膜孔灌的入滲面積

膜孔灌通過作物放苗孔或專門的放水孔進行灌水，灌溉水通過作物孔滲入土壤，實現(xiàn)了局部浸潤性灌溉。費良軍、徐首先等人通過田間微區(qū)對比試驗，得出：膜孔灌通過局部入滲，濕潤范圍主要集中在根部，濕潤范圍小，其他部位仍處于原土壤水分狀態(tài)。膜孔灌屬于局部濕潤灌溉，與全部濕潤灌溉的傳統(tǒng)畦灌相比，其受水面積僅為畦灌的1%～3%左右[4、5]。因此，灌溉水被作物充分而有效地利用，灌溉水的利用率很高。

1.2 膜孔灌的節(jié)水效果

大量的研究和實際應用均表明膜孔灌具有顯著地節(jié)水效果。費良軍、徐首先等人通過微田試驗對比分析，膜孔灌與傳統(tǒng)畦灌、一般覆膜灌溉相比，可節(jié)水20%～50%，最高可達70%[4、5]。高真?zhèn)λ灸た坠喙?jié)水增產(chǎn)效果的田間試驗研究表明：水稻膜孔灌是一項有效的節(jié)水技術,兩年平均灌溉用水量5 883m3/hm2，比對照的無膜常規(guī)灌溉 (7 932m3/hm2)少用水 2 049m3/hm2，節(jié)水達25.8%[6]。穆麗君對花生膜上灌節(jié)水增產(chǎn)機理研究表明：與常規(guī)的垅溝灌比，節(jié)水27.3%，水分生產(chǎn)率提高76.9%[7]。樊惠芳對地膜小麥膜縫灌節(jié)水增產(chǎn)研究表明：膜縫灌的灌水定額為露地畦灌的43%～54%,節(jié)水率為45%～57%[8]。張光輝對渭北旱塬膜上灌小麥研究顯示：與其它處理相比，膜上灌灌水技術可以提高小麥水分利用效率29.4%，與一般大田小麥相比可提高43.7%[9]。張薇對麥棉套種膜上灌溉節(jié)水增產(chǎn)機理研究表明：麥棉套種膜上灌和棉花膜上灌分別節(jié)水29%和47%[10]。綜合研究表明，膜孔灌通過覆膜，在地膜的保護下，阻斷了田面土壤水分的棵間蒸發(fā)，減小了土壤水分的無效消耗，最大的降低了蒸發(fā)損失，在較長的時間內(nèi)保持了較高的土壤含水量。膜下土壤水在常溫下汽化—凝聚—再回歸的過程中反復循環(huán)，延長了灌水周期，提高了灌溉水利用率。同時膜孔灌覆膜后，降低了溝 (畦)田面的糙率，灌溉水流在膜上行進，速度加快，減少了深層滲漏，提高了灌溉水的利用效率，降低了作物的灌溉用水量，極大地節(jié)約了水資源，節(jié)水效果十分顯著。

1.3 膜孔灌的增產(chǎn)效果

賈麗華、費良軍等對玉米膜孔灌農(nóng)田水氮運移特性和耗水規(guī)律進行了試驗研究，結果表明：膜孔灌土壤水分生產(chǎn)率較傳統(tǒng)畦灌提高23.3%。較傳統(tǒng)畦灌增產(chǎn)15.9%[4]。劉玉潔、李援農(nóng)對膜孔灌溉條件下玉米增產(chǎn)研究表明：與不覆膜相比，可增產(chǎn)2 046.84 kg/hm2，產(chǎn)量提高了15.71%，水分利用效率可提高3.52%[11]。高真?zhèn)λ驹霎a(chǎn)效果研究表明：水稻膜孔灌兩年平均單產(chǎn)為8 193kg/hm2，比對照畦灌 (7 961kg/hm2)增產(chǎn) 232kg/hm2，增幅3%[6]。穆麗君對花生膜上灌節(jié)水增產(chǎn)機理研究表明：與常規(guī)的垅溝灌比，提高土地利用率16.7%，增產(chǎn)34%～68.5%[7]。宋春聯(lián)對覆膜大豆膜上灌試驗表明：產(chǎn)量平均比普通灌溉高176kg/hm2，平均增產(chǎn)幅度為8.3%。綜合試驗結果，膜孔灌較傳統(tǒng)灌溉可增產(chǎn)3%~60%[12]。

1.4 膜孔灌的保肥、保墑效果

膜孔灌具有很好的保墑效果。膜孔灌土壤含水率集中分布在膜孔周圍，與根系分布區(qū)相吻合。灌水后，基本上抑制了土壤的表面蒸發(fā)，有效濕潤深度及土壤含水率增幅較大，具有很好的提墑特性。費良軍、賈麗華等對玉米膜孔灌試驗結果表明：玉米苗期0～60cm土層土壤含水率和播種灌水后土壤含水率，膜孔灌土壤平均含水率減小3.1%，畦灌則減小8.1%，玉米抽穗期0～10cm土層和20～40cm土層土壤含水率，膜孔灌僅減小4.6%，畦灌則減小15.5%，表明膜孔灌溉有顯著抑制蒸發(fā)的能力，具有很好的保墑作用，為作物生長發(fā)育提供了良好的土壤環(huán)境[4]。

膜孔灌具有很好的保肥效果。覆膜減小了尿素水解過程中氨的揮發(fā)，反硝化作用產(chǎn)生的N2O、N2的損失使氮肥能夠盡可能的保存在土壤中，具有很好的保肥特性。玉米收獲后，與播種前相比，80～100cm土層硝態(tài)氮累積量，膜孔灌增加12.6kg/hm2，畦灌增加17.3kg/hm2，膜孔灌較傳統(tǒng)畦灌減少4.68kg/hm2，膜孔灌較畦灌減少硝態(tài)氮向下部土層的淋溶損失約27.0%[4]。

2 膜孔灌作物灌溉制度

對膜孔灌農(nóng)作物灌溉制度的研究主要集中在玉米上。劉玉潔在甘肅省武威市中心灌溉試驗站，通過玉米膜孔灌大田試驗表明：灌溉定額分別為4 500m3/hm2和5 400 m3/hm2時，玉米產(chǎn)量相近，但前者水分利用效率明顯高于后者；灌溉定額為3 600m3/hm2時，雖產(chǎn)量明顯低于前兩者，但其水分利用效率最高，為2.727 3kg/m3，故最節(jié)水。在當?shù)毓喔榷~為4 500m3/hm2、灌水4次的灌溉制度經(jīng)濟效益最優(yōu)[11]。賈麗華在西安理工大學試驗場通過玉米田間微灌試驗，利用邊際效益理論分析發(fā)現(xiàn)，增加灌水量所獲得的邊際效益較小，玉米生育期最佳的灌水處理，灌溉定額為2 098.95m3/hm2，灌水4次。買自珍等人優(yōu)化出寧夏中部旱帶揚黃灌區(qū)地膜玉米膜孔灌溉條件下的灌溉制度，播前灌底墑水1 350m3/hm2，玉米需水關鍵期大喇叭口期至抽雄期和灌漿期，補灌定額分別675～900m3/hm2，灌溉定額 1 350～1 800m3/hm2[13]。

3 膜孔灌技術的農(nóng)業(yè)綜合效益

根據(jù)膜孔灌及其灌水技術在田間的初步試驗表明：在畦寬1.0m、畦長250m，入膜流量 0.6l/s，灌水定額120m3/hm2時，膜孔灌的灌水長度可達500~800m，且符合灌水均勻度的要求。因此，在6~10hm2的條田中，可實現(xiàn)既無農(nóng)渠又無毛渠和橫埂等田間臨時工程。在減少投入的情況下，可增加5%~10%的種植面積。據(jù)初步計算，基礎建設投資是噴滴灌的1/10，每667m2約150元運行管理費，是噴滴灌的1/3，澆地勞動生產(chǎn)率是溝畦灌的5倍[3]。所以說膜孔灌是低投入、高效益的現(xiàn)代灌水技術，對實現(xiàn)現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)的總目標具有重要意義。

4 研究展望

通過討論分析，鑒于過去的大量研究主要集中在土壤水分上，對膜孔灌農(nóng)田施肥灌溉土壤養(yǎng)分方面研究報導很少。因此，文章認為應從以下幾方面進一步加大研究。

（1）研究大田種植作物條件下，膜孔灌田間土壤養(yǎng)分的運移、轉化特性。

（2）研究大田種植作物條件下，膜孔灌的水肥耦合效應及水熱運移特性及。

（3）開展大田不同作物的膜孔灌耗水規(guī)律研究。

（4）研究從土壤水分和養(yǎng)分兩方面綜合評價膜孔灌灌水質量的指標體系和評價方法。

[1]費良軍，賈麗華.膜孔灌肥液入滲氮素運移特性研究進展.沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2007,38:451~456

[2]董玉云，費良軍.膜孔灌充分供水點源入滲研究進展.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（6）

[3]李方紅，李援農(nóng)，王增紅，等.膜孔灌溉技術研究的現(xiàn)狀及展望.西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版)，2005,33：128~131

[4]賈麗華.玉米膜孔灌農(nóng)田水氮運移特性和耗水規(guī)律試驗研究.西安，西安理工大學

[5]徐首先，魏玉強，聶新山，等.膜孔灌理論及應用技術初步研究.節(jié)水灌溉,1997,(2):23~29

[6]高真?zhèn)ィZ濱，閆勝利,等.水稻膜孔灌節(jié)水增產(chǎn)效果的田間試驗研究.農(nóng)業(yè)工程學報，2001，17(3)：171~173

[7]穆麗君，陳海軍，裴連海.花生膜上灌節(jié)水增產(chǎn)機理研究.《農(nóng)業(yè)工程學報》 1997，3：89~92

[8]樊惠芳，張朝暉，羅碧玉，等.地膜小麥膜縫灌節(jié)水增產(chǎn)試驗研究.水土保持研究,2002，9(2):128~130

[9]張光輝，朱立選.渭北旱塬膜上灌小麥研究初報.水土保持研究,1999，6(1):64~67

[10]張薇，司徒淞，王和洲.麥棉套種膜上灌溉節(jié)水增產(chǎn)機理研究.農(nóng)業(yè)工程學報，1996，12（3）：60~65

[11]劉玉潔，李援農(nóng)，李方紅，等.膜孔灌溉條件下玉米灌溉制度試驗研究.《中國農(nóng)村水利水電》，2006，6：63~65

[12]宋春聯(lián)，周立奎.覆膜大豆膜上節(jié)水灌溉技術的應用.黑龍江水專學報，2005，32（3）：62~63

[13]買自珍，蔣儒齡，袁丕成，等.寧夏中部揚黃灌區(qū)地膜玉米膜孔灌溉技術研究.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29（2）：53~58