我國滴管水肥一體化技術研究與發展現狀

王凱（河南省土壤肥料站，河南　鄭州　450000）

我國滴管水肥一體化技術研究與發展現狀

王凱
（河南省土壤肥料站，河南鄭州450000）

實踐證明，滴灌技術能大幅度節省農業用水，增加作物產量，提高水產比，充分利用耕地，節省農藥化肥使用量，減少農田和食品的污染源。基于此，針對我國滴管水肥一體化技術展開討論。

滴灌技術；水肥一體化；農業

1　發展現狀

1.1滴灌發明

20世紀50年代末，以色列水利工程師西姆查·布拉斯父子首次提出了滴水灌溉的設想，并研制發明了滴灌裝置，使以色列農業灌溉發生了根本性的革命。

1.2試驗研究

20世紀70年代末，我國開展了滴灌技術試驗研究，農業部組織啟動了滴灌技術協作示范行動，在西北干旱地區推廣了一定面積。

1.3灌溉成效

從不同地區開展不同作物上的試驗研究，一般節水30%～60%；一般增產25%～100%。自我國引進以色列成套滴灌設備，與地膜植棉、玉米、馬鈴薯等技術相結合，發明了膜下滴灌；同時開展了滴灌器材的國產化研究，取得了突破性進展，田間一次性設施投資降低到進口設備的1/4，為大田作物應用滴灌技術奠定了基礎。

從“九五”末以來，基于國家“863”“攻關”“支撐”“公益性行業專項”及地方等科技項目的支持，圍繞滴灌水肥一體化關鍵技術及裝備開展研究，取得了一批相關成果，支撐了我國滴灌水肥一體化的發展。

1.4滴灌設備

“十二五”前主要產品主要有單翼迷宮式滴灌帶、壓力補償灌水器、內鑲式滴灌和小管徑滴灌帶、高抗堵塞灌水器及作物專用滴灌管（帶）等。

1.4.1水質凈化裝置。包括篩網過濾器、疊片過濾器、砂石過濾器、水沙分離器、LZ型自動清洗立式過濾器和自動反沖洗過濾器等。

1.4.2自動反沖洗過濾控制器。可監測16路壓力、流量信號，根據實際具體需要選擇若干過濾單元組成過濾系統，實時控制過濾和自清洗流程；同時，具備遠程控制、檢測和報告自身工作狀態的功能。

1.4.3無線電磁閥控制器。采用315M信道進行通信，具有功耗低、響應快等特點，非常適合大面積農田、公園綠地灌溉需要，無線電磁閥使用9 V堿性電池供電，更換方便。

1.4.4灌溉控制發射基站。可以控制48個閥門，支持48個輪灌組，具有輪灌、獨立灌溉等方式，能夠進行多種方式的定時灌溉、自動灌溉，具有電磁閥控制發射模塊、WiFi通信模塊等，可以多臺設備構建灌溉控制局域網，實現對灌溉區域的覆蓋。

1.5其他配備

1.5.1注肥設備。包括壓差式、敞口式、自動式（控制多種養分）等。

1.5.2田間作業機械。包括鋪管鋪膜播種一體機、地膜回收機、滴灌帶回收機等作業機具。

1.5.3滴灌專用肥。研制出適于多種作物隨水施肥的無機、有機無機、生物有機系列滴灌專用肥。

1.5.4管網配置。支管+輔管→大支管→長短管。

1.5.5首部配置。固定→移動壓力配置，高壓→微壓→自壓；控制系統，手動→自動。

1.6灌溉制度

研究提出在降雨量少、蒸發量大、鹽堿相對嚴重的區域，將傳統的“少量多餐”的“高頻灌溉”模式調整為“控總量、減灌次、增灌量”的“量次兼顧”的滴灌制度。

1.7施肥制度

研究總結出在不同降水量、不同土壤和不同作物采用不同的施肥方式，原則上提倡“有機肥基施、無機肥隨水施、全期配方施”的滴灌施肥制度，研究制定了19種作物的灌溉施肥制度和方案。

1.8配套技術

水、肥、藥、氣一體化，矮、密、早、膜的高光效栽培，深松+冬灌、豎井+暗排的水鹽調控。

1.9技術模式

滴灌技術的研究、應用與推廣具有一定的區域性。根據不同地區因灌溉水源、供電狀況、地理條件及作物種類等的不同，形成了多種水肥一體化技術模式。其是當前河南、內蒙、甘肅、吉林、遼寧和新疆等省區采取的主要模式。系統由首部、干管、支管和毛管四部分組成。根據毛管、支管鋪設的位置，分為地表式滴灌、膜下滴灌和地下滴灌3種。

1.10滴灌方式

1.10.1固定滴灌。其灌溉效果好、省工省力、操作方便，一次性投資月500～800元/667 m2，年運行費用120元/667 m2左右。適宜條田規整、規模較大、水源及電網配套的地區推廣。

1.10.2移動滴灌。系統主要由移動式首部和支、毛管三部分組成。首部設有自吸式組合過濾裝置，拖拉機牽引和傳動，一臺首部可供多塊地共用，田間管網固定不動。其特點：不設地埋管，一次性投資約為固定式滴灌的50%；運行成本比固定式滴灌低30%；田間配置和使用方便，適宜分散的小地塊、電網不配套的地區推廣應用。

1.10.3自壓滴灌。田間設施及灌溉技術與固定式相同，區別在于灌溉時不需動力加壓，依托地形自然坡降形成的高差，滿足滴灌所需壓力。其特點：自壓滴灌無需能耗，運行費用低于加壓滴灌的20%；有高位水源或有承壓水的地區，或地面自然坡降≥15‰的地區適合發展。

1.10.4自動化滴灌。系統由計算機控制中心、自動氣象站、自動定量施肥器、自動反沖洗過濾裝置、自動模擬大田土壤蒸發儀、自動監測土壤水分張力計和遠程終端控制器（CRTU）、液力閥或電磁閥等組成。通過自動監測土壤水分狀況，結合氣候、土質等條件，對作物進行適時適量灌溉，比人工控制節水5%～10%，是滴灌技術未來發展的方向。

1.10.5低壓微水頭。系統由支管和毛管兩部分組成；利用灌溉渠道與田塊的水位差和地面自然坡降實現自流灌溉。要求地面坡度在1‰～5‰，水頭壓力30～40 cm。其特點：投資少，一次性田間設施投入約120元/667 m2，年運行成本80元/667 m2；滴孔大，抗堵塞性好；灌溉效果低于加壓滴灌。宜于在電網不配套、同一地塊內種多種作物、投資能力有限等條件下應用。

1.11滴灌的優點

微噴帶技術屬微灌范疇。在我國華南、華北季節性缺水的補充灌溉區，可獲得較好的效果。該技術田間灌溉系統主要由干管、支管和微噴帶組成。一次性投入略低于滴灌。其特點：運行成本低（約50～70元/季），等水量灌溉速度快，抗堵塞性好，但灌溉及節水效果次于滴灌。其適宜于密植作物和牧草灌溉。

目前我國大田作物滴灌面積約達0.067億hm2，涉及19種作物。勞動生產率和灌溉保證率明顯提高，有利高產優質，降低勞動強度，水產比提高，肥料利用率提高，機械作業層次減少，土地利用率提高，抑制雜草生長，提高經濟效益，技術經濟效應等，更具體表現如下。

一是勞動生產率和灌溉保證率提高。一般提高兩三倍，灌溉面積增加1.5倍左右，灌溉保證率提高15%以上。二是水產比提高。滴灌技術節水40%以上，增產25%以上，水產比明顯提高。滴灌棉花水產比達到1.0∶1.5，即1 m3產1.5 kg籽棉，比常規灌溉提高1.4倍。三是土地利用率提高。滴灌系統采用管道輸水，田間不需修斗、農、毛渠及田埂，節約了土地，土地利用率提高5%～7%。四是肥料利用率提高。采用滴灌隨水施肥，氮肥當季利用率提高40%以上，磷肥當季利用率提高24%以上。五是減少機械作業層次。實施滴灌種植，減少了開溝修毛渠、中耕、化控、打藥等機耕作業環節和次數，農機作業量節省15%左右。六是抑制雜草生長。滴灌水通過過濾器進入管道傳輸到田間，杜絕了渠道輸水過程中草種的傳播，同時因滴灌屬局部灌溉，作物行間始終比較干燥，有效抑制了雜草種子的萌發和生長。七是社會效益突出。灌溉面積增大，農民收入增長，帶動了塑料、化工、機械、電子等產業的發展。八是標志性創新。隨水施肥，即肥料隨著水走；水肥一體化，水肥融為一體；滴灌與地膜覆蓋結合，有效地減少了水肥損失；一次性滴灌帶的開發，較好地解決了水質差、易堵塞的問題；輪灌方式的改變，將傳統的附管輪灌方式改為大支管輪灌，提高了效率、降低了成本。九是技術及產品創新。滴灌專用肥的開發，性價比優于國外同類產品；自動化控制的突破，用電動閥替代傳統電磁閥，提高了穩定性、減少了水頭損失；田間作業機械的研制，鋪管、鋪膜及管膜回收機械的開發，提高了工效，促進了技術推廣；滴灌制度的突破，在鹽堿區實施“控總量、減次數、增灌量”的滴灌制度，有效地控制了耕層鹽分的集聚；施肥技術的革新，在干旱區實施“有機肥基施、無機肥隨水施、全期配方施”的滴灌施肥方式，減少了肥料損失、提高了利用率。

2　滴灌水肥一體化存在的主要問題

2.1工程規劃設計欠規范

絕大部分地區還沒有將滴灌工程納入農田水利工程；滴灌系統設計與當地的地理環境、水源水質、作物及栽培耕作方式結合不夠緊密，田間設計和系統配置不盡合理。

2.2水肥一體化不到位

注重田間工程設施多，與農藝技術結合考慮少；灌溉、施肥制度屬地化研究不夠，水肥一體化技術不到位；滴灌的綜合效益沒有得到充分發揮。

2.3設備及產品不配套、成本高

滴灌器材標準不完善，生產不規范，質量不穩定；田間作業機械不配套，水溶性肥料產品混亂，產品檢測監督體系尚未形成，各地滴灌器材及產品成本仍較高等。

2.4技術、認識、基礎儲備不足

滴灌技術是一項系統工程，交叉學科多，涉及到工程、農藝、生態、環境等方面。加之滴灌技術在我國是一項新興技術，人們在這方面的認識水平、知識水平很低，基礎差、技術儲備不足，難能支撐這一技術的發展。

3　前景展望

3.1現代農業發展需求

滴灌技術是現代農業的主要支撐技術之一，是實現農業設施化、規模化、自動化、規范化的有效途徑，能使種植業最基本的兩項農事活動（灌溉、施肥）實現精準化，大大提高農業資源產出率和勞動生產率。

3.2社會發展需求

水安全、耕地安全、糧食安全、食品安全是確保我國可持續和諧發展的基本國策。實踐證明，滴灌技術能大幅度節省農業用水，增加作物產量，提高水產比，充分利用耕地，節省農藥化肥使用量，減少農田和食品的污染源。

3.3滴灌技術適應性廣

滴灌是一種廣普的節水技術，干旱半干旱、季節性或突發性缺水地區的洼地、坡地、山地等都適用。適宜使用滴灌的作物種類也很廣泛，滴灌技術的應用前景廣闊。

S147.2；S275

A

1674-7909（2016）12-61-2