環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)在果樹上的應(yīng)用及效果分析

李志娟

摘 要：環(huán)狀小管出流屬于微灌的一種灌溉方式，其采用?4PE管帶和滴頭一體化環(huán)繞的方式實現(xiàn)。在北京國際都市農(nóng)業(yè)科技園櫻桃示范園開展了環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)的展示和應(yīng)用，經(jīng)過實際操作運行，該灌溉方式不僅具有節(jié)水、抗堵塞、灌水均勻、施肥方便等優(yōu)點，而且安裝簡單，操作方便。果樹采用該灌溉技術(shù)，節(jié)水、省肥效果顯著，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益明顯。

關(guān)鍵詞： 小管出流；自動灌溉施肥機(jī)；滴灌

微灌是一種高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，以滴灌的方式在果樹上應(yīng)用比較廣泛，但由于果樹屬于根系分布面積大，單純的滴灌效果并不是很理想，灌水和施肥都不均勻，影響人們對其使用積極性。為了克服滴灌的上述缺點，推廣更高效節(jié)水灌溉方式，該項目采用了環(huán)狀小管出流的灌溉技術(shù)，取得了較為顯著的效果。

一、項目概況

該項目位于通州區(qū)賈后疃村中農(nóng)富通園藝基地櫻桃示范園，該示范園面積約為100畝，果樹行距5米，株距3米，土壤多為壤土，土壤平均干容重1.4g/cm3，田間持水率占土體26%，園區(qū)水源采用地下水，泥沙含量較大。

二、項目實施

與微灌其它灌溉方式一樣，環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)由供水工程、首部工程、輸水管網(wǎng)工程及田間配水工程四大部分組成。

1.供水工程。該項目采用機(jī)井供水，安裝有恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用微電腦控制，操作簡便，可以根據(jù)設(shè)計需求，調(diào)整壓力范圍，確保管道水壓處在正常的范圍之內(nèi)，滿足灌溉需要。該恒壓供水系統(tǒng)還可以設(shè)置水泵的運行時間段，使水泵在需水的時間段運行，夜間或水量充足的時候，關(guān)閉恒壓供水系統(tǒng)。而且該系統(tǒng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作擴(kuò)展，通過無線或4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.首部工程。首部工程主要包括過濾系統(tǒng)、自動灌溉施肥系統(tǒng)兩部分。由于水源中含沙量較多，為了滿足滴灌要求，使灌溉水符合小管出流水質(zhì)條件，選用了2寸離心過濾器和2寸120目疊片反沖洗過濾組合對灌溉水進(jìn)行過濾。自動灌溉施肥系統(tǒng)采用了北京中農(nóng)天陸公司自主研發(fā)的型號為TLF-01的果樹專用自動灌溉施肥機(jī)。

該自動灌溉施肥機(jī)由水泵、施肥通道、EC和PH傳感器、微電腦控制器、觸摸屏等組成，可以根據(jù)作物生長條件和灌溉制度設(shè)定參數(shù)，可控制8個以上灌溉單元，全自動運行，并可根據(jù)參數(shù)設(shè)定實時調(diào)節(jié)灌溉水的EC和PH值，滿足灌溉和施肥需求。并且該自動灌溉施肥機(jī)有二個基本施肥通道和一個酸液調(diào)節(jié)通道，可進(jìn)行擴(kuò)展，至少配置了兩個施肥桶和一個酸液桶，以滿足各種肥料施用及灌溉水酸堿度調(diào)節(jié)需求。

同時該自動灌溉施肥機(jī)可安裝通訊模塊，與云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由手機(jī)APP或者計算機(jī)客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。通過對自動灌溉施肥機(jī)運行數(shù)據(jù)的采集和儲存，經(jīng)過云計算，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可生成灌溉和施肥報告，供生產(chǎn)者參考和決策。

首部工程還包括遠(yuǎn)程控制流量傳感器、壓力監(jiān)測裝置，以便實時監(jiān)測灌溉水用量和管道水的壓力狀況，及時進(jìn)行預(yù)警和控制，并利于以后生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和匯總，方便生產(chǎn)。

3.輸水管網(wǎng)工程。根據(jù)項目需求，輸水管網(wǎng)的設(shè)計，可參照微灌工程設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。該示范園分5個種植區(qū)域，每個種植區(qū)域的面積不等，根據(jù)降低成本、優(yōu)化管道布置的原則，將該示范園區(qū)劃分為5個灌溉單元，每個單元安裝一個電磁閥，自動控制灌溉和施肥。

輸水管網(wǎng)的主管道采用?63 PVC-U管，鋪設(shè)于深100cm（凍土層以下），寬度40cm的溝槽中，并回填，夯實。支管采用?50PE管，與主管道通過?50 PVC-U管連接，埋深50cm，防止凍脹且不阻礙耕作。毛管采用?25PE管，鋪設(shè)于距離果樹樹干25cm處。支毛管長度選擇根據(jù)微灌工程設(shè)計規(guī)范進(jìn)行計算確定。

為了防止管道凍裂，在每一個支管的尾端建設(shè)有泄水井，泄水井深度1.5米，在支管上安裝有球閥，在每年的冬季來臨時進(jìn)行泄水。

4.田間配水工程。輸水管網(wǎng)鋪設(shè)完畢后，按照設(shè)計要求安裝田間首部，包括電磁閥、PVC-U球閥及與支管連接的PE管件。每個電磁閥用1.5mm2護(hù)套線與自動灌溉施肥機(jī)進(jìn)行連接，護(hù)套線用穿線管進(jìn)行保護(hù)，穿線管與支管、主管處于同一管溝內(nèi)。

毛管用PE三通連接在支管上，在毛管上通過穩(wěn)流器與灌水器連接，該灌水器由?4PE小管和滴頭組成，滴頭在?4PE小管間隔為25cm，即1米3個滴頭，每個滴頭流量為30L/H。由于該示范園果樹樹齡較大，每棵果樹鋪設(shè)?4PE小管1.5米，含6個滴頭，以環(huán)狀繞果樹均勻布置，使灌溉施肥點等間距分布，如圖1所示。

三、效果分析

試驗結(jié)果表明，環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)具有很多優(yōu)勢，效果顯著。主要有以下幾方面：

1.省水。該示范園在實施環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)前采用大水漫灌的方式進(jìn)行灌溉，畝用水量可達(dá)到195m3。項目完成后，采用環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)畝均用水量為87m3，節(jié)約水量108m3，比大水漫灌省水55%，效果非常顯著。

2.省肥。由于采用全自動灌溉施肥機(jī)，通過控制灌溉水的肥料濃度，合理進(jìn)行施肥。而且采用小管出流技術(shù)，施肥時限定在很小的區(qū)域內(nèi)，避免了大面積施肥，節(jié)省了肥料使用量。同時，該技術(shù)可以使肥和水進(jìn)行耦合，使肥料和水完全融合，進(jìn)而提高肥料利用率。通過上述技術(shù)，初步估算可節(jié)約肥料30%以上。

3.節(jié)約成本。由于該灌溉系統(tǒng)屬于自動化運行，一人即可操作，較之前節(jié)約3個勞動力。由于用水量減少，供水用電量也相應(yīng)的降低，大幅減少了運營成本。

4.灌水施肥均勻。采用環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)，由于滴頭在果樹周圍均勻分布，并采用了穩(wěn)流裝置，滴頭等間距布置，每個滴頭的出水量一致，在果樹樹干周圍形成環(huán)狀的灌溉區(qū)域，灌水和施肥比較均勻。

四、結(jié)語

綜上所述，環(huán)狀小管出流滴灌技術(shù)的應(yīng)用，不僅為果樹生長提供足夠的水分，而且采用全自動灌溉施肥系統(tǒng)，在灌溉的同時可以進(jìn)行施肥，大幅提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。可有效地節(jié)約用水量和肥料使用量，提高水肥利用率，為果樹的增產(chǎn)增收提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，而且顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 竇以松. 二十一世紀(jì)最新節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南（上冊）[M].第三版.北京： 中國水利水電出版社，2012.

作者簡介：許慶廣（1983-），男，本科，主要從事水肥一體化項目研究和實施。

通訊作者：許慶廣

基金項目：北京市科技計劃課題（D151100004115001）。