膜下滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

趙玉龍

（瓜州縣榆林河灌區(qū)水利服務(wù)所，甘肅 瓜州 736115）

農(nóng)業(yè)是保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定建設(shè)的前提條件，也是確保農(nóng)戶具有充足個(gè)人收入、解決國(guó)家“三農(nóng)”經(jīng)濟(jì)問題的主要工作[1]。鑒于此，相關(guān)農(nóng)業(yè)研究單位提出了一種可用于農(nóng)業(yè)灌溉膜下滴管技術(shù)，指將灌溉中的地膜技術(shù)與滴灌技術(shù)進(jìn)行融合，降低在農(nóng)業(yè)灌溉后田間水分的蒸發(fā)，提高農(nóng)作物對(duì)水資源的利用率，保證肥料在田間被有效吸收，解決干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水源不足的問題。相比傳統(tǒng)的節(jié)水灌溉技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)具有幾個(gè)方面的主要優(yōu)勢(shì)：可以節(jié)約灌溉用水，通過地膜技術(shù)將水土與大氣環(huán)境隔離，保證灌溉用水的吸收；灌溉中，可以將農(nóng)田中的肥料與水體進(jìn)行融合，以滴灌的方式，使肥料與水體滲透到種植作物的根部，通過延長(zhǎng)吸收時(shí)間，保證農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的充足吸收。長(zhǎng)期在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中推廣此項(xiàng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)與土質(zhì)環(huán)境的改良與優(yōu)化，保證為農(nóng)作物與田間植被提供一種更加適宜的生存與生長(zhǎng)環(huán)境[2]。本文引進(jìn)膜下滴管技術(shù)，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用展開研究，通過此種方式，增加地區(qū)農(nóng)民的收入，保證每個(gè)農(nóng)戶的基本生活需求，助力我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

1 膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用

1.1 膜下滴灌管道鋪設(shè)與工程布置

水資源匱乏是導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量不佳的主要原因之一，而通過此項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)與增效[3]。為落實(shí)此項(xiàng)工作，引進(jìn)膜下滴灌技術(shù)，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中的管道鋪設(shè)方式與工程布置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

膜下滴灌管道鋪設(shè)方式主要有4 種，對(duì)4 種管道鋪設(shè)方式進(jìn)行描述，見表1。

表1 膜下滴灌鋪設(shè)方式Tab.1 The laying method of under-membrane drip irrigation

根據(jù)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的實(shí)際需求與地形排布方式，選擇合適的膜下滴灌鋪設(shè)方式[4]。在此基礎(chǔ)上，使用四輪牽引設(shè)備，進(jìn)行管路的鋪設(shè)，布置膜下滴灌的工程，布置流程見圖1。

圖1 膜下滴灌工程鋪設(shè)方式Fig.1 The laying method of under-membrane drip irrigation project

按照?qǐng)D1 的流程，鋪設(shè)膜下滴灌，完成相關(guān)設(shè)備的安裝后，進(jìn)行滴灌裝置的調(diào)試，確保裝置可以正常運(yùn)行后即可完成對(duì)工程的布置。

1.2 合理規(guī)劃膜下滴灌技術(shù)指標(biāo)與株行距

完成上述設(shè)計(jì)后，選擇土地坡度在0.3% 以下的地面進(jìn)行整平處理，對(duì)土體進(jìn)行采樣，保證土壤肥力在中等以上后，控制土體的含鹽量在0.5%以下。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行膜下滴灌裝置的安裝，根據(jù)農(nóng)作物種植的行距、株距等參數(shù)，進(jìn)行管道安裝，按照畦寬每畦鋪設(shè)1～2條滴灌管，將對(duì)應(yīng)的滴頭朝上處理后，進(jìn)行滴管的漏水情況與堵塞情況[5]。確保布設(shè)的滴管無異常后，在管道上鋪設(shè)地膜，結(jié)合農(nóng)作物的種類，采用高畦覆蓋的方式進(jìn)行鋪設(shè)。

在此基礎(chǔ)上，按照“一管三”或“一管四”的方式，進(jìn)行株行距配置，保證每株農(nóng)作物之間的株間距在10～11 cm，將滴灌帶鋪設(shè)在下寬中心。按照上述方式，完成膜下滴灌技術(shù)指標(biāo)與株行距的合理規(guī)劃。

1.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中膜下滴灌運(yùn)行管理

完成上述設(shè)計(jì)后，考慮到膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用共涉及施肥過濾、水泵加壓滴灌、埋地管道等部分[6]，因此，在膜下滴灌時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好對(duì)滴灌的運(yùn)行管理。

管理時(shí)，將膜下滴灌組織劃分為至少4個(gè)區(qū)，采用輪灌的方式進(jìn)行合理滴管。根據(jù)農(nóng)作物的灌溉需求，確保單次灌水量在20 m3以上，控制灌水的周期在6～8 d。將主管埋設(shè)在田間地層下部80～100 cm，再進(jìn)行主管與支管的安裝，將副管鋪設(shè)在膜下位置，控制其間距在120 cm 以下，將滴管的副管與主管進(jìn)行連通處理，在支管的末端加裝一個(gè)閘閥與堵頭，確保對(duì)滴灌過程中灌水量的合理控制。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

為檢驗(yàn)此次研究設(shè)計(jì)的成果是否具有在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用的價(jià)值與意義，選擇瓜州縣某農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植區(qū)域作為此次試驗(yàn)研究的主要場(chǎng)所。

開展試驗(yàn)前，明確農(nóng)田灌溉是保證經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)內(nèi)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施之一，為解決農(nóng)業(yè)建設(shè)與發(fā)展存在的問題，提高農(nóng)田水利灌溉綜合水平，各地鄉(xiāng)政府紛紛加大了對(duì)農(nóng)田灌溉水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，通過引進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)的方式，完善、優(yōu)化農(nóng)業(yè)灌溉與排水系統(tǒng)，保證農(nóng)作物在種植過程中對(duì)病蟲害與自然災(zāi)害的抵御能力。但由于不同區(qū)域水土環(huán)境存在差異，導(dǎo)致水資源的分布存在嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象，一些農(nóng)作物主要產(chǎn)區(qū)存在嚴(yán)重的水資源匱乏問題，此種問題不僅會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)出效率與生產(chǎn)質(zhì)量造成影響，還會(huì)在一定程度上干預(yù)或抑制農(nóng)業(yè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，由實(shí)驗(yàn)單位安排專門的地質(zhì)勘查人員，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)考察，掌握農(nóng)業(yè)種植區(qū)域的地質(zhì)情況。經(jīng)過大量的勘查掌握如下所述的地質(zhì)成果：本次所研究的地區(qū)位于甘肅省酒泉市瓜州縣，根地處安敦盆地內(nèi)，地形南北高，逐漸向盆地中央疏勒河谷地傾斜。根據(jù)地方氣象局反饋，該地區(qū)具有季節(jié)、氣候分明，日照充足、溫差較大、年均降雨量少等特點(diǎn)，根據(jù)近年來統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可知，在去年瓜州縣的年降雨量不足50 mm，但年均蒸發(fā)的雨水量＞1 500.0 mm。綜合該地區(qū)的地質(zhì)情況可知，瓜州縣的農(nóng)業(yè)灌溉水資源十分匱乏，在地區(qū)農(nóng)戶中素有“十年九旱”之稱。查閱該地區(qū)歷史資料可知，雖然瓜州縣現(xiàn)有的水資源存儲(chǔ)量約為2.4×108m3，是甘肅省最大的農(nóng)業(yè)灌溉水庫，但從降雨量和蒸發(fā)量來看仍然屬于極度干旱地區(qū)。

此次所研究的農(nóng)業(yè)種植區(qū)占地面積約19.56×104hm2，其中有效灌溉面積為3.58×104hm2，由于水資源儲(chǔ)備量不足，導(dǎo)致地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展長(zhǎng)期處于滯后狀態(tài)。而隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作的持續(xù)推進(jìn)，農(nóng)業(yè)用水量持續(xù)增加，這一趨勢(shì)不僅加劇了全地區(qū)的用水危機(jī)，更是對(duì)地區(qū)農(nóng)戶個(gè)人收入與日常生活造成了較大的困擾。水資源不足、節(jié)水灌溉技術(shù)落后、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低下等問題，已嚴(yán)重制約了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而要解決瓜州縣地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題，實(shí)現(xiàn)基于地區(qū)農(nóng)業(yè)建設(shè)助力經(jīng)濟(jì)建設(shè)，應(yīng)合理使用灌溉技術(shù)，緩解地方水資源不平衡的問題。綜上所述，選擇該地區(qū)作為此次試驗(yàn)的重點(diǎn)研究場(chǎng)所是十分可行的。

根據(jù)地區(qū)種植農(nóng)作物的種類，在與地區(qū)農(nóng)戶進(jìn)行交涉后，按照設(shè)計(jì)的內(nèi)容，進(jìn)行膜下滴管技術(shù)的應(yīng)用部署。

在農(nóng)業(yè)灌溉部署中，先進(jìn)行膜下滴灌管道鋪設(shè)與工程布置，根據(jù)地區(qū)農(nóng)業(yè)種植需求，此次研究選擇加壓膜下滴灌方式，采用復(fù)合式管道進(jìn)行灌溉區(qū)域的全面部署。在此基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃膜下滴灌技術(shù)指標(biāo)，保證灌溉中技術(shù)應(yīng)用的合理性，根據(jù)種植的農(nóng)作物種類，配置農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中株行距，結(jié)合部署裝置的運(yùn)行與田間用水情況，進(jìn)行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中膜下滴灌運(yùn)行管理。

為確保試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，將農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域劃分為A～H，共8 個(gè)區(qū)域，根據(jù)不同區(qū)域在生產(chǎn)中的需水量，分析并計(jì)算不同區(qū)域的灌溉用水量。將灌溉過程中的實(shí)際用水量與蒸發(fā)水量作為對(duì)比指標(biāo)，以此種方式，掌握使用膜下滴管技術(shù)后，農(nóng)作物對(duì)水資源的利用率。在田間設(shè)置排水通道，使用“灌溉量”減去“排水量”，可以得到農(nóng)業(yè)種植用水量，以此種方式掌握農(nóng)作物對(duì)水源的利用率。

按照上述統(tǒng)計(jì)方法，統(tǒng)計(jì)A區(qū)域～H區(qū)域灌溉水量與排水量。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制成表格，見表2。

表2 A區(qū)域～H區(qū)域灌溉水量與排水量統(tǒng)計(jì)Tab.2 The statistics of irrigation water amount and displacement in region A to H

使用不同區(qū)域的灌溉用水有效利用量÷灌溉水量，即可得到A區(qū)域～H區(qū)域灌溉水利用率，統(tǒng)計(jì)基于膜下滴灌技術(shù)的灌溉用水利用率，見表3。

表3 A區(qū)域～H區(qū)域膜下灌溉技術(shù)灌溉水利用率Tab.3 The irrigation water utilization rate of under-membrane drip irrigation in region A to H

從上述表2 與表3 所示的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，A 區(qū)域～H區(qū)域在應(yīng)用了膜下灌溉技術(shù)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉后，可以實(shí)現(xiàn)將灌溉水利用率控制在90.0% 以上，即降低灌溉過程中的水資源損失，實(shí)現(xiàn)灌溉過程中的節(jié)水效果。

3 結(jié)語

為解決農(nóng)業(yè)灌溉中水資源不平衡或用水短缺等問題，本文從膜下滴灌管道鋪設(shè)與工程布置、合理規(guī)劃膜下滴灌技術(shù)指標(biāo)、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中株行距配置、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中膜下滴灌運(yùn)行管理等3 個(gè)方面，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用展開了研究。選擇瓜州縣某農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植區(qū)域作為此次試驗(yàn)研究對(duì)象，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的膜下灌溉技術(shù)開展試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)結(jié)果證明了，本文此次提出的技術(shù)在，可以實(shí)現(xiàn)將灌溉水利用率控制在90.0% 以上，即降低灌溉過程中的水資源損失，實(shí)現(xiàn)灌溉過程中的節(jié)水效果。要注意進(jìn)行田間管道鋪設(shè)時(shí)，做到對(duì)田間排水的處理，避免由于田間排水不暢或由于環(huán)境寒冷引起的管道凍裂問題，有必要的情況下，應(yīng)在建設(shè)中做好對(duì)輸水管道的保養(yǎng)與維修，保證相關(guān)工作的實(shí)施可以在投入使用后發(fā)揮更高的效果，以此種方式，保證農(nóng)業(yè)種植收益的最大化。