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蔬菜节水灌溉系统的设计与应用技术

    水资源缺乏是制约我国农业发展的重要因子。蔬菜生产需水量很大，俗话说“斤菜担水”。本市是严重缺水地区，同时又是省内重要城郊型和外向型蔬菜生产基地，如何保持农业水资源的供求平衡，是摆在水利和农技工作者面前的重要任务。我们在总结各地节水灌溉先进经验和本地区前几年发展节水灌溉实践基础上，结合现代化种植业园区建设，设计试验蔬菜喷滴灌的节水灌溉系统，并在全市推广150hm2，取得了较好效果。

    1 喷滴灌系统部件

    喷滴灌系统主要有控制首部、输水管路和滴灌管、微喷头3部分组成，投资成本在2.3～4.5元/m2。
    1.1 控制首部
    通常设在喷滴灌系统供水水源处，由水源净化处理、水泵、肥料桶、过滤器及压力表等组成，具有动力、过滤、进肥等作用。控制首部可安装定时装置。水源可以是河水、塘水、溪水、水库水或池塘水等，水经过净化处理、水泵加压、并经过过滤器过滤后进入滴灌系统。
    肥料管理系统安装在水泵进水口，通过水泵吸力与水一起进入滴灌系统，水泵可用管道泵或潜水泵、自吸泵。管道泵一般用于大棚群固定式喷滴灌系统；潜水泵、自吸泵一般用于单棚或几棚移动式喷滴灌系统。过滤器可以是沙石式过滤(大规模系统采用)、筛网式过滤等。其作用是过滤水与肥料混合物，确保进入滴灌系统的水质清洁，无杂质。在生产上用得较多的是筛网式过滤，可根据灌溉面积和主管要求流量选择不同大小的过滤器。在使用中要经常清洗滤网，以防堵塞。泵前式肥料桶的容积根据灌溉水量需要建造，一般移动式容积为25～50L，固定式为200～1000L。
    1.2 输水管路
    滴灌系统的输水管路由主管、支管等组成。主管一般用聚氯乙烯(UPVC)管，管径大小由系统大小确定，一般为75～110mm。支管也可采用聚氯乙烯管或黑聚乙烯管，管径为25mm。为节约土地，防止老化，延长使用寿命，主管多埋在地下。支管在每只大棚的端面，为便于移动，多铺设在地面。为防止老化，可选用黑色管。在大棚支管与主管连接处装一阀门，用于控制大棚灌水。
    1.3 滴灌管、微喷头
    滴灌管上安装滴头，微喷管上安装微喷头。滴灌管滴头间距取决于滴头流量、蔬菜种类及土壤透水性等多种因素，一般为0.3m。滴灌管铺设在畦面植株根部，与畦长相同；为节省成本，也可铺在畦面两行中间。铺设时，滴灌管要铺平、拉直。根据滴头安装在滴灌管上的不同方式可分为软管滴灌管、内镶式滴灌管、外镶式滴灌管等多种。悬挂式微喷管悬挂安装在离地面2.2～2.5m处，输水管管径为25mm，微喷头间距4m。
    软管滴灌管这是一种直径为2～4cm的高强度聚乙烯薄膜管，壁厚0.15～0.4mm，管壁一侧每隔10～30cm打2排直径为0.8mm左右的小孔。这种软管安装时小孔朝上，一端接在支管上，另一端倒折用细绳扎牢堵住。薄壁软管不供水时成扁状带，供水时软管充圆。水压大时，水从管壁上小孔中喷出，滴入畦面；水压小时，水呈水滴状滴出。使用时水压不可过大，以免软管破裂。其主要优点是价格便宜，其缺点是前末端出水不匀，使用寿命较短。农业部规划设计院环能公司设计，安徽省界首市塑料制品总厂生产的软管滴灌管已在生产上大面积推广应用。
    内镶式滴灌管这种滴灌管因其滴头镶嵌在滴灌管管壁内侧而得名，是目前世界上应用广泛，性能先进的滴灌器械。内镶式滴灌管滴头采用了流道消压技术。即滴灌管内水进入滴头时，水通过滴头内一条弯曲狭长的流道，水流与流道壁产生磨擦，形成细微的水流而消压，从而使滴灌管近端和远端滴头压力均匀。另外，内镶式滴灌管滴头还具有过滤作用。因此，这种滴灌管具有出水均匀，抗堵性能好的优点。由于滴头内镶，滴灌管外表光滑，安装和移动时不易破损，使用寿命长。国际上内镶式滴灌管以以色列生产的最先进。国内北京绿源塑料联合公司已引进滴灌设备生产线，生产出内镶式滴灌管。该公司生产的内镶式滴灌管是以聚乙烯为原料的黑色塑料园管，管壁厚有0.2mm、0.4mm、0.6mm多种，滴头间距有0.3m、0.4m、0.5m等规格，滴头工作压力0.1～1kg/cm2。
    大棚悬挂式微喷头大棚悬挂式微喷头按散水方式分为单流道旋转式悬挂式微喷头和压力散水式微喷头，工作压力2.5～3kg/cm2，散水直径4m。

    2 喷滴灌系统设计

    2.1 大棚群喷滴灌系统
    系统由水源、水源净化处理、首部(由大小泵、施肥器、过滤器、节制闸阀组成)、主管(管径110mm、支管(75mm)、滴喷管道(25mm)、闸阀、滴管和微喷头组成(图1)。滴管和微喷为同一系统，通过开启不同泵和闸阀进行滴管和微喷调节。该系统控制面积为3.3hm2，实行轮灌，单次灌溉面积0.3hm2，灌溉时间为1～2小时。
    2.2 单棚移动式喷滴灌系统
    系统由水源、30目网纱过滤水源净化设施、手推车式首部(由泵、小型施肥器、过滤器、快速接头组成)、滴喷管软管道(25mm)、滴管和微喷头组成。该系统适用于小规模农户生产，同时要求灌溉田块近水源。

    3 滴灌、微喷适用范围

    滴管每孔出水约1～3L/小时，折1500～4500L/小时·亩，盖地膜前后都可以使用，肥水集中根系两侧，不接触作物叶片，灌溉效率高，对大棚湿度影响小，适用任何季节、任何蔬菜品种灌溉。但易因农事操作而损坏。
    微喷每个喷头出水约90L/小时，折3000L/小时·亩，喷布均匀，效率较高，操作方便，对农事影响小，比较适合夏、秋蔬菜栽培，在育苗上具有独特优越性。
    滴灌和微喷各具优势，最好混合使用。根据不同季节、不同品种和各生育期特点，随时启用有利的灌溉方式，以期达到蔬菜周年生产和节水的目的。

    4 节水灌溉系统优点

    节水灌溉系统在本地经3年实践，具以下优点。
    1.节水效果好。经测试，滴灌灌溉可节水70%以上，微喷节水50%左右。同时，改善了土壤理化特性，采用节水灌溉系统田块土壤基本不板结。
    2.经济效益高。据不同农户，不同作物品种对比调查，使用节水灌溉系统后，每年667m2可节省用工10～20工，增产20%～30%，二项相加约增收1500元，年度折旧200～300元，经济效益十分可观。
    3.操作方便。使用的节水灌溉系统属半自动化，灌溉施肥只要打开泵和阀门即可，供水快慢通过阀门调节，肥料浓度通过进肥阀门调节，浓度应控制在0.2%～0.3%之间，做到薄肥勤施，以水调肥。
    4.适用范围广。可根据农户生产规模的大小采用固定式大棚群喷滴灌系统或单棚移动式喷滴灌系统，基本适应现阶段生产对节水灌溉的需要。