孫　力，王　薇，呂寧江，于曉蕾

(山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

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微噴灌在預(yù)防霜凍災(zāi)害方面的應(yīng)用

孫力，王薇，呂寧江，于曉蕾

(山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

微噴灌具有節(jié)能顯著、灌水均勻、在灌溉的同時(shí)還可有效調(diào)節(jié)田間小氣候，具有良好的降溫增濕功能，并且由于噴灑水滴細(xì)小，不會(huì)傷害作物及對(duì)土壤表層產(chǎn)生擊打破壞作用，因而在果樹(shù)和苗圃灌溉中應(yīng)用很廣。針對(duì)濟(jì)陽(yáng)縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，以實(shí)際工程為例，提出工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)微噴灌在預(yù)防霜凍災(zāi)害方面的工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

霜凍；微噴灌；災(zāi)害防治

目前可供選擇的節(jié)水灌溉技術(shù)有很多種，但都有一定的適宜范圍，必須因地制宜，選擇最適合本地發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)尤為重要。針對(duì)濟(jì)陽(yáng)縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，結(jié)合梨園的水源、管理等方面的基本情況，綜合比較，最終確定采用微噴灌模式。節(jié)水、省工效益顯著，減災(zāi)效益尤其顯著，在同類地區(qū)具有借鑒意義。

1　霜凍對(duì)果樹(shù)的影響

山東是農(nóng)業(yè)大省，同時(shí)也是果樹(shù)種植大省，霜凍災(zāi)害幾乎每年都會(huì)發(fā)生，經(jīng)常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。特別是春季霜凍，此時(shí)大多數(shù)果樹(shù)已進(jìn)入始花期,因此對(duì)低溫抵抗很弱。在果樹(shù)花芽期和花芽膨大期發(fā)生霜凍，輕者會(huì)開(kāi)花延遲，重者會(huì)造成花瓣干枯、脫落。幼果期發(fā)生霜凍，輕者果面留下凍痕，重者會(huì)落果。

2　果樹(shù)霜凍害的常用防治措施

在長(zhǎng)期的實(shí)踐中大家總結(jié)出了許多防霜凍措施,主要分為涂白法、加熱法、吹風(fēng)法、熏煙法、樹(shù)盤覆草法和灌溉法。

2.1涂白法

早春對(duì)樹(shù)干、骨干枝進(jìn)行石灰水涂白,以反射光照、減少果樹(shù)對(duì)熱量的吸收,降低冠層與枝芽的溫度,并可推遲開(kāi)花時(shí)間。

2.2加熱法

加熱法就是在果園內(nèi)每隔一定距離放置一加熱器,在將發(fā)生霜凍前點(diǎn)火加溫,在果樹(shù)周圍形成一暖氣層。

2.3吹風(fēng)法

吹風(fēng)法就是利用大型吹風(fēng)機(jī)增強(qiáng)空氣流通速度,將冷氣吹散,可以起到防霜作用。

2.4熏煙法

根據(jù)天氣預(yù)報(bào),在園內(nèi)氣溫接近0℃時(shí),在迎風(fēng)面堆放煙堆熏煙,可提高地面氣溫。

2.5樹(shù)盤覆草法

早春用雜草覆蓋樹(shù)盤,可減緩樹(shù)盤升溫,限制根系的早期活動(dòng),從而延遲開(kāi)花。

2.6灌溉法

根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，在園內(nèi)氣溫接近0℃時(shí),提前開(kāi)啟灌溉系統(tǒng)，增加土壤含水量和空氣濕度，水汽凝結(jié)放熱，達(dá)到預(yù)防霜凍效果。

3　果樹(shù)噴水灌溉防霜凍法作用原理

采用果樹(shù)的噴水灌溉防霜凍法，灌水的水溫比土溫要高，因此，霜凍前灌水能帶來(lái)大量的熱量；其次，灌水后土壤水分的土壤導(dǎo)熱能力增強(qiáng)，可以使土壤下層的熱量能上來(lái)；第三，由于水的熱容量比空氣和土壤大得多，能夠減緩升溫速度；第四，在發(fā)生霜凍時(shí)噴水，可使植物體溫下降緩慢，還可以增加空氣濕度，水汽凝結(jié)時(shí)可放熱，可以緩和霜凍災(zāi)害和調(diào)節(jié)田間小氣候，起到預(yù)防霜凍的作用。

4　果樹(shù)噴水防霜凍法微噴灌工程設(shè)計(jì)

4.1基本資料收集

果樹(shù)噴水防霜凍法微噴灌工程設(shè)計(jì)需要收集水源、氣象、地形、土壤、灌溉試驗(yàn)、能源與設(shè)備、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況和發(fā)展規(guī)劃等方面的基本資料。梨園面積約有1 000畝，所有梨樹(shù)均進(jìn)入盛果期。

4.2水量平衡計(jì)算

梨園所在區(qū)域?qū)儆谝S灌區(qū)，地下水水量豐富，但含鹽量偏高，不適宜灌溉，黃河水是唯一可用水源。但灌區(qū)放水時(shí)間相對(duì)固定，與梨園灌水時(shí)間并不完全吻合，考慮拓寬清淤現(xiàn)有引黃渠道，在渠道首部修建節(jié)制閘，使之能夠作為蓄水工程進(jìn)行調(diào)蓄。蓄水工程的容積可按式(1)確定。

(1)

式中：Vt為蓄水工程容積(m3)；Ii為防霜凍灌溉的灌水流量(m3/h)；Ti為防霜凍灌溉的灌水時(shí)間(h)；Ig為日常灌溉的灌水流量(m3/h)；Tg為日常灌溉的灌水時(shí)間(h)；η0為蓄水利用系數(shù)，取0.6～0.7；K為復(fù)蓄系數(shù)，取2.0～3.0(根據(jù)引黃灌區(qū)放水次數(shù)和放水時(shí)長(zhǎng)，復(fù)蓄系數(shù)取2.5)。

4.3灌溉水質(zhì)

微灌水質(zhì)經(jīng)過(guò)化驗(yàn)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)的有關(guān)規(guī)定。由于采用黃河水作為灌溉水源，水中泥沙含量偏高，在取水口處考慮設(shè)置石英砂過(guò)濾池進(jìn)行初過(guò)濾，在水泵后設(shè)旋流水砂分離器+砂石過(guò)濾罐+篩網(wǎng)過(guò)濾器。

4.4灌水器(微噴頭)的選擇

在果樹(shù)微噴灌設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般選擇流量適中的微噴頭，這樣既不會(huì)因流量偏大造成管徑偏大，也不會(huì)因流量偏小造成一次灌水延續(xù)時(shí)間偏長(zhǎng)。

在果樹(shù)微噴灌需要噴水防霜凍設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選擇噴嘴直徑較小、噴頭流量較小的微噴頭，這樣不會(huì)造成系統(tǒng)流量偏大。

常規(guī)微噴灌設(shè)計(jì)和防霜凍微噴灌設(shè)計(jì)，所用管材數(shù)量相同，但防霜凍微噴灌設(shè)計(jì)干管、支管管徑大于常規(guī)微噴灌設(shè)計(jì)。各小型灌水單元的管徑相同。

4.5設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)水頭

微噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按式(2)進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中：Q為系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量(m3/h)；qd為微噴頭設(shè)計(jì)流量(L/h)(需要微噴灌預(yù)防霜凍時(shí)，應(yīng)該選擇流量較小的微噴頭)；n0為同時(shí)工作的微噴頭個(gè)數(shù)(需要微噴灌預(yù)防霜凍時(shí)，需要所有微噴頭同時(shí)工作；日常灌溉時(shí)一般需要?jiǎng)澐州喒嘟M，輪灌組內(nèi)微噴頭同時(shí)工作)。

需要微噴灌預(yù)防霜凍時(shí)，設(shè)計(jì)水頭計(jì)算與日常微噴灌基本相同，此處不再贅述，但應(yīng)復(fù)核管網(wǎng)壓力最大處水頭壓力是否超出管道承受能力。

4.6設(shè)計(jì)灌水周期和輪灌組的劃分

需要微噴灌預(yù)防霜凍時(shí)，當(dāng)果園內(nèi)氣溫接近0℃時(shí),所有的微噴頭需要一起噴水，整個(gè)灌溉系統(tǒng)不需要?jiǎng)澐州喒嘟M，系統(tǒng)的整體流量等于各支管的流量之和。不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)灌水周期計(jì)算，僅需要根據(jù)霜凍災(zāi)害情況確定一次灌水延續(xù)時(shí)間，霜凍災(zāi)害一旦解除即可停止灌溉。單次灌水量不宜大于作物最大日需水量。

在日常果樹(shù)微噴灌設(shè)計(jì)過(guò)程中，受水源條件的限制或?yàn)闇p少投資，整個(gè)灌溉系統(tǒng)一般劃分為幾個(gè)輪灌組，按照工程設(shè)計(jì)的輪灌次序依次進(jìn)行灌溉。設(shè)計(jì)灌水周期根據(jù)設(shè)計(jì)灌水定額和作物日需水量計(jì)算得出。

4.7水泵揚(yáng)程計(jì)算與水泵選型

微噴灌系統(tǒng)水泵揚(yáng)程為灌水器設(shè)計(jì)工作水頭、各級(jí)管道沿程水頭損失和局部水頭損失、泵站首部樞紐沿程水頭損失和局部水頭損失、動(dòng)水位至田間高程差之和。

根據(jù)微噴灌系統(tǒng)計(jì)算流量和揚(yáng)程，由于預(yù)防霜凍災(zāi)害需要微噴頭全部開(kāi)啟，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量偏大，宜采用多泵并聯(lián)方式；日常灌溉時(shí)，為方便管理，可開(kāi)啟部分潛水泵。

在水泵性能型譜表中進(jìn)行選擇，如果水泵揚(yáng)程相差不多，或相差5%左右，仍可選用；若揚(yáng)程相差很多，則選用揚(yáng)程較大的水泵，或增大各級(jí)輸水管道管徑，減小水頭損失。

5　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)山東省濟(jì)陽(yáng)縣梨園發(fā)展節(jié)水灌溉工程和預(yù)防霜凍災(zāi)害的雙重要求，最終采用微噴灌灌溉模式，較其他幾種防霜凍措施，具有省時(shí)、省工、花費(fèi)小、效果顯著等特點(diǎn)。針對(duì)微噴灌預(yù)防霜凍災(zāi)害設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了初步探索，在同類地區(qū)、同類作物的灌溉設(shè)計(jì)中，具有借鑒意義。

[1]GB/T50485-2009.微灌工程技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)計(jì)劃出版社.2009.

[2]GB5084-2005.農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].中國(guó)計(jì)劃出版社.2005.

[3]楊建民.果樹(shù)霜凍害研究進(jìn)展[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2000(3)：54-58.

[4]張建軍.北方春霜凍的危害及防御[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)信息.2009(7)：24-25.

2016-04-07

孫力(1981-)，男，山東濰坊人，工程師，主要從事農(nóng)田水利方面工作。

S275.5

B

1004-1184(2016)04-0141-02