余 楊，許文其，宋時(shí)雨，楊昊霖，張毅杰

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，昆明 650201）

0 引 言

滴灌水肥一體化將灌水和施肥相結(jié)合，是目前最有效的施肥方式[1-2]。灌水器堵塞問(wèn)題是制約滴灌水肥一體化技術(shù)發(fā)展的重要因素，因此國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開(kāi)展了關(guān)于土壤粒徑、肥料濃度、灌溉方式等因素對(duì)灌水器堵塞的試驗(yàn)研究工作。文獻(xiàn)[3-4]以河沙為供試土壤，迷宮滴灌帶為試驗(yàn)灌水器，進(jìn)行地上滴灌堵塞試驗(yàn)，結(jié)果顯示，泥沙顆粒粒徑是灌水器堵塞的主要因素。仵峰等[5]對(duì)運(yùn)行8 a的地下滴灌試驗(yàn)小區(qū)的灌水器堵塞情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出細(xì)小顆粒在灌水器進(jìn)口的累積是造成堵塞的主要原因。葛令行等[6]通過(guò) FLUENT軟件分析了迷宮灌水器中沙粒運(yùn)動(dòng)及沉積規(guī)律，得出粒徑越大，沙粒的沉積危險(xiǎn)系數(shù)越大。牛文全等[7-11]2012—2015年，開(kāi)展了土壤粒徑和肥料濃度對(duì)灌水器堵塞的影響試驗(yàn)，研究以沙壤土為供試土壤，迷宮流道內(nèi)鑲片式滴灌帶為試驗(yàn)灌水器，進(jìn)行地上滴灌堵塞試驗(yàn)，試驗(yàn)顯示存在造成迷宮流道內(nèi)鑲片式滴灌帶堵塞的敏感沙壤粒徑段。劉燕芳等[12]以迷宮式灌水器進(jìn)行水肥地上滴灌堵塞試驗(yàn)，得出隨著肥料的加入，增加離子間的結(jié)合幾率，加速灌水器堵塞發(fā)生。王心陽(yáng)等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在地上滴灌施肥過(guò)程中，肥料難溶顆粒隨水進(jìn)入滴灌帶，造成滴頭堵塞。Bozkurt等[14]2006年進(jìn)行了地上滴灌堵塞試驗(yàn)，研究表明施肥處理下的灌水器堵塞程度比不施肥條件下的堵塞更嚴(yán)重。

從上述文獻(xiàn)可以看出，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者主要針對(duì)沙壤土進(jìn)行渾水試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)針對(duì)云南紅壤土進(jìn)行試驗(yàn)研究的文獻(xiàn)，而云南紅壤土與沙壤土相比，有較大的差異。紅壤土較為黏重，緊實(shí)易板結(jié)，土壤通氣性和透水性都較差，其土壤顆粒組成中，黏粒(＜0.002 mm)占39.47%，而沙壤土土質(zhì)松散，不黏不硬，通氣、透水性好，其土壤顆粒組成中，黏粒(＜0.002 mm)僅占10.1%；采用的灌溉方式均為地上滴灌，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)根區(qū)滲灌試驗(yàn)報(bào)道；再者，試驗(yàn)使用的灌水器主要采用內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，缺乏對(duì)其他常用灌水器的對(duì)比試驗(yàn)。因此，需要在云南紅壤土條件下，開(kāi)展多種灌水器的不同灌溉方式對(duì)比研究。

本文以云南紅壤土作為供試土壤，選擇 3種灌水器（內(nèi)鑲貼片式滴灌帶、2孔流量可調(diào)灌水器和8孔流量可調(diào)灌水器）為研究對(duì)象，通過(guò)配置不同肥料濃度和云南紅壤粒徑段組合的水質(zhì)條件下，進(jìn)行地上滴灌和根區(qū)滲灌對(duì)比試驗(yàn)，分析云南紅壤粒徑、肥料濃度和灌溉方式對(duì)灌水器堵塞的影響，為水肥一體化技術(shù)在云南紅壤土中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試灌水器：選擇 3種云南實(shí)際生產(chǎn)中常用的灌水器作為研究對(duì)象（內(nèi)鑲貼片式滴灌帶、2孔流量可調(diào)式灌水器和 8孔流量可調(diào)試灌水器，均由廣州順綠噴灌設(shè)備有限公司提供）。其中，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶管外徑16 mm，壁厚0.3 mm，工作壓力0.02～0.25 MPa，流量2～3 L/h；2孔流量可調(diào)式灌水器外形結(jié)構(gòu)為扁圓盤(pán)形，在灌水器底部有2個(gè)垂直向下的出水孔，出水孔的直徑為2 mm，流量范圍4～140 L/h，壓力范圍為0.01～0.3 MPa；8孔流量可調(diào)試灌水器外形結(jié)構(gòu)呈扁圓盤(pán)狀，盤(pán)壁均勻開(kāi)有 8個(gè)窄縫出水孔，出水孔的大小為2 mm×1 mm，可調(diào)的流量范圍為0～70 L/h，壓力范圍為0.01～0.3 MPa。

供試化肥：復(fù)合肥（云南云天化股份有限公司）。其中N、P和K 3種成分的質(zhì)量比例為1:1:1。根據(jù)文獻(xiàn)查閱，當(dāng)肥料濃度大于1.2 g/L時(shí)，灌水器特別容易發(fā)生堵塞[7]。因此，設(shè)置0（不施肥）、0.6（中間值）和1.2 g/L，作為3個(gè)試驗(yàn)肥料濃度。

供試土壤：采用云南紅壤土。土壤取自云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山試驗(yàn)基地?；ㄅ柚械耐寥溃翰捎米匀伙L(fēng)干和粗篩后獲得的紅壤土，粒徑為2 mm左右。土壤各粒徑段的選擇：目前，中國(guó)一般采用120目（孔徑0.125 mm）過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾灌溉水，但粒徑小于0.125 mm的土壤顆粒還是能通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)，造成灌水器堵塞。為了接近生產(chǎn)實(shí)際情況，論文選擇 3個(gè)能通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入灌水器的粒徑段，進(jìn)行試驗(yàn)研究。具體操作方法是：將經(jīng)過(guò)粗篩后的紅壤土進(jìn)行振蕩研磨處理，采用150、200和400目篩網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行過(guò)篩處理。在150目和200目篩網(wǎng)之間，獲得0.074～0.1 mm紅壤土粒徑段（D3）；在200目和400目篩網(wǎng)之間，獲得0.0385～0.074 mm紅壤土粒徑段（D2）；通過(guò)400目篩網(wǎng)的紅壤土粒徑段為0～0.0385 mm（D1）。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)配置 3個(gè)云南紅壤粒徑段（0～0.0385 mm、0.0385～0.074、0.074～0.1 mm）和3個(gè)肥料濃度（0、0.6、1.2g/L）組合的 9種水質(zhì)，于 2017-08-25—2017-10-20期間在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地對(duì)3種灌水器（8孔流量可調(diào)灌水器、2孔流量可調(diào)灌水器、內(nèi)鑲貼片式滴灌帶）進(jìn)行 2種灌溉方式（根區(qū)滲灌、地上滴灌）的渾水堵塞試驗(yàn)，各處理3次重復(fù)，共進(jìn)行162組試驗(yàn)。

試驗(yàn)裝置如圖 1所示，由水箱、水位浮球開(kāi)關(guān)、管道、開(kāi)關(guān)、試驗(yàn)花盆和灌水器等組成，此系統(tǒng)能夠形成1個(gè)試驗(yàn)組，進(jìn)行1個(gè)土壤粒徑段、1種肥料濃度、2種灌溉方式和3種灌水器的堵塞試驗(yàn)，每個(gè)處理采用3次重復(fù)，共有9組相同的試驗(yàn)裝置同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Sketch of test system

按照設(shè)計(jì)方案，將粗篩后的土樣以容重 1.23 g/cm3均勻填裝在供試花盆（桶口上底直徑 35 cm、下底直徑22 cm、高30 cm）中[15]。根區(qū)滲灌灌水器從花盆土壤表面中心垂直向下埋入，埋深為10 cm[16]。地上滴灌灌水器置于供試花盆土壤中心高于土壤表面2 cm處[15]。利用浮球開(kāi)關(guān)，將灌溉水工作壓力水頭穩(wěn)定在2 m[17]。灌溉水含沙量為1 g/L，將3個(gè)云南紅壤粒徑段和3個(gè)肥料濃度（其中ND1=0 g/L為對(duì)照組）全面組合成9個(gè)處理進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

為了盡可能接近當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際，每次試驗(yàn)的灌水時(shí)長(zhǎng)選擇為5 min，灌水間隔3 d。灌水前后均用電子秤（品牌：蓉城，型號(hào)：SL—728#，量程：30 kg，分度值：10 g）稱量每一個(gè)花盆質(zhì)量，前后差值即為灌水量。灌水測(cè)試結(jié)束后，計(jì)算平均相對(duì)流量 qr，即 3個(gè)滴頭渾水平均流量與設(shè)計(jì)流量之比，當(dāng)qr＜75%時(shí)，停止灌水并記錄灌水次數(shù)。

試驗(yàn)系統(tǒng)搭建結(jié)束后要對(duì)該系統(tǒng)灌水器流量進(jìn)行調(diào)試，保證每個(gè)灌水器單位時(shí)間內(nèi)的流量相等。

1.3 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)現(xiàn)行微灌工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)?shù)晤^流量小于設(shè)計(jì)流量的 75%時(shí)，認(rèn)為滴頭發(fā)生嚴(yán)重堵塞[18]。平均相對(duì)流量qr的計(jì)算公式為

式中qr為平均相對(duì)流量，%； i為滴頭序號(hào)；n為滴頭總數(shù)；qi為第 i個(gè)滴頭的渾水流量，L/h；q0為滴頭設(shè)計(jì)流量，L/h。對(duì)于qr≥75%的灌水過(guò)程稱為有效灌水，有效灌水過(guò)程的次數(shù)稱為有效灌水次數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將數(shù)據(jù)輸入到SPSS Statistics 22.0中，應(yīng)用主體間效應(yīng)檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，Sigmaplot 12.5進(jìn)行繪圖制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤粒徑、肥料濃度和灌溉方式對(duì)灌水器堵塞的影響

以土壤粒徑、肥料濃度、灌溉方式和灌水器種類為自變量，有效灌水次數(shù)為因變量進(jìn)行主體間效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 灌水器堵塞顯著性檢驗(yàn)表Table 1 Significance test for emitter clogging

表 1表明，土壤粒徑、肥料濃度、灌溉方式和灌水器種類等因素對(duì)灌水器的有效灌水次數(shù)影響顯著，土壤粒徑與灌水器種類、肥料濃度與灌水器種類、灌溉方式與灌水器種類有極顯著交互作用（P＜0.01），但四者之間沒(méi)有顯著交互作用（P＞0.05）。

2.2 根區(qū)滲灌條件下，渾水施肥對(duì)灌水器堵塞的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于不同的灌水器，云南紅壤粒徑對(duì)灌水器有效灌水次數(shù)影響存在差異。對(duì)于8孔和2孔流量可調(diào)灌水器，隨著云南紅壤粒徑的增大，有效灌水次數(shù)減小。而對(duì)于內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，灌水器的有效灌水次數(shù)并不是完全隨著云南紅壤粒徑的增大而減小，存在部分小粒徑段優(yōu)先大粒徑段造成內(nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞。這是因?yàn)榇嬖谠斐蓛?nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞的敏感粒徑段[7-11]。

8孔流量可調(diào)灌水器在根區(qū)滲灌條件下（圖2a），肥料濃度為0.6 g/L時(shí)，其云南紅壤粒徑段D1、D2和D3對(duì)應(yīng)的有效灌水次數(shù)分別為6次、4次和2次。2孔流量可調(diào)灌水器在根區(qū)滲灌條件下（圖2b），肥料濃度0.6 g/L時(shí)，云南紅壤粒徑D1灌水10次后即發(fā)生堵塞，下降幅度為32%。云南紅壤粒徑D2時(shí)堵塞加劇，整個(gè)灌水過(guò)程只有6次。云南紅壤粒徑D3時(shí)堵塞進(jìn)一步加劇，灌水4次，灌水器相對(duì)流量即下降到 75%以下，且下降幅度達(dá)到33.2%，灌水器發(fā)生較為嚴(yán)重堵塞。上述試驗(yàn)表明，云南紅壤粒徑段越大，越容易造成8孔和2孔流量可調(diào)灌水器堵塞。

圖2 根區(qū)滲灌條件下不同灌水器的相對(duì)流量變化趨勢(shì)Fig. 2 Variation tendency of relative flow rate of different emitter in conditions of root zone subsurface irrigation

內(nèi)鑲貼片式滴灌帶在根區(qū)滲灌條件下（圖2c），未添加肥料時(shí)，云南紅壤粒徑段D1、D2和D3配置的含沙水堵塞發(fā)生的次數(shù)分別為16、10和11次，且下降幅度分別為28.6%、27.9%和28.1%；肥料濃度0.6 g/L時(shí)，云南紅壤粒徑段D1、D2和D3配置的含沙水堵塞發(fā)生的次數(shù)分別為12、6和7次，粒徑段D2的有效灌水次數(shù)少于粒徑段D3的有效灌水次數(shù)，且D2的下降幅度為32%高于D3的28.6%，說(shuō)明粒徑段D2快于D3造成灌水器堵塞；肥料濃度1.2 g/L時(shí)，灌水5次后，D2粒徑段灌水器就發(fā)生堵塞，D3粒徑段需要灌水6次，灌水器才發(fā)生堵塞，D1粒徑段相對(duì)流量降到75%以下需要11次；由此可以得出，D2粒徑段易造成內(nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞，其次是大粒徑段D3，最后是小粒徑段D1。D2粒徑段優(yōu)先大粒徑段D3造成灌水器堵是因?yàn)镈3粒徑段較大，不易隨水流動(dòng)[19]。

肥料濃度對(duì)灌水器堵塞影響顯著。肥料濃度從0增加至0.6 g/L時(shí)，灌水器有效灌水次數(shù)減少1～5次；從0.6增加至1.2 g/L時(shí)，灌水器有效灌水次數(shù)沒(méi)有顯著變化，但整個(gè)灌水過(guò)程的相對(duì)流量變化趨勢(shì)增大，表明灌水器堵塞程度增加。例如，8孔流量可調(diào)灌水器在根區(qū)滲灌條件下，D1粒徑段時(shí)，肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從8次減至6次。肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)均為6次，但灌水結(jié)束后相對(duì)流量分別下降到71.3%和65.7%；D2粒徑段時(shí)，肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從6次減至4次。肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)均為4次，但灌水結(jié)束后相對(duì)流量分別下降到71.2%和60.9%；D3粒徑段時(shí)，肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從3次減至2次。肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)均為2次，但灌水結(jié)束后相對(duì)流量分別下降到70.2%和58.3%。內(nèi)鑲貼片式滴灌帶在根區(qū)滲灌條件下，D1粒徑段時(shí)（圖2c），肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從15次減至11次，下降了4次。

肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)分別為11次和10，下降了1次；D2粒徑段時(shí)（圖2c），肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從9次減至5次，下降了4次。肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)分別為5次和4次，下降了1次；D3粒徑段時(shí)（圖2 c），肥料濃度從0增加至0.6 g/L，有效灌水次數(shù)從10次減至6次，下降了4次。肥料濃度從0.6增加至1.2 g/L，有效灌水次數(shù)分別為6次和5次，下降了1次。由此得出，肥料濃度達(dá)到0.6 g/L之后，灌水器的有效灌水次數(shù)不會(huì)再隨肥料濃度的增加而發(fā)生顯著變化。 2孔流量可調(diào)灌水器進(jìn)行根區(qū)滲灌也有相同的肥料濃度影響規(guī)律。

2.3 地上滴灌條件下，渾水施肥對(duì)灌水器堵塞的影響

地上滴灌條件下，云南紅壤粒徑和肥料濃度對(duì)灌水器堵塞的影響與根區(qū)滲灌條件下存在相同的影響規(guī)律。但結(jié)合圖2與圖3分析灌溉方式對(duì)灌水器堵塞的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，根區(qū)滲灌和地上滴灌對(duì)不同灌水器堵塞的影響存在差異。8孔流量可調(diào)灌水器在根區(qū)滲灌條件下更容易發(fā)生堵塞；而灌溉方式對(duì)于2孔流量可調(diào)灌水器和內(nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞的影響差異不明顯。

圖3 地上滴灌條件下不同灌水器的相對(duì)流量變化趨勢(shì)Fig. 3 Variation tendency of relative flow rate of different emitter in conditions of drip irrigation

8孔流量可調(diào)灌水器在地上滴灌條件下（圖3a），未添加肥料時(shí)，D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為21次，而根區(qū)滲灌（圖2a）為17次；肥料濃度0.6 g/L時(shí)，地上滴灌3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為16次，而根區(qū)滲灌為12次；肥料濃度1.2 g/L時(shí)，地上滴灌3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為 15次，而根區(qū)滲灌為 12次。

然而，2孔流量可調(diào)灌水器和內(nèi)鑲貼片式滴灌帶在根區(qū)滲灌條件下（圖2b、圖2c）的總有效灌水次數(shù)分別為56次和75次，地上滴灌條件下（圖3b、圖3c）的總有效灌水次數(shù)為58次和77次，與地上滴灌相比，根區(qū)滲灌的總有效灌水次數(shù)僅下降了3%和2%。

為進(jìn)一步分析灌溉方式對(duì)灌水器堵塞的影響，試驗(yàn)結(jié)束后，將灌水器在自然狀態(tài)下風(fēng)干，然后利用數(shù)碼顯微鏡（日本奧林巴斯公司，型號(hào)DP—70，放大倍數(shù)0～35）對(duì)灌水器外部進(jìn)行觀測(cè)拍照（放大倍數(shù)為8倍），觀測(cè)出水口外部堵塞情況。

圖4 灌水器出水口外部堵塞情況Fig.4 Illustration of emitter clogging in outlet

發(fā)現(xiàn)根區(qū)滲灌條件下，8孔流量可調(diào)灌水器出水口外部有堵塞情況（圖4a）；地上滴灌條件下，灌水器出水口外部沒(méi)有堵塞情況（圖4b）。而2孔流量可調(diào)灌水器和內(nèi)鑲貼片式滴灌帶在根區(qū)滲灌和地上滴灌條件下，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)出水口外部堵塞。

根據(jù)文中1.3的評(píng)價(jià)方法，結(jié)合圖2、圖3統(tǒng)計(jì)每種灌水器的有效灌水器次數(shù)，進(jìn)一步分析渾水施肥對(duì)不同灌水器堵塞的影響。根區(qū)滲灌條件下，未添加肥料時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶（圖2c）云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為34次，2孔流量可調(diào)灌水器（圖2b）為24次，8孔流量可調(diào)灌水器（圖2a）為17次，與內(nèi)鑲貼片式滴灌帶對(duì)比，總有效灌水次數(shù)分別下降了29%和50%；肥料濃度0.6 g/L時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為22次，2孔流量可調(diào)灌水器為17次，8孔流量可調(diào)灌水器為12次，2孔流量可調(diào)灌水器與內(nèi)鑲貼片式滴灌帶相比總有效灌水次數(shù)下降了23%，8孔流量可調(diào)灌水器與內(nèi)鑲貼片式滴灌帶相比總有效灌水次數(shù)下降了45%；肥料濃度1.2 g/L時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為19次，2孔流量可調(diào)灌水器為15次，8孔流量可調(diào)灌水器為12次，與內(nèi)鑲貼片式滴灌帶對(duì)比，總有效灌水次數(shù)分別下降了21%和37%；地上滴灌條件下，未添加肥料時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶（圖3c）云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為35次，2孔流量可調(diào)灌水器（圖3b）為24次，8孔流量可調(diào)灌水器（圖3a）為21次；肥料濃度0.6 g/L時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為23次，2孔流量可調(diào)灌水器為18次，8孔流量可調(diào)灌水器為16次；肥料濃度1.2 g/L時(shí)，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶云南紅壤粒徑D1、D2和D3 3種粒徑段的總有效灌水次數(shù)為19次，2孔流量可調(diào)灌水器為16次，8孔流量可調(diào)灌水器為15次。這表明8孔流量可調(diào)灌水器最容易發(fā)生堵塞，其次是 2孔流量可調(diào)灌水器，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶最不容易發(fā)生堵塞。

3 討 論

3.1 云南紅壤粒徑對(duì)灌水器堵塞的影響

肥料濃度一定時(shí)，土壤粒徑大小直接決定流量可調(diào)灌水器堵塞的難易程度，這可能是因?yàn)槠淞鞯澜Y(jié)構(gòu)引起的。流量可調(diào)灌水器由旋蓋和內(nèi)芯兩部分組成。內(nèi)芯設(shè)有進(jìn)水孔，旋蓋內(nèi)設(shè)有圓錐塞，圓錐塞插入進(jìn)水孔，二者之間的間隙形成了一個(gè)灌溉水流道。通過(guò)調(diào)節(jié)圓錐塞與進(jìn)水孔的間隙控制流量大小，當(dāng)間隙一定時(shí)，土壤粒徑越大，越容易造成堆積堵塞。文獻(xiàn)[20-21]表明，灌水器堵塞主要由過(guò)濾后進(jìn)入滴灌系統(tǒng)水源中的小粒徑顆粒物引起的，一般來(lái)說(shuō)粒徑越大，灌水器堵塞越嚴(yán)重。王文娥等[22]研究表明，灌溉水濃度一定時(shí)，粒徑與流道結(jié)構(gòu)的相對(duì)尺寸對(duì)流道的抗堵塞性有很大影響，但文獻(xiàn)[22]采用的灌水器為迷宮滴頭，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流量可調(diào)灌水器也有相似規(guī)律。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在造成內(nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞的敏感粒徑段。文獻(xiàn)[7-11]對(duì)沙壤粒徑的研究指出，范圍0.03～0.038 mm的沙壤粒徑容易造成灌水器堵塞，而本試驗(yàn)分析的結(jié)果是范圍0.0385～0.074 mm的紅壤粒徑容易造成灌水器堵塞，與文獻(xiàn)[7-11]的研究結(jié)果存在差異。這可能是因?yàn)槲墨I(xiàn)[7-11]中采用的試驗(yàn)?zāi)嗌呈巧橙劳粒敬卧囼?yàn)采用的試驗(yàn)?zāi)嗌呈窃颇霞t壤土，土壤通氣性和透水性都較差，二者在物理性質(zhì)上存在較大差異，且二者灌溉方式也存在差異，進(jìn)而二者結(jié)果不同。本次試驗(yàn)設(shè)置土壤粒徑段數(shù)量較少，得不到更具體的敏感粒徑段，今后還需細(xì)分泥沙粒徑段范圍。

3.2 肥料濃度對(duì)灌水器堵塞的影響

肥料濃度0～0.6 g/L之間，肥料濃度加速灌水器堵塞顯著。一方面，泥沙表面帶有負(fù)電，灌溉水中添加肥料帶入大量陽(yáng)離子，泥沙顆粒在含有離子的灌溉水條件下，不是單顆粒在水中游動(dòng)，而是許多顆粒彼此連接在一起，產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，從而產(chǎn)生大顆粒造成灌水器堵塞。王黨偉[23]等對(duì)粘性細(xì)顆粒的研究指出，一定范圍內(nèi)，泥沙顆粒表面的雙電層厚度隨水中陽(yáng)離子濃度增大而下降，泥沙絮凝現(xiàn)象越明顯。文獻(xiàn)[24-26]對(duì)陽(yáng)離子濃度對(duì)絮凝沉降影響的研究指出，一定范圍內(nèi)，絮凝作用隨陽(yáng)離子濃度的增大而增大。另一方面，含磷的陰離子與懸浮雜質(zhì)發(fā)生的吸附作用，增強(qiáng)了顆粒間絮凝團(tuán)聚的可能[27]。本次試驗(yàn)設(shè)置肥料濃度為0、0.6和1.2 g/L，跨度較大，今后還需設(shè)置多組肥料濃度，得到最佳肥料濃度。

肥料濃度大于0.6 g/L后，肥料濃度加速灌水器堵塞的效果較小。這是由于灌溉水中離子濃度增加到一定值時(shí)，泥沙顆粒表面的雙電層厚度就會(huì)趨于穩(wěn)定值，雙電層厚度決定泥沙顆粒間相互結(jié)合發(fā)生絮凝的難易程度。另外，隨著肥料濃度的增加，灌溉水的pH值會(huì)降低，酸性灌溉水能有效抑制碳酸鈣等鹽類沉淀及微生物生長(zhǎng)引起的化學(xué)堵塞和生物堵塞，灌水器堵塞程度能夠得到有效緩解[28]。溫度也是影響絮凝的一個(gè)重要因素，今后還需進(jìn)行溫度對(duì)渾水水肥灌水器堵塞影響的試驗(yàn)和驗(yàn)證。

3.3 灌溉方式對(duì)灌水器堵塞的影響

在灌溉方式對(duì)比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，相同條件下，地上滴灌 8孔流量可調(diào)灌水器的抗堵塞性能好于根區(qū)滲灌。根區(qū)滲灌灌水器埋于土壤中，土壤與灌水器出水口接觸，灌溉結(jié)束關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)在灌水器出水口形成負(fù)壓[29-30]。根區(qū)滲灌系統(tǒng)在灌溉結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的這種負(fù)壓，可能就是造成 8孔流量可調(diào)灌水器吸泥和堵塞的原因。國(guó)攀等[16]以清水作為灌溉水，對(duì) 8孔流量可調(diào)灌水器進(jìn)行根區(qū)滲灌試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后觀測(cè)灌水器內(nèi)部，其內(nèi)部出現(xiàn)泥沙，認(rèn)為這些泥沙來(lái)源于與灌水器接觸的土壤。

4 結(jié) 論

1)土壤粒徑、肥料濃度、灌溉方式和灌水器種類等因素對(duì)灌水器的有效灌水次數(shù)影響顯著，土壤粒徑段與灌水器種類、肥料濃度與灌水器種類、灌溉方式與灌水器種類有極顯著交互作用（P＜0.01），但四者之間沒(méi)有顯著交互作用（P＞0.05）。

2)對(duì)于不同的灌水器，云南紅壤粒徑對(duì)灌水器有效灌水次數(shù)影響存在差異。對(duì)于8孔和2孔流量可調(diào)灌水器，隨著云南紅壤粒徑段的增大，有效灌水次數(shù)減小。而對(duì)于內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，與其他紅壤粒徑段相比，粒徑段為0.0385～0.074 mm（D2）時(shí)，灌水器有效灌水次數(shù)最少，最容易造成灌水器堵塞。

3)肥料濃度對(duì)灌水器堵塞影響顯著。肥料濃度從 0增加至0.6g/L時(shí)，灌水器有效灌水次數(shù)減少1～5次；從0.6增加至1.2 g/L時(shí)，灌水器有效灌水次數(shù)沒(méi)有顯著變化，但整個(gè)灌水過(guò)程的相對(duì)流量變化趨勢(shì)增大，表明灌水器堵塞程度增加。

4)根區(qū)滲灌和地上滴灌對(duì)不同灌水器的影響存在差異。8孔流量可調(diào)灌水器在根區(qū)滲灌條件下的堵塞比地上滴灌更顯著；而灌溉方式對(duì)于 2孔流量可調(diào)灌水器和內(nèi)鑲貼片式滴灌帶堵塞的影響差異不明顯。

5)渾水施肥條件下，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶的抗堵塞性能最好，其次是2孔流量可調(diào)灌水器，8孔流量可調(diào)灌水器最容易發(fā)生堵塞。