張 彥

（甘肅省山丹縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅 山丹 734100）

膜下滴灌技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，有關(guān)膜下滴灌技術(shù)的理論也日益完善，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)逐年豐富，膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用前景愈來愈廣闊?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)際對(duì)該項(xiàng)灌溉技術(shù)做具體分析。

1 膜下滴灌技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

從本質(zhì)來說，膜下滴灌技術(shù)屬于一種復(fù)合型灌溉技術(shù)，該技術(shù)是將滴灌、覆膜2 項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合而形成的一套獨(dú)立灌溉技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用原理以及操作方法：于地膜下敷設(shè)滴灌毛管、滴灌帶，然后將這些基礎(chǔ)設(shè)施與可控管道系統(tǒng)、自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合，最終將水輸送到作物根部，實(shí)現(xiàn)膜下自動(dòng)灌溉。在膜下滴灌系統(tǒng)中，加壓水經(jīng)過過濾設(shè)施后與水溶性肥料混合形成肥水溶液，肥水溶液在壓力推動(dòng)下依次進(jìn)入輸水干管、支管、灌溉帶，然后由灌溉帶的滴水器均勻、定時(shí)且定量地輸送到作物根部，從而保持作物根部濕潤(rùn)，使作物對(duì)水分的需求得到滿足[1]。

1.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，膜下滴灌技術(shù)作用顯著，優(yōu)勢(shì)明顯。膜下滴灌技術(shù)的存在，大多都是以滴灌毛管為基礎(chǔ)，通過合理的手段對(duì)作物根系輸水情況進(jìn)行精準(zhǔn)管控，以此來避免發(fā)生水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，并對(duì)作物的吸收率產(chǎn)生良好的影響。受到膜下滴灌技術(shù)特性的影響，其本身所產(chǎn)生的水分蒸發(fā)速率得以控制，水源消耗降低，對(duì)于水資源利用管理也會(huì)產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用。采用膜下滴灌技術(shù)可使水與肥混合灌溉，既加快了肥料的溶解速度與作物的吸收速度，又大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)程序，減少了農(nóng)民的勞動(dòng)量，同時(shí)也提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[2]。水肥同時(shí)灌溉以及地膜的覆蓋還有利于土壤微環(huán)境的改善。在地膜作用下，水分蒸發(fā)量減少，因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的土壤返鹽現(xiàn)象也隨之減輕，土壤酸堿性更加均衡，肥力持續(xù)提升，作物的長(zhǎng)勢(shì)也更加良好。另外，膜下滴灌技術(shù)減少了田間水分散發(fā)，從而降低了田間濕度，病蟲害的滋生與散播速度也得到抑制，作物的生長(zhǎng)環(huán)境更加理想。

1.2.1 常壓式膜下滴灌系統(tǒng) 與其他技術(shù)相比，常壓式膜下滴灌系統(tǒng)是以渠道按照原本線路模式為基礎(chǔ)，開展相應(yīng)的引導(dǎo)作業(yè)，利用地頭管道的鋪設(shè)來完成相應(yīng)的引流工作，等到水流完全被引入作物軟管后，再通過相應(yīng)的閥門裝置來開展控制作業(yè)，不但能夠有效提高滴灌效率，還能夠滿足農(nóng)民的灌溉需求，降低成本支出，使得農(nóng)作物的產(chǎn)量能夠得到較大地提升。從主體結(jié)構(gòu)上來看，有關(guān)常壓式膜下滴灌系統(tǒng)的裝置大體上可以分為4 部分，即主管、支管、毛管、鋪膜鋪管播種機(jī)。

1.2.2 加壓式膜下滴灌系統(tǒng) 通常情況下，相關(guān)人員在進(jìn)行加壓式膜下滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，先要合理地選用首部設(shè)備，也就是以水泵結(jié)構(gòu)為主的裝置，通過過濾器來開展后續(xù)的灌溉工作。同時(shí)，為了滿足首部設(shè)備的應(yīng)用需求，還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施肥或者是施藥，以此來確保農(nóng)作物的生產(chǎn)質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行主管道的應(yīng)用過程中還會(huì)涉及水資源以及肥料的傳輸，通過地埋裝置開展相應(yīng)的滴灌作業(yè)，不但能夠有效降低外在因素所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)影響，對(duì)于農(nóng)戶自身的經(jīng)濟(jì)收入也會(huì)產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)生態(tài)環(huán)保核心目標(biāo)的重要措施。

1.3 使用效果

1.3.1 經(jīng)濟(jì)效益 通過對(duì)大田膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)的應(yīng)用，相較于大水漫灌，能夠有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量，并且在節(jié)水效果方面也能夠得到有效保障，降低農(nóng)民的成本支出，同時(shí)還能夠?yàn)楹罄m(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)，以此來保障整個(gè)地區(qū)的土地利用率，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3.2 社會(huì)效益 對(duì)于農(nóng)業(yè)用水管理工作而言，施工人員需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成灌溉模式的控制與應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展田間管理工作，不但能夠有效提高土地利用率，同時(shí)還能夠?qū)ξ覈?guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用。

1.3.3 生態(tài)效益 通過對(duì)膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)r(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良與優(yōu)化，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行土壤次生鹽堿化的防治處理，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，滿足農(nóng)民的灌溉需求，同時(shí)還能夠?qū)ξ覈?guó)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2 大田膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 膜下滴灌系統(tǒng)總架構(gòu)

目前我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)建設(shè)并應(yīng)用了膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)?，F(xiàn)有的膜下滴灌系統(tǒng)一般由以下內(nèi)容構(gòu)成：決策支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)。膜下滴灌系統(tǒng)的基本原理：在田間裝設(shè)智能傳感器，通過傳感器采集農(nóng)田信息。采集到的農(nóng)田信息先經(jīng)過下位機(jī)處理，然后根據(jù)用戶需求上傳給用戶使用的服務(wù)系統(tǒng)。用戶在接收到農(nóng)田信息后，運(yùn)用專家知識(shí)庫、模型庫、方法庫等對(duì)信息進(jìn)行分析與處理，使數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理量。經(jīng)轉(zhuǎn)化得到的物理量再由決策支持系統(tǒng)做進(jìn)一步的分析與計(jì)算，最后得到最佳灌溉量以及精確的灌溉時(shí)間等重要信息。工作人員根據(jù)分析結(jié)果在系統(tǒng)中設(shè)置指令，之后的灌溉工作就會(huì)由自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)決策支持的指令自動(dòng)完成[3]。

2.2 膜下滴灌系統(tǒng)子系統(tǒng)

2.2.1 決策支持系統(tǒng) 膜下滴灌系統(tǒng)中的決策支持系統(tǒng)又包含多個(gè)功能模塊，如模型庫、數(shù)據(jù)庫、支持庫、控制管理子系統(tǒng)等。在這幾個(gè)功能模塊中，模型庫管理模塊是核心模塊，通過這一模塊，用戶才能接收到相對(duì)準(zhǔn)確的作物生長(zhǎng)信息與農(nóng)田水分預(yù)報(bào)，后續(xù)的灌溉決策才會(huì)更加科學(xué)合理。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 膜下滴灌系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集土壤水分變化信息、作物生長(zhǎng)信息、農(nóng)田水分變化信息等。該系統(tǒng)基于各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)田墑情做出判斷，對(duì)農(nóng)田水分狀況做出評(píng)估，使農(nóng)民能及時(shí)、全面地掌握土壤變化情況，進(jìn)而做出更加科學(xué)合理的灌溉決策[4]。

2.2.3 灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng) 灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)器、計(jì)算機(jī)、控制卡、傳感器、采集卡等硬件設(shè)備以及監(jiān)測(cè)軟件、程序設(shè)計(jì)軟件、決策軟件共同構(gòu)成。在灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)的支持下，安置在田間的各類傳感器采集各類環(huán)境參數(shù)，之后將環(huán)境參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的傳輸，而后利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)來完成參數(shù)處理，從而確保灌溉指令能夠得到有效發(fā)出，并為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3 大田膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)建設(shè)要點(diǎn)

3.1 優(yōu)化控制閥的選用

在大田膜下滴灌系統(tǒng)中，控制閥是一個(gè)非常重要的設(shè)備，該設(shè)備在一定程度上決定了滴灌自動(dòng)控制目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。因此，在構(gòu)建大田膜下滴灌系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)控制閥做詳細(xì)研究，根據(jù)系統(tǒng)覆蓋范圍、系統(tǒng)自動(dòng)控制要求以及灌溉水量等科學(xué)選擇性能良好、質(zhì)量過關(guān)且價(jià)格適中的控制閥，以此保證整個(gè)系統(tǒng)能高效穩(wěn)定運(yùn)行。在選擇出高質(zhì)量的控制閥后，在一個(gè)系統(tǒng)或相鄰幾個(gè)滴灌系統(tǒng)首部安裝控制卡，然后通過控制卡將灌溉指令發(fā)送給控制閥，控制閥按照指令自動(dòng)打開或閉合，讓大田膜下灌溉真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

3.2 做好水源工程建設(shè)

農(nóng)田灌溉水源工程包括蓄水工程、攔引水工程、沉淀工程以及提水工程、輸配電工程等。水源工程是大田膜下滴灌系統(tǒng)的基礎(chǔ)，前期必須做好水源工程建設(shè)。建設(shè)水源工程時(shí)，首先通過實(shí)地勘察掌握當(dāng)?shù)毓喔人畞碓矗缓蟾鶕?jù)灌區(qū)的地形地勢(shì)、灌溉面積、用水需求等確定水源工程類型，之后逐步完善水渠等配套工程建設(shè)。其次是在建設(shè)水源工程時(shí)必須加強(qiáng)工程質(zhì)量管控，確保水源工程能長(zhǎng)久為膜下滴灌系統(tǒng)提供支撐與保障。

3.3 科學(xué)設(shè)計(jì)首部樞紐

大田膜下滴灌系統(tǒng)的首部樞紐一般由水泵、動(dòng)力機(jī)、過濾設(shè)施、安全保護(hù)裝置以及施肥裝置與量測(cè)控制設(shè)備等構(gòu)成。首部樞紐在灌溉系統(tǒng)中的作用是從水源取水并將水與肥料混合，獲得混合液后加壓將混合液輸送進(jìn)管網(wǎng)，使作物獲得水肥保障。首部樞紐擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)、量測(cè)和調(diào)控任務(wù)，作用重大。因此，在設(shè)計(jì)與建設(shè)大田膜下滴灌系統(tǒng)時(shí)要根據(jù)灌區(qū)與系統(tǒng)的具體情況合理設(shè)計(jì)首部樞紐模式，保證首部樞紐適用于整個(gè)系統(tǒng)。

3.4 滴頭流量計(jì)算與設(shè)計(jì)

大田膜下滴灌系統(tǒng)中的滴灌流量一般是由滴灌帶之間的間距決定，但為了獲得更加環(huán)保經(jīng)濟(jì)的效果，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)詳細(xì)分析滴頭流量對(duì)系統(tǒng)造成的影響。據(jù)有關(guān)研究表明，在膜下滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)中，選用小流量、小管徑的滴灌帶有利于降低滴灌系統(tǒng)運(yùn)行成本以及提高水資源利用率[5]，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)工作人員可對(duì)這一結(jié)論加以借鑒與參考。

4 應(yīng)用意義

膜下滴灌高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用是其綜合效益的提高，從經(jīng)濟(jì)效益上看，膜下滴灌不但能提高作物產(chǎn)量20%以上，還能節(jié)省水肥、人力、設(shè)備等費(fèi)用，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。從生態(tài)效益上看，膜下滴灌可以節(jié)省30%～50%的水資源，同時(shí)還能降低深層滲漏和地表徑流，能有效防止土壤板結(jié)和二次鹽堿化。此外，膜下滴灌高效節(jié)水灌溉技術(shù)隨水施肥、施藥，大大降低了肥料、殺蟲劑的消耗，降低了對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的污染與破壞，節(jié)約的水資源還可以用于生態(tài)建設(shè)，改善生態(tài)環(huán)境。從社會(huì)效益上看，由于滴灌的使用效率和灌溉面積得到了極大地提高，解決了水資源短缺的問題。

與傳統(tǒng)灌溉模式相比，膜下滴灌高效節(jié)水灌溉技術(shù)無論是效率上還是安全性上都得到了很大地提升，作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)下的產(chǎn)物，膜下滴灌高效節(jié)水灌溉技術(shù)具備環(huán)保性與可控性，能夠根據(jù)不同環(huán)境需求進(jìn)行模式的調(diào)整，進(jìn)而為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)，以此來滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。

正因如此，施工單位在進(jìn)行工程技術(shù)應(yīng)用的過程中，應(yīng)加強(qiáng)管控，明確農(nóng)作物產(chǎn)量與膜下滴灌高效節(jié)水灌溉技術(shù)之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)開展相應(yīng)的管理，增強(qiáng)人員的綜合素養(yǎng)，正確分析不同參數(shù)下農(nóng)作物的生長(zhǎng)趨勢(shì)，并利用信息化手段開展相應(yīng)的管理工作，不但能夠有效提高農(nóng)民的灌溉用水需求，同時(shí)還能對(duì)農(nóng)業(yè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與建設(shè)產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用。因此，我國(guó)應(yīng)加速推廣膜下滴灌技術(shù)，以確保農(nóng)業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語

膜下滴灌技術(shù)理論先進(jìn)、操作方便、節(jié)水效果理想，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中不可缺少的灌溉技術(shù)。在水資源更加短缺的今天，各地應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)膜下滴灌技術(shù)的研究與推廣應(yīng)用。相關(guān)部門要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況科學(xué)運(yùn)用先進(jìn)的知識(shí)理論與技術(shù)方法，建設(shè)與應(yīng)用膜下滴灌高效節(jié)水系統(tǒng)，進(jìn)而提高水資源利用率，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。