張軍明

（原州區(qū)水務(wù)局，寧夏 固原 756000）

寧南山區(qū)馬鈴薯灌溉技術(shù)研究

張軍明

（原州區(qū)水務(wù)局，寧夏 固原 756000）

筆者通過對(duì)馬鈴薯采取不同灌溉技術(shù)對(duì)土壤水分和作物產(chǎn)量及水分利用率進(jìn)行比較研究，從而總結(jié)出適宜該作物生長(zhǎng)的滴灌技術(shù)，并針對(duì)滴灌中存在的問題提出相應(yīng)的對(duì)策。

寧南山區(qū)；滴灌；馬鈴薯；灌溉技術(shù)

1 概 述

寧南山區(qū)十年九旱，水資源匱乏，農(nóng)業(yè)用水供需矛盾日趨突出，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展以種植馬鈴薯與蔬菜為主現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)，大力推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)是解決水資源危機(jī)的主要途徑。近幾年,通過當(dāng)?shù)卣畬?shí)行土地流轉(zhuǎn)，截至2012年底已經(jīng)在西吉縣蔣臺(tái)堡、原州區(qū)中河、鴉兒溝、甘溝等地發(fā)展以種植馬鈴薯與蔬菜等為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，建成萬畝馬鈴薯抗旱增產(chǎn)示范基地11個(gè)共133.8萬畝，千畝以上馬鈴薯機(jī)械化生產(chǎn)示范園區(qū)28個(gè)共10萬畝，總面積達(dá)到210.6萬畝，總產(chǎn)量315萬t，其中節(jié)灌面積16萬畝（地面灌6萬畝、噴灌3.5萬畝，滴灌6.5萬畝）。灌溉形式主要采取地面灌、噴灌和滴灌，經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)水效益明顯。以種植馬鈴薯為例，本文重點(diǎn)介紹當(dāng)?shù)刂饕煌?jié)水灌溉技術(shù)的特點(diǎn)及其對(duì)作物土壤水分分布狀況、作物產(chǎn)量以及水分利用率等的影響。經(jīng)過實(shí)踐證明，采取滴灌技術(shù)適宜馬鈴薯等作物達(dá)到節(jié)水增效目的。

2 灌溉技術(shù)研究

2.1 地面灌溉技術(shù)

2.1.1 地面灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

寧南山區(qū)普遍存在田間工程不配套，灌水技術(shù)落后，灌水粗放，水量浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。灌溉水利用系數(shù)只有0.4左右，田間水的利用率僅為0.5～0.6左右。

目前，地面灌溉仍是當(dāng)今灌溉農(nóng)業(yè)中占主要地位的灌水技術(shù)，主要發(fā)展趨勢(shì)是輸配水向低壓管灌發(fā)展；田間灌水的節(jié)水技術(shù)較多，如水平畦灌、波涌灌溉等；在管理上采用科學(xué)手段，盡量達(dá)到精確灌水，滿足作物不同生育期的需水；在田間規(guī)劃上，土地平整度高，多以長(zhǎng)溝、長(zhǎng)畦、大流量進(jìn)行田間灌水。

2.1.2 地面灌溉形式及其適用范圍

適合當(dāng)?shù)氐牡孛婀喔燃夹g(shù)主要包括土地平整技術(shù)、田間管灌系統(tǒng)、畦田灌溉技術(shù)。

溝灌和畦灌：在水庫灌區(qū)渠系配套不完善條件下，田間灌水方法以溝灌為好，寧南山區(qū)水庫灌區(qū)很適宜這種灌水方法。溝灌時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況不同確定逐溝灌或隔溝灌，這樣既能防止壟溝沖刷，節(jié)約用水，又能使灌水均勻一致。

管灌：管灌技術(shù)是利用管網(wǎng)將灌溉水輸送到田間灌溉方式。采用管灌后，消除了灌溉水在輸送過程中的水量損失，田間灌水均勻度也大幅度提高，深層滲漏減少，灌水定額下降。管道輸水小畦灌的投資費(fèi)用低，主要適用于井灌區(qū)。

2.2 噴灌技術(shù)

2.2.1 噴灌技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

噴灌是利用專門的系統(tǒng)（動(dòng)力設(shè)備、水泵、管道等），給水加壓通過噴頭將水分散成細(xì)小水滴后均勻噴灑在田間的一種灌水方式。噴灌全部采用管道輸水，可人為控制灌水量，對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)適量灌溉，并且適應(yīng)于大部分地形和作物。節(jié)水、增產(chǎn)、節(jié)地、地形適應(yīng)性強(qiáng)、省工等優(yōu)點(diǎn)，適合于農(nóng)田的集約化灌溉。

噴灌最初用于大田灌溉是在2002年以后，隨著自動(dòng)或半自動(dòng)噴灌機(jī)的出現(xiàn)，尤其是中心支軸式、平移式等大型噴灌機(jī)的應(yīng)用，極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率，降低了單位面積的投資。

自從2005年以來，通過當(dāng)?shù)卣畬?shí)行土地流轉(zhuǎn)政策，發(fā)展集約型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，在原州區(qū)的中河和鴉兒溝、甘溝等地發(fā)展大規(guī)模的種植馬鈴薯、枸杞、蔬菜等設(shè)施農(nóng)業(yè)，面積達(dá)6萬畝，灌溉形式采用大型噴灌和滴灌，水源采用機(jī)井和楊黃水。低壓、節(jié)水、節(jié)能、標(biāo)準(zhǔn)化等一系列機(jī)械化和運(yùn)行管理自動(dòng)化的發(fā)展方向。

2.2.2 噴灌類型及其適用范圍

噴灌主要包括管道式噴灌、中小型噴灌機(jī)具和大型噴灌機(jī)。

管道式噴灌根據(jù)管道的安裝和布置形式又分為固定式噴灌（干管、分干管和支管全部埋在地下）、半固定式管道噴灌（干管和分干管埋在地下，支管移動(dòng)）和移動(dòng)式噴灌（所有管道全部在地面，移動(dòng)使用）。大型噴灌機(jī)主要包括圓形（時(shí)針式）噴灌機(jī)和平移式噴灌機(jī)。

固定式管道噴灌：固定式管道噴灌因干管、分干管和支管等全部埋在地下，管網(wǎng)投資費(fèi)用和畝均投資高，往往用于經(jīng)濟(jì)作物（包括蔬菜、苗圃等），在糧食作物上使用較少。如原州區(qū)2007年建成的頭營(yíng)鎮(zhèn)和彭堡鎮(zhèn)閆堡蔬菜示范基地，面積0.2萬畝，年產(chǎn)值150萬元，比小麥畝均增加450元，畝均節(jié)水65m3。

半固定式管道噴灌：半固定式管道噴灌的干管和分干管埋在地下，支管移動(dòng)，畝均投資是固定式噴灌的20%～30%，適合用于糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。其缺點(diǎn)是勞動(dòng)力費(fèi)用（移動(dòng)支管）較固定式噴灌高。

移動(dòng)式管道噴灌：移動(dòng)式管道噴灌的干管、分干管和支管全部移動(dòng)，畝均投資是固定式噴灌的10%左右，適合用于糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的補(bǔ)充灌溉。勞動(dòng)力費(fèi)用（移動(dòng)干管、分干管和支管）比半固定式管道噴灌還要高。如原州區(qū)2006年建成的彭堡路粱五籽西瓜種植基地，面積0.15萬畝，年產(chǎn)值120萬元，比小麥畝均增加520元，畝均節(jié)水80m3。

大型噴灌機(jī)：大型噴灌機(jī)（圓形和平移）的畝均投資介于固定式管道噴灌和半固定式管道噴灌之間，但使用壽命可達(dá)30年，是管道式噴灌設(shè)計(jì)年限的3倍，所以折合在年投資費(fèi)用上要低于半固定式管道噴灌。由于單機(jī)控制面積大，所以適用于水源充足、土壤入滲系數(shù)較高、土地平整的集約化生產(chǎn)大型農(nóng)場(chǎng)農(nóng)作物種植作物相同的農(nóng)村聯(lián)社。原州區(qū)2008年實(shí)施后中河和鴉兒溝萬畝馬鈴薯種植基地，面積3萬畝，年產(chǎn)值1500萬元，比小麥畝均增加600元，畝均節(jié)水60m3，效益可觀。

輕小型噴灌機(jī)：輕小型噴灌機(jī)有單機(jī)單噴頭和帶移動(dòng)管道的兩種形式，其投資費(fèi)用低于半固定式管道噴灌，與移動(dòng)式噴灌相當(dāng)。適合于糧食作物或經(jīng)濟(jì)作物的補(bǔ)充灌溉。

2.3 微灌技術(shù)

2.3.1 微灌技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

微灌是一種通過安裝在土壤表面上方的灌水器，將水和液體肥料小流量、長(zhǎng)時(shí)間、高頻率地供應(yīng)到作物根系分布范圍土壤中的現(xiàn)代灌溉技術(shù)。微灌灌水均勻度高，對(duì)灌溉水量和深度可以控制，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量灌溉。節(jié)水、增產(chǎn)、省肥、提高作物品質(zhì)、省工、節(jié)能（與噴灌相比）、抑制雜草生長(zhǎng)、減少病蟲害、可利用再生水資源進(jìn)行灌溉，減少化肥農(nóng)藥對(duì)地下水的污染是微灌的主要特點(diǎn)。

2.3.2 微灌形式及其適用范圍

微灌主要包括滴灌、微噴灌和涌泉灌。滴灌又分地表滴灌（灌水器安裝在地表）。微灌系統(tǒng)一般由水源（包括高位水池）、泵站、首部樞紐（過濾器、注肥器及壓力控制裝置等）、各級(jí)管網(wǎng)（包括干管、分干管、支管、毛管）以及灌水器等組成。

地表滴灌：灌水器安裝在地表，優(yōu)點(diǎn)是滴灌帶（管）發(fā)生破損或滴頭發(fā)生堵塞時(shí)容易發(fā)現(xiàn)和維修，缺點(diǎn)是材料暴露在陽光中容易老化，而且有時(shí)影響到耕作等田間管理。隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，投資成本大幅度降低。適合在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物（馬鈴薯、玉米等）和經(jīng)濟(jì)作物（蔬菜、瓜果、花卉等）上使用。用地表滴灌利用微咸水和再生水灌溉，替代淡水資源，已經(jīng)成為新的發(fā)展趨勢(shì)。原州區(qū)的陶莊和甘溝是萬畝枸杞和馬鈴薯種植示范基地，水源采用機(jī)井和揚(yáng)黃水，灌溉方式采用地表滴灌，作物增產(chǎn)和節(jié)水效益明顯。

微噴灌：微噴灌由于灌水器的不同，分折射式和旋轉(zhuǎn)式兩種。折射式噴頭的噴幅較小，而且灌水強(qiáng)度大，主要適合于土壤滲透系數(shù)較高的果樹和育苗等。旋轉(zhuǎn)式微噴灌的噴幅較大、噴灌強(qiáng)度較小，適用范圍較折射式微噴灌廣。由于微噴灌的雨滴直徑小，受風(fēng)的影響較大。所以除了冠層郁閉較好的樹下灌溉和溫室灌溉外，風(fēng)較大時(shí)不宜使用。微噴灌的投資費(fèi)用較高與滴灌相當(dāng)。

涌泉灌：灌水器安裝在地表或一定高度處，有時(shí)一個(gè)灌水器用2～4條微管將水分布到幾個(gè)點(diǎn)上。涌泉灌灌水器的通道比滴灌大，比滴灌抗堵塞。其投資費(fèi)用與地表滴灌相當(dāng)或略低，主要適合于果樹灌溉。彭陽店洼和原州區(qū)上黃經(jīng)濟(jì)林示范基地種植早酥梨和桃杏，面積0.3萬畝，畝均增收350元，畝均節(jié)水120m3。

3 不同節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)土壤水分影響

微灌高頻率灌溉條件下，作物根區(qū)土壤水分含量維持在田間持水量狀態(tài)下，且變化幅度小。地面灌溉條件下，輪灌周期長(zhǎng)，每次灌溉水量大，作物根系層內(nèi)土壤含水量變化幅度大，灌溉前土壤含水量較低，而灌水后土后土壤處于飽和狀態(tài)，即灌溉前后土壤處于劇烈的干濕交替狀態(tài)下。噴灌灌溉周期介于微灌和地面灌溉之間，土壤水分維持在田間持水量狀態(tài)下，變化幅度較微灌大，但較地面灌溉小，如圖1。

圖1 不同灌溉方式土壤水分狀況及灌水周期內(nèi)的變化特點(diǎn)

實(shí)踐研究表明，噴灌灌溉頻率相對(duì)較高，在15天左右灌溉1次，這樣能夠保證作物生育期灌溉階段作物根系層處于較好的水分條件，土壤水分的變化范圍主要在90cm深度的范圍內(nèi)，一般不出現(xiàn)明顯的深層滲漏，如圖2（a）。

地面灌溉條件下，灌溉周期較長(zhǎng)，在30天左右灌溉1次，灌溉前后作物根系層內(nèi)土壤水分狀況變化幅度大，土壤水分的變化范圍可以達(dá)到120cm深度，如圖2（b）。

滴灌由于灌溉頻繁，是1天灌溉1次，在灌水前后以及作物生育期灌溉階段，作物根系層土壤水分狀況變化不大，始終保持在一個(gè)較高的水平，如圖2（c）。

4 不同節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)作物產(chǎn)量的影響

通過研究發(fā)現(xiàn)，與地面灌溉方式相比，不同天氣條件（干旱少雨年份、較濕潤(rùn)年份、正常年份），噴灌與溝灌方式相比，不同天氣條件（較濕潤(rùn)年份、正常年份），滴灌馬鈴薯的產(chǎn)量均較高，分別為溝灌條件下的2倍和1.2倍。

5 不同節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)作物水分利用率的測(cè)算

通過反復(fù)研究得知，不同天氣條件（干旱少雨年份、較濕潤(rùn)年份、正常年份），噴灌條件下滴灌馬鈴薯的耗水量均比溝灌灌溉條件下低，僅為溝灌條件下的80%左右。

6 存在問題和解決對(duì)策

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),種植馬鈴薯適宜滴灌形式，省力、節(jié)水，便于操作和管理。但是在設(shè)計(jì)中要合理選用滴頭流量和間距，運(yùn)行管理中要控制灌水量。

6.1 管理存在的主要問題

6.1.1 滴灌過量

避免過量灌溉，一般使土層深度30～40cm保持濕潤(rùn)即可。過量灌溉不但浪費(fèi)水，嚴(yán)重的是養(yǎng)分淋失到根層以下，浪費(fèi)肥料，作物減產(chǎn)。特別是尿素、硝態(tài)氮肥（如硝酸鉀、水溶性復(fù)合肥）極容易隨水流失。

6.1.2 避免灌水不足

（1）因?yàn)橐淮未蜷_的灌區(qū)開關(guān)過多，運(yùn)行壓力低，水量不夠。

（2）田間漏水部位多，沒有及時(shí)修補(bǔ)，運(yùn)行壓力低，水量不夠。

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)面積大，輪灌區(qū)過多，灌水周期間隔時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致不能及時(shí)灌溉。

圖2 不同灌溉方式土壤含水量時(shí)空變化圖（a噴灌，b地面灌溉，c滴灌）

6.2 解決對(duì)策

（1）確定滴頭流量和間距兩個(gè)重要參數(shù)。

馬鈴薯用滴灌管流量1.38～2.0L/h，間距有30～40cm。

（2）監(jiān)測(cè)滴頭流量與灌溉均勻度。

在田間不同位置（如離水源最近和最遠(yuǎn)、管頭與管尾、坡頂與坡谷等位置）選擇幾個(gè)滴頭，測(cè)量在一定時(shí)間內(nèi)滴頭的流量（一般2min，要求不同位置流量的差異越小越好）。

（3）計(jì)算每畝灌溉量。

如馬鈴薯壟距為1.1m，每畝用滴灌管667/1.1=606m，滴頭間距30cm，每畝有滴頭數(shù)606/0.3=2021個(gè)，滴頭流量1.38L/h，則每畝流量2021×1.38=2789L/h=2.8m3/h。

滴灌一般灌水定額為10～15 m3/畝，如果滴頭流量1.38～2L/h，則灌溉時(shí)間約3.5～5.5d，或滴3～4d。

近年來在寧南山區(qū)的原州區(qū)、彭陽、西吉縣大力推廣馬鈴薯利用滴灌試驗(yàn)取得成功，其經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于其它農(nóng)作物，并獲得了良好的效果。滴灌在使用過程中應(yīng)隨時(shí)檢查各部件并及時(shí)維修，在霜凍前要及時(shí)將毛管中收拾干凈，防止凍裂毛管。

7 結(jié) 語

寧南山區(qū)發(fā)展以種植馬鈴薯主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)在全國享有盛名，俗稱“金豆豆”，種植面積大、投入少產(chǎn)量高、品質(zhì)好、省水。從其土壤水分特性、耗水量及水分利用率與作物產(chǎn)量進(jìn)行科學(xué)定性分析，由此證明當(dāng)?shù)胤N植馬鈴薯最適宜滴灌技術(shù)。

（1）不受地形地貌的影響，減少水分蒸發(fā)和下滲，節(jié)約水資源。

（2）精確地施肥，減少氮肥損失，提高養(yǎng)分利用率。

（3）通過合理設(shè)計(jì)，便于機(jī)械進(jìn)入田間作業(yè)。

（4）可減少馬鈴薯冠層的濕度，降低馬鈴薯晚疫病發(fā)生的機(jī)會(huì)。與噴灌相比，可降低農(nóng)藥的開支，減少農(nóng)化產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染。有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，構(gòu)建和諧社會(huì)和節(jié)水型社會(huì)。

[1]華樹東,王春明，張忠敏.馬鈴薯節(jié)水灌溉技術(shù)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(3)∶24-27.

[2]李增偉.榆林市馬鈴薯滴水灌溉技術(shù)應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(5)∶31-36.

[3]王鳳新,康躍虎，劉士平.滴灌條件下馬鈴薯耗水規(guī)律及需水量的研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005(1)∶9-15.

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10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.017

S275

A

1008-1305（2014）06-0053-04

張軍明（1965年-），男，高級(jí)工程師。