摘 要：滴灌是迄今為止農(nóng)田灌溉方法中最節(jié)水的灌溉技術(shù)之一。而且還具有節(jié)肥、省人工的功效，目前廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、果園、蔬菜和溫室大棚中。本文以湖南湘西州獼香園家庭農(nóng)場(chǎng)為例，深入研究了獼猴桃果園滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：獼猴桃；滴灌系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.043

滴灌（drip irrigation）是目前干旱缺水地區(qū)最有效的一種節(jié)水灌溉方式，水的利用率可達(dá)95%。滴灌較噴灌具有更高的節(jié)水增產(chǎn)效果，同時(shí)可以結(jié)合施肥，提高肥效一倍以上?？蛇m用于果樹、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物以及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。目前在我國(guó)新疆、甘肅、河南等地已經(jīng)得到了大面積的推廣。本文研究結(jié)合湘西州獼香園家庭農(nóng)場(chǎng)灌溉系統(tǒng)需求，對(duì)果園滴灌系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 滴灌技術(shù)原理及特點(diǎn)

滴灌是微灌技術(shù)之一。微灌是微水灌溉之簡(jiǎn)稱，它是通過有壓供水管道系統(tǒng)與安裝在未級(jí)管道上的灌水器（滴頭、微噴頭、滴灌管、微噴帶、滲灌管等），將水和植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面和土層中或作物葉面，實(shí)現(xiàn)局部灌溉，使作物葉面或根部經(jīng)常保持在最佳水、肥、氣狀態(tài)的灌水方法。

滴灌比較于溝灌和澆灌等傳統(tǒng)灌溉方法，其優(yōu)點(diǎn)是：1）灌溉效率高、灌溉質(zhì)量好，可以節(jié)省工本，而且具有提高產(chǎn)量、防止土壤板結(jié)等作用。2）滴灌能結(jié)合灌水輸送水溶性肥料溶液，能將肥水直接輸送到植株根部，不僅均勻一致，而且減少了肥料流失。3）滴灌對(duì)土壤的平整度要求不高，因此可以在不適宜進(jìn)行溝灌的山區(qū)丘陵應(yīng)用。4） 滴灌還可以利用微咸水灌溉，可以在海涂等缺少淡水的地區(qū)應(yīng)用。5）微灌能提高水利用率近一倍，很適合在缺水地區(qū)使用。

2 滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

湘西州境，地處云貴高原北東側(cè)與鄂西山地南西端之結(jié)合部，武陵山脈由北東向南西斜貫全境，地勢(shì)南東低、北西高，屬中國(guó)由西向東逐步降低第二階梯之東緣。西部與云貴高原相連，北部與鄂西山地交頸，東南以雪峰山為屏障，武陵山脈蜿蜒于境內(nèi)。地勢(shì)由西北向東南傾斜，平均海拔800～200米，地貌形態(tài)的總體輪廓是一個(gè)以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山區(qū)地貌。很多農(nóng)戶果農(nóng)依山開地，種植地形崎嶇不平，而且很多種植地離水源地較遠(yuǎn)，不少農(nóng)戶果農(nóng)不得不用傳統(tǒng)的背水形式進(jìn)行灌溉。雖然很多地方修葺了引水渠和儲(chǔ)水池，但是不少地勢(shì)較高、較復(fù)雜的地方依然缺水，而且湘西州7～10月降雨量少，而這段時(shí)間正是獼猴桃、煙葉等經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)刻，缺水會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)、甚至絕產(chǎn)。而滴灌系統(tǒng)可以有效的解決農(nóng)作物供水問題。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC（可編程邏輯控制器）是一種采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性好，目前在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。本人從實(shí)際情況出發(fā)研發(fā)設(shè)計(jì)了一種基于PLC的自動(dòng)控制的滴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)水池水位并進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的濕度情況并根據(jù)需求自動(dòng)進(jìn)行灌溉，當(dāng)?shù)喂嗟晤^堵塞時(shí)該系統(tǒng)能進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)運(yùn)用于滴灌系統(tǒng)后能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥、省人工的目標(biāo)，從而進(jìn)一步發(fā)揮滴灌系統(tǒng)的本身優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)水池水位并進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的濕度情況并根據(jù)需求自動(dòng)進(jìn)行灌溉，當(dāng)?shù)喂嗟晤^堵塞時(shí)該系統(tǒng)能進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)運(yùn)用于滴灌系統(tǒng)后能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥、省人工的目標(biāo)，從而進(jìn)一步發(fā)揮滴灌系統(tǒng)的本身優(yōu)勢(shì)。如圖所示：

如圖所示，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的滴灌系統(tǒng)增加了三個(gè)PLC監(jiān)測(cè)和控制環(huán)節(jié)。其中（1）水位控制系統(tǒng)和輸水控制系統(tǒng)，在水箱也即灌井我們?cè)O(shè)置了最低水位和最高水位，其中最高水位是避免抽水太多水溢出水箱導(dǎo)致浪費(fèi)水資源，當(dāng)水箱水位低于最低水位時(shí)，PLC監(jiān)測(cè)到信號(hào)并控制水泵進(jìn)行抽水，直到水箱水位達(dá)到最高水位停止抽水。當(dāng)PLC監(jiān)測(cè)到果園需要灌溉時(shí)候控制閥門打開進(jìn)行灌溉。（2）為濕度監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)果樹的土壤濕度，不同的果樹需要不同的生長(zhǎng)環(huán)境，根據(jù)果樹生長(zhǎng)的濕度需求在濕度檢測(cè)器上進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)?shù)陀谄湫枨鬂穸葧r(shí)候，反饋信號(hào)，PLC收到信號(hào)控制輸水閥門打開進(jìn)行灌溉，達(dá)到其濕度上限時(shí)關(guān)閉輸水閥門停止供水。（3）為滴灌系統(tǒng)滴灌頭堵塞檢測(cè)系統(tǒng)，由于植物的根具有向水性，其細(xì)小的根須會(huì)往水源處伸展，很容易伸入滴灌頭導(dǎo)致堵塞，同時(shí)因?yàn)橐安菁案鞣N細(xì)小泥土等雜質(zhì)都會(huì)引起滴灌頭堵塞，當(dāng)?shù)喂囝^堵塞后就無法對(duì)該植物進(jìn)行灌溉，而且堵塞不容易發(fā)現(xiàn)，對(duì)植物的生長(zhǎng)帶來影響，因此我們?cè)诘喂囝^設(shè)計(jì)了一個(gè)堵塞報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)?shù)喂囝^發(fā)生堵塞時(shí)候反饋信號(hào)，這種信號(hào)可以是光或者聲音的形式來展示，實(shí)現(xiàn)堵塞報(bào)警。果農(nóng)會(huì)根據(jù)報(bào)警提示準(zhǔn)確快速的定位堵塞部位。也可以將此報(bào)警信號(hào)反饋到果農(nóng)手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)滴灌頭堵塞遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

該P(yáng)LC控制系統(tǒng)功能較強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)在很大程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、節(jié)肥、省人工的作用，能幫助果農(nóng)更好更有效的對(duì)果園進(jìn)行維護(hù)和管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭重.滴灌自動(dòng)控制與智能化管理技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2014.

[2]李富先.滴灌系統(tǒng)安裝與管理[M].中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

[3]尹飛虎.滴灌--隨水施肥技術(shù)理論與實(shí)踐[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：薛輝（1979-），男，土家族，湖南永順人，本科，講師，主要研究方向：數(shù)控加工及自動(dòng)化。