趙天義 宋靜靜 凌啟昌 鄧存英 班盛

設(shè)施大棚簡易水肥一體化灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)要點(diǎn)

趙天義 宋靜靜 凌啟昌 鄧存英 班盛

導(dǎo)讀：介紹了一種設(shè)施大棚簡易水肥一體化灌溉系統(tǒng)及技術(shù)要點(diǎn)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，能夠針對不同農(nóng)作物種類及生長情況有效地選擇不同灌溉方式及組合，實(shí)現(xiàn)省工、省肥、節(jié)水、高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)目的，勞動(dòng)效率提高10倍，節(jié)水54.12%，節(jié)肥28.57%。

隨著全球人口不斷增長以及生態(tài)環(huán)境日益惡化，水資源缺乏日益嚴(yán)重。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉作為最大的用水領(lǐng)域，表現(xiàn)尤為突出[1]。傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉方式一般是人力將水或肥挑至田間，再手動(dòng)給水、給肥。該種灌溉方式不僅工作繁重、效率低下，還容易導(dǎo)致土壤鹽漬化，只適用于小規(guī)模的家庭種植。除此之外的主要方式就是大田漫灌，肥隨水走，肥、水浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，大力發(fā)展規(guī)模化、集約化、生態(tài)化的高效節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。另外，智能化灌溉控制方式一次性投資較大，操作人員需要較高的專業(yè)技術(shù)水平，后期維修、保養(yǎng)要求較高，難以在生產(chǎn)上大規(guī)模推廣應(yīng)用[2，3]。

近年來，欽州市不斷發(fā)揮本地資源和區(qū)位優(yōu)勢，大力發(fā)展設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)，加快現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展的新跨越[4]。本研究通過多年不斷探索、實(shí)踐，摸索出一套適合設(shè)施大棚的簡易水肥一體化灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，能夠針對不同農(nóng)作物種類及生長情況有效地選擇不同灌溉方式，累計(jì)推廣面積超過1 000 hm2，實(shí)現(xiàn)省工、省肥、節(jié)水、高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)目的，勞動(dòng)效率提高10倍，節(jié)水54.12%，節(jié)肥28.57%。

1 灌溉系統(tǒng)及控制方法

該水肥一體化下灌溉系統(tǒng)由首部控制樞紐和田間管路組成。首部控制樞紐包括取水池、肥料池、動(dòng)力水泵、變頻控制箱、過濾器、控制裝置（控制閥）、測量裝置（流量表、壓力表）和保護(hù)裝置（逆止閥、泄壓閥）等。田間管路包括噴灌、滴灌和控制裝置等。首部動(dòng)力水泵用變頻器控制，實(shí)現(xiàn)定壓自動(dòng)供水。田間控制閥調(diào)節(jié)控制由人工完成，滿足分區(qū)灌溉及施肥需要。具體結(jié)構(gòu)如圖1示。

注：1.蓄水池；2.動(dòng)力水泵；3.肥料池；4.過濾器組合；5.肥液管；6.肥液控制閥；7.肥料池進(jìn)水管；8.控制閥；9.灌溉總管；10.田間總管；11.灌溉支管；12.壓力控制閥；13.種植大棚；14.逆止閥；15.遠(yuǎn)傳壓力表；16.流量計(jì)數(shù)裝置；17.泄壓閥；18.進(jìn)排氣閥；19.排氣口。

2 關(guān)鍵設(shè)備選型

2.1 動(dòng)力水泵選擇

動(dòng)力水泵一般要求揚(yáng)程40 m以上，流量根據(jù)土地面積及栽培作物種類選擇[5]。以設(shè)施蔬菜種植為例，每10 m3/h流量可滿足16 hm2設(shè)施蔬菜生產(chǎn)用水需要。變頻控制設(shè)備根據(jù)動(dòng)力水泵配套使用。

2.2 過濾設(shè)備選擇

目前常見過濾設(shè)備有濾網(wǎng)式過濾器、碟片式過濾器和離心式過濾器，其中，濾網(wǎng)式過濾器適合過濾較輕雜質(zhì)，清洗方便。碟片式過濾器過濾效果最好，但造價(jià)較高，難以清洗，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用很少。離心式過濾器適合過濾比重較大的泥、砂等雜質(zhì)。在生產(chǎn)中一般都是先后通過離心式和濾網(wǎng)式兩次過濾，這樣過濾效果明顯，不容易堵塞田間噴頭或滴灌帶。

2.3 田間灌溉設(shè)備選擇

田間灌溉設(shè)備包括噴灌系統(tǒng)和滴灌系統(tǒng)。噴灌支管宜選用黑色DN30 PE管，方便施工，不易生青苔堵塞管路，長度不超過40 m。接頭用PE活接與田間主管相連，尾部用活接堵頭封堵，便于清理管內(nèi)雜質(zhì)。噴頭選用倒掛式旋轉(zhuǎn)噴頭，噴灑半徑超過3 m，另需加裝防滴漏閥。滴灌帶選用DN16 PE迷宮式壓力補(bǔ)償軟管，根據(jù)不同栽培作物選擇不同滴孔密度。每條噴灌帶及滴灌帶設(shè)一旁通開關(guān)，便于檢修。每組大棚再各設(shè)噴灌、滴灌總開關(guān)，如圖2示。

3 技術(shù)要點(diǎn)

3.1 追施肥料

該系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)定量施肥。每次施肥前按所需施肥量，全部或部分放入肥料池，通過打開肥料池進(jìn)水開關(guān)，進(jìn)水溶解肥料。然后通過動(dòng)力水泵進(jìn)肥口吸入肥水，通過田間管道開展施肥作業(yè)。隨著肥料的不斷溶解，施肥濃度越來越小，最終把肥料全部溶解抽走。另外，施肥完成后，需繼續(xù)供水幾分鐘，沖洗管道。

3.2 壓力調(diào)控及選擇

動(dòng)力水泵運(yùn)行之前，根據(jù)灌溉方式在變頻控制器上設(shè)定合適的壓力值。一般噴灌壓力范圍0.2～0.4 MPa，壓力過小，大棚邊角噴灑不到，達(dá)不到預(yù)期效果；滴灌壓力不超過0.2 MPa，壓力過大滴灌管容易爆裂。如果過濾器前后管道內(nèi)壓力差過大，說明過濾器堵塞嚴(yán)重，需馬上停機(jī)清理。

3.3 肥料種類選擇

噴灌、滴灌施肥的肥料以專用水溶肥為主，需要滿足溶解度高、不會(huì)引起灌溉水pH值劇烈變化、對灌溉系統(tǒng)腐蝕性小及多種肥料溶解混合后不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀等要求[6]。另外，還要根據(jù)不同作物、不同生育期，選擇不同的肥料種類。

[1]山立，韓冰，鄒宇峰.中國節(jié)水農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)及制約因素[J].世界農(nóng)業(yè)，2016（3）：15-21.

[2]趙奕嵐.張掖市發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢分析[J].水利規(guī)劃設(shè)計(jì)，2016（1）：35-36.

[3]趙靜峰，李艷霞，權(quán)明偉.水肥一體化應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)剖析[J].科技向?qū)В?012（8）：308.

[4]趙天義，班盛，鄧存英，等.欽州市設(shè)施蔬菜發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].長江蔬菜，2014（2）：69-71.

[5]劉大江，馬玉祥，段曉研，等.大田滴灌工程設(shè)計(jì)主要參數(shù)選擇[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2006（4）：113.

[6]李久生，張建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2003．

欽州市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（20108428）

趙天義，廣西欽州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，欽州市南珠西大街80號，535099，電話：0777-2822215，13617776622，E-mail：zhty2006@163.com

宋靜靜，通訊作者，欽州學(xué)院，電話：18807870379，E-mail：songjing2345@163.com

凌啟昌，欽州市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站

鄧存英，班盛，欽州學(xué)院

2017-03-27