精量灌溉系統及西紅柿膜下滴灌的推廣應用

冀雅珍

山西省地處半干旱地區，農業的季節性、區域性干旱缺水十分突出，但大部分農村的灌溉方式仍以大水漫灌為主，不僅造成水資源的大量浪費，而且造成田間灌溉的不均勻性，對地形不平的農田還會造成干旱和淹沒情況，進而影響農業產量。隨著工農業生產的發展和人口的增長，水資源短缺的全球性問題愈來愈尖銳化，節約用水成了人們的共識。尤其是高效灌溉占據了農業水利工作的主導地位?，F代化農業中灌溉技術和農藝技術對作物的生長及水的利用率影響越來越顯著，將自動化控制和農藝技術應用于灌溉已是未來發展的方向。

為有效節約水資源，減少對農業發展的制約，在試驗基地引進了精量灌溉系統及推廣應用膜下滴灌技術，對當地的經濟發展起到了一定的促進作用。

1 膜下滴灌試驗基地概況

試驗基地位于山西省晉中市榆次區西長壽村，是國家“863”發展計劃項目示范區。該地降雨年際變化大，多年平均降雨量430mm，最大年降水量601.5mm，最小年降水量200.9mm，夏季降水約占全年降水量的60%，秋季降水約占全年降水量的24%，冬春季最少，其降水量分別占全年降水量的2%和14%。試驗區內地形平坦，起伏不大，海拔高程在776～803m之間。主要土壤類型為淺色草甸土，全剖面質地多為重壤土或黏土，土壤耕作層深度一般為20～25cm，田間持水量大，保水抗旱力強。

2 精量灌溉系統在膜下滴灌中的應用

2.1 系統介紹

精量灌溉系統由中央控制計算機、數據傳輸設備、測控單元和土壤水分傳感器、流量傳感器、電磁閥、灌溉設備組成。該系統既可用于園林、綠化帶的治理，又可對農田進行土壤墑情、灌水監測預報。主要功能如下：通過埋設的土壤水分傳感器實時監測土壤含水量；實現對噴灌、滴灌系統的自動控制；根據種植作物的不同設置土壤水分的上下限來實現對作物需水的信息監控，從而及時對作物進行灌溉；系統采用微軟的Access數據庫，使用Odbc數據庫引擎。數據庫將自動記錄各個電磁閥的狀態改變日期、時間及每個傳感器所傳的土壤水分信息，自動繪制變量—時間關系曲線圖，使研究者及時了解當前的生產狀況。

2.2 工作機理

根據作物的需水信息，通過埋設的土壤水分傳感器采集土壤水分信息，并將這些信息通過灌溉系統監控器傳輸給中央計算機進行分析處理，由其作出灌溉決策，當土壤水分傳感器的監測值低于土壤含水量的下限值時，灌溉監測系統將會發出報警信號，工作人員即可開啟系統電磁閥進行灌溉。當土壤水分傳感器實時監測土壤含水量信息超過上限值時，灌溉監測系統將自動關閉相應的電磁閥開關，完成灌溉工作。利用該系統可以及時補充作物虧缺的水分，保證作物根部有充足的土壤含水量，滿足作物生長需求，而且使作物根系層的土壤含水率保持在預先設定值邊緣。同時避免了灌溉過量現象，節約了水資源，提高了水的利用效率，實現了按時、按需、按量自動供水。

3 西紅柿膜下滴灌的試驗方法

試驗將精量灌溉系統應用于西紅柿膜下滴灌技術中，在西紅柿根系層10～20cm深處埋設土壤水分傳感器，并且根據西紅柿生長期的需水要求及當地土壤類別來設置土壤含水量的上下限值。西紅柿在整個生育期主要有苗期、開花坐果期、結果期三個生長階段，根據當地灌水經驗和前人的研究，三個階段需水量各不相同。為了滿足豐產且不浪費水資源，設置土壤水分上下限值，苗期及生育后期為55%，開花及結果期為75%，上限值為田間持水量的90%。也就是說，當土層的平均含水量達到下限值時，表明西紅柿需進行灌水，系統便開啟精量灌溉系統進行新一輪灌溉，直至土壤含水量達到設定的灌水上限值90%時，系統自動停止灌溉，一次灌溉完成。

3.1 膜下滴灌的技術設備

試驗地膜下滴灌面積為0.067hm2，長84m，寬8m。滴灌設備主要有水源、水泵、管道系統、施肥灌等，滴灌帶選用Φ16mm，滴頭流量 2.7L/h，滴頭間距30cm，壓力 0.1MPa。

3.2 膜下滴灌和一般覆膜溝灌的種植模式

膜下滴灌和覆膜溝灌種植模式相同：西紅柿定植時間為2008年5月中旬，7月中、下旬開始采摘，10月份生育期結束；在西紅柿定植前，先灌水保墑，施農家肥、耕翻等措施與當地農民的做法完全相同，而后起垅，每垅栽2行，行距70cm，株距50cm；待西紅柿苗移栽好后，苗床再次灌水，半個月內不灌水，以保持較高的地溫，促進根系發育；生育期追肥二者相同。

不同之處在于：膜下滴灌是每行西紅柿布置一根滴灌帶，上面覆蓋地膜。緩苗后，膜下滴灌西紅柿根據精量灌溉土壤監測系統采集的信息進行灌溉，覆膜溝灌西紅柿則根據農民的實際經驗進行灌溉。

3.3 兩種灌溉方式投入及節水增效比較3.3.1 投入情況

兩種方式在鋪膜、栽苗、施肥、全生育期的打理、采摘等情況下投入相同。不同之處在于膜下滴灌設備和毛管及灌溉系統費用高。膜下滴灌設備費用一次性投入4300元，根據折舊年限設計為5年，膜下滴灌的技術經濟效果按靜態評價，每年折舊投入860元。系統設備、程序按每年維護費用2000元計算，兩種模式下投入收益見表1。

表1 覆膜西紅柿溝灌和膜下滴灌投入、收益情況表

從表1可以看出，膜下滴灌比覆膜溝灌平均增產12000kg/hm2，增產率17.78%，產值增加9600元/hm2，純收益增加 6740 元/hm2。

3.3.2 節水增效情況

從整個生育期灌溉控制系統輸出的結果可以看出，膜下滴灌西紅柿全生育期灌水12次左右。從數據庫灌溉記錄可知，每公頃膜下滴灌一次灌水量210m3左右，全生育期灌溉水量2520m3。

同等條件下，通過對當地有經驗的農戶進行調查，覆膜溝灌的西紅柿每公頃溝灌一次灌水量在345m3左右，溝灌全生育期灌水9次左右，全生育期灌溉水量3105m3。兩種模式下節水增效情況見表2。

表2 覆膜西紅柿溝灌和膜下滴灌節水增效情況表

從表2可以看出，與覆膜溝灌相比，膜下滴灌灌溉水量減少585m3/hm2，節水效率達到42.03%，水產比覆膜溝灌高9.82kg/m3。水效益膜下滴灌比覆膜溝灌所創造的價值高7.86元/m3。

4 結語

在農田灌溉中采用精量灌溉系統可以按時、按需、按量進行灌溉，實現水資源的高效利用，較人工灌溉省時、省工，達到了節水、節能、增產的目的。

采用膜下滴灌技術避免了地表徑流、滲漏、蒸發，具有明顯的保墑效果，可有效提高灌溉水的利用率和單位水量產值。

試驗表明，利用現代化的高科技信息手段，配以科學的種植模式，對提高農民經濟收入是一條極好的致富途徑。