馬鈴薯膜下滴灌技術優點及系統設計應用常見問題

李丙剛

摘 ?要：在對馬鈴薯膜下滴灌技術的節水、節費、節省人工、改良土壤等諸多優勢進行簡單歸納總結后，對膜下滴灌系統技術設計應用常見問題進行了分析研究，以期為其他項目方案規劃設計和施工建設提供借鑒，確保工程高效優質的建設發展。

關鍵詞：馬鈴薯;微灌;膜下滴灌;節水

引言

赤峰市位于內蒙古自治區東部，屬中溫帶、半干旱、大陸性季風氣候區，境內水資源比較緊缺，全市水資源總量為38.89億m3，人均僅有850m3，遠低于聯合國確認的我國人均1000m3警戒線，同時赤峰地區地下水每年正以0.5m的速度遞減。水資源的嚴重貧乏和引水量的不斷減少，節水已成為緩解水資源供需矛盾的重要措施，而節水的關鍵在于農業節水。馬鈴薯喜涼、耐旱、耐貧瘠，作為赤峰地區農民增加收入的重要農作物，隨著栽培技術的規范普及和規模化、產業化推廣，其種植面積得到較大提高，但其產量依然受到種薯品質和灌溉情況等因素的影響。近幾年，馬鈴薯膜下滴灌技術在赤峰等半干旱地區得到廣泛推廣，其節水、節肥、節省人工、改良土壤等諸多優勢，成為推動馬鈴薯產業高產穩產、增效增收的重要技術措施。

1 馬鈴薯膜下滴灌的優點

（1）滴灌是一種可控的節水灌溉方式，可以根據馬鈴薯的生長周期，適時適量的進行供水灌溉。灌溉水通過滴灌系統滲透到馬鈴薯根系周圍的土層中，直接保證馬鈴薯生長周期各階段的生長用水需求。由于采用覆膜技術，可以大大降低馬鈴薯棵間的水蒸發，同時滴灌采用管道輸水，可以大大減少輸水過程中的水損。馬鈴薯全生育周期內，每年需膜下滴灌9次左右，平均灌溉用水約115m3/畝;而采用常規灌溉（管灌），每年需灌溉5次左右，平均灌溉用水約300m3/畝[1]。相比之下，膜下滴灌其節水率達48.2%，節水效果非常好。

（2）馬鈴薯生長過程中所需的肥料，溶解到灌溉水中經滴灌水流直接到達作物根系，有效提高肥料的綜合利用效率，加上滴灌系統是一個按需供給的可控系統，可以適時、適量、可靠的確保向馬鈴薯供給生長所需的肥料。據一些統計數據資料表明：膜下滴灌技術同常規灌溉（管灌）技術相比，其在其他條件相同馬鈴薯達到相同產量的條件下，通常可以節肥達30%左右，節肥效果好。

（3）膜下滴灌可以根據馬鈴薯生長各階段所需的水分要求，適時、適量、可靠提供的水分和肥料，有效改良作為周圍的土壤條件，調節棵間的溫度、濕度等生長環境;同時，利用地膜覆蓋可以在作物周圍形成一個微氣候環境，克服晝夜巨大溫差變化對作物生長的抑制，其增效、增產效果十分明顯[2]。尤其是采用機械化滴灌技術進行馬鈴薯種植管理，其相比常規灌溉（漫灌）技術，平均畝產增產500kg/畝左右，增產幅度達50%，同時可節約成本約700元/畝。

（4）采用機械化膜下滴灌技術，可以降低土壤板結程度，從而可以減少中耕松土的頻率，同時地膜覆蓋，采用減少澆地、除草等勞工，平均每畝每年可以降低勞務成本約20元。

2 膜下滴灌系統技術設計應用常見問題

從大量的工程設計案例分析和實踐應用效果來看，雖然滴灌系統技術設計方案較完善，理論節水、節肥和增效增產效果均較明顯，但實際應用卻較難達到設計目標。尤其是對于大面積、大規模馬鈴薯種植滴灌系統而言，其實際的水力變化不太理想，距離設計預期精度值要求較大，不少系統末級毛管灌水器工作壓力甚至只有設計額定工作壓力的45%～65%，有的甚至更低，管網低壓運行嚴重影響到滴灌系統功能和滴灌技術效益的正常穩定發揮。究其主要原因，具體表現在以下幾方面：

（1）設計時沒有嚴格按照《微灌工程技術規范》（50485-2009）相關技術指標要求，進行方案的優化改進設計;或只是簡單套用技術規范指標，而忽略工程實際特性，尤其是沒有充分考慮馬鈴薯生長和產量影響機制，導致設計方案與所選用的灌溉設備、技術系統等與工程實際匹配性能不佳，滴灌系統功能和技術效益不能正常發揮。

（2）由于工程前期勘察調查不夠仔細、工程水文地質資料不齊、工程規模不確定等因素，在滴灌輸水管網水力計算時不仔細、不準確，錯項、漏項較多，加上設計方案的校核、審查不全面，導致水力計算結果與實際不匹配，偏差較大，引起系統實際運行出現低壓工況。上述問題尤其是系統低壓運行問題，在實際方案設計中已引起設計、校核和審查人員的廣泛重視，尤其是“管道水頭損失計算”等計算機軟件的應用，大大提高了水頭損失的計算準確性。但計算機軟件需要較多的初始參數設置，這也要求設計、校核和審查人員要全面了解管道系統及水力損失計算控制點、段，確保計算值具有較高的準確可靠性，為整個馬鈴薯滴灌系統設計方案提供重要的數據支撐。

（3）滴灌管道系統的水頭損失計算不準確，尤其是管道連接件（段）的局部水頭損失簡單估算甚至忽略不計算，導致滴灌供水管道的水頭損失計算值與實際運行值間相差較大，進而造成滴灌系統實際運行過程中出現低壓運行工況，嚴重影響滴灌系統設備功能和技術效益的正常發揮。

（4）管徑選擇不合適。設計人員在經濟流速的選擇時，大多依靠個人經驗進行選擇，導致所選管材存在較大的浪費，工程設計成本偏高。作者結合較多工程實踐，認為馬鈴薯滴灌系統其干管適宜流速應選擇在2m/s左右，必要時甚至還可以增加到2.5m/s，具有較高的技術可靠性和節能經濟性。個人推薦的經濟流速指標，要比現在工程中普遍采用1.2～1.8m/s要高，這樣可以降低工程投資，提高工程建設資金綜合利用效益水平。另外，在方案設計和設備調試過程中，應嚴格控制灌水器的流量偏差率。按照規范要求，滴灌系統灌水器流量偏差率應嚴格控制在20%以內，確保滴灌系統具有較穩定的供水壓力，增加馬鈴薯的產量和經濟效益。

（5）微灌節水技術在我國應用較晚，目前還沒有一整套完善的滴灌設備、管道及附件、配件等生產規范或技術指標，市場中夾雜大量不按規范或標準要求的滴灌產品，如：灌溉供水管道、管件等生產制造廠家所采用的技術標準不統一、不規范，導致滴灌系統規劃設計和采購人員無法準確掌握管材、管件的實際標準和尺寸，只能進行粗算或估算造成誤差，對于大面積滴水灌溉系統而言由于誤差的不斷累積增大水頭損失，導致系統部分區域處于低壓運行工況，影響系統性能的發揮。在方案設計和采購過程中，設計和采購人員應與廠家、水利主管部門、業主等進行密切溝通，保持交流和相互探討，確保設計方案和采購的滴灌系統設備能夠滿足馬鈴薯高效、高產生長實踐需求。

（6）運行管理不完善。用戶私自更改技術設計要求，如：降低水泵揚程、私改管道路徑延長管路、盲目擴大灌溉面積、不按照設計輪灌要求人為泄壓操作、工程質量偏差等，導致滴灌系統出現壓差過大、跑冒滴漏嚴重、人工降壓運行等問題發生，引起系統長期處于低壓運行工況，系統設備性能和滴灌技術效益得不到正常發揮。

3 結束語

為了確保滴灌技術在工程實踐應用中發揮良好的工程效益，在工程資金、土地集中的基礎上，要不斷優化完善規劃方案，尤其應充分結合項目的地質、水文、氣象、作業生產影響機制等因素，進行系統方案的技術經濟必選和管道設備的優化選型，確保規劃方案具有較高的技術可靠性、經濟合理性和運行管理便捷性，推動工程高效優質的建設發展。

參考文獻

[1]王玉明，張子義，樊明壽.馬鈴薯膜下滴灌節水及生產效率的初步研究[J].中國馬鈴薯，2009，23（3）：148-150.

[2]夏智訊.節水農業技術研究成果[M].北京：中國水利水電出版社，2002.