設施大棚簡易水肥一體化灌溉系統設計及技術要點

趙天義 宋靜靜 凌啟昌 鄧存英 班盛

設施大棚簡易水肥一體化灌溉系統設計及技術要點

趙天義 宋靜靜 凌啟昌 鄧存英 班盛

導讀：介紹了一種設施大棚簡易水肥一體化灌溉系統及技術要點。該系統結構簡單、維修方便，能夠針對不同農作物種類及生長情況有效地選擇不同灌溉方式及組合，實現省工、省肥、節水、高產、高效和優質目的，勞動效率提高10倍，節水54.12%，節肥28.57%。

隨著全球人口不斷增長以及生態環境日益惡化，水資源缺乏日益嚴重。我國是一個農業大國，農業灌溉作為最大的用水領域，表現尤為突出[1]。傳統農田灌溉方式一般是人力將水或肥挑至田間，再手動給水、給肥。該種灌溉方式不僅工作繁重、效率低下，還容易導致土壤鹽漬化，只適用于小規模的家庭種植。除此之外的主要方式就是大田漫灌，肥隨水走，肥、水浪費嚴重。因此，大力發展規模化、集約化、生態化的高效節水設施農業是現代農業發展的必由之路。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技術水平，后期維修、保養要求較高，難以在生產上大規模推廣應用[2，3]。

近年來，欽州市不斷發揮本地資源和區位優勢，大力發展設施蔬菜產業，加快現代高效農業發展步伐，實現了農業發展的新跨越[4]。本研究通過多年不斷探索、實踐，摸索出一套適合設施大棚的簡易水肥一體化灌溉系統，該系統結構簡單、維修方便，能夠針對不同農作物種類及生長情況有效地選擇不同灌溉方式，累計推廣面積超過1 000 hm2，實現省工、省肥、節水、高產、高效和優質目的，勞動效率提高10倍，節水54.12%，節肥28.57%。

1 灌溉系統及控制方法

該水肥一體化下灌溉系統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。首部動力水泵用變頻器控制，實現定壓自動供水。田間控制閥調節控制由人工完成，滿足分區灌溉及施肥需要。具體結構如圖1示。

注：1.蓄水池；2.動力水泵；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.遠傳壓力表；16.流量計數裝置；17.泄壓閥；18.進排氣閥；19.排氣口。

2 關鍵設備選型

2.1 動力水泵選擇

動力水泵一般要求揚程40 m以上，流量根據土地面積及栽培作物種類選擇[5]。以設施蔬菜種植為例，每10 m3/h流量可滿足16 hm2設施蔬菜生產用水需要。變頻控制設備根據動力水泵配套使用。

2.2 過濾設備選擇

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

2.3 田間灌溉設備選擇

田間灌溉設備包括噴灌系統和滴灌系統。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，便于清理管內雜質。噴頭選用倒掛式旋轉噴頭，噴灑半徑超過3 m，另需加裝防滴漏閥。滴灌帶選用DN16 PE迷宮式壓力補償軟管，根據不同栽培作物選擇不同滴孔密度。每條噴灌帶及滴灌帶設一旁通開關，便于檢修。每組大棚再各設噴灌、滴灌總開關，如圖2示。

3 技術要點

3.1 追施肥料

該系統只能實現定量施肥。每次施肥前按所需施肥量，全部或部分放入肥料池，通過打開肥料池進水開關，進水溶解肥料。然后通過動力水泵進肥口吸入肥水，通過田間管道開展施肥作業。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，需繼續供水幾分鐘，沖洗管道。

3.2 壓力調控及選擇

動力水泵運行之前，根據灌溉方式在變頻控制器上設定合適的壓力值。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，達不到預期效果；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壓力差過大，說明過濾器堵塞嚴重，需馬上停機清理。

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、不會引起灌溉水pH值劇烈變化、對灌溉系統腐蝕性小及多種肥料溶解混合后不發生化學反應產生沉淀等要求[6]。另外，還要根據不同作物、不同生育期，選擇不同的肥料種類。

[1]山立，韓冰，鄒宇峰.中國節水農業科技創新面臨的挑戰及制約因素[J].世界農業，2016（3）：15-21.

[2]趙奕嵐.張掖市發展高效節水農業的優勢分析[J].水利規劃設計，2016（1）：35-36.

[3]趙靜峰，李艷霞，權明偉.水肥一體化應用技術要點剖析[J].科技向導，2012（8）：308.

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

[5]劉大江，馬玉祥，段曉研，等.大田滴灌工程設計主要參數選擇[J].甘肅農業，2006（4）：113.

[6]李久生，張建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理與應用[M].北京：中國農業科學技術出版社，2003．

欽州市科學研究與技術開發計劃資助項目（20108428）

趙天義，廣西欽州市農業技術推廣中心，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，欽州學院，電話：18807870379，E-mail：songjing2345@163.com

凌啟昌，欽州市農業環境保護站

鄧存英，班盛，欽州學院

2017-03-27