日光溫室灌溉技術(shù)及裝備研究

董向輝

摘要：灌溉是日光溫室生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。概述日光溫室中常用的灌溉技術(shù)，詳細(xì)介紹懸掛自走式噴灌系統(tǒng)和滴灌控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、作業(yè)過程及優(yōu)缺點(diǎn)，以期為更加先進(jìn)、實(shí)用的日光溫室灌溉技術(shù)及裝備的研究發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：日光溫室;灌溉;技術(shù);裝備

中圖分類號(hào)：S275;S625.5? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2018）05-0069-02

日光溫室是用來栽培植物的設(shè)施。在不適宜植物生長(zhǎng)的季節(jié)，溫室的透光性及保溫性為作物的生長(zhǎng)提供了可能，但同時(shí)，溫室的密閉性導(dǎo)致作物無法利用自然降雨。水分是作物生長(zhǎng)必不可少的條件，因此灌溉技術(shù)在溫室中發(fā)揮著重要作用。

1 日光溫室中常用的灌溉方式

1.1 漫灌

漫灌是一種比較粗放的灌水方法，即在灌水時(shí)任水在地面漫流，借重力作用浸潤(rùn)土壤。漫灌是日光溫室大棚建立初期農(nóng)民普遍采用的灌溉手段，這種方式不僅耗費(fèi)人力，而且灌溉不均勻、水資源利用效率較低。隨著日光溫室的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的灌溉方式已無法滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。

1.2 管道式灌溉

管道式灌溉是選用PE，PVC等材料的塑料軟管在地下、地表或空中進(jìn)行管路鋪設(shè)，利用管道將水直接送到作物附近進(jìn)行灌溉，通常用于日光溫室內(nèi)無土栽培種植中。管道灌溉與漫灌相比，具有輸水迅速、使用簡(jiǎn)單、節(jié)水省地、不易堵塞、可長(zhǎng)時(shí)間使用等優(yōu)點(diǎn)，但其安裝耗費(fèi)人力較多，且不易精確控制水量和施肥量。

1.3 滴灌

滴灌是日光溫室中較為常見的節(jié)水灌溉方式，適用于各種環(huán)境下的作物灌溉。滴灌灌水器有滴頭、滴灌、滴灌帶、滴箭等。滴灌系統(tǒng)一般布置于溫室地表，或?qū)⒌喂喙苈裼诘叵?0 cm處。滴灌具有省水、省工、防蟲害、增產(chǎn)增效、易于水肥管理的優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)水質(zhì)的要求較高，滴頭容易堵塞，維護(hù)成本大。滴灌可依照溫室生產(chǎn)情況和氣候條件與微噴灌或管道灌溉結(jié)合使用。

1.4 噴灌

噴灌是通過管道將水經(jīng)有壓噴頭分散成細(xì)小水滴，呈霧化狀均勻地噴灑到作物表面，一般采取吊灌或支桿噴淋方式實(shí)現(xiàn)對(duì)作物灌溉。噴灌裝置由微噴頭、噴槍、多孔管等部件組成。噴灌利于作物快速吸收，增產(chǎn)幅度大;灌水均勻，可以改善溫室小氣候;無需建設(shè)溫室水渠，減少平整土地的工作量;節(jié)水效果顯著，水資源利用率較高。

2 日光溫室中主要的灌溉技術(shù)及裝備

近年來，日光溫室數(shù)量急劇增多，同時(shí)勞動(dòng)力大幅減少。在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，積累多年的農(nóng)藝研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合農(nóng)戶使用中的不斷反饋，懸掛自走式噴灌系統(tǒng)和滴灌控制系統(tǒng)（如圖1所示）被研制出并得到很好的推廣與應(yīng)用。

2.1 懸掛自走式噴灌系統(tǒng)

懸掛噴灌一般采用微噴方式形成細(xì)小水滴噴灑在作物表面，更利于作物吸收，并可以控制噴水量和灌水均勻性，避免地面徑流與深層滲漏損失。懸掛自走式噴灌機(jī)（如圖2所示）懸掛于溫室頂部的軌道上進(jìn)行灌溉作業(yè)，供水管及供電電纜吊裝在噴灌設(shè)備軌道上隨行，實(shí)現(xiàn)自走式噴灌。移動(dòng)軌道固定在溫室大棚的桁架上，不占用溫室大棚的地上面積，不影響其他生產(chǎn)操作。懸掛自走式噴灌系統(tǒng)主要由懸掛軌道系統(tǒng)、進(jìn)水部件、主機(jī)及噴頭、噴桿組成，其中進(jìn)水部件包括掛式膠管小滑車、進(jìn)水膠管、電源線等，主機(jī)由減速電機(jī)、控制箱、光電開關(guān)、機(jī)架等組成。噴灌機(jī)行走驅(qū)動(dòng)可以采用手推式、水動(dòng)式、電動(dòng)式等多種方式。手推行走式噴灌機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于操作，成本較低，但是需要耗費(fèi)人力，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，工作效率較低。水動(dòng)行走式噴灌機(jī)以水為動(dòng)能，運(yùn)行需要供水壓力，對(duì)噴灑效果有一定影響，適用于電力供應(yīng)不充分的地區(qū)。電動(dòng)行走式噴灌機(jī)工作靈活方便，可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，目前在各種溫室大棚中應(yīng)用最多。但這種噴灌機(jī)對(duì)溫室大棚的硬件條件要求較高，安裝過程復(fù)雜，投入資金較多，適用于生產(chǎn)水平較高的智能溫室。

2.2 滴灌控制系統(tǒng)

滴灌控制系統(tǒng)一般包括動(dòng)力加壓設(shè)備（如水泵）、水質(zhì)凈化設(shè)備、各級(jí)輸配水管及滴頭4個(gè)部分，將其與水肥一體化設(shè)備配套使用效果更好。目前，簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)一般采用單片機(jī)控制，可以通過按鍵手動(dòng)控制，或借助土壤濕度探頭監(jiān)測(cè)棚內(nèi)土壤濕度情況來簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)水閥的開啟與停止。復(fù)雜的控制系統(tǒng)一般結(jié)合日光溫室棚區(qū)及棚內(nèi)的多項(xiàng)環(huán)境因子數(shù)據(jù)來綜合判斷其灌溉的必要性，可以結(jié)合水肥一體設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)灌溉的同時(shí)配合不同配比的肥量，從而解決作物生長(zhǎng)過程中養(yǎng)分缺失的問題。滴灌控制系統(tǒng)的水利用率高，如果不使用水質(zhì)凈化設(shè)備，單次造價(jià)也較為低廉，但需要通過定期更換滴灌管帶來彌補(bǔ)設(shè)備缺失上的不足;如果增加水質(zhì)凈化設(shè)備或水肥一體化設(shè)備，則造價(jià)較為高昂，并有一定的維護(hù)成本。滴灌控制系統(tǒng)除了可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥，也可以通過增加信息化采集系統(tǒng)輔助控制來實(shí)現(xiàn)根據(jù)土壤肥力和種植氣象環(huán)境因子進(jìn)行精細(xì)化控制，從而達(dá)到精準(zhǔn)灌溉的目的。但滴灌方式本身決定了無法對(duì)作物表面進(jìn)行灌溉及打藥等操作，不具備懸掛自走式系統(tǒng)的栽種移植、采收運(yùn)輸、視頻移動(dòng)監(jiān)測(cè)等附屬功能。

3 結(jié)語

懸掛自走式噴灌系統(tǒng)和滴灌控制系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的日光溫室灌溉方式需要管理人員現(xiàn)場(chǎng)操作、機(jī)械化與自動(dòng)化程度低、工作效率低等問題。但這兩種灌溉設(shè)備也存在各自的缺點(diǎn)：懸掛自走式噴灌設(shè)備無法對(duì)作物表面及根部同時(shí)作業(yè)，對(duì)需要吊蔓繩的作物不能實(shí)現(xiàn)橫向行走灌溉;滴灌設(shè)備無法對(duì)作物表面進(jìn)行打藥對(duì)靶作業(yè)，不能實(shí)現(xiàn)采收運(yùn)輸功能。未來應(yīng)著眼于這些不足，研究開發(fā)新的灌溉系統(tǒng)，以滿足日光溫室不斷發(fā)展而產(chǎn)生的實(shí)際需求。

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Research on Solar Greenhouse Irrigation Technology and Equipment

DONG Xianghui

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： Irrigation is an important link in the production of solar greenhouse. This paper summarizes the irrigation technology commonly used in solar greenhouse， and introduces in detail the structure composition， operation process， advantages and disadvantages of suspended self-propelled sprinkler irrigation system and drip irrigation control system， in order to provide reference for the research and development of more advanced and practical solar greenhouse irrigation technology and equipment.

Key words： solar greenhouse; irrigation; technology; equipment