設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化新技術(shù)介紹

鄭育鎖，郭云峰，陳子學(xué)，劉志杰，張 滈

（天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300061）

天津地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)主要依賴地下水進(jìn)行灌溉，同時灌溉用水量較大，地面灌溉方式年平均450 m3以上。在當(dāng)今水資源緊缺、地下水超采嚴(yán)重，設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥消耗量大利用率低的形勢下，雨水是一種非常規(guī)、經(jīng)濟(jì)的水資源，在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，雨水收集和儲存尚處于初級利用階段[1]，本文總結(jié)集成設(shè)施大棚膜面、新型軟體集雨水窖和水肥一體化技術(shù)，在設(shè)施蔬菜作物上開發(fā)利用雨水資源。通過水窖收集的雨水，可有效補(bǔ)充水源，同時相比地表水，明顯改善水質(zhì)，尤其是在淺層地下水和地表水礦化度較重地區(qū)，難以滿足蔬菜種植水質(zhì)要求，集雨窖收集的雨水含鹽量低、中性或微酸性，適合作物生長水質(zhì)要求。

1 技術(shù)概念

設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)，是在設(shè)施農(nóng)業(yè)上通過集成設(shè)施棚膜膜面、軟體集雨窖和噴滴灌水肥一體化技術(shù)，充分利用自然降水，提高水肥利用效率，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的新型綠色節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。

2 適用范圍

設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)適用于水資源緊缺，年降雨量在400 mm 以上，一般要求設(shè)施農(nóng)業(yè)棚與棚之間距離在7 m 以上，且空間基本閑置的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植區(qū)。尤其是在地下水超采嚴(yán)重，淺層地下水和地表水礦化度較高的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植區(qū)技術(shù)需求更大。

3 技術(shù)體系組成

設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)系統(tǒng)，包括設(shè)施大棚棚膜面、軟體集雨窖和水肥一體化系統(tǒng)集成。軟體集雨窖安裝在棚與棚之間空地，設(shè)施大棚棚膜面與軟體集雨窖集雨面連接，集雨面軟體材料壓在棚膜下，重疊5 ～10 cm 即可；集雨窖體從底側(cè)連接出水管，出水口通過底部地埋PVC 管道與棚室管網(wǎng)連接。棚室內(nèi)管道上依次安裝逆止閥、水泵，分別通過PVCФ50向混肥池和棚室輸水，向棚室輸水管道上依次布置Ф50 管徑的球閥、過濾器，到棚室支管通過PVCФ50 管徑直接變?yōu)镻EФ40，毛管連接到PEФ40 支管上。

溫室大棚里水肥一體化系統(tǒng)由水源、首部、管網(wǎng)和灌水器4 個部分組成，首部主要包括閥門、過濾器和施肥器，管網(wǎng)包括棚內(nèi)支管和毛管，灌水器為毛管上的滴頭。另外泵前段從混肥池并聯(lián)PVCФ50 到主管道上，實現(xiàn)注肥功能，混肥池中并聯(lián)管道前段安裝逆止閥。水肥一體化系統(tǒng)多為滴灌水肥一體化方式，滴灌水肥一體化系統(tǒng)組成及參數(shù)：一般PE 支管Φ32，長60 ～90 m，滴灌管鋪設(shè)在壟中間，每根長8 ～10 m，間距0.8 ～1.2 m；滴灌管Φ16，壁厚0.4 mm，流量1.38 ～1.7 m2·h-1。過濾器一般選用網(wǎng)式過濾器，棚內(nèi)施肥裝置文丘里、比例施肥器或注肥泵，溶肥裝置選用棚內(nèi)3 m3軟體圓柱形混肥池。

4 操作要點(diǎn)

4.1 軟體水窖選型

一般根據(jù)棚室空間大小確定軟體集雨窖規(guī)格。軟體集雨窖一般可有2 種規(guī)格：

4.1.1 200 m3軟體集雨窖。主要針對寬8 m、長65 m 的日光溫室設(shè)施大棚，棚與棚空地間距應(yīng)大于7 m。軟體集雨窖窖體可設(shè)計為寬3.15 m、長60 m、深1.1 m，水窖集雨面為寬5.15 m、長62 m，集雨面積319 m2，棚膜集雨面積496 m2。

4.1.2 300 m3軟體集雨窖。主要針對寬8 m、長90 m 長的日光溫室設(shè)施大棚，棚與棚空地間距應(yīng)大于7 m。軟體集雨窖窖體可設(shè)計為寬3.15 m、長86 m、深1.1 m，水窖集雨面為寬5.15 m、長88 m，集雨面積453 m2，棚膜集雨面積720 m2。

玻璃連棟溫室可結(jié)合集雨槽進(jìn)行管道集雨到水窖。水窖規(guī)格可根據(jù)棚室實際尺寸量身定做。

4.2 操作方法

在軟體集雨窖、棚內(nèi)水肥一體化系統(tǒng)都安裝并連接好后，主要是應(yīng)用好設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)。具體操作方法分為2 個環(huán)節(jié)步驟：

4.2.1 設(shè)施膜面軟體集雨窖集雨面聯(lián)合設(shè)施棚膜集雨面收集雨水。在雨季時節(jié)，提前做好軟體集雨窖集雨面和設(shè)施棚膜面銜接，并清理水窖集雨面和設(shè)施棚膜銜接處雜物（包括雜草等），借助軟體集雨窖集雨面聯(lián)合設(shè)施膜面集雨面有效收集雨水。集雨過程不需要人工和能量消耗，只需提前做好清除雜物和棚膜與集雨窖面有效銜接即可。

4.2.2 設(shè)施作物水肥一體化操作。一般分單一灌溉和灌溉施肥。在需要灌水時，開啟集雨窖水源水泵，將水注入棚室內(nèi)水肥一體化管網(wǎng)中，實現(xiàn)灌溉。在灌溉同時需要施肥時，可打開棚內(nèi)施肥裝置文丘里或注肥泵，將混肥桶中提前溶好肥料的肥液同時注入管道中，實現(xiàn)灌溉施肥水肥一體化。施肥前先滴清水，壓力穩(wěn)定后再施肥，施肥后再滴清水清洗管道。施肥應(yīng)注意肥液濃度，避免肥害。要定期檢查、及時維修系統(tǒng)設(shè)備，防止漏水，及時清洗過濾器。首次灌溉前和末次灌溉后應(yīng)用清水沖洗系統(tǒng)。在設(shè)施溫室大棚冬季時使用，一般需要在灌溉3 d 前將溫度較低的軟體集雨窖收集的雨水提前抽取到棚內(nèi)混肥池中，進(jìn)行棚內(nèi)提溫。

5 配套措施

設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)要發(fā)揮好作用，必須做好相關(guān)配套措施，主要包括水窖水位自動監(jiān)測、集雨窖集雨面與棚膜結(jié)合程度、配套棚內(nèi)混肥池、潛水泵等方面措施。

水窖水位自動監(jiān)測措施，由于水窖集雨面不透明，水窖水位無法目視，應(yīng)配套在水窖里放置自動水位監(jiān)測儀，與水泵連接，保證水泵正常安全運(yùn)行。

水窖集雨面與棚膜膜面銜接措施，在夏季降雨集中時設(shè)施大棚棚膜會不定期、不同程度打開下風(fēng)口，因此應(yīng)在降雨時及時放下下風(fēng)口，并做好水窖集雨面與棚膜無縫銜接，最大限度發(fā)揮棚膜集雨面的功能。

配套棚內(nèi)3 ～4 m3混肥池和水泵措施，一方面可解決設(shè)施大棚灌溉水源水壓低問題影響水肥一體化有壓灌溉要求，一般先儲存到混肥池中，通過微小型離心泵，實現(xiàn)有壓灌溉和水肥一體化施肥；另一方面，通過配套混肥池儲存水作用，在設(shè)施大棚冬季灌溉前將水窖低溫水提前3 d 抽到混肥池中，可有效解決冬季水窖水低溫問題，提升灌溉水溫，保證灌溉水達(dá)到棚內(nèi)作物生長適宜溫度的問題。

6 應(yīng)用效果

技術(shù)通過集雨窖、棚膜、水肥一體化技術(shù)集成，有效集雨、高效節(jié)水灌溉、水肥耦合的一體化集成，具有節(jié)水、節(jié)肥、省工、改善水質(zhì)、增產(chǎn)、增效的效果。

6.1 替代地下水效果突出

由于設(shè)施農(nóng)業(yè)種植大多以反季節(jié)作物品種為主，致使作物需水時節(jié)與天然降水季節(jié)嚴(yán)重不符，往往需要較大容積的蓄水設(shè)施進(jìn)行水量調(diào)節(jié)[2]。根據(jù)目前示范應(yīng)用效果分析，土壤栽培實現(xiàn)雨水替代深層地下水80%以上，基質(zhì)栽培實現(xiàn)100%替代；技術(shù)最大效果就是提供優(yōu)質(zhì)雨水水源，解決了溫室冬季生產(chǎn)用水與夏季集中降雨時間上的不匹配。

6.2 改善灌溉水質(zhì)

相比淺層地下水或河溝地表水，雨水含鹽量明顯較低、中性或弱酸性。軟體水窖存儲雨水相對封閉，無綠苔，無異味，水質(zhì)透亮安全。通過棚窖收集的雨水，很少有雜質(zhì)進(jìn)入，含鹽量低，EC 值不到200 μS·cm-1，水質(zhì)明顯優(yōu)于淺層地下水，甚至優(yōu)于深層地下水和地表河水，一方面適合微灌水肥一體化利用，另一方面有助于提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)。如表1 所示，天津市濱海地區(qū)淺井水pH 值為8.2，EC 值高達(dá)3 000 μS·cm-1，對設(shè)施蔬菜生長產(chǎn)生明顯障礙，導(dǎo)致產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低。

表1 天津市西青區(qū)設(shè)施基地不同水源水質(zhì)對比

6.3 軟體集雨水窖成本低

設(shè)施膜面軟體集雨窖水肥一體化技術(shù)配備的設(shè)備，水窖成本根據(jù)實際售價，按照建一個100 m3軟體集雨窖成本2.8 萬元，相比傳統(tǒng)磚砌水泥水窖約需成本5 萬元，成本降低了44%。

6.4 生態(tài)環(huán)保

軟體水窖符合中央“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新時代發(fā)展理念，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。技術(shù)最大生態(tài)優(yōu)勢，開辟優(yōu)質(zhì)新水源，通過收集雨水，降低地下水開采強(qiáng)度。軟體水窖可量身制作，不需硬化工程，產(chǎn)品使用后無需進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，只需簡單地面平整。不產(chǎn)生滲漏，防止水土流失，不破壞原土地植被系統(tǒng)，保持原有生態(tài)環(huán)境。軟體水窖無任何無機(jī)污染和有機(jī)污染，無土壤污染滲透，無污染物殘留。

7 應(yīng)用前景

經(jīng)過技術(shù)示范實踐，形成了適合天津地區(qū)設(shè)施蔬菜不同生產(chǎn)模式的軟體集雨節(jié)水技術(shù)模式，驗證了應(yīng)用效果，為大面積推廣奠定了堅實基礎(chǔ)。目前，在全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心推動下，在華北地區(qū)20 多個市縣區(qū)設(shè)立50 多個示范區(qū)，針對10 多種作物開展試驗示范和模式集成，各級組織技術(shù)培訓(xùn)和觀摩交流活動80 多次，專家技術(shù)指導(dǎo)活動12 次，培訓(xùn)指導(dǎo)農(nóng)民4 000 多人次。集雨補(bǔ)灌技術(shù)列入了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部綠色技術(shù)導(dǎo)則，結(jié)合旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、地下水超采綜合治理、高效節(jié)水灌溉等項目開展推廣應(yīng)用。與產(chǎn)業(yè)扶貧緊密結(jié)合，全國累計推廣應(yīng)用不同容積軟體集雨窖1 萬多套。如果按照天津地區(qū)設(shè)施溫室面積9 593 hm2推廣50%的規(guī)模，每667 m2配套300 m3水窖，每667 m2集雨量按300 m3計算，年可替代地下水2 158 萬m3，最大程度解決了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)抽取地下水的矛盾，同時保障了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。