噴灌技術在農業種植中的應用

梁偉晶

（公主嶺市水利勘測規劃服務中心，吉林公主嶺 136100）

0 引言

吉林省中西部地區農業種植以玉米為主，近幾年隨著國民經濟的快速發展，糧食深加工需求加強，對糧食的需求量逐步增多。吉林省是農業大省，屬北方地區，水資源非常短缺，水資源供需矛盾非常尖銳，由于干旱造成糧食產量低，直接影響到農民的經濟收入及農民脫貧致富奔小康的進程。通過參照成功地區的節水灌溉經驗，采用噴灌的灌溉方式，提高低產的農作物產量。

1 簡述

噴灌是借助水泵和管道系統，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。

噴灌的特點：節省用水，噴灌的灌溉水利用系數可達0.8～0.85，與地面灌溉比可省水30%～50%；提高作物產量及品質，可增產10%～20%；適應性強；省工省地，可提高土地利用率7%～15%；不破壞土壤團粒結構；可實現自動化[1]。

2 噴灌系統組成及分類

2.1 噴灌系統組成

噴灌系統由水源工程、首部裝置、輸配水管道系統和噴頭組成。

2.2 噴灌系統類型

噴灌系統按照噴灌作業過程中可移動的程度分為下列三類。

移動式噴灌系統：除水源外，動力機、水泵、干管、支管和噴頭等都是可以移動的，因而可在一個灌溉季節里在不同地塊輪流使用，提高了設備利用率，可節省單位面積投資，但工作效率和自動化程度低，移動式噴灌系統適用于灌溉次數較少的大田作物和小塊地段。

半固定式噴灌系統：管網主支管可移動。干管埋地后增加了設備的使用壽命，并減少了設備安裝，搬移的勞動強度，方便了運行操作，提高了生產效率。支管可移動，降低了工程造價，但工程投資略大于移動式噴灌系統。

固定式噴灌系統：除噴頭外，各組成部分在長年或灌溉季節均固定不動。干管和支管多埋設在地下，噴頭裝在由支管接出的豎管上，操作方便，效率高，占地少，也便于綜合利用和實現灌溉的自動控制，但需要大量管材，工程造價高。

3 噴灌技術在玉米種植方面的應用

公主嶺市位于吉林省中西部，公主嶺市總耕地面積27.66萬hm2，其中，有效灌溉面積4.352萬hm2，農業種植結構以水稻和玉米等，其中玉米播種面積24.626萬hm2。灌溉方式包括：大水漫灌、管灌，水資源利用率和節水灌溉率較低。

根據吉林省農發辦《關于編報2015年農業綜合開發實施節水增糧行動項目計劃的通知》有關要求及省政府《研究節水增糧行動項目建設有關規定》，公主嶺市2015年農業綜合開發節水增糧行動建設任務為0.4萬hm2，全部利用地下水發展全移動式噴灌工程。通過吉林省農業綜合開發節水增糧行動的實施，發展節水灌溉工程，可大幅度提高水資源利用率，提高糧食綜合生產能力，推進現代農業發展，為國家糧食安全提供堅實支撐。

4 噴灌工程設計

4.1 水源井工程設計

依據項目區物探工作報告確定打井494眼，其中：42 m深水源井160眼；42 m深水源井80眼，54 m深水源井80眼；40 m深水源井174眼。配套潛水泵539臺（套），水源井工程采用球墨鑄鐵管井，設計出水量為20 m3/h。單個井房建筑面積6 m2。

4.2 管道工程設計

管道系統：本次設計考慮到地方要求及農民意愿，采用移動噴灌方式，干管、支管采用消防軟管。管道系統干管與水源相連，垂直壟向布置，支管與作物種植方向一致。為了便于項目區耕作和交通運輸，在項目區內布設機耕路。水泥路面寬4.5 m，路基為白灰土，進行平整、夯實，混凝土路面厚20 cm，下設20 cm厚白灰土墊層。另一種為砂石路面，路面寬度為4.5 m。布設涵管橋95座。

4.3 灌溉制度

根據基本情況和規劃設計參數，利用公式計算設計灌水定額。

式中，ms—最大灌水定額（mm）；

H—計劃濕潤層厚度（cm）；

β1—適宜土壤含水量上限（重量百分比）；

β2—適宜土壤含水量下限（重量百分比）；

β—土壤田間持水量（重量百分比）；

γ—土壤容重g/cm3。

經計算分析，玉米各生育期設計灌水定額見表1、表2。

表1 玉米各生育期灌水定額

表2 單次最大灌水定額計算

經計算表2設計灌水定額取m=21.75 mm。單井控制灌溉面積按8.33 hm2進行規劃設計。灌水周期T＝7天。系統設計流量為19.64 m3/h。設計采用雙噴嘴ZY-2H型噴頭。噴頭噴嘴直徑6.0 mm，其性能參數如下：工作壓力為200 kPa，射程R=16.3 m，全圓噴灑流量Q=2.43 m3/h。干管采用Φ80消防軟管；支管采用Φ80消防軟管。設計選用175QJ20-78/6潛水泵。

5 節水效益及增產

5.1 節水效益

公主嶺市水資源總量為55 855萬m3，地表水資源量為23 354萬m3，地下水資源量為33 062萬m3，重復量為561萬m3。

項目片區現狀總用水量為613.3萬m3，開發利用率為67.2%，農業灌溉用水占總用水量的85.12%，是本區域的主要用水戶，應該采取農業節水措施，合理開采利用有限的地下水資源。

2015年公主嶺市實施高效節水灌溉面積0.4萬hm2，全部為旱田噴灌，工程建成后，灌溉用水量將得到有效控制，灌溉定額由137 m3/667m2減少到87 m3/667m2，年可節水量300萬m3，畝均節水量約50 m3，節水率達37%。

5.2 提高作物產量

噴灌便于嚴格控制土壤水分，使土壤濕度維持在作物生長最適宜的范圍。而且在噴灌時能沖掉植物莖葉上塵土，有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對土壤不產生沖刷等破壞作用，從而保持土壤的團粒結構，使土壤疏松多孔，通氣性好，因而有利于增加農作物產量。

噴灌是節水灌溉的一種灌水方式，實踐證明極大提高了農作物產量，能按照作物不同生長階段的需水量適時澆水，灌溉的均勻度較高；在總水量及灌溉面積相同的情況下，縮短了灌溉周期；擴大了灌溉面積，提高了用水保證率。達到穩產，增產的效果。

根據公主嶺市近年來實際灌溉情況調查，正常種植方法，玉米產量在618 kg/667m2左右；不進行灌溉時，玉米產量在541 kg/667m2左右。按照平常年景采用噴灌方式后，玉米產量可達到825 kg/667m2左右，新增面積玉米增產大約284 kg/667m2左右。工程實施后，年增產糧食1 698萬kg。年增加產值3 345萬元，人均增加產值1 927元，如果遇到干旱或特大干旱年份增產效果更為明顯。玉米噴灌高效節水技術的實施，給農民帶來巨大的經濟實惠。

6 結語

噴灌節水技術在玉米種植業的應用，改善了傳統農業種植的灌溉條件，減少農業灌溉水的浪費及靠天吃飯的被動局面，擴大有效灌溉面積，最大限度地提高農業灌溉水的有效利用率，通過綜合農業節水措施的實施，一是減少了水資源的浪費，噴灌屬全管道輸水，使水分的滲漏和損失降低到最低限度，做到適時地供應作物根區所需水分，不存在外圍水的損失問題，又使水的利用效率大大提高。二是減少了水肥、農藥的施用量以及病蟲害的發生。三是提高作物產量，噴灌節水技術是采用合理的灌溉制度對作物進行按需灌溉，能合理控制土壤的含水率及作物生長所需的灌水深度，保持土地表層土壤更加松軟，大氣環境濕度適宜，有利于作物生長，提高了作物產量、質量，產生了增產增收的效益，經過幾年的運行，為節水灌溉技術的推廣起到了示范性作用[2]。