节水灌溉技术在设施农业中的应用

张振振

（本溪满族自治县农业综合发展服务中心，辽宁 本溪 117100）

随着农业科学技术的快速发展，设施农业生产越来越普及。以精准灌溉和按需灌溉为主的机械节水灌溉技术，在设施农业生产中得到广泛应用，使灌溉水利用率得到有效提升，对改善农作物品质和提高农作物产量具有重要的现实意义。当前，机械节水灌溉技术及相关机械已成为设施农业生产中必不可少的装备。

1 节水灌溉技术体系

节水灌溉根据供水条件和作物需水规律，精确控制灌溉用水量，有效提高灌溉水的利用效率，经济效益、社会效益和生态效益显著。从广义来说，凡是能提高灌溉水利用率和效率的技术措施，均属于节水灌溉技术体系的内容。节水灌溉技术体系的组成见图1。

图1 节水灌溉技术体系Figure 1 Water-saving irrigation technique system

2 设施农业应用节水灌溉技术的必要性

在我国北方地区，主要利用设施农业生产反季蔬菜、花卉等。温室为半封闭的生态体系，湿度较高、风速较弱，土壤、水分、植物和空气之间形成较为封闭的循环模式，环境的相对湿度较高，容易诱发多种病虫害。同时，灌溉是设施农业生产中唯一的水资源来源，灌溉用水的消耗量较大，水利用率较低，导致我国水资源短缺的危机加剧。

以喷灌和微灌为主的机械节水灌溉技术，能够精准控制作物的灌溉量，实现按需灌溉，可有效降低温室内的相对湿度，提升灌溉水的利用率和生产率。

3 设施农业节水灌溉技术

目前，应用于设施农业的节水灌溉技术主要有喷灌技术、微灌技术、低压管道输水灌溉技术。其中微灌技术又分为滴灌、微喷、小管出流灌、渗灌等形式。

3.1 喷灌技术

喷灌技术利用设备（动力机、水泵、管道等）或水的自然落差对水进行加压、雾化并喷洒在土壤表面，是较为先进的节水灌溉技术之一。喷灌系统由水泵、动力机械、管道及喷头组成，布置方式有固定、半固定式、移动式三种，其中半固定式应用较多。

喷灌技术有以下优点：1）不产生深层渗漏和地面径流，减少灌溉用水量；2）减少田间渠道占地，土地利用率高；3）调节设施内的温度和湿度，减少病虫害发生机率。

喷灌技术的缺点有：1）受风力影响较大。2）蒸发损失相对较大；3）设备及工程投资费用较大；4）大型喷灌设备结构复杂，操作及维修技术要求高。

3.2 低压管道输水灌溉技术

低压管道输水技术是一种地面灌溉技术，其利用低压输水管道将水输送至田间，可有效减少水分渗漏和蒸发损失，其系统结构及组成见图2。在温室生产中，管道灌溉可与其他灌溉系统结合使用。

低压管道输水灌溉技术有以下优点：1）以管代渠，减少土渠占地，一般可减少占地2%左右；2）输水速度快，省时省力；3）设备安装简单，投资少，运行费低；适应性强，不受地块大小和作物种植方式的限制；4）不堵塞，对水质要求不高。

低压管道输水灌溉技术的缺点有：1）灌溉效率低，无法准确控制灌水量；2）不能随灌溉施用肥药。

3.3 微灌技术

微灌为一种局部灌水技术，是目前节水效果最好的灌溉技术。微灌利用低压管道系统精确地将水、肥输送到作物根区土壤，可满足作物根系的蓄水要求，改善空气湿度。但微灌的设施投入比较大，管理要求非常精细。

3.3.1 滴灌滴灌通过安排在管道上的滴头，缓慢地将水准确、均匀地滴入作物根区的土壤，是最先进的温室灌溉方式之一。设施农业滴灌技术体系主要包括水源工程、日光温室（或塑膜大棚）、灌溉首部枢纽（水泵、控制设备、施肥设备、过滤设备）、输水管道、灌水器。滴灌系统的结构及组成见图3。

图3 滴灌系统结构示意图Figure 3 Structural diagram of drop irrigation system

滴灌技术的地表土壤蒸发量小，用水精确、均匀，节水效果显著。同时，其能够改善温室的湿度、温度条件及土壤的水热气状态。滴灌结合覆膜进行膜下灌溉，能够使作物棵间水资源的蒸发量得到明显减少，确保环境的湿度。

3.3.2 小管出流小管出流灌溉技术利用直径4 mm的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流（射流）局部湿润作物附近土壤，是一种局部灌溉方式。其特点是抗堵塞性能强、浇地效率高、管理方便。

3.3.3 渗灌渗灌是一种地下微灌形式，利用埋入地表下30～40 cm的地下管道，使压力水以渗流的形式湿润作物周围的土壤。其将渗灌管埋在地下，灌溉水直接送入作物根层土壤，灌溉速度较为缓慢，减少地表水蒸发和水土流失；据作物生长的需水量灌溉，使作物根部有足够的水资源；灌溉合理均匀，用水量最少，水肥利用率最高。但其埋于地下的设备施工麻烦，不便于管理且投资大。

4 结语

近年来，以滴灌和微喷灌为主的机械节水灌溉设施，在干旱少雨地区应用广泛。空间信息技术和计算机模拟技术的发展，为节水灌溉技术的自动控制提供了技术基础。精量灌溉在我国设施生产中有很大的发展空间，是节水灌溉工程技术的发展趋势。