膜孔灌技术田间试验研究进展

贾丽华，费良军

（1.陕西省农业工程勘察设计院，西安 710068；2.西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西西安 710048）

膜孔灌是在覆膜灌溉基础上发展起来的一种旱作地面灌溉新技术，其利用地膜输水，通过作物孔和专用灌水孔入渗进行灌溉[1]。是一种将工程措施节水—局部渗灌与农艺节水—地覆覆盖栽培3项技术集成的一种崭新的农业节水技术。膜孔灌适应作物范围广，包括中等种植密度的作物，棉花、玉米、甜菜、瓜菜等已经实行了地膜栽培的中耕作物，黄豆、高粱、谷子、绿豆等将要实现地膜栽培的中耕作物，以及春小麦等已经实行了穴播的密植作物。由于其节水、保肥、保墒、灌溉质量高和灌溉水利用率高、省时、省工、投资少、简单易行，在我国新疆、宁夏、甘肃、内蒙古、陕西关中、山西、河南、河北等地得到了大面积推广，具有广阔的推广应用前景。

1 膜孔灌的节水、增产效果

1.1 膜孔灌的入渗面积

膜孔灌通过作物放苗孔或专门的放水孔进行灌水，灌溉水通过作物孔渗入土壤，实现了局部浸润性灌溉。费良军、徐首先等人通过田间微区对比试验，得出：膜孔灌通过局部入渗，湿润范围主要集中在根部，湿润范围小，其他部位仍处于原土壤水分状态。膜孔灌属于局部湿润灌溉，与全部湿润灌溉的传统畦灌相比，其受水面积仅为畦灌的1%～3%左右[4、5]。因此，灌溉水被作物充分而有效地利用，灌溉水的利用率很高。

1.2 膜孔灌的节水效果

大量的研究和实际应用均表明膜孔灌具有显著地节水效果。费良军、徐首先等人通过微田试验对比分析，膜孔灌与传统畦灌、一般覆膜灌溉相比，可节水20%～50%，最高可达70%[4、5]。高真伟对水稻膜孔灌节水增产效果的田间试验研究表明：水稻膜孔灌是一项有效的节水技术,两年平均灌溉用水量5 883m3/hm2，比对照的无膜常规灌溉 (7 932m3/hm2)少用水 2 049m3/hm2，节水达25.8%[6]。穆丽君对花生膜上灌节水增产机理研究表明：与常规的垅沟灌比，节水27.3%，水分生产率提高76.9%[7]。樊惠芳对地膜小麦膜缝灌节水增产研究表明：膜缝灌的灌水定额为露地畦灌的43%～54%,节水率为45%～57%[8]。张光辉对渭北旱塬膜上灌小麦研究显示：与其它处理相比，膜上灌灌水技术可以提高小麦水分利用效率29.4%，与一般大田小麦相比可提高43.7%[9]。张薇对麦棉套种膜上灌溉节水增产机理研究表明：麦棉套种膜上灌和棉花膜上灌分别节水29%和47%[10]。综合研究表明，膜孔灌通过覆膜，在地膜的保护下，阻断了田面土壤水分的棵间蒸发，减小了土壤水分的无效消耗，最大的降低了蒸发损失，在较长的时间内保持了较高的土壤含水量。膜下土壤水在常温下汽化—凝聚—再回归的过程中反复循环，延长了灌水周期，提高了灌溉水利用率。同时膜孔灌覆膜后，降低了沟 (畦)田面的糙率，灌溉水流在膜上行进，速度加快，减少了深层渗漏，提高了灌溉水的利用效率，降低了作物的灌溉用水量，极大地节约了水资源，节水效果十分显著。

1.3 膜孔灌的增产效果

贾丽华、费良军等对玉米膜孔灌农田水氮运移特性和耗水规律进行了试验研究，结果表明：膜孔灌土壤水分生产率较传统畦灌提高23.3%。较传统畦灌增产15.9%[4]。刘玉洁、李援农对膜孔灌溉条件下玉米增产研究表明：与不覆膜相比，可增产2 046.84 kg/hm2，产量提高了15.71%，水分利用效率可提高3.52%[11]。高真伟对水稻增产效果研究表明：水稻膜孔灌两年平均单产为8 193kg/hm2，比对照畦灌 (7 961kg/hm2)增产 232kg/hm2，增幅3%[6]。穆丽君对花生膜上灌节水增产机理研究表明：与常规的垅沟灌比，提高土地利用率16.7%，增产34%～68.5%[7]。宋春联对覆膜大豆膜上灌试验表明：产量平均比普通灌溉高176kg/hm2，平均增产幅度为8.3%。综合试验结果，膜孔灌较传统灌溉可增产3%~60%[12]。

1.4 膜孔灌的保肥、保墒效果

膜孔灌具有很好的保墒效果。膜孔灌土壤含水率集中分布在膜孔周围，与根系分布区相吻合。灌水后，基本上抑制了土壤的表面蒸发，有效湿润深度及土壤含水率增幅较大，具有很好的提墒特性。费良军、贾丽华等对玉米膜孔灌试验结果表明：玉米苗期0～60cm土层土壤含水率和播种灌水后土壤含水率，膜孔灌土壤平均含水率减小3.1%，畦灌则减小8.1%，玉米抽穗期0～10cm土层和20～40cm土层土壤含水率，膜孔灌仅减小4.6%，畦灌则减小15.5%，表明膜孔灌溉有显著抑制蒸发的能力，具有很好的保墒作用，为作物生长发育提供了良好的土壤环境[4]。

膜孔灌具有很好的保肥效果。覆膜减小了尿素水解过程中氨的挥发，反硝化作用产生的N2O、N2的损失使氮肥能够尽可能的保存在土壤中，具有很好的保肥特性。玉米收获后，与播种前相比，80～100cm土层硝态氮累积量，膜孔灌增加12.6kg/hm2，畦灌增加17.3kg/hm2，膜孔灌较传统畦灌减少4.68kg/hm2，膜孔灌较畦灌减少硝态氮向下部土层的淋溶损失约27.0%[4]。

2 膜孔灌作物灌溉制度

对膜孔灌农作物灌溉制度的研究主要集中在玉米上。刘玉洁在甘肃省武威市中心灌溉试验站，通过玉米膜孔灌大田试验表明：灌溉定额分别为4 500m3/hm2和5 400 m3/hm2时，玉米产量相近，但前者水分利用效率明显高于后者；灌溉定额为3 600m3/hm2时，虽产量明显低于前两者，但其水分利用效率最高，为2.727 3kg/m3，故最节水。在当地灌溉定额为4 500m3/hm2、灌水4次的灌溉制度经济效益最优[11]。贾丽华在西安理工大学试验场通过玉米田间微灌试验，利用边际效益理论分析发现，增加灌水量所获得的边际效益较小，玉米生育期最佳的灌水处理，灌溉定额为2 098.95m3/hm2，灌水4次。买自珍等人优化出宁夏中部旱带扬黄灌区地膜玉米膜孔灌溉条件下的灌溉制度，播前灌底墒水1 350m3/hm2，玉米需水关键期大喇叭口期至抽雄期和灌浆期，补灌定额分别675～900m3/hm2，灌溉定额 1 350～1 800m3/hm2[13]。

3 膜孔灌技术的农业综合效益

根据膜孔灌及其灌水技术在田间的初步试验表明：在畦宽1.0m、畦长250m，入膜流量 0.6l/s，灌水定额120m3/hm2时，膜孔灌的灌水长度可达500~800m，且符合灌水均匀度的要求。因此，在6~10hm2的条田中，可实现既无农渠又无毛渠和横埂等田间临时工程。在减少投入的情况下，可增加5%~10%的种植面积。据初步计算，基础建设投资是喷滴灌的1/10，每667m2约150元运行管理费，是喷滴灌的1/3，浇地劳动生产率是沟畦灌的5倍[3]。所以说膜孔灌是低投入、高效益的现代灌水技术，对实现现代灌溉农业的总目标具有重要意义。

4 研究展望

通过讨论分析，鉴于过去的大量研究主要集中在土壤水分上，对膜孔灌农田施肥灌溉土壤养分方面研究报导很少。因此，文章认为应从以下几方面进一步加大研究。

（1）研究大田种植作物条件下，膜孔灌田间土壤养分的运移、转化特性。

（2）研究大田种植作物条件下，膜孔灌的水肥耦合效应及水热运移特性及。

（3）开展大田不同作物的膜孔灌耗水规律研究。

（4）研究从土壤水分和养分两方面综合评价膜孔灌灌水质量的指标体系和评价方法。

[1]费良军，贾丽华.膜孔灌肥液入渗氮素运移特性研究进展.沈阳农业大学学报,2007,38:451~456

[2]董玉云，费良军.膜孔灌充分供水点源入渗研究进展.干旱地区农业研究，2005，23（6）

[3]李方红，李援农，王增红，等.膜孔灌溉技术研究的现状及展望.西北农林科技大学学报(自然科学版)，2005,33：128~131

[4]贾丽华.玉米膜孔灌农田水氮运移特性和耗水规律试验研究.西安，西安理工大学

[5]徐首先，魏玉强，聂新山，等.膜孔灌理论及应用技术初步研究.节水灌溉,1997,(2):23~29

[6]高真伟，闫滨，闫胜利,等.水稻膜孔灌节水增产效果的田间试验研究.农业工程学报，2001，17(3)：171~173

[7]穆丽君，陈海军，裴连海.花生膜上灌节水增产机理研究.《农业工程学报》 1997，3：89~92

[8]樊惠芳，张朝晖，罗碧玉，等.地膜小麦膜缝灌节水增产试验研究.水土保持研究,2002，9(2):128~130

[9]张光辉，朱立选.渭北旱塬膜上灌小麦研究初报.水土保持研究,1999，6(1):64~67

[10]张薇，司徒淞，王和洲.麦棉套种膜上灌溉节水增产机理研究.农业工程学报，1996，12（3）：60~65

[11]刘玉洁，李援农，李方红，等.膜孔灌溉条件下玉米灌溉制度试验研究.《中国农村水利水电》，2006，6：63~65

[12]宋春联，周立奎.覆膜大豆膜上节水灌溉技术的应用.黑龙江水专学报，2005，32（3）：62~63

[13]买自珍，蒋儒龄，袁丕成，等.宁夏中部扬黄灌区地膜玉米膜孔灌溉技术研究.干旱地区农业研究，2011，29（2）：53~58