马铃薯膜下滴灌技术优点及系统设计应用常见问题

李丙刚

摘  要：在对马铃薯膜下滴灌技术的节水、节费、节省人工、改良土壤等诸多优势进行简单归纳总结后，对膜下滴灌系统技术设计应用常见问题进行了分析研究，以期为其他项目方案规划设计和施工建设提供借鉴，确保工程高效优质的建设发展。

关键词：马铃薯;微灌;膜下滴灌;节水

引言

赤峰市位于内蒙古自治区东部，属中温带、半干旱、大陆性季风气候区，境内水资源比较紧缺，全市水资源总量为38.89亿m3，人均仅有850m3，远低于联合国确认的我国人均1000m3警戒线，同时赤峰地区地下水每年正以0.5m的速度递减。水资源的严重贫乏和引水量的不断减少，节水已成为缓解水资源供需矛盾的重要措施，而节水的关键在于农业节水。马铃薯喜凉、耐旱、耐贫瘠，作为赤峰地区农民增加收入的重要农作物，随着栽培技术的规范普及和规模化、产业化推广，其种植面积得到较大提高，但其产量依然受到种薯品质和灌溉情况等因素的影响。近几年，马铃薯膜下滴灌技术在赤峰等半干旱地区得到广泛推广，其节水、节肥、节省人工、改良土壤等诸多优势，成为推动马铃薯产业高产稳产、增效增收的重要技术措施。

1 马铃薯膜下滴灌的优点

（1）滴灌是一种可控的节水灌溉方式，可以根据马铃薯的生长周期，适时适量的进行供水灌溉。灌溉水通过滴灌系统渗透到马铃薯根系周围的土层中，直接保证马铃薯生长周期各阶段的生长用水需求。由于采用覆膜技术，可以大大降低马铃薯棵间的水蒸发，同时滴灌采用管道输水，可以大大减少输水过程中的水损。马铃薯全生育周期内，每年需膜下滴灌9次左右，平均灌溉用水约115m3/亩;而采用常规灌溉（管灌），每年需灌溉5次左右，平均灌溉用水约300m3/亩[1]。相比之下，膜下滴灌其节水率达48.2%，节水效果非常好。

（2）马铃薯生长过程中所需的肥料，溶解到灌溉水中经滴灌水流直接到达作物根系，有效提高肥料的综合利用效率，加上滴灌系统是一个按需供给的可控系统，可以适时、适量、可靠的确保向马铃薯供给生长所需的肥料。据一些统计数据资料表明：膜下滴灌技术同常规灌溉（管灌）技术相比，其在其他条件相同马铃薯达到相同产量的条件下，通常可以节肥达30%左右，节肥效果好。

（3）膜下滴灌可以根据马铃薯生长各阶段所需的水分要求，适时、适量、可靠提供的水分和肥料，有效改良作为周围的土壤条件，调节棵间的温度、湿度等生长环境;同时，利用地膜覆盖可以在作物周围形成一个微气候环境，克服昼夜巨大温差变化对作物生长的抑制，其增效、增产效果十分明显[2]。尤其是采用机械化滴灌技术进行马铃薯种植管理，其相比常规灌溉（漫灌）技术，平均亩产增产500kg/亩左右，增产幅度达50%，同时可节约成本约700元/亩。

（4）采用机械化膜下滴灌技术，可以降低土壤板结程度，从而可以减少中耕松土的频率，同时地膜覆盖，采用减少浇地、除草等劳工，平均每亩每年可以降低劳务成本约20元。

2 膜下滴灌系统技术设计应用常见问题

从大量的工程设计案例分析和实践应用效果来看，虽然滴灌系统技术设计方案较完善，理论节水、节肥和增效增产效果均较明显，但实际应用却较难达到设计目标。尤其是对于大面积、大规模马铃薯种植滴灌系统而言，其实际的水力变化不太理想，距离设计预期精度值要求较大，不少系统末级毛管灌水器工作压力甚至只有设计额定工作压力的45%～65%，有的甚至更低，管网低压运行严重影响到滴灌系统功能和滴灌技术效益的正常稳定发挥。究其主要原因，具体表现在以下几方面：

（1）设计时没有严格按照《微灌工程技术规范》（50485-2009）相关技术指标要求，进行方案的优化改进设计;或只是简单套用技术规范指标，而忽略工程实际特性，尤其是没有充分考虑马铃薯生长和产量影响机制，导致设计方案与所选用的灌溉设备、技术系统等与工程实际匹配性能不佳，滴灌系统功能和技术效益不能正常发挥。

（2）由于工程前期勘察调查不够仔细、工程水文地质资料不齐、工程规模不确定等因素，在滴灌输水管网水力计算时不仔细、不准确，错项、漏项较多，加上设计方案的校核、审查不全面，导致水力计算结果与实际不匹配，偏差较大，引起系统实际运行出现低压工况。上述问题尤其是系统低压运行问题，在实际方案设计中已引起设计、校核和审查人员的广泛重视，尤其是“管道水头损失计算”等计算机软件的应用，大大提高了水头损失的计算准确性。但计算机软件需要较多的初始参数设置，这也要求设计、校核和审查人员要全面了解管道系统及水力损失计算控制点、段，确保计算值具有较高的准确可靠性，为整个马铃薯滴灌系统设计方案提供重要的数据支撑。

（3）滴灌管道系统的水头损失计算不准确，尤其是管道连接件（段）的局部水头损失简单估算甚至忽略不计算，导致滴灌供水管道的水头损失计算值与实际运行值间相差较大，进而造成滴灌系统实际运行过程中出现低压运行工况，严重影响滴灌系统设备功能和技术效益的正常发挥。

（4）管径选择不合适。设计人员在经济流速的选择时，大多依靠个人经验进行选择，导致所选管材存在较大的浪费，工程设计成本偏高。作者结合较多工程实践，认为马铃薯滴灌系统其干管适宜流速应选择在2m/s左右，必要时甚至还可以增加到2.5m/s，具有较高的技术可靠性和节能经济性。个人推荐的经济流速指标，要比现在工程中普遍采用1.2～1.8m/s要高，这样可以降低工程投资，提高工程建设资金综合利用效益水平。另外，在方案设计和设备调试过程中，应严格控制灌水器的流量偏差率。按照规范要求，滴灌系统灌水器流量偏差率应严格控制在20%以内，确保滴灌系统具有较稳定的供水压力，增加马铃薯的产量和经济效益。

（5）微灌节水技术在我国应用较晚，目前还没有一整套完善的滴灌设备、管道及附件、配件等生产规范或技术指标，市场中夹杂大量不按规范或标准要求的滴灌产品，如：灌溉供水管道、管件等生产制造厂家所采用的技术标准不统一、不规范，导致滴灌系统规划设计和采购人员无法准确掌握管材、管件的实际标准和尺寸，只能进行粗算或估算造成误差，对于大面积滴水灌溉系统而言由于误差的不断累积增大水头损失，导致系统部分区域处于低压运行工况，影响系统性能的发挥。在方案设计和采购过程中，设计和采购人员应与厂家、水利主管部门、业主等进行密切沟通，保持交流和相互探讨，确保设计方案和采购的滴灌系统设备能够满足马铃薯高效、高产生长实践需求。

（6）运行管理不完善。用户私自更改技术设计要求，如：降低水泵扬程、私改管道路径延长管路、盲目扩大灌溉面积、不按照设计轮灌要求人为泄压操作、工程質量偏差等，导致滴灌系统出现压差过大、跑冒滴漏严重、人工降压运行等问题发生，引起系统长期处于低压运行工况，系统设备性能和滴灌技术效益得不到正常发挥。

3 结束语

为了确保滴灌技术在工程实践应用中发挥良好的工程效益，在工程资金、土地集中的基础上，要不断优化完善规划方案，尤其应充分结合项目的地质、水文、气象、作业生产影响机制等因素，进行系统方案的技术经济必选和管道设备的优化选型，确保规划方案具有较高的技术可靠性、经济合理性和运行管理便捷性，推动工程高效优质的建设发展。

参考文献

[1]王玉明，张子义，樊明寿.马铃薯膜下滴灌节水及生产效率的初步研究[J].中国马铃薯，2009，23（3）：148-150.

[2]夏智讯.节水农业技术研究成果[M].北京：中国水利水电出版社，2002.