设施大棚简易水肥一体化灌溉系统设计及技术要点

赵天义 宋静静 凌启昌 邓存英 班盛

设施大棚简易水肥一体化灌溉系统设计及技术要点

赵天义 宋静静 凌启昌 邓存英 班盛

导读：介绍了一种设施大棚简易水肥一体化灌溉系统及技术要点。该系统结构简单、维修方便，能够针对不同农作物种类及生长情况有效地选择不同灌溉方式及组合，实现省工、省肥、节水、高产、高效和优质目的，劳动效率提高10倍，节水54.12%，节肥28.57%。

随着全球人口不断增长以及生态环境日益恶化，水资源缺乏日益严重。我国是一个农业大国，农业灌溉作为最大的用水领域，表现尤为突出[1]。传统农田灌溉方式一般是人力将水或肥挑至田间，再手动给水、给肥。该种灌溉方式不仅工作繁重、效率低下，还容易导致土壤盐渍化，只适用于小规模的家庭种植。除此之外的主要方式就是大田漫灌，肥随水走，肥、水浪费严重。因此，大力发展规模化、集约化、生态化的高效节水设施农业是现代农业发展的必由之路。另外，智能化灌溉控制方式一次性投资较大，操作人员需要较高的专业技术水平，后期维修、保养要求较高，难以在生产上大规模推广应用[2，3]。

近年来，钦州市不断发挥本地资源和区位优势，大力发展设施蔬菜产业，加快现代高效农业发展步伐，实现了农业发展的新跨越[4]。本研究通过多年不断探索、实践，摸索出一套适合设施大棚的简易水肥一体化灌溉系统，该系统结构简单、维修方便，能够针对不同农作物种类及生长情况有效地选择不同灌溉方式，累计推广面积超过1 000 hm2，实现省工、省肥、节水、高产、高效和优质目的，劳动效率提高10倍，节水54.12%，节肥28.57%。

1 灌溉系统及控制方法

该水肥一体化下灌溉系统由首部控制枢纽和田间管路组成。首部控制枢纽包括取水池、肥料池、动力水泵、变频控制箱、过滤器、控制装置（控制阀）、测量装置（流量表、压力表）和保护装置（逆止阀、泄压阀）等。田间管路包括喷灌、滴灌和控制装置等。首部动力水泵用变频器控制，实现定压自动供水。田间控制阀调节控制由人工完成，满足分区灌溉及施肥需要。具体结构如图1示。

注：1.蓄水池；2.动力水泵；3.肥料池；4.过滤器组合；5.肥液管；6.肥液控制阀；7.肥料池进水管；8.控制阀；9.灌溉总管；10.田间总管；11.灌溉支管；12.压力控制阀；13.种植大棚；14.逆止阀；15.远传压力表；16.流量计数装置；17.泄压阀；18.进排气阀；19.排气口。

2 关键设备选型

2.1 动力水泵选择

动力水泵一般要求扬程40 m以上，流量根据土地面积及栽培作物种类选择[5]。以设施蔬菜种植为例，每10 m3/h流量可满足16 hm2设施蔬菜生产用水需要。变频控制设备根据动力水泵配套使用。

2.2 过滤设备选择

目前常见过滤设备有滤网式过滤器、碟片式过滤器和离心式过滤器，其中，滤网式过滤器适合过滤较轻杂质，清洗方便。碟片式过滤器过滤效果最好，但造价较高，难以清洗，在实际生产中应用很少。离心式过滤器适合过滤比重较大的泥、砂等杂质。在生产中一般都是先后通过离心式和滤网式两次过滤，这样过滤效果明显，不容易堵塞田间喷头或滴灌带。

2.3 田间灌溉设备选择

田间灌溉设备包括喷灌系统和滴灌系统。喷灌支管宜选用黑色DN30 PE管，方便施工，不易生青苔堵塞管路，长度不超过40 m。接头用PE活接与田间主管相连，尾部用活接堵头封堵，便于清理管内杂质。喷头选用倒挂式旋转喷头，喷洒半径超过3 m，另需加装防滴漏阀。滴灌带选用DN16 PE迷宫式压力补偿软管，根据不同栽培作物选择不同滴孔密度。每条喷灌带及滴灌带设一旁通开关，便于检修。每组大棚再各设喷灌、滴灌总开关，如图2示。

3 技术要点

3.1 追施肥料

该系统只能实现定量施肥。每次施肥前按所需施肥量，全部或部分放入肥料池，通过打开肥料池进水开关，进水溶解肥料。然后通过动力水泵进肥口吸入肥水，通过田间管道开展施肥作业。随着肥料的不断溶解，施肥浓度越来越小，最终把肥料全部溶解抽走。另外，施肥完成后，需继续供水几分钟，冲洗管道。

3.2 压力调控及选择

动力水泵运行之前，根据灌溉方式在变频控制器上设定合适的压力值。一般喷灌压力范围0.2～0.4 MPa，压力过小，大棚边角喷洒不到，达不到预期效果；滴灌压力不超过0.2 MPa，压力过大滴灌管容易爆裂。如果过滤器前后管道内压力差过大，说明过滤器堵塞严重，需马上停机清理。

3.3 肥料种类选择

喷灌、滴灌施肥的肥料以专用水溶肥为主，需要满足溶解度高、不会引起灌溉水pH值剧烈变化、对灌溉系统腐蚀性小及多种肥料溶解混合后不发生化学反应产生沉淀等要求[6]。另外，还要根据不同作物、不同生育期，选择不同的肥料种类。

[1]山立，韩冰，邹宇峰.中国节水农业科技创新面临的挑战及制约因素[J].世界农业，2016（3）：15-21.

[2]赵奕岚.张掖市发展高效节水农业的优势分析[J].水利规划设计，2016（1）：35-36.

[3]赵静峰，李艳霞，权明伟.水肥一体化应用技术要点剖析[J].科技向导，2012（8）：308.

[4]赵天义，班盛，邓存英，等.钦州市设施蔬菜发展现状与对策[J].长江蔬菜，2014（2）：69-71.

[5]刘大江，马玉祥，段晓研，等.大田滴灌工程设计主要参数选择[J].甘肃农业，2006（4）：113.

[6]李久生，张建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理与应用[M].北京：中国农业科学技术出版社，2003．

钦州市科学研究与技术开发计划资助项目（20108428）

赵天义，广西钦州市农业技术推广中心，钦州市南珠西大街80号，535099，电话：0777-2822215，13617776622，E-mail：zhty2006@163.com

宋静静，通讯作者，钦州学院，电话：18807870379，E-mail：songjing2345@163.com

凌启昌，钦州市农业环境保护站

邓存英，班盛，钦州学院

2017-03-27