微润灌溉技术在济源山丘区林果地的应用

吴欢欢

(济源市水土保持监测站，河南 济源 459000)

微润灌溉是一种新型节水灌溉技术。2015年，济源市水土保持监测站以下冶镇韩彦村为试点，选择3.33 hm2(50亩)山楂园作为试验田铺设微润管，首次将微润灌溉引进济源市，并进行了为期两年的跟踪观测，在灌溉用水量、投入人工、产量等方面与传统灌溉进行了对比。

1 项目区概况

济源因济水发源地而得名，位于河南省西北部，北依太行、王屋二山，南临黄河，西与山西省垣曲县接壤，东与沁阳、孟州两市毗邻，市域面积1 931 km2，其中主城区面积28 km2，山区、丘陵区面积约占全市面积的88%，是一座新兴的工业旅游城市。

济源属大陆性季风气候区，四季分明：冬季寒冷少雨雪，春季温暖多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽。多年平均降水量600 mm，降水多集中在6—9月份，期间降水量约占年总降水量的68%。年平均气温14.3 ℃，年蒸发量1 500 mm，全年无霜期223 d。

下冶镇位于济源市西南部，距市区60 km，总面积168 km2，辖38个行政村，总人口3.3万人。地形以山地、丘陵为主，区内山岭起伏，沟壑纵横，水土流失严重。全镇林木覆盖率22.1%，盛产小麦、玉米、烟叶、山楂、核桃、石榴等农林产品，朱庄石榴、韩彦红果(山楂)久负盛名。

下冶镇韩彦村栽种山楂已有30余年历史，截至2015年，种植面积156.7 hm2，山楂年总产量可达500万kg，年产值可达1 000万元。韩彦山楂2008年获无公害产品认证，2013年被评为“济源市名牌农产品”。

2 工程概况

2.1 微润灌溉技术简介

微润灌溉技术以微润管为给水器，其核心材料为高分子半透膜，管壁上每平方厘米分布有上万个纳米孔，利用半透膜单向渗透功能，在低压势能作用下，就像人的皮肤出汗一样，以连续、缓慢润透的方式在地下向植物根系附近土壤给水，使水最大限度地被植物根系吸收利用。微润灌溉能通过改变压力大小调整出水量的大小，每米微润管24 h出水量可以从几十毫升至几千毫升(不同压力下)，是一种先进的节水灌溉技术。

2.2 微润灌溉的设计和实施

微润灌溉系统是由水源、首部、输水管道和微润管网组成。首部包括给水设备、储水池(蓄水池、水塔、水箱)、加压设备、过滤器、施肥(药)装置、测量和控制设备。输水管道是负责将满足微润灌溉水质的水源输送到田间微润管网的管道，输水干管、支管及阀门一般采用PVC、PE等材料。微润管网是实现微润地下灌溉的给水器管网，包括微润管、连接管件、排气管阀等。田间微润灌溉系统每2～3 m高差作为一个供水等高面建立田间减压池，可考虑0.2 hm2左右一个。

本项目总面积3.33 hm2，水源、首部为统一规划设置，田间管道、微润管网如图1所示。王屋山水库供水管道复线工程途经韩彦村，本工程以此为水源，直接引水。由于项目直接在供水管道上接管设阀、开口取水，水源较稳定，因此无需修建蓄水池。在水源出口处，修建施肥池一处，通过实施水肥一体，将可溶性无机肥料与灌溉水一起，均匀、准确地直接输送到果树根部。紧接施肥池修建阀门安装池、水表安装池各一处，用以控制和计量水量。

图1 微润灌溉系统断面示意

根据现场灌溉的特点，本项目给水干管用Φ32PE管，田间支管系统用Φ25PE管， 微润管网采用Φ16微润管。山楂树种植密度为株距3 m、行距4 m，微润管呈半圆形铺设，预埋沟槽为宽10 cm、高30 cm的矩形断面。微润管渗水深度为上下各30 cm，铺设直径参考树冠直径大小。

3 微润管渗水速度监测

微润管渗水速度与土壤的类型、含水量、蓬松度、给水压力等因素有关。在连续15天以上无雨、不浇水的自然状态下，采用微润灌溉，在山楂园随机选取监测点，用土壤水分测速仪对微润灌溉下不同时段不同深度的土壤含水量进行监测，结果见表1。

表1 微润灌溉下的土壤含水量

由于监测的需要，土体湿润状态扩展到了地表，实际灌溉中的理想状态为地表及以下2～3 cm的土体无需灌溉，始终保持干燥，这2～3 cm的干土层对其下的湿润土体能起到保护作用，使湿润土体成为一个相对封闭的状态[1]，可以避免水分蒸发，节约用水。

4 与传统灌溉方式对比分析

4.1 用水量对比

山楂树每年至少需浇水3次，分别在立冬前、春季、夏季各1次。

采用传统灌溉模式(单棵穴灌)，10年以上树龄的山楂树次用水量为1.0～1.2 m3/棵，5年以下树龄次用水量为0.6 m3/棵，平均次用水量为0.8 m3/棵，通常每公顷种植山楂树825棵，每灌溉1次平均用水量约为660 m3/hm2。

微润灌溉技术结合山楂树的生长需水规律，10年以上树龄山楂树次用水量为0.2 m3/棵，5年以下树龄次用水量为0.1 m3/棵，平均次用水量为0.15 m3/棵，每次用水量约为124 m3/hm2。相比传统灌溉，微润灌溉每次可节水536 m3/hm2，节水率高达81%。

4.2 投入人工对比

该地区属山丘区，干旱缺水，传统灌溉模式全靠人工拉水，费时费力，每次灌溉都是在出现干旱情况下农户才进行灌溉，对果树生长存在一定的不利影响，并且浇1棵树耗时20 min左右，0.067 hm2(1亩)地不间断进行灌溉也需要近19 h。微润灌溉可直接送水至田间树下，随用随浇，而且可以实现24 h不间断给水，几乎不耗用人工。

4.3 增产增收

传统灌溉时平均1棵山楂树年产山楂40 kg，1 hm2山楂园年产量3.3万kg，2016、2017年市场收购价平均为3元/kg，则每公顷产值为9.9万元。

采用微润灌溉后，2016年山楂产量为3.66万kg/hm2，产值10.98万元/hm2，比传统灌溉增产3 600 kg/hm2，增收1.08万元/hm2；2017年山楂产量3.735万kg/hm2，产值11.205万元/hm2，比传统灌溉增产4 350 kg/hm2，增收1.305万元/hm2。

4.4 其 他

微润灌溉技术实现了水肥一体灌溉，为农业水肥一体化提供了最佳载体，节省化肥施用量50%以上，可减轻过度使用化肥造成的农业面源污染，而且灌溉期内使用电力很少，节能95%以上。

5 微润灌溉需注意的问题

5.1 防 虫

微润管道埋设在30 cm深的地下，避免不了土体中各种虫类的噬咬。鉴于微润管道使用的特殊性，一经虫蚁噬咬，在压力作用下，流经管道的水将呈喷射状从噬咬孔喷出，会严重影响微润灌溉的效果。因此，建议铺设管道之前，在挖好的预埋槽里先施用生物农药杀灭虫蚁；在使用过程中，可以定期通过施肥池施用杀虫药，通过灌溉水到达微润管，渗入周边土体，驱杀虫类。

5.2 水 源

微润灌溉要保证有稳定的水源，并且对水质有一定要求。本项目水源稳定，而且水质可达到饮用水标准，所以水源问题无需考虑。当没有稳定水源时，建议配套修建蓄水池，蓄水池大小根据灌溉面积、灌溉次数、用水量等综合确定。水质是保证微润灌溉质量的重要因素，如果水体浑浊，应对其进行处理才能使用。蓄水池出水口处要安装过滤装置，避免过多的杂质进入微润管道造成管道渗水孔堵塞。

5.3 施 肥

施肥池只能使用无机肥，可采用过滤袋装入肥料，投入施肥池；或将无机肥提前在水桶里溶化，将溶化的肥料倒入施肥池即可。有机肥及农家肥不可以通过微润管道实施，可在果树附近挖坑埋入。

5.4 管理维护

过滤装置和微润管道需要定期进行冲洗，以防被水中杂质堵塞。过滤装置一般5天冲洗一次，直接打开过滤器上端即可冲洗。微润管在每个生产季末或开始前，进行加压冲洗。微润管道具有一定的弹性，在加压冲洗后能恢复出水性能。

三分技术，七分管理。在微润灌溉使用中，包括作物不同阶段的用水管理、管件冲洗、管道维护等，都需要有责任心的维护和管理。后续的管理维护是微润灌溉使用寿命至关重要的因素，因此最好由专人负责管理。只有管理维护工作做得好，微润灌溉技术才能更好地显现出节水、省人工、增产增收、节肥等优势。

6 结 论

济源市地处河南西北部太行山南麓，山区、丘陵区面积约占全市面积的88%，由于山丘区长期干旱缺水，农业基础条件差，农民群众的收入水平和生产积极性低，影响了农业产业结构的调整，一定程度上制约了全市农业和社会经济的可持续发展。

微润灌溉技术以地下给水的方式进行灌溉，解决了其他节水灌溉技术的堵塞问题，避免了田间水分损失，实现了对作物全生育期的连续灌溉，整个灌溉周期可达到较高的节水效果，具有节水、省人工、增产增收、节肥等特点；而且微润灌溉为地下灌溉方式，对地表无扰动，不会像传统灌溉那样造成水土流失，生态效益良好。

对微润灌溉的监测分析表明，实施微润灌溉不仅可提高灌溉水的利用率、节约山区水资源，使有限的水资源发挥最大的作用，而且还可提高产量，有效推动当地农业发展，促进山丘区农民脱贫致富，符合新时期水资源节约保护总体要求，可在济源山丘区林果地大面积推广。