毛管带供水技术在设施园艺栽培中的应用

王玉麒

（甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃 武威 733006）

1 技术特性

1.1 系统构成及原理

毛管带供水技术是在减少环境污染的理念下，对原有的无土栽培技术进行优化，避免水资源浪费。我国农业部门于2009 年引入这项技术，并将其应用在林业作物生产过程中，取得了不错的成效。该供水系统的部件组成包括储水箱、浮球阀、供水管道等。其工作原理为：储水箱中的灌溉水在重力的作用下输送至浮球阀中，通过U 形管进入供水主管中，并分散在各供水支管中。随后灌溉水、营养液等便可以借助毛管带输送至植物的根系区，并在毛管带的毛细作用影响下吸收水润基质，从而帮助植物吸收到足够的水分或营养，促进植物的健康成长。此外，毛管带还可以防止植物的根系进入毛带管阻断供水，有利于稳定供水。

1.2 栽培与灌水模式

在现行的无土栽培技术中，生产者常常使用草炭、珍珠岩作为基质，实施无土栽培。这需要生产者对生产过程中的灌水周期等问题进行详细考虑。而毛管带供水技术的应用使得生产者不再需要考虑灌水周期的问题，农作物可以在24 h 内持续生长。毛管带供水技术具有独特的经济性，一是毛管带供水技术的应用过程不需要动力支持，成本低；二是通过毛管带供水时，供水的速率受外界因素影响小，能更有效地节约水资源和肥料。

2 操作要点

2.1 供水系统

2.1.1 储水箱

储水箱在供水系统中起缓冲动力的作用，同时促进浮球阀发挥调节作用。通常情况下，储水箱的容积为1 m3，为0.067 hm2农作物提供水分。在放置储水箱过程中，其位置应当高于浮球阀的位置，从而有效提高水势，防止水位下降导致浮球阀的能力减弱。此外，在农作物生产过程中，生产者应当用黑色或深色遮阳网将储水箱覆盖起来，防止储水箱中滋生绿藻等植物，影响系统的正常供水。

2.1.2 浮球阀

浮球阀是由曲臂、浮球等部件组成的阀门，多被用于农业及工业生产中。毛管带技术中的浮球阀筛选，应当从浮球阀的流量、反应灵敏度等方面综合考虑，选择最为契合生产需要的浮球阀。此外，在放置浮球阀的过程中，生产者应当仔细对浮球阀的参数进行调试，确保水位不会超过毛带管的插口高度，避免浪费。

2.1.3 供水管道

供水管道种类的选择主要由管道的质量、弹性、渗水性等因素决定，许多农业生产者常常选用PVC 管。在安装过程中，应根据U 形管的原理仔细调整供水管道的位置，既要低于供水支管，又不能超出浮球阀的最高水位。同时，管道的直径不能超过5 cm。此外，供水主管的上水位必须与浮球阀最高水位保持水平，并按照栽培箱大小、放置距离等要求设置毛管带插口开口位置。

2.1.4 栽培箱

为了取得更好的栽培效果，生产者栽培箱的选择必须慎重，应选取合适的专用栽培箱，其长度宽度高度分别为45 cm、35 cm、30 cm。同时还需在箱体周围设置毛管带接入口，接入口的应高于箱体底面5～7 cm，数量不超过4 个，这是保证作物健康成长的前提。

2.1.5 毛管带

在设施园艺栽培过程中，生产者应选择宽度为5 cm 左右，长度45 cm左右的毛管带，并在供水支管上方3 cm左右的位置铺设插入口。栽培箱内部，毛管带的位置应高于栽培箱底面。对于在空气中裸露的部分，应以20 cm 左右的塑料布包裹起来，防止供水系统出现问题。

2.2 栽培基质选择

栽培基质指在土壤环境恶化的情况下，代替土壤向植物提供营养及水分的固体介质。随着科技的发展，现今的栽培基质通常采用草炭、珍珠岩等按固定的比例混合，并加入一定的多菌灵，在适当润湿的情况下混合而成。这种栽培基质的使用能有效代替土壤来为植物提供营养，并促进毛管带供水技术的应用。

2.3 铺设毛管带

毛管带铺设是整个灌水技术的核心。生产者在铺设之前要对栽培箱内的基质进行一定的处理，使基质的厚度稍高于毛管带的插入口。在铺设过程中，生产者将毛管带的一端放入基质中，另一端插入供水支管的插口中，从而促进供水系统的稳定运行。

2.4 营养液施用及定植准备

在添加营养液的过程中，生产者应将营养液融入水源中，借助水流的动力将营养液输送至储水箱内，并在自压水流的作用下进入植物内部。在定植的准备过程中，生产者应当等待3～5 d，直至栽培箱内部的基质被浸润至适宜的湿度。同时，在定植过程中还应当在原水端定植，以便供水系统能够更平稳地运行。

3 技术优势

3.1 毛管带供水与滴灌

滴灌技术指通过塑料管道对作物的根部进行局部灌溉。在灌溉过程中，水和养分可以在灌水器的作用下均匀而缓慢的滴入作物根部，给作物提供所需的营养。这种方法不会破坏作物周围的土壤结构，能有效减少灌水量，缩短灌水周期，并且能有效降低人力、物力等的消耗，增进对温度及湿度的控制。根据研究表明，滴灌技术与常规灌水技术相比能节约50%左右的耗水量，并增产10%～20%，现已成为我国北方常用的节水灌溉技术。但滴管技术也有其先天不足，即主水管与侧水管的连接处很容易因连接不稳而产生漏水现象，同时侧管的出水口易被植物根系堵塞，使作物生长受到影响，甚至会导致作物枯死。此外，滴灌系统需在电力支持的前提下才能运行，给作物的生长过程带来了一定限制。

与滴灌相比，毛管带技术的突出优势如下：①毛管带技术不需要动力设备以及电力支持。水源的动力来源于浮球阀调节的水的势能，水流在重力的作用下进入供水管道，极大地减少了动力能源的消耗。②不需要过于洁净的灌溉水。由于滴灌技术对灌溉水的要求较高，给供水系统的运行带来了一定的阻碍。而在毛管带技术中，水流在重力的作用下可以直接进入栽培箱内，不需要过滤设备，对水的品质要求也不高。③通过毛管带供水之后，栽培箱内基质不会受到毛管带的影响而产生损害，且能够维持作物生长的环境，促进作物的良好生长。在供水管道铺设完成之后，由于没有其他损耗，大多数毛管带供水管道都可以使用10年左右。普通的滴灌管道因管壁薄、易老化而常常仅有2～3年的使用期限，生产成本较高。④在毛管带技术中，基质的材料构成不仅具有极高的持水性，还能在多菌灵等药剂的处理下重复使用，而不会造成污染，适应连坐要求。

3.2 毛管带技术与渗灌

渗灌指通过地下管道将灌溉水输送至农作物周围土壤中的渗水管道中，并利用土壤毛细管来提高土壤湿度的方法。这种灌水方法可以在保证土壤结构不被破坏的情况下为作物输送营养，并使土壤始终保持疏松的状态。渗灌模式可以减少对耕地面积的占用。此外，渗灌过程不需要较强的动力支持，避免了能源的浪费。当然渗灌也存在一定的缺点:一是由于输水管道藏于地下，使土壤表层的湿度得不到提高，对作物的发芽、成长等过程较为不利；二是渗灌的投资成本较高，且地下的管道一旦堵塞就无法正常工作，维修人员很难在短时间内修理完毕；三是渗灌模式易产生深层渗漏，尤其是对于透水性较强的轻质土壤，这种现象更为明显。

毛管带技术本质上也是渗灌法的一种变形，但与渗灌法相比，毛管带供水技术使渗灌法的缺点得以弥补。首先，栽培箱的使用可以对作物的根系加以限制，在一定程度上杜绝了渗漏现象的产生，促进节水系统的稳定运行。其次，所有节水栽培设施均处于开放空间，当有设施损坏的现象产生时，维修人员可以迅速开展工作，便于设备的管理及维修工作。在这种情况下，作物的生长环境得到保障，作物的栽培效果也就愈发明显。

4 总结

将毛管带供水技术应用于设施园艺栽培中不仅可以有效降低水资源的消耗，还能充分提高作物的生长效果，改善生长环境，降低生产成本，且有助于设施的管理及维修工作，使园艺栽培能取得预期的成效。