浅谈桑园水肥一体化微喷灌系统运行管理技术

卢 珍，文亦骁，王 攀，曾文明，李玉玲，易文裕

(四川省农业机械研究设计院，成都 610066)

四川具有悠久的栽桑养蚕历史，蚕桑一直是四川的传统特色优势产业，在农村经济发展中占有重要地位，为助推脱贫攻坚发挥了重要作用，是实现乡村振兴的重点突破路径之一[1-2]。近年来，四川在“东桑西移”，全面实施乡村振兴战略，加快建设现代农业“10+3”产业体系等相关政策的指引下，蚕桑产业蓬勃发展，各地大力建设高标准桑园，鼓励适度规模经营，发展蚕桑新型经营主体。蚕桑产业是一个劳动密集型产业，传统的人工灌溉和施肥方式，具有劳动强度大、劳动效率低、用工成本高、水肥利用率低等缺点，已严重不适应蚕桑产业适度规模经营的发展需要。新型经营主体作为蚕桑产业助农增收的骨干，普遍面临节本增效的需求，因此发展现代化蚕桑业迫在眉睫。

灌溉和施肥是现代化桑园管理的重要环节之一。桑园水肥一体化微喷灌技术可以实现节水、节肥、省工、增产等综合效益，是一项适宜在桑园中进行大力推广应用的先进技术[3]，它借助压力系统将可溶性肥料或者液体肥料，按照桑树的灌水规律，将肥料溶解于水中，与灌溉水一起经过管道和微喷头均匀、定时、定量地喷洒到桑树根部周围。水肥一体化微喷灌技术可有效解决桑园的灌溉施肥难题，将有力助推我省蚕桑产业高质量发展。

1 桑园水肥一体化微喷灌系统组成

桑园水肥一体化微喷灌系统主要由水源工程、首部枢纽、田间管网、灌水器等组成，如图1所示。

图1 桑园水肥一体化微喷灌系统

水源工程主要包括机井、蓄水池、塘堰、河流、渠道等，首部枢纽主要包括水泵机组、过滤设备、施肥装置、控制设备、量测仪表等，田间管网主要包括管道和阀门等，灌水器为微喷头。图2～图5为四川省某桑园基地水肥一体化微喷灌系统现场图。

图2 水泵机组和过滤设备

2 灌溉施肥管理制度

2.1 制定水肥制度

桑园水肥一体化微喷灌系统是在综合考虑作物、土壤类型、气象条件等因素下按照最不利情况进行设计的。桑树在不同生长期需要的水分和养分完全不同，不能全年始终采用同一水肥制度，如果灌溉施肥时间太长，则会产生水资源和肥料的深层渗漏浪费，造成土壤恶化和环境污染等。如果灌溉时间太短，桑树根系又将发生水分胁迫，且养分供给不足。在实际灌溉和施肥过程中，管理人员应根据气候状况和桑树生长的不同时期，按照肥随水走、少量多次、分阶段拟合的原则制定合理的水肥制度，包括灌水定额、灌水周期、灌水次数、一次灌水延续时间、施肥量等。根据桑树的灌水规律，将肥料按灌水时间和次数进行分配，适当增加追肥数量和追肥次数，实现少量多次，提高养分利用率。

图3 施肥装置

图4 田间阀门

图5 田间管道和微喷头

2.2 肥料使用注意事项

选用溶解性好的水溶性肥料或者液态肥料，要求其溶解度和纯度都要高，没有杂质，同时相容性要好，使用时相互不会形成沉淀物，避免造成管道和微喷头堵塞。在条件允许的情况下，固态肥料优先选用完全速溶性肥料，如果选用不能完全溶解的肥料时，需先将肥料放置于盆或桶等容器中，加水溶解，然后将未溶解部分去除后，再倒入施肥桶中施用[4]。

3 水源工程运行管理

每年灌溉季节前，对水源工程进行全面检查，清理干净淤积物和杂物，修复损坏部分。系统使用过程中，必须保障各类型水源水质均符合灌溉水质要求。经常检查水源部分运行情况，定期清理进水口泥沙和沉淀物，防止泥沙淤积，影响进水流量，定期清理进水口杂物，防止杂物进入管道，造成管道堵塞或者水泵过流部件损坏等。

4 首部枢纽运行管理

4.1 水泵

根据不同的水源类型，桑园水肥一体化微喷灌系统使用较多的是单级单吸离心泵、立式多级离心泵和深井潜水泵，水泵的操作应严格按照操作规程规定的顺序和要求进行。

4.1.1 启动前检查 水源水位是否正常；轴承油位是否正常以及油质是否满足要求。

评审意见：评审后根据报告书的等级。对不合格和合格可直接形成专家组意见。对合格待定的，各专家应形成书面的意见，方便不同意见的表达，防止出现只有专家组整体的意见，而忽视其他意见的表达。

4.1.2 启动步骤 单级单吸离心泵和立式多级离心泵先关闭出口管路上阀门，然后启动水泵，检查进水管道是否有漏水和漏气情况，再缓慢开启出口阀门，调整水泵运行频率至合适值。深井潜水泵先开启出口管路上阀门，然后启动水泵，调整水泵运行频率至合适值。

4.1.3 运行监测 电流和电压、出水压力和流量是否正常；水泵有无异常振动和异常声音；机械密封是否漏水，填料密封漏水量是否正常；悬架油室内油位是否合适。

4.1.4 定期日常维护 更换或者补充轴承润滑油；拆开水泵检查内部零部件是否有损坏，及时维修或更换；确保水泵基础紧固螺栓连接牢固可靠。

4.2 电动机

4.2.1 启动前检查 检查电动机外壳接地是否良好，防止发生漏电现象，造成短路事故甚至危及操作人员生命安全；检查电动机转子转动是否灵活。

4.2.2 运行监测 操作人员通过控制面板上的显示屏观察电流和电压参数是否在正常范围，观察电动机运行时是否出现振动异常以及噪声过大等情况，如出现异常，都应立即停机检查，待故障排除后再开机运行。

4.2.3 定期日常维护 清除电动机机壳表面的灰尘，测量绝缘电阻是否正常，检查电动机端盖、轴承盖螺钉以及接地螺栓是否紧固，检查传动轴和联轴器是否有损坏[5]。

4.3 施肥装置

施肥装置主要有施肥罐、文丘里、注肥泵、施肥机、肥料罐等。灌溉季节，每次施肥完成后，都要及时用清水清洗整个施肥装置，避免肥料沉积在装置内，造成堵塞。灌溉季节末，注肥泵和施肥机都要补充或更换润滑油，水泵机组的运行维护参照上述水泵和电动机。铁制压差式施肥罐要及时清理并控干水分，防止锈蚀，避免来年使用时铁锈阻塞管道和微喷头。将肥料罐清洗干净并晾干。

4.4 过滤设备

过滤设备主要有砂石过滤器、网式过滤器、叠片过滤器和离心过滤器。在桑园水肥一体化微喷灌系统中，如果水源含沙量大，就需要先采用砂石过滤器或离心过滤器作为系统的初级过滤，然后再采用网式过滤器或叠片过滤器组合成过滤系统，以达到对水源的过滤效果，达到灌溉水质的要求，保证系统的正常使用而不堵塞管道和微喷头。

4.4.1 砂石过滤器 在灌溉季节，定期检查密封部位及附属阀门等各处是否漏水，如有漏水，找出漏水点位置及原因，及时采取措施止漏。每周检查过滤器进出口压差，压差超过规定值时需要进行手动或自动反冲洗，反冲洗的目的是使过滤层松动，将过滤层中杂质冲走，清洁过滤层，保证过滤效果。对于自动反冲洗砂石过滤器，压差自动反冲洗出现异常时，需要疏通高低压信号管，同时检查反冲洗阀和电磁阀启闭是否正常。在非灌溉季节，拆开砂石过滤器将上层最受污染部分的介质去除，并补充等量的清洁介质，更换的频率视水质情况而定，每年一般为1～6次。填充介质必须要达到需要的高度，每年要定期检查两次介质高度，每2～3年需要更换介质1次。在冬季系统不运行时，防止砂石过滤器冻裂，打开阀门，排空砂石过滤器中的积水。

4.4.2 网式过滤器 在灌溉季节，定期检查网式过滤器连接部位，确保无渗漏问题。在非灌溉季节，拆开网式过滤器，取出滤网，先用软刷清洗滤网，如果滤网上存在积垢，再用酸浸泡冲洗滤网，使沉积颗粒溶解清除，用清水清洗干净，最后检查滤网和密封圈是否有损坏，如果有损坏，根据实际情况进行修复或更换。同样进入冬季后，需要将网式过滤器中的水排空，避免冻裂。

4.4.3 叠片过滤器 在灌溉季节，定期检查各过滤单元表面是否有裂痕，如有裂痕及时更换，检查卡箍是否压紧，避免脱落伤人，检查电磁阀接线是否良好，检查控制器内部是否有灰尘，如果有灰尘，用吹风机清理，检查过滤器进出口压力值，当压差超过规定值时需进行手动或自动反冲洗。在非灌溉季节，拆开过滤器壳体，检查各部件密封情况，拆散骨架上的叠片，检查是否有变形，若有变形需要及时更换，如果叠片上沉积有化学物质，需用酸浸泡叠片，然后用清水清洗干净。

4.4.4 离心过滤器 在灌溉季节，定期打开冲洗阀或积砂罐的盖子，将积砂罐的砂砾清除干净。在非灌溉季节，每年对过滤器外表进行防锈处理1次，在冬季来临时，要排净过滤器内的积水，防止内部锈蚀。

4.5 控制设备

控制设备主要是控制柜。定期断开电源，检查控制柜外壳接地是否正常，接地电阻不大于4Ω。定期检查控制柜面板上的所有电器开关，保证灵活可靠，无明显噪音，连接线结头和接线柱应无松动现象，动触头连接线接头处的钢丝应无断裂。定期采用软刷或吹风机清除控制柜内外的灰尘。定期检查控制柜内电器开关触点的工作状况以及触点、线圈表面的绝缘情况，同时检查机械部件的动作是否可靠。

4.6 量测仪表

测量仪表主要包括压力表、流量计、压力传感器和流量传感器等。压力表的连接管要定期清洗，以免堵塞。要经常检查压力表指针的转动和波动是否在正常范围，检查连接管上的旋塞是否处于全开位置。压力表必须定期校验，每1年校正压力表1次。定期检查流量计周围环境，清理污垢；检查接线是否完好；检查流量计周围是否有新的强电磁场，是否有新的电线穿过仪表。流量计需定期进行保养和调试，每3年校正流量计1次。定期检查压力传感器和流量传感器数据传输是否正常，检查接线是否良好。

5 田间管网运行管理

5.1 管道

管道主要采用PE管。灌溉季节，定期巡查管道运行情况，检查是否有泄漏，如有泄漏，查明原因及时止漏。每个月打开支管末端堵头，在正常工作压力下彻底冲洗干管和支管一次，冲洗过程中每次只能打开部分轮灌片区的控制阀，不能全部同时打开，以保持管道内水流压力。每次施肥完成后应开启水泵用清水冲洗管道5min，避免肥料在管道内沉积，避免管道和微喷头堵塞。每年灌溉季节结束后，对管道进行全面检查，若有损坏及时进行修复或更换。若冬季来临时，管道未埋设在冻土层之下，需放空管道内存水，防止管道冻裂。

5.2 阀门

阀门主要包括闸阀、蝶阀、电磁阀等，操作方式可以是手动、电动。定期对阀门进行检查，保证阀门正常工作，阀门需启闭正常，开关灵活可靠，阀门井中无积水，电控阀门电路连接要可靠。对于闸阀，阀杆尤其是其螺纹部分，要经常擦拭，润滑剂要保持干净，若被尘土弄脏需更换新的，因为尘土中含有硬杂物，容易磨损螺纹和阀杆表面，影响使用寿命。 对于蝶阀，需定期检查密封面磨损情况，若密封不严，需及时更换密封件；检查转动部件是否灵活，定期添加润滑剂；检查填料是否过时失效，如有损坏应及时更换。对于电磁阀，通电时若有噪声，拧紧头上的紧固件；若铁芯吸合面有杂质，及时进行清理；如果出现泄漏，及时检查连接处和密封件，若密封件损坏，立即更换。

6 灌水器运行管理

灌水器采用微喷头。灌水前对出现损坏或脱落的微喷头进行补换。系统运行过程中，定期检查微喷头的工作状况，若出现流量下降、泄漏、不出水等异常情况，及时采取措施解决。如果微喷头发生堵塞，处理方法包括加氯处理法、酸处理法等，但需要特别注意的是处理后要用清水将管道冲洗半小时以上，防止污染水源、土壤等。

7 运行管理制度

7.1 加强管理人员业务水平

管理人员应具备相应的专业技术水平，必须培训合格才能上岗。管理人员应熟练掌握水肥一体化微喷灌系统的操作流程和规章制度，应结合灌溉作物、生长时期、天气情况等综合因素调整灌溉施肥制度。可定期采取理论知识和实操技术相结合的方式，加强对管理人员的技能培训。可通过参加线上或线下相关科技服务培训会以及联系科技服务人员、科技服务团队等多种方式，不断提高管理水平。

7.2 建立岗位责任制

明确管理人员、园区主体、分管领导的工作职责和任务，做好岗位设置规范合理，责任可追溯。把相关工作人员在该岗位的工作纳入其全年工资绩效考核，对该项工作完成较好的人员给予一定的经济奖励，对履职不到位的给予一定的经济处罚，充分调动人员的积极性[6]。

7.3 建立系统运行记录制度

做好系统运行数据记录，包括运行时间、流量、压力、功率等。编制灌溉施肥计划和作业计划，每天填写工作日志，做好每个灌溉周期的完整数据记录，并把数据备份和存档[7]。