玉米膜下滴灌技术的推广与应用

崔景学

（辽宁省朝阳市建平县八家农场水利服务站，辽宁朝阳122408）



玉米膜下滴灌技术的推广与应用

崔景学

（辽宁省朝阳市建平县八家农场水利服务站，辽宁朝阳122408）

［摘 要］膜下滴灌适用性广、节水效果显著、省肥省工，且便利高产等特点，使其近年来在北方诸多县市得以推广应用。文中主要介绍膜下滴灌的系统组成、优势及研究现状，并在此基础上结合建平县推广实例，分析总结膜下滴灌技术推广过程中存在的问题，提出进一步深入推广的建议。

［关键词］膜下滴灌；大垄双行；节水增粮

1　引言

资源型缺水已经成为近年来大家讨论的热点话题，全国大多数地区，尤其是北部和西部地区，均面临着不同程度的缺水情况。河流断流、地下水超采、地下水漏斗等现象的出现，使大家逐渐正视传统的“粗放型”用水方式。近年来，为响应“节水型社会建设”号召，各行各业均从开源和节流两方面展开了研究。

其中，农业节水方面，涌现出了喷灌、微滴灌、膜下滴灌、地下滴灌等多种节水灌溉技术，分别用于农作物、经济作物等的灌溉。其中膜下滴灌凭借其显著的节水性，广泛的适用性，管理及实施的方便性、经济性，以及作物的优质高产性等特点；在国内大中小型村镇中逐渐推广开来，形成了大面积的灌溉示范区、示范带，并取得了较好成果。

2012年为提高农业综合生产能力，保障国家粮食安全，财政部、水利部、农业部，向国务院递交了《关于支持黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁四省区实施“节水增粮行动”的意见》，并得到了国务院领导的批准。随后，东北四省便掀起了节水灌溉的推广热潮。

辽宁省建平县是国家商品粮基地县、国家粮食丰产科技工程重点示范县；但年均降雨量仅437 mm，气候干旱少雨，面临严重水资源短缺问题，农业生产遇到了发展瓶颈。2009—2011年，该地区便进行了连续三年的玉米种植节水灌溉实验。为响应“节水增量行动[1]”，对各村镇农场进行玉米膜下滴灌技术推广，虽然在推广中仍存在一些问题，但效益仍是显著的。

2　玉米膜下滴灌研究

2.1膜下滴灌系统的组成

滴灌系统主要由水源工程、首部枢纽、输配水管网（干管、支管、毛管等）、灌水器及控制、测量和保护装置组成[2]。

膜下滴灌的水源可以是地表水也可以是地下水，一般以地下水为主。

首部枢纽工程主要有水泵及动力机、施肥装置、过滤器、控制设备和保护设备等，一般安装在一个“水泵房”里；通过水泵从水源抽水加压，施入肥料液，然后按时按量送进管网。

输水管网的布设一般呈“丰字形”和“梳齿形”，顺水流方向依次包括干管、支管和毛管，另外还包括管件连接部件及控制调节设备。

干、支管一般要深埋地下，因此应具有好的抗腐蚀能力；其次，输水管网较长，为减少水分输送中沿程水头损失，应尽可能减少壁面摩擦阻力，选用内壁光滑的管网；最后，考虑到运输及施工便利问题，干支路管不能太重，且需要较好的柔韧性。综合以上因素，一般选用PVC管作为干支路管；地面辅管则可采用柔软性好、可以弯曲、抗腐蚀能力强的特制PE软管。

毛管常用的有滴灌管和滴灌带两种形式。除外观上的区别外，前者滴头为内镶圆柱滴头，后者为内镶扁平贴片式滴头。两种形式的毛管的滴头均有较好稳定流效果，但就其适用范围来说，滴灌带更适用于大田玉米、土豆、棉花等大田作物的膜下滴灌，而滴灌管寿命较长、滴头出水量相对较大，可用于温室大棚中的蔬菜、蓝莓、葡萄等的滴灌中。

2.2玉米膜下滴灌优势

1）节水节能低消耗。用水方面：膜下滴灌通过滴管滴水进行灌溉，用水量远远小于大水漫灌；另外，滴管水分直接由滴头进入植物根部，提高了水分利用效率。以建平县为例，根据建平县五间房早灌站提供数据，大水漫灌的每公顷平均需水量为675 m3，膜下滴灌的每公顷平均需水量为225 m3，每次灌溉节水30 m3，全年按5次灌溉，每公顷地节水可接近2 250 m3，整个项目区节水可接近35.5 万m3，充分实现了农业用水方面的高效节水建设。

用电方面：滴灌每公顷耗电225°～300°，喷灌525°～600°，管灌每公顷825°～900°，按每度电0.54元计算，滴灌比喷灌和管灌每次分别节点10.8元和21.6元。

化肥使用方面：膜下滴灌以浸润庄稼跟部为准，将水溶性肥料、农药等随水直接滴入作物根部，轮灌周期短，吸收好，不仅提高了肥料利用率，而且减少了施肥次数及用量。膜下滴灌的肥料利用率为60%～80%，每公顷均用量为300～425 kg。

人力方面：首先膜下滴灌的起垄覆膜等均有覆膜机等农业机械完成，不需要人工平整土地和开沟打畦；其次由于行间基本无灌溉水分，因而杂草不宜发生，可减少除草所用工时；另外，膜下滴灌一般采取水肥一体化，因此种植过程中减少了人工施肥环节；因此，膜下滴灌的实施大大降低了田间耕作的劳动量及劳动强度，可省工约80%。

2）良好的作物生长条件及高效土地利用。地表覆膜一方面减少了土壤水分蒸发，使表层0～10 cm内的表层土壤含水率大大提高，比不覆膜提高近14%，提高了玉米出苗率。另一方面，覆膜减少了土壤热量的散失，有明显增温作用。滴灌带和滴头的使用使水均匀地滴入土壤中，使土壤保持蓬松状态下的湿润，形成良好的透气性。

在土地利用方面，膜下滴灌工程占地少，没有垄行和地沟的限制，田间干渠、支渠等明渠被地下输水干支管路和地面滴灌带等代替，大大节约了地表空间，提高了土地利用率。

3）高产及显著的经济效益。大垄双行种植方式在一定程度上增加了玉米每公顷平均种植数量，再加上膜下滴灌形成的良好生长环境，使节水灌溉膜下滴灌下的玉米种植不仅没有减产，反而有了更高的每公顷平均产量。

4）生态效益。玉米膜下节水滴灌工程的实施，使土壤生态效益得到改善，提高了土地利用率。化肥农药的高效少量使用，不仅减少了田间水、肥、药向河道的排放和流失，也减少了向地下水的入渗和迁移，避免了土壤污染，使该地区面源污染得到了一定控制。对区域的长远可持续发展具有重要意义。

2.3玉米膜下滴灌研究现状

20世纪50年代末，以色列开始了对现代滴灌技术的研究，到20世纪70年代，该技术在农业范围内得到了应用与发展。到目前为止，对膜下滴灌的研究主要集中在膜下滴灌下作物耗水规律、生长特性的研究，膜下滴灌下土壤水分运移规律，以及膜下滴灌下水、热、盐、肥等耦合变化问题[3,4]。

1）膜下滴灌下作物耗水规律及生长特性。国外对此方面的研究开始与上世纪80年代，主要通过试验观测方法，对膜下滴灌下水果、蔬菜、花卉等经济作物的耗水规律进行研究。国内对膜下滴灌的研究则起源于控制黄瓜病虫害问题，随后新疆对棉花进行了研究。近年来，面对粮食安全问题，国内学者对粮食作物的研究日益增多，主要得到了北方不同地区不同粮食作物（水稻、小麦、玉米等）膜下滴灌下的耗水规律及生长特性。作物耗水规律的研究，为合理灌溉制度的制定奠定了基础。

2）膜下滴灌下土壤水分、盐分运移规律。膜下滴灌下水、热、盐、肥等耦合问题，是膜下滴灌研究的另一个重要领域。有无地表覆膜改变了田间的蒸散发、大气折射等情况，从而改变了田间温度场，温度的变化又进一步对水分、溶质的运移等产生影响。对着膜下滴灌的不断推广应用，国内外诸多学者对其进行了研究。在土壤水盐动态问题上，周和平等[5]对新疆棉花玉米膜下滴灌进行了研究，指出土壤盐分的运移受到滴头流量、灌水量、灌水时间、土壤质地和土壤初始含水率等因素的影响，且膜下滴灌能减少盐分对作物的伤害，另外，可采用微咸水进行灌溉。在水热耦合方面，隋红建、沈荣开等[6,7]人，在试验及机理分析的基础上，建立了水热耦合数学模型。水肥一体化方面，目前许多农林类院校或科研单位，进行了一系列水肥耦合田间试验，确定了主要影响因素，验证了水肥利用效率，并分析总结了水肥耦合中存在的问题。

3　建平县膜下滴灌推广应用及存在问题

为大面积推广膜下滴灌技术，2009—2011年，建平县进行了连续三年的玉米种植节水灌溉实验；2012起，在国家节水增量大背景下，建平县大力推广了玉米膜下滴灌技术，共建成“八家农场示范区”和“黑水镇节水滴灌示范区”等主要推广基地。以八家农场示范区为例，2013年在政府的号召和组织下，对原有的10眼机电井进行了维修和改造，并配置各配一台新水泵、一个施肥罐、一台过滤器和一块儿压力表。渠首枢纽工程完成后，采用“丰字形”和“梳齿形”布设输水管网，地下干、支管采用PVC管材，地面辅管则采用特制PE软管，滴灌带采用设计工作压力为0.1 MPa的内镶贴片式滴灌带。该地区膜下滴灌玉米整体上采用“大垄双行”栽培模式，垄距为120 cm，每条大垄设置一条滴灌带。春季播种时，用农用机车牵引覆膜机，实现种子、化肥、滴灌带及地膜等一体化布设。

膜下滴灌在建平县的推广取得了显著收益，较大水漫灌相比，每公顷用水量减少450 m3，每公顷产量几乎成倍增加，人均年收入也得到了改善。但是，在本次大范围推广应用中，仍存在以下问题，需要关注和进一步改善。

1）膜下滴灌对蒸散发及地下水补给的影响。膜下滴灌一方面减少了灌溉用水量，改变了土壤含水量初始条件；另一方面覆盖改变了地表形态，可能会对对降雨入渗及灌溉水对地下水的补给产生影响。因此，从长远角度和生态角度及地下水保护角度看，膜下滴灌是否会产生负面影响，仍需考证。

2）残膜的影响。膜下滴灌的地表覆膜一般是不可以回收再利用的；作物收割后，由于机械清理残膜技术落后，田间仍会留下大量残膜。目前采用的薄膜在短时间内不能完全自我分解[8]，因此，随着膜下滴灌的增多，难免会造成田间白色污染。未来应加大对地表覆膜材质的研究，提高农用地膜标准，降低白色污染发生概率。

3）对农作物的潜在影响。膜下滴灌改变了作物根系层的小生态环境，虽然种植密度的增加使亩均产量有所提高，但也存在着玉米根系浅、早衰、空杆和易倒伏的潜在危机。

4）技术培训不到位。膜下滴灌技术虽然得到了大面积推广，但大多数农户仍然对相应的理念认识不清，对关键技术关键问题把握不到位，甚至许多传统观念深重的农户，并不认可膜下滴灌，甚至会有抵触情绪。因此，应加大宣传和培训力度，从根本上改变大家对新灌溉理念和技术的认识。

4　结语

膜下滴灌的推广应用是节水型社会建设下农业节水的重要举措之一，通过实验研究及不同地区的推广应用可以看出其节水、高产、便利、保墒增温、抑制杂草等诸多突出优点。在节水增量视角下，膜下滴灌完全符合建平县玉米种植和耕作的要求，在解决干旱和水量短缺，缓解各行业用水矛盾中起着关键作用。

但目前膜下滴灌的推广依然处在探索尝试阶段，虽然相关理论技术的研究从深度、广度等方面以均有较大突破，实验室及测坑实验等研究结果已较为完善；但是在实际生产推广方面，仍存在着诸多问题，需要我们进一步探索解决。

［参考文献］

［1］刘凯.建平县节水增粮工程建设分析［J］.黑龙江水利科技，2014，12：285-286.

［2］岳绚丽，宋超.北方春玉米膜下滴灌技术应用现状及对策［J］.现代农业科技，2013，11：66+68.

［3］康静，黄兴法.膜下滴灌的研究及发展［J］.节水灌溉，2013,09：71-74.

［4］王建东，龚时宏，许迪等.东北节水增粮玉米膜下滴灌研究需重点关注的几个方面［J］.灌溉排水学报，2015，01：1-4.

［5］周和平，徐小波，兰玉军.膜下滴灌条件下土壤水盐运移研究综述［J］.节水灌溉,2006,04：8-10+13.

［6］隋红建，曾德超，陈发祖.不同覆盖条件对土壤水热分布影响的计算机模拟Ⅰ——数学模型［J］.地理学报，1992，01：74-79.

［7］沈荣开，任理，张瑜芳.夏玉米麦秸全覆盖下土壤水热动态的田间试验和数值模拟［J］.水利学报，1997，02：15-22.

［8］苟陕妮.吉林省玉米膜下滴灌技术推广应用情况及建议［J］.现代农业科技，2013，01：60-61.

［中图分类号］S275.6

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）05－0054－03

[收稿日期]2016-01-21