时间：2013-11-29 分类：农业环境
摘要：膜下滴灌技术则独辟蹊径，将滴灌带置于地膜的下方，既使用了滴灌这一目前最先进的灌溉技术，又保留了地膜覆盖栽培技术的优势。滴灌属于工程节水措施，地膜覆盖栽培属于农艺节水措施，二者的巧妙结合，催生出一个全新的灌溉技术——膜下滴灌技术。
关键词：农业科技评职论文发表,核心期刊发表,膜下滴灌技术,效益
顾名思义，膜下滴灌其实就是滴灌技术与地膜覆盖技术的结合的一种高效节水的灌溉技术。和一般滴灌相比，膜下滴灌的不同之处在于将滴灌带放在了地膜下面。但就是这个看上去并不复杂的组合，却产生了十分显明的节水效果。
滴灌能够节水，这是人所共知的。因为滴灌一改传统灌溉中水流的连续形态，使之成为间断性的水滴，直接作用于作物的根系附近的土壤区域，作物根系区域以外的行间、棵间土壤则无须浇灌，即由传统的\"浇地\"模式变为\"浇作物\"的模式。因此，同样种植面积内，灌水的面积大大减小，自然要比传统灌溉省水。一般情况下，滴灌的田间水利用系数可达到0.9以上。滴灌是微灌技术的一种，属于工程节水的范畴。
地膜覆盖是一种农艺措施。起初，使用地膜的主要目的在于保温增墒。地膜覆盖技术最早推广应用是由日本开始的，时间为1955年。20世纪60年代，世界上的一些发达国家开始推广该技术。我国于1978年从日本引进地膜覆盖栽培技术，取得了巨大的经济效益和社会效益。从二十世纪八十年代起，我国北方的大部分旱作农作物都采用了地面覆盖技术。目前，我国的地膜覆盖种植面积已居世界首位。截止到1997年，我国地面覆盖面积已超过1. 8亿亩(地膜)和2000万亩(棚膜)。据农业部的预测，2005年，我国可覆盖的地膜面积和棚膜面积分别为5.5亿 亩和5000万亩。
除了采用地膜覆盖外，也可采用其它材料进行覆盖，如秸杆覆盖、砂石覆盖、灰分覆盖、厩肥覆盖、熟土覆盖等。
在旱作农业中，作物覆盖地膜可以延长生长期，更加有效地利用光热资源，但仍需要补充灌溉。地膜覆盖条件下如何灌溉，成为一个新问题。
早期对地膜覆盖作物进行灌溉时，一般采用揭膜灌的方式。20世纪八十年代初期，我国首创了膜上灌溉技术(也称覆膜灌溉)，简称\"膜上灌\"技术。其原理是，在地膜覆盖栽培的基础上，在沟畦内铺设地膜，减少灌溉水流在沟畦内的渗漏，并通过地膜侧缘或放苗孔入渗供给作物水分，从而达到节水省水的目的。目前已经衍生出开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌和膜侧灌等形式。作为地面灌溉新技术，膜上灌一直是覆盖栽培条件下灌溉的主要方式。其中以膜孔灌溉和膜上膜侧灌溉最为先进和最为常用。目前已经被广泛推广，不仅用于蔬菜、棉花、玉米等条播作物，而且也适用于穴播的冬、春小麦等作物。
膜上灌是在地膜覆盖条件下，经过对传统灌溉技术的改进而形成的。就其类型而言，仍属于地面灌溉技术。
膜下滴灌技术则独辟蹊径，将滴灌带置于地膜的下方，既使用了滴灌这一目前最先进的灌溉技术，又保留了地膜覆盖栽培技术的优势。滴灌属于工程节水措施，地膜覆盖栽培属于农艺节水措施，二者的巧妙结合，催生出一个全新的灌溉技术——膜下滴灌技术。
1、膜下滴灌技术的机理
灌溉节水分别在输水、浇灌、吸收和转化等四个环节完成。膜下滴灌节水的机理，主要在于它在除输水环节以外的三个环节都实现了节水。膜下滴灌的主要目标是田间灌溉，这正好适应了绿洲地区农业生产的特殊的自然条件，也是其它灌溉技术所不具备的。
首先，滴灌管的使用，保证了灌溉水在转化为土壤水的过程具有较高的效率。传统灌溉无论是漫灌，还是沟、畦灌溉，浇灌面积都较大，当然较浪费水。以地面灌、喷灌等为例，即使能够改进和提高灌溉水的均匀度，仍然难以避免水资源的浪费。滴灌直接作用于作物根系附近的土壤，浇灌面积小，当然省水。
其次，从表面看，覆盖于滴灌管之上的地膜，其主要作用是保证传统地膜的优势，即增温保墒。事实上，在干旱地区，作物的棵间蒸发量是很大的。据山仑院士在黄土高原地区的试验，作物棵间蒸发要占到作物需水量的30-40%。在新疆绿洲地区，作物蒸发应该更大。在作物生长发育的整个周期内，始终将地膜覆盖于滴灌管之上，可以有效地抑制或减少作物棵间蒸发，间接地达到节水的目的。有研究表明，膜下滴灌比裸地滴灌更为省水。另外，在膜下滴灌条件下，灌溉时无须专门揭去地膜，也不必在沟畦内重新覆膜，这样就大大降低了农田灌溉的劳动强度和劳动量。
最后，膜下滴灌体系中的地膜覆盖还可以抑制作物的棵间蒸发。由于棵间蒸发是土壤中盐分运移的主要动力，所以，当作物棵间蒸发被抑制之后，盐分运动过程减弱或停止，阻止了土壤盐碱化过程发生。另外，作物根系附近的土壤中含有的盐分等，也会由于滴灌的连续作用，产生淋盐作用，从而在湿润峰内形成低盐区。这一功能保证了膜下滴灌技术能够应用于蒸发强烈的干旱半干旱地区，具有独特的改善作物生长微环境的作用。一种节水灌溉技术，竟有可能解决长期困扰人们的土地盐碱化问题。应用膜下滴灌能产生良好的生态环境效应，这也许是研发者当初不曾预料到的，但却从另一个侧面增加了膜下滴灌技术的独特魅力。#p#分页标题#e#
2、膜下滴灌技术的构成
膜下滴灌技术是一个完整的系统，由三部分组成。一是由管道、地膜、滴灌等组成的田间灌溉系统的规划与设计技术;二是适用滴头、滴灌带生产技术;三是能用于大规模使用的播种、覆膜和铺设滴灌带的一体化播种技术。其中，适用滴头、滴灌带生产技术是本技术的核心，膜下滴灌系统的规划与设计和配套的机械化施工技术则是实施这一技术的重要辅助手段。如图1所示。
①、田间灌溉系统的组成
膜下滴灌系统一般由水源工程、首部枢纽、输配水管网、滴头及控制、测量以及保护装置等组成。如图2所示。
1.水泵 2.蓄水池 3.施肥罐 4.压力表 5.控制阀 6.水表 7.过滤器 8.排沙阀 9.干管 10.分干管 11.球阀 12.毛管 13.放空阀 14.滴头
1.水源工程 滴灌系统的水源可以是多样的，机井，泉水、水库、渠道、江河、湖泊、池塘等都可作为灌溉水源。和传统的大水漫灌相比，滴灌对水质的要求比较高，要求必须符合灌溉水质的要求。滴灌系统的水源工程是指包括拦水、引水、蓄水、提水和沉淀工程，以及相应的输配电工程。
2. 首部枢纽 包括动力机、水泵、施肥(药)装置、过滤设施和安全保护及测量控制设备。首部枢纽担负着整个系统的驱动、量测和调控的任务，是系统的控制中心。其作用是从水源取水、过滤、加压并注入化肥(农药)，然后输送进管网。
首部枢纽中，水泵的作用在于加压，如自然水压足够，就可省略水泵和动力。滴灌过程中，滴头容易被堵塞，所以对水质的要求较高，必须对灌溉水进行过滤，防止杂质进入滴灌系统。过滤设备有拦污栅、离心式过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片式过滤器等。可根据水质情况组合使用或单独使用。如果水源为河水或水库来水时，还要建沉淀池。
流量、压力测量装置用于测量管道中的流量和压力测量，一般包括压力表、水表等。安全装置用来保证系统在规定压力范围内工作，由控制器、传感器、电磁阀、水动阀、空气阀等组成。调节装置用来控制和调节滴灌系统的流量和压力，一般包括各种阀门，如闸阀、球阀、蝶阀等。
3. 输配水管网 输配水管网由干管、支管、毛管及连接管件以及控制调节设备，其作用是将经首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和滴头。
4.滴头 滴头是滴灌系统中最关键的部件，是直接向作物施加水肥的设备，其作用是利用滴头的微小流道或孔眼消能减压，使水流变为水滴均匀地施入作物根区的土壤中。
②、膜下滴灌系统的主要设备
3、膜下滴灌技术的效益
膜下滴灌是绿洲农业现代化的一项基础性和战略性技术。它不仅第一次实现了工程节水、农艺节水、生理节水和管理节水等多种节水技术的一体化，还为节水农业田间滴灌、绿洲节灌、绿洲生态、绿洲农业现代系统工程提供了良好的技术平台。
⑴、节水效益
从本质上讲，膜下滴灌首先是一项节水灌溉技术，它是为解决水资源短缺的问题而出现的。与传统的灌溉方式相比，膜下滴灌具有更为明显的节水效益。
膜下滴灌是覆膜种植与滴灌相结合的一种灌水技术，也是地膜栽培抗旱技术的延伸与深化。膜下滴灌能够大幅度节水，与它兼顾了农艺措施与工程措施两种节水手段是分不开的。滴灌是一种节水的灌溉方式，它根据作物生长发育的需要，将水通过滴灌系统以点滴方式供给作物根部，仅在作物根系有限的土壤空间进行局部灌溉，既不破坏土壤团粒结构，又可减少地面径流和土壤深层渗漏造成的损失。在田间灌溉过程中，膜下滴灌系统采用了管网密封式供水方式，可大大减少渗漏、蒸发等损失，也是该技术能够节水的重要原因之一。
除此之外，膜下滴灌系统还通过地膜覆盖有效地降低了棵间蒸发，使作物田间需水量减少了45%以上，从而间接地达到了节水的目的。有学者专门就膜下滴灌与传统的裸地滴灌进行了对比试验，发现膜下滴灌的节水效果优于裸地滴灌。裸地滴灌灌溉定额为4620m3/hm2，膜下滴灌灌溉定额为2805m3/hm2，膜下滴灌比裸地滴灌节水39.6%。
关于膜下滴灌条件下的作物需水量和灌溉制度的试验也表明，膜下滴灌棉花的灌水量由常规灌水量525-600mm降低到240-345mm，节水42.5%-54.3%。另据技术人员2000年对石河子垦区采用膜下滴灌种植的棉花进行测试，平均每公顷省水3000m3 ，节水率44.7%。结论是，在棉花生长期内，比地面灌省水40%-50%。采用膜下滴灌技术种植番茄，比常规灌平均节水近45%，而且通过控制滴水定额和滴水时间，可调节番茄成熟期，实现加工原料的均衡供应。另据何林望等在塔基克斯坦巴巴卡罗那农庄进行的试验，其中沟灌每公顷用水量在10000m3以上，而膜下滴灌为4500 m3，这就意味着，在干旱地区，如果采用膜下滴灌技术，则现有的水资源可以使种植面积扩大一倍以上。
⑵、经济效益
灌溉节水的主体是农民，而农民首先是以经济利益为追求目标的。虽然农业节水是国家的战略目标之一，但并不能简单转换或混同于农民目标。就用水而言，农民以方便、省力、省钱为原则，甚至宁愿大水漫灌也不去费钱、费事、费工地搞节水，除非节水的收益大于投入。如果不能增收，节水就不可能成为农民的目标和自觉行动。膜下滴灌技术的成功，正是得益于它给农户带来了切切实实的经济效益。使农户们由观望和被动应用转变为对膜下滴灌技术的主动追求。#p#分页标题#e#
近年来，学者们围绕膜下滴灌技术的应用效益进行了大量的实证研究。一致认为，膜下滴灌技术具有显著的经济效益。严以绥等通过对石河子垦区121团、133团、142团和143团采用膜下滴灌种植棉花进行调研。结果表明，膜下滴灌除了可以改善作物的品质外，产量也有大幅度提高。其中，采用大田膜下滴灌技术的棉花，比常规灌溉每公顷增产384.75公斤，增幅达10.28%。籽棉价格按3.4元/公斤计，每公顷可增加产值1308.3元。扣除成本投入后，膜下滴灌每亩纯收入为2921.55元，比常规灌溉增收1085.7元。膜下滴灌加工番茄平均亩产量增加1000公斤，增产率25.00%，每公顷增收达4477.50元。膜下滴灌技术的玉米，每公顷增产幅度达43.37%，收益增加3715.35元。膜下滴灌用于线椒生产，每公顷产量增加3195公斤(干)，增产68.71%，每公顷纯收入增加11608.50元。
传统灌溉和现行的常规灌溉模式下，水资源浪费极大，只能保证有限的灌溉面积，因而影响了农业的效益。由于膜下滴灌技术显著的节水效益，同样数量的水源可使灌溉面积扩大近一倍，经济效益自然得到了提高。据李豫新等学者对石河子垦区的家庭农场进行的调查，在常规灌溉模式下，一口水井只能供给200-300 亩棉田全周期灌溉所需，膜下滴灌模式下，则一口水井可保证种植棉花700亩。除节水外，膜下滴灌还带来了整个耕作方式的变革，各种工程措施可为作物生长及时提供必需的水肥供应，作物的产量得以大幅度提高。在上述家庭农场，常规灌溉模式下亩产籽棉250公斤，膜下滴灌模式亩产籽棉则可达350公斤。比常规灌溉种植亩产籽棉高出100公斤，亩增产40%。尽管与常规灌溉相比，膜下滴灌器材的投入使种植棉花的成本要高出118.17元，但其亩利润为319.27元，比常规灌亩利润87.4元高出231.8元，是常规灌溉的近3倍。据计算，膜下滴灌的投资利润率可达77。2%。家庭农场采用膜下滴灌技术种植棉花，不仅在第一年就收回了全部投资，还获得了84480 元的纯收入。
采用膜下滴灌技术，还可以节约水、肥、农药、人力、机力的开支，也可产生一定的经济效益。据对石河子垦区的统计，采用膜下滴灌技术后，水费、机力费、人工费、肥料费和农药费分别比常规灌溉减少40.82%、20.66%、24.01% 、9.22%、7.27%，平均每公顷节支总额达1425元。
⑶、生态环境效益
膜下滴灌的生态效益，主要表现在以下几个方面：
①、 有抑制土壤次生盐渍化的效果
在膜下滴灌条件下，盐碱地采用膜下滴灌方式灌水时， 不断滴入土体的水分对土壤中的盐分有淋洗作用，并可将土体中过多的盐分带出主根区范围，在作物主根系生长区形成一个盐分浓度较低的淡化脱盐区，为作物的生长提供了一个良好的水盐环境。加之覆膜后由于边界条件改变，土壤蒸发率大大减少，盐分上行受到抑制，土壤返盐率也随之大大降低。如合理调整滴头间距和滴水量，即可达到较好的洗盐效果。
由此可见，膜下滴灌除了节水之外，也具有治理盐碱化的功效。在此以前，盐碱化一直除干旱缺水以外的困扰垦区农业发展的因素另一重要因素。为了改良盐碱地，过去一般采用修建排水系统，并利用排水系统洗盐、压盐的方法。这种传统的作法不仅工程量大，而且必须消耗大量的水资源。而采用膜下滴灌系统后，在节水灌溉的同时，还可在耕作层形成有利于作物成长的低盐区，自动产生治理盐碱化的效果，且不需要修建排水系统而占用大量耕地，提高了土地利用率，减少了工程投资，可节省人力、物力和财力。
张建新等在从1998年-2000年的连续3年里，在石河子市炮台试验站进行了膜下滴灌改造盐(化) 土荒地大田的观测试验，该实验研究了膜下滴灌技术在含盐29.08g/kg以上的重盐碱荒地上种植棉花后的盐分变化情况。观测结果表明，由于灌水方式的改变，原有盐碱地耕作层的盐分含量呈逐年减少的趋势。连续使用3年之后，土壤中0-30cm脱盐率达46.1 % ,0-60cm 层的脱盐率则达79.9 %，且有机质和速效氮、速效磷含量均有明显增加。
在过去，垦区内含盐量高的土地，经常被作为荒地弃置。这些土地几乎无法正常种植，即使勉强种植，产量也很低。而近年来，121团场家庭农场采用膜下滴灌后，打破了这一\"禁区\"，不仅使盐分含量为6%-10%的盐碱地里长出了棉花，而且单产很可观。2000年以来，农五师在戈壁地广泛地推广运用膜下滴灌技术,目前已在戈壁地上建成2000 hm2 的膜下滴灌工程,成为种植户脱贫致富的有效途径。由于采用膜下滴灌，灌溉用水量大幅减少，原来地下水位下降的趋势得以减缓。
②、 改善农作物微观生态环境
膜下滴灌直接把水分灌入作物根部、降低了湿润面积, 减少了棵间蒸发, 改变了作物的农田生态小气候, 使作物根系生长有良好的水、气、热生态环境。由于集成了覆膜技术，可保证苗期地温明显高于无膜时的地温。这种增温效应可有效地提高光合速率。经测试, 膜下滴灌比无膜滴灌近地面环境大气温度高2.5℃左右, 而比沟畦灌近地面环境大气温度高3.6℃左右。另一方面，膜下滴灌还大大减少了灌溉水的深层渗漏, 从而减少土壤剖面养分的淋失,有利于保持土壤肥力。以棉花为例，采用膜下滴灌后，棉花作物所需要的光、热、水、气、养分条件有了较大的改善，棉花生长发育速度加快，生育期延长7 天。121 团场家庭农场的耕地大多是生荒地或中低产田，采用膜下滴灌技术种植后，对抑制盐碱、杂草和提高土壤肥力作用较大，使中低产田较短时间内可改良为高产田。#p#分页标题#e#
③、有利于防治病虫害，改善作物品质
K.N.Tiwari等人发现，应用膜下滴灌的地块，其杂草生长程度及虫害、病害明显低于使用沟灌和喷灌的地块。这是因为，膜下滴灌是一个相对封闭的系统，不会因水沟灌和漫灌而导致大规模病害，这对减轻作物的病害极为有利。同时，随水滴施内吸性杀虫剂不会伤害天敌，简便省工，安全可靠。另外，农药和化肥的使用量比传统灌溉大为减少，减轻了化肥和农药对土壤的负面作用，因而不会对农产品构成严重污染。膜下滴灌技术系统将节水技术与农艺技术有效结合起来，使水、肥、药同步进行，既节约投入，又提高了各要素的利用效率，从而减少了化肥和农药在土壤中的残留量。
在传统灌溉模式下，由于湿度不稳定，忽干、忽湿，容易导致番茄发生多种病虫害。而膜下滴灌模式下，湿度保持相对稳定,从而大大减少了病虫害发生概率，改善了作物的品质。据统计，与常规灌相比，膜下滴灌条件下的番茄腐烂程度可降低15%～38%。
另外，据车万国等人的研究，膜下滴灌用于烟叶生产，生产出的烟叶色泽好，含量高，品味香浓，提高烟叶等级，具有显著的增收效果。
近年来，膜下滴灌技术应用于葡萄、甘蔗、脐橙、甜菜、洋葱、土豆等作物，除产量提高之外，作物品质也有明显改善。
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