水肥一体化微灌技术

　　摘 要：介绍水肥一体化微灌技术的微灌系统的组成、施肥设备以及肥料在微灌系统中的应用。通过土壤、植株和水质分析，了解养分的吸收规律，制定出科学的灌溉施肥计划，达到增产、增收的目的。 　　关键词：水肥一体化；微灌技术；施肥设备；应用 　　中图分类号：S275.6 文献标识码：A 　　引言 　　水肥一体化微灌系统就是利用专门的灌水设备（滴头、微喷头、渗灌管和微管等），将带有可溶性肥料的有压水流变成细小的水流或水滴，均匀、定时、定量的湿润作物根部的灌水方法。其特点是灌水流量小，1次灌水时间长，需要工作压力较低，能够根据土壤养分含量和作物种类不同生长期的需肥规律，精确控制灌水量，具有节省施肥劳动力，节省水肥用量，提高肥料利用率，改善土壤环境，提高作物抵御风险的能力等显著优点。 　　1 微灌系统组成 　　微灌系统主要由首部系统，输配水管网系统，微灌器等组成（图1）。 　　图1 微灌系统组成示意 　　1-水源 2-水泵 3-压力表 4-主控阀门 5-止回阀6-调压阀 7-施肥罐 8-过滤器9-干管10-分控阀门 11-微喷支管 12-滴灌支管 13-滴灌毛管 14-滴头 15-微喷毛管 16-微喷头 　　1.1 首部系统 　　首部系统是微灌工程中非常重要的组成部分，主要由水源、水泵、施肥设备、过滤设备以及各种控制、测量、安全阀门等组成。施肥设备是将肥料直接注入压力管道系统之中，肥料需为可溶水性，施肥设备应设在过滤器之前，以防止肥料中固体颗粒进入管道，堵塞微灌设备。过滤设备是微灌系统中必不可少的。过滤设备种类有沉砂池、砂石过滤器、离心过滤器、网式（叠片）过滤器等。微灌系统过滤器类型和尺寸应根据水源水质和系统流量所定，由于微灌系统要求水质精度比较高，一般多选择多级组合过滤，过滤精度为80～150目。微灌系统中，若水源为池塘（河）水，主要含有微生物和絮状物，一般选择砂石和网式组合过滤器，若水源为井水，主要含有沙粒，一般选择离心和网式组合过滤器。 　　1.2 输配水管网系统 　　输配水管网主要包含干管、支管和毛管等。毛管多需要打孔安装微喷头或滴灌设备，故毛管一般选择低密度聚乙烯（LDPE）管，干管或支管多选用聚氯乙烯（U-PVC）给水管。输水管道有一定压力负荷范围，超过一定的压力容易引起管道破裂，所以要重视管道水流压力表、压力调节器作用，将水压控制在一定工作范围内。 　　1.3 微灌器 　　微灌器是微灌系统中关键部件，主要有微喷头、微喷带、滴头、滴灌带、渗灌管等，其出水孔径一般都很小。有些根据情况设置了特殊功能，例如压力补偿、抗堵塞等。 　　2 微灌系统中施肥设备 　　微灌施肥有肥液浓度不恒定施肥和肥液浓度恒定施肥2种方式，主要设备有施肥罐、文丘里施肥器和柱塞施肥泵等。 　　2.1 施肥罐 　　施肥罐又称压差式施肥罐，分别由进、出水管连接到带有调压阀的主管道上，由调压阀产生较小水压，使一部分水流流入施肥罐罐底，肥料溶液进入灌溉管网，将肥料带到作物根部（如图1）。开始施肥时流出肥料浓度高，随着施肥的进行，罐中肥料浓度越来越小，故此为肥液浓度不恒定施肥方式，多用在小块面积，不需要轮流灌溉区域场所。 　　2.2 文丘里施肥器 　　通过文丘里喉管（由大渐小再由小渐大的管道）形成一定负压，在喉管侧壁有一小口，可通过小管将肥料液从敞口肥液桶吸出进入水管中混合。文丘里（ALLTOP800）施肥器工作原理如图2。 　　图2 文丘里施肥器工作原理图 　　文丘里施肥器操作需要有一定压力来保证必要的压力损耗，施肥器入口稳定压力是养分浓度均匀保证。表1列出了压差和吸肥量关系。 　　表1 文丘里施肥器压差和吸肥量关系 　　ATP800施肥器 3#嘴 4#嘴 5#嘴 6#嘴 　　入口压力/bar 出口压力/bar 主管流量/（L/h） 吸入流量/（L/h） 主管流量/（L/h） 吸入流量/（L/h） 主管流量/（L/h） 吸入流量/（L/h） 主管流量/（L/h） 吸入流量/（L/h） 　　1.5 0.4 550 80 975 110 1610 145 2170 155 　　0.7 520 15 900 65 1500 110 2000 120 　　2.0 0.5 650 100 1145 135 1800 145 2420 155 　　1.0 585 30 980 115 1785 145 2370 150 　　2.5 0.5 740 115 1260 145 1950 150 2615 150 　　1.5 685 20 1135 40 1880 120 2540 140 　　3.0 1.0 770 85 1330 135 2060 145 2810 160 　　1.5 750 50 1240 70 2050 140 2575 155 　　文丘里施肥器不需要外部能源，从敞开的肥料桶中吸取肥料花费少，操作简单，使用方便，是微灌系统中最常用施肥器。 　　2.3 柱塞施肥泵 　　柱塞施肥泵是一种精确的施肥设备，可以控制肥料用量或施肥时间，但使用装置复杂，价格较昂贵，分成水力驱动和电力驱动形式。电力驱动存在特别风险，当系统供水受阻中断后，往往注肥仍在进行。一般只在要求很高情况下使用。各种施肥装置具有不同特点，需根据不同应用条件加以选择。如图3。 　　图3 柱塞施肥泵工作原理图 　　3 肥料在微灌系统中应用 　　作物生长主要营养元素为氮、磷、钾以及其他微量元素。作物在各个生长期对养分需求量不同，在实践中要根据作物生长需要及时满足各种养分供应，特别是对缺乏养分补充。否则，补充其他养分再多，也不能提高产量。通过水肥一体化微灌技术，由于湿润土壤体积大大缩小，作物生长更为敏感，灌溉和施肥良好协调，保持土壤一定适度对养分吸收有重要意义。 　　根据作物养分需要计算出各种具体肥料数量，通过土壤分析了解土壤养分状况，需扣除土壤能够提供的这部分养料，可从理论上推出施肥量大致范围，对生产指导有实际意义。作物在不同生长阶段养分需求量也有所不同，图4、5、6给出不同作物在不同阶段的养分需求规律。 　　图4 大田番茄的养分吸收规律 　　图5 大田甜椒的养分吸收规律 　　图6 大田甜玉米的养分吸收规律 　　4 结语 　　利用水肥一体化技术，通过土壤、植株和水质分析，了解养分的吸收规律，考虑到当地土壤条件下作物养分的利用效率，制定出科学的灌溉施肥计划，达到增产、增收的目的。 　　参考文献 　　[1] SL103-95微灌工程技术规范[S].水利部农田灌溉研究所，1995. 　　[2] 周卫平，宋广程，邵思.微灌工程技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999. 　　[3] 张承林，郭彦彪.灌溉施肥技术[M].北京：化学工业出版社，2005.