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關于痕量灌溉技術的調研報告

2012年4月26日上午灌排中心主任李仰斌、總工韓振中帶隊對北京普泉科技有限公司研發的痕量灌溉技術和產品進行了調研,并參觀了試驗基地。普泉公司技術人員對痕量灌溉技術的特性與應用情況做了介紹,演示了痕量灌溉管工作原理。我們認為痕量灌溉技術是一項創新技術,自主研發,具有自主知識產權,在國內外獲得發明專利,節水效果明顯。

一、技術經濟特性

1、技術原理。灌溉水由貯水箱依靠水重力輸送到地埋毛管內,經過毛管中的控水頭自動將水或營養液輸送到植物根系區,控水頭一端的毛細管束置于土壤中,利用土壤毛細力根據植物生長需要自動吸取水分,以極小的速率植物可以連續不斷地獲得水分或營養液,滿足生長需要,不產生灌溉水地下滲漏,也不產生土壤表面的水分蒸發。

2、關鍵技術。主要是控水頭,由痕灌膜和毛細管束組成,痕灌膜是一種高分子超濾膜,起到灌溉水過濾的作用,毛細管束(類似燈芯)是一種纖維材料,間隙很小,起到毛細管的作用。

3、技術指標。與滴灌相比,(1)不需要動力設備,只需要保持0.5米水位的貯水箱;(2)不需要首部過濾設備,對水質要求不高,但水中不能有油性物質;(3)控水頭比普通滴頭抗堵性強;(4)控水頭(滴頭)流量0.2L/h(主要是與貯水池水位、土壤濕度、作物生長要求相關),以一季草莓為例,痕量灌溉用水量為153立方米/畝,而普通滴灌用水量為281立方米/畝,比普通滴灌節水47%,也可相應節約肥料;(5)毛管鋪設極限長度可達600米,而滴灌帶一般在50-100米左右;(6)作物產量與滴灌沒有差別。

4、工程造價。痕量灌溉系統由貯水箱、地下毛管、控水頭組成,結構比較簡單。但由于現在痕量灌溉管生產是半機械化,生產規模不大,目前價格較高,痕量灌溉管每米造價5-6元(滴灌帶0.2-1.0元/米),畝投資是2000-3000元(果樹),4000-5000元(溫室),而滴灌畝投資在600-1000元。

5、經濟性。痕量灌溉系統節水效果十分明顯,無動力,運行費用低,不需每年更換毛管,地埋毛管可用5-10年,同時由于系統流量很小,管道沿程水力損失小,主、干、支管徑小,隨著加工工藝改進,生產自動化程度提高,痕量灌溉管價格可降低,畝投資將來可能會有較大的下降空間。

6、灌水模式。痕量灌溉系統在作物生育期需每天24小時運行,沒有灌水周期。灌溉耗水規律還正在試驗中。

二、推廣應用

該項技術是2003年專利發明人進行研發,2004年成立公司進行產品生產,2007年在試驗示范區應用。已完成和正在進行的試驗示范的作物有:馬鈴薯大田作物,蔬菜(番茄、黃瓜、青花菜、球莖茴香、生菜、甜椒)、水果(草莓)和花卉(百合、地被菊)等3大類9種溫室作物,桃樹、葡萄、蘋果、梨、大櫻桃、甘蔗等露地水果,以及植樹造林等領域。因控水頭生產現階段還是手工加工,沒有實現工業化生產,推廣面積沒超過1000畝,該技術在特別干旱的西北地區有一定的推廣價值。

三、試驗實例

地點:北京小湯山特菜基地

作物種類:溫室內的青花菜、球莖茴香等

面積:62畝

試驗時間:2007-2011年

試驗對痕量灌溉系統的灌水均勻度、土壤含水量、作物生長發育、生理生化、產量品質和水分利用等進行了研究。結果表明,與滴灌相比,痕量灌溉節水效益明顯,未發現堵塞現象。

1、痕量灌溉田間耗水量減少

青花菜痕量灌溉的田間耗水量比滴灌減少53立方米/畝,即節水56.2%,球莖茴香痕量灌溉的田間耗水量比滴灌減少42.5立方米/畝,即節水49.7%。

2、痕量灌溉條件下作物產量穩定,水分利用效率顯著增加

痕量灌溉條件下青花菜、球莖茴香的經濟產量與滴差異不顯著,但水分利用率比滴灌增加顯著,青花菜增加13.3kg/立方米(水),球莖茴香增加30.7kg/立方米(水)。

3、痕量灌溉利于作物根系發育

由于痕量灌溉是地下供水且供水速度緩慢,尤其在冬季灌溉時可使到達植物根系的水分溫度維持在一個更適宜植物根系生長發育的范圍之內,可有效避免低溫對根系的不利刺激,促進做根系發育,從而有利于根系對水分和養分的吸收,改善了作物品質,提高了作物產量。

痕量灌溉的田間生產示范效果良好,以滴灌對照,其節水效率為43%~58%,經濟產量增幅為0~14%,水分利用率增幅為80%~173.2%,省工36.4%~57.9%。

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