溫室、大棚微灌技術(shù)(系列講座之一)
溫室、大棚栽培條件與大田栽培具有很多不同點。在覆蓋材料的隔離下，其內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境截然不同。某些方面有利于作物生長，某些方面則不利于作物生長，必須實施人工調(diào)控。與大田種植相比，能否增產(chǎn)、增值，完全取決于能否人為地創(chuàng)造一個有利于作物生長的環(huán)境。
利用微灌是調(diào)控室內(nèi)環(huán)境非常有用的工具之一，在世界各地廣為采用。近年，我國在這方面也取得重大進(jìn)展。在大量引進(jìn)國外設(shè)備的同時，國內(nèi)微灌產(chǎn)品在質(zhì)量及數(shù)量上也取得了長足進(jìn)步。鑒于溫室、大棚中采用微灌技術(shù)在我國尚屬起步階段，且許多非專業(yè)人員參與或正在參與系統(tǒng)的設(shè)計、安裝，我們認(rèn)為較系統(tǒng)地就此項技術(shù)作一介紹是非常有必要的。
一、微灌的種類與優(yōu)缺點
（一）、微灌的種類
微灌是利用微灌設(shè)備組裝成微灌系統(tǒng)，將有壓水輸送分配到田間，通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術(shù)。用于溫室、大棚的微灌系統(tǒng)主要有滴灌和微噴灌兩種。
1、滴灌
滴灌是利用安裝在末級管道(稱為毛管)上的滴頭，或與毛管制成一體的滴灌帶（管）將壓力水以水滴狀濕潤土壤的一種灌水技術(shù)。通常將毛管和灌水器放在地面，也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30～40cm。前者稱為地表滴灌，后者稱為地下滴灌。每個灌水器的流量一般為1～12L/h。
2、微噴灌
微噴灌是利用直接安裝在毛管上或通過一條φ4mm或6mm塑料管與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤的一種灌水技術(shù)，如圖1－2所示。微噴頭有旋轉(zhuǎn)式及折射式兩種，流量一般為20～250L/h。
（二）溫室、大棚采用微噴、滴灌的優(yōu)缺點
滴灌的優(yōu)缺點
保護(hù)地采用滴灌與傳統(tǒng)地面灌溉（畦灌）相比，具有以下優(yōu)點。
- 可降低室內(nèi)空氣濕度。由于滴灌除了作物根部濕潤外，其他地方始終保持干燥，因而大大減小了地面蒸發(fā)，一般情況下室內(nèi)空氣相對濕度下降20％左右。
- 灌水均勻。滴灌系統(tǒng)能夠做到有效地控制每個灌水器的出水流量,因而灌水均勻度高,一般可達(dá)80%－90%。
- 節(jié)省勞力。滴灌是管網(wǎng)供水，操作方便，而且便于自動控制，因而可明顯節(jié)省勞力。同時滴灌是局部灌溉，大部分地表保持干燥，減少了雜草的生長，也就減少了用于除草的勞力。
- 地溫降幅很小。滴灌的運(yùn)行方式是采用淺灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而幾乎不會引起地溫下降。
- 滴灌可以結(jié)合施肥，適時適量地將水和營養(yǎng)成分直接送到作物根部，提高了水和肥料利用率。
- 可減少病蟲害的發(fā)生。滴灌可以降低室內(nèi)的空氣濕度，使與濕度有關(guān)的病蟲害得以大幅度下降，同時降低了防止病蟲害的農(nóng)藥使用量，減少蔬菜農(nóng)藥殘留量，提高了蔬菜品質(zhì)。
- 便于農(nóng)作管理。滴灌只濕潤作物根區(qū)，其行間空地保持干燥，因而即使是灌溉的同時，也可以進(jìn)行其它農(nóng)事活動，減少了灌溉與其它農(nóng)作的相互影響。
- 提高農(nóng)作物產(chǎn)量。滴灌可以給作物提供更佳的生存和生長環(huán)境，使作物產(chǎn)量大幅度提高。一般增產(chǎn)幅度達(dá)30～80％。
- 提早供應(yīng)市場。使用滴灌系統(tǒng)，一般可早應(yīng)市15～30天。
- 延長市場供應(yīng)期。改善了的環(huán)境，可使作物更長時間內(nèi)保持生長旺盛，從而可延長市場供應(yīng)期，獲得最佳的收入。
- 降低了能耗。滴灌比地面畦灌可減少灌水量50～70％，因而可降低抽水的能耗；同時滴灌地溫下降小，可減少或免去提高地溫所需的能耗，一般能耗可下降30％左右。瓜果類蔬菜及不宜濕潤葉面的花卉多采用滴灌。
但是, 滴灌是利用壓力管道輸水并需要有過濾設(shè)備，其系統(tǒng)投資一般要遠(yuǎn)高于地面灌；灌水器出口很小，易被水中的礦物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)堵塞，減小系統(tǒng)水量分布均勻度,嚴(yán)重時會使整個系統(tǒng)無法正常工作,甚至報廢。此外，因溫室中植物通常種植密度大，要求的灌水器多，相對于大田果園滴灌，設(shè)備投資要高。
微噴灌的優(yōu)缺點
- 同滴灌一樣，微噴灌也為低壓灌溉、局部灌溉。與噴灌比省水且能耗低；
- 微噴霧化好，有利于提高溫室濕度。對要求濕度高的葉菜類蔬菜及花卉生長有利。微噴還常常用于溫室育苗盤灌溉。
- 微噴可用于夏天降溫；
缺點是霧化的水滴使得溫室濕度太高，不利與瓜果類蔬菜及濕度要求低的花卉生長。
資金充足的情況下，溫室中常常既安裝微噴又安裝滴灌。
二、 微灌系統(tǒng)的組成
微灌系統(tǒng)由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和灌水器以及流量、壓力控制部件和量測儀表等組成。
1、水源
河流、渠道、湖泊、水庫、井、泉等均可作為微灌水源，但其水質(zhì)需符合微灌要求。
2、首部樞紐
首部樞紐包括水泵、動力機(jī)、肥料和化學(xué)藥品注入設(shè)備、過濾設(shè)備、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力流量量測儀表等。其作用是從水源取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。
微灌常用的水泵有潛水泵、深井泵、離心泵等。動力機(jī)可以是柴油機(jī)、電動機(jī)等。
在供水量需要調(diào)蓄或含砂量很大的水源，常要修建蓄水池和沉淀池。沉淀池用于去除灌溉水源中的大固體顆粒，為了避免在沉淀池中產(chǎn)生藻類植物，應(yīng)盡可能將沉淀池或蓄水池加蓋。
過濾設(shè)備的作用是將灌溉水中的固體顆料濾去，避免污物進(jìn)入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)堵塞。過濾設(shè)備應(yīng)安裝在輸配水管道之前。
肥料和化學(xué)藥品注入設(shè)備用于將肥料、除草劑、殺蟲劑等直接施入微灌系統(tǒng)，注入設(shè)備應(yīng)設(shè)在過濾設(shè)備之前。
流量壓力量測儀表用于測量管線中的流量或壓力，包括水表、壓力表等。水表用于測量管線中單位時間流過的水量或流過的總水量,根據(jù)需要可以安裝于首部，也可以安裝于任何一條干、支管上，如安裝在首部，須設(shè)于施肥裝置之前，以防肥料腐蝕;壓力表用于測量管線中的內(nèi)水壓力，在過濾器和密封式施肥裝置的前后各安設(shè)一個壓力表，可觀測其壓力差，通過壓力差的大小能夠判定施肥量的大小和過濾器是否需要清洗。過濾器的沖洗有自動及手動兩種。
控制器用于對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，一般控制器具有定時或編程功能，根據(jù)用戶給定的指令操作電磁閥或水動閥，進(jìn)而對系統(tǒng)進(jìn)行控制。
閥門是直接用來控制和調(diào)節(jié)微灌系統(tǒng)壓力流量的操縱部件，布置在需要控制的部位上，其型式有閘閥、逆止閥、空氣閥、水動閥、電磁閥等。
3、輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器，輸配水管網(wǎng)包括干、支管和毛管三級管道。毛管是微灌系統(tǒng)的最末一級管道，其上安裝或連接灌水器。
4、灌水器
灌水器是微灌設(shè)備中最關(guān)鍵的部件，是直接向作物施水的設(shè)備，其作用是消減壓力，將水流變?yōu)樗位蚣?xì)流或噴灑狀施入土壤。
三、微灌設(shè)備
灌水器
(一) 灌水器分類
灌水器質(zhì)量的好壞直接影響到微灌系統(tǒng)的壽命及灌水質(zhì)量的高低，其種類繁多，適用條件各有差異。按結(jié)構(gòu)和出流形式可將灌水器分為滴頭、滴灌（管）帶、微噴頭等三類。
1、管上滴頭
通過流道或孔口將毛管中的壓力水流變成滴狀或細(xì)流狀的裝置稱為滴頭。其流量一般不大于12 L/h，安裝在PE管上的管上滴頭如圖3-1及3-2所示。
按滴頭的壓力補(bǔ)償與否可把它分為如下兩種。
1)．非壓力補(bǔ)償?shù)晤^
非壓力補(bǔ)償?shù)晤^是利用滴頭內(nèi)的固定水流流道消能，其流量隨壓力的提高而增大。
2)．壓力補(bǔ)償型滴頭
壓力補(bǔ)償型滴頭的流量不隨壓力而變化。在水流壓力的作用下，滴頭內(nèi)的彈性體(硅橡膠片)使流道(或孔口)形狀改變或過水?dāng)嗝婷娣e發(fā)生變化，當(dāng)壓力減小時，增大過水?dāng)嗝娣e，壓力增大時，減小過水?dāng)嗝娣e，從而使滴頭出流量保持穩(wěn)定，壓力補(bǔ)償?shù)晤^同時還具有自清洗功能。
2、滴灌帶（管）
滴頭與毛管制造成一個整體，兼具配水和滴水功能的帶（管）稱為滴灌帶（管）。按滴灌帶（管）的結(jié)構(gòu)可分為兩種。
1)．內(nèi)鑲式滴灌帶（管）
內(nèi)鑲式滴灌帶（管）是在毛管制造過程中,將預(yù)先制造好的滴頭鑲嵌在毛管內(nèi)的滴灌帶（管）。內(nèi)鑲滴頭有兩種，一種是片式 （Netafim，綠源），如圖3－3(a)；另一種是管式（雨鳥），如圖3－3(b)。內(nèi)鑲式滴灌帶（管）有壓力補(bǔ)償及非補(bǔ)償之分。
2)．薄壁滴灌帶
薄壁滴灌帶為在制造薄壁管的同時，在管上壓制出各種形狀的流道，灌溉水通過流道以滴流的形式濕潤土壤，如圖3－4。
滴灌帶也有壓力補(bǔ)償式與非壓力補(bǔ)償式兩種，雨鳥生產(chǎn)的RAIN TAPE 即為壓力補(bǔ)償式。
3、微噴頭
微噴頭是將壓力水流以細(xì)小水滴噴灑在土壤表面的灌水器。單個微噴頭的噴水量一般不超過250L/h，射程一般小于7m。
溫室大棚微噴頭主要有旋轉(zhuǎn)式和折射式兩種。
1)．旋轉(zhuǎn)式微噴頭
水流從噴水嘴噴出后，集中成一束向上噴射到一個可以旋轉(zhuǎn)的單向折射臂上，折射臂上的流道形狀不僅可以使水流按一定噴射仰角噴出，而且還可以使噴射出的水舌反作用力對旋轉(zhuǎn)軸形成一個力矩，從而使噴射出來的水舌隨著折射臂作快速旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)式微噴頭一般由三個零件構(gòu)成，即折射臂、支架、噴嘴，如圖1－5a所示。旋轉(zhuǎn)式微噴頭有效濕潤半徑較大,噴水強(qiáng)度較低。由于有運(yùn)動部件加工精度要求較高,并且旋轉(zhuǎn)部件容易磨損,因此使用壽命較短。
2)．折射式微噴頭
折射式微噴頭的主要部件有噴嘴，折射錐和支架，如圖3-6所示。水流由噴嘴垂直向上噴出，遇到折射架即被擊散成薄水膜或射線沿四周射出，在空氣阻力作用下形成射線或細(xì)微水滴散落在四周地面上。折射式微噴頭優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,沒有運(yùn)動部件,工作可靠,價格便宜。
(二) 灌水器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和水力性能參數(shù)
結(jié)構(gòu)參數(shù)和水力性能參數(shù)是微灌灌水器的兩項主要技術(shù)參數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要指流道或孔口的尺寸，對于滴灌帶還包括管帶的直徑和壁厚；水力性能參數(shù)主要指流態(tài)指數(shù)，制造偏差系數(shù)、工作壓力，對于微噴頭還包括射程、噴灌強(qiáng)度、水量分布等。
1、流量與壓力關(guān)系
微灌灌水器的流量與壓力關(guān)系用公式(1-1)表示。 q=khx (1-1)
公式中：q-- 灌水器流量；h--工作水頭；k--流量指數(shù)；x--流態(tài)指數(shù)。
式(1-1)中，流態(tài)指數(shù)x反映了灌水器的流量對壓力變化的敏感程度，當(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全層流時，流態(tài)指數(shù)x等于1，即流量與工作水頭成正比；當(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全紊流時，流態(tài)指數(shù)x等于0.5；全壓力補(bǔ)償器的流態(tài)指數(shù)x等于0，即出水流量不受壓力變化的影響，其它各種形式的灌水器的流態(tài)指數(shù)在0－1.0之間變化。
2、制造偏差系數(shù)
灌水器的流量與流道直徑的2.5－4次冪成正比，制造上的微小編差將會引起較大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工藝和材料收縮變形等的影響，不可避免地會產(chǎn)生制造偏差。實踐中，一般用制造偏差系數(shù)來衡量產(chǎn)品的制造精度。
(三) 對灌水器的要求
- 制造偏差小，一般要求灌水器的制造偏差系數(shù)Cv值應(yīng)控制在0.07以下；
- 出水量小而穩(wěn)定，受水頭變化的影響較��；
- 抗堵塞性能強(qiáng)；
- 結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝、清洗；
- 堅固耐用，價格低廉。
管道與連接件
管道是微灌系統(tǒng)的主要組成部分，各種管道與連接件按設(shè)計要求組合安裝成一個微灌輸配水管網(wǎng)，按作物需水要求向田間和作物輸水和配水。管道與連接件在微灌工程中用量大、規(guī)格多、所占投資比重大，所用的管道與連接件型號規(guī)格和質(zhì)量的好壞，不僅直接關(guān)系到微灌工程費用大小，而且也關(guān)系到微灌能否正常運(yùn)行和壽命的長短。
(一) 對微灌用管與連接件的基本要求
1、能承受一定的內(nèi)水壓力
微灌管網(wǎng)為壓力管網(wǎng)，各級管道必須能承受設(shè)計工作壓力，才能保證安全輸水與配水。因此，在選擇管道時一定要了解各種管材與連接件的承壓能力。管道的承壓能力與管材及連接件的材質(zhì)、規(guī)格、型號及連接方式等有直接關(guān)系。因此，所選擇管材與連接件時要了解其材質(zhì)性質(zhì)及性能，以免影響工程質(zhì)量。
2、耐腐蝕抗老化性能強(qiáng)
微灌系統(tǒng)中灌水器孔口很小，因此，微灌管網(wǎng)要求所用的管道與連接件應(yīng)具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，以免在輸水和配水過程中因發(fā)生銹蝕、沉淀、微生物繁殖等堵塞灌水器。管道及管件還應(yīng)具有較強(qiáng)的抗老化性能，對塑料管與連接件，則必須添加一定比例的碳黑，以提高抗老化性能。
3、規(guī)格尺寸與公差必須符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
管徑偏差與壁厚及偏差應(yīng)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，管道內(nèi)壁要光滑平整清潔以減少水頭損失；管壁外觀光滑、無凹陷、裂紋和氣泡，連接件無飛邊和毛刺。
4、價格低廉
微灌管道及連接件在系統(tǒng)投資中所占比重大，應(yīng)力求選擇既滿足微灌工程要求又價格便宜的管道及連接件。
5、安裝施工容易
各種連接件之間及連接件與管道之間的連接要簡單、方便且不漏水。
(二) 微灌管道的種類
微灌系統(tǒng)常用塑料管作為輸配水管道，塑料管具有抗腐蝕、柔韌性較好、能適應(yīng)較小的局部沉陷、內(nèi)壁光滑、輸水摩阻粗糙率小、比重小、重量輕和運(yùn)輸安裝方便等優(yōu)點，是理想的微灌用管。塑料管的主要缺點是受陽光照射時易老化。塑料管埋入地下時，塑料管的老化問題將會得到較大程度的克服，使用壽命可達(dá)20年以上。
1、 聚乙烯管(PE管)
聚乙烯管分為高壓低密度聚乙烯管和低壓高密度聚乙烯管兩種。低壓高密度聚乙烯管為硬管，管壁較薄。高壓聚乙烯管為半軟管，管壁較厚，對地形的適應(yīng)性比低壓高密度聚乙烯要強(qiáng)。
高壓聚乙烯管是由高壓低密度聚乙烯樹脂加穩(wěn)定劑、潤滑劑和一定比例的碳黑等制成的，它具有很高的抗沖擊能力，重量輕、韌性好、耐低溫性能強(qiáng)、抗老化性能比聚氯乙烯管好，但不耐摩，耐高溫性能差，抗張強(qiáng)度低。
為了防止光線透過管壁進(jìn)入管內(nèi)，引起藻類等微生物在管道內(nèi)繁殖，以及為了吸收紫外線，減緩老化的進(jìn)程，增強(qiáng)抗老化性能，要求聚乙烯管為黑色。外管光滑平整、無氣泡、無裂口、溝紋、凹陷和雜質(zhì)等。 |
公司動態(tài)
