浅谈高效设施农业节水灌溉技术
摘要: 本研究简单介绍了我国水情及设施农业发展节水灌溉的必要性，并重点介绍和探讨了设施农业畦灌、沟灌、膜下灌溉等6个目前设施农业中应用家广泛的节水灌溉技术，旨在说明设施农业发展节水灌溉的重要性。
关键词：设施农业、节水灌溉、畦灌、沟灌、滴灌
我国是世界公认的贫水国家之一，人均拥有淡水量占世界人均值的1/4，世界排名在109位以后；我国有300多个城市缺水，其中有40多个城市严重缺水，日缺水量达1600万m 3以上；全国工业因缺水．每年影响产值增长近6000亿元；农业是用水大户，占社会总用水量的70％；且我国灌溉水利用率相当低，全国范围的有效利用指数低于40％，可在美国，有效利用指数在 60％～70％之间，在以色列则高达90％以上[1-2]。目前，我国尚有8000万hm 2耕地因无水源缺乏灌溉条件，每年造成粮食减产选2.5亿kg ；在我国农村，仍有5000万人口和4000万头牧畜的饮用水供应没有保障。 1设施农业发展节水灌溉的必要性
农业发展进入了从传统农业向现代农业转化的新阶段，优质、高产、高效已成为现代农业的发展方向。在这一过程中，设施农业发挥着重要作用。我国设施农业面积虽居世界首位，目前全国设施园艺面积已超过260 万hm 2，但产量仅为世界先进水平的1/3。其中的一个重要原因是设施内灌溉技术落后，严重影响设施内的环境状况，使其未能充分发挥节水增产的巨大作用。设施内的水分调控必须依据作物种类、品种和各生育期对设施内空气湿度和土壤湿度的要求进
行适时、适量的调节控制。
灌溉是温室作物栽培中唯一水分来源，灌溉用水消耗量大。温室设施是一个半封闭体系，与大田作物栽培相比较，具有湿度高，室内风速度较低，水分－土壤－植物－空气有着独特封闭性的特点。因此研究温室设施中作物节水灌溉技术，同时结合温室湿度控制策略，有效控制实施温室作物灌溉量，缓和温室高湿环境的矛盾，这对指导温室作物精量灌溉与按需灌溉，进一步提高灌溉水的利用率和生产效率，改善温室作物的生长环境，以及改善作物品质与提高产量均具有十分重大的意义。
2设施农业节水灌溉技术
2.1畦灌
畦宽为蔬菜行距的整倍数，黄瓜、茄子等宽行距蔬菜一般为2倍；甜椒等中等行距蔬菜为2～3倍；莴笋、豌豆等窄行距蔬菜为 3～4倍；小葱、菠菜等密植蔬菜的倍数不严格。畦宽 1～1.5m 为宜，畦宽与所采用的耕作机具的工作幅度相适应。一般畦长8～1 0 m，行水平稳，浇水均匀。畦埂底宽2 5c m，高10～14cm 。
2.2传统沟灌
适用于灌溉设施农业宽行距作物，如黄瓜、西瓜、西葫芦、番茄、豆类、草毒等蔬菜作物。沟灌法 比较适宜的土壤是中等透水性的土壤。
传统的沟灌由于灌溉简便，除水费外几乎没有其它投入，仍然是目前蔬菜生产中的主要灌水方式，水资源浪费严重，蔬菜水分管理不合理，尤其是空气相对湿度比棚室外高 3～4倍，一般在80％～90％。夜间棚室内地温下降，表层土壤不断散发热量，棚室内外温差增大，遇冷时薄膜、蔬菜
叶片上凝结大量水珠，棚内空气相对湿度有时呈饱和状态，易导致病害发生，这不仅影响蔬菜产量，也影响蔬菜品质。另外，许多调查研究表明，地下水硝酸盐含量超标的现象与氮肥的过量使用[3]和频繁的大量灌水密切相关[4]。
2.3膜下灌溉
采用地膜覆盖是抑制地面蒸发的有效措施，应加大棚室蔬菜的地膜覆盖。在深秋、冬季和早春，为了保证保护地环境具有适宜于作物生长的温、湿度条件，在控制灌溉水量和水温的同时，常采用膜下沟灌和膜下滴灌。
2.3.1膜下滴灌是将滴灌管覆盖在膜下，利用滴灌灌水器出流湿润作物根区土壤，主要适宜于对温、湿度条件要求较高的保护地作物的灌溉，如黄瓜、番茄、西芹等。
2.3.2膜下沟灌将地膜覆盖在灌水沟上，灌溉水流在膜下灌水沟中流动，以减少土壤水分蒸发。此法可减少室内的空气湿度，减少和防治病害的发生，减少土壤棵间蒸发，主要适用于耐湿性较差的保护地作物。
2.4微喷灌
喷灌是通过管道系统利用喷头将低压水或化学药剂以微流量低压喷洒在枝叶上或地面上的一种灌水形式。喷灌系统支管通常与作物的种植方向一致，但连栋式的日光温室中，支管通常与大棚的长度方向一致；对于棚间地块采用喷灌时，应考虑地块的尺寸。喷灌和滴灌的不同之处在于灌水器由滴头改为喷头，滴头是靠自身结构消耗掉水管的剩余压力而喷头则是用喷洒方式消耗能量。湿润面积比滴灌大，这样有利于消除含水饱和区，使水分能被土壤随时吸收，改善了根区通气条件。但在温室、大棚中使用会造成湿度增加，易发生病虫害。
2.5滴灌
滴灌是一种先进的灌水方法，也是当今世界上节水效果较好的一种灌溉方式。我国的滴灌技术在1974年由墨西哥引进[5]，它是通过输水管内有压水流经过消能滴头将灌溉水以水滴的形式一滴一滴地滴人蔬菜作物根部附近土壤进行灌溉，膜下滴灌法是将滴灌管覆盖在膜下进行灌溉，其目的是为了减少设施作物棵间蒸发，降低环境湿度和尽量减少由于排湿和灌溉带来的降温作用，使设施环境具有适宜的温、湿度条件和土壤具有良好的通透性。候松泽[6]研究表明黄瓜滴灌比沟灌节水、增产、省工，滴灌较沟灌节水41.4%，增产23.8%。滴灌不破坏土壤结构，防止和减轻土壤板结，表土疏松，能保持良好的团粒结构，改善土壤理化性质，能调节土壤水 、气、热状况，使温室大棚内5～15厘米土壤层平均温度提高 1.5～2.0 ~ 1 2 ，气温平均提高0.5℃， 空气相对湿度度降低10％～15%，减轻病害，省水、省肥，省农药，促进蔬菜早熟，增产增收[7]。
2.6地下灌溉技术
地下灌溉技术包括渗灌技术和地埋式滴灌，前者是利用埋于地表下开有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉水均匀而缓慢地渗入保护地作物根区地下土壤，借助土壤毛管力作用而湿润土壤的灌水方法。后者是用埋在土层中滴灌管线，将灌溉水直接送人作物根层土壤。地下灌溉技术具有节水，比沟畦灌节水71%，节能和便于中耕、不破坏土壤结构、降低保护地环境湿度、防止杂草丛生和病虫害发生、减少棵间蒸发量的特点。前期产量可增加 8％，总产量可提高13％，结果期延长10～15天，是干旱地区发展节水农业，提高温室生产效益的有效途径[8]。但不管何种形式的地下灌溉都同时
存在着一些缺点：主要是输水管道易堵塞，过滤不好或不易过滤造成堵塞；灌溉区土壤盐分易积累；由于湿润范围有局限性，因而限制了蔬菜根系发展[9]。
3结语
我国设施农业已列入农业部重点研究项目，设施农业的发展将为我国菜篮子工程建设做出了突出贡献，并将发挥更大的作用。设施农业节水灌溉技术是一个系统工程，逐步向适时适量、按需灌溉方向发展，在充分利用灌溉水效率基础上，按需精量灌溉策略成为设施农业节水灌溉的重要内容，在一天中，根据环境条件决策灌多少（即灌溉量）、根据作物需水信息决策什么时候灌（即灌溉时机）是设施农业生产灌溉管理中需要确定的两大基本问题。在今后的研究中，我们应将目光延伸到自动化领域，采用现代化的科学技术，在深化资源的合理配置、优化种植结构的基础上，发展节水、节能、高产、高品质、高效益、高集约化的设施农业，走农业和农村经济的可持续发展道路，为节水型社会和新农村建设做出更大的贡献。
参考文献
[1] Hillel Magen．Prospects of Micro-Irrigation and Fertigation
in Chinese agriculture[A]．IBC conference．Funding and investing in Chinese agriculture projects an trade [C]. Beijing ，PRC.1998.1-2 ．
[2]杨培岭，任树梅．发展我国设施农业节水灌溉技术的对策
研究[J].节水灌溉,2001,(2):7-10．
[3]杨丽娟，张玉龙，李晓安，等．灌水方法对塑料大棚土壤
一植株硝酸盐分配影响[J].土壤通报,2000,31(2):63-65．
[4]Chaney K ．Effect of nitrogen fertilizer rate on soil nitrat
content after harvesting winter wheat [J].Jagrc Sci,1990，114:171～176．
[5]程先军，许迪，张昊．地下滴灌技术发展及应用现状综述
Ⅱ[J]．节水灌溉，1999，8 ( 4 ) ：13—15．
[6] 候松泽，张书，等. 保护地滴灌黄瓜节子灌溉模式试验研
究[J]. 黑龙江水利科技2001，(04)：11-13
[7]乔立文，陈友，齐红岩，等. 温室大棚蔬菜生产中滴灌带灌
溉应用效果分析[J].农业工程学报，1996,12 (2):34 -39．
[8]鱼宏刚，周兴有，王天斌，等．蔬菜温室的渗灌节水试验
[J]．吉林蔬菜，2001，(1)：40-41．
Discusses the highly effective facility agriculture
water-saving irrigation technologies
Abstract ：This study simply introduced the development of facilities agriculture regime and the necessity of water-saving irrigation in China 。And introduced with emphasis and discusses the furrow fills, the ditch to fill, under the membrane to irrigate membrane under six currently irrigation facilities agriculture application home extensive water-saving irrigation technologies of facility agriculture 。Purpose is to show that development of facilities agriculture to show the importance of water-saving irrigation。
Key word：The facility agriculture、The water-saving irrigation、The furrow fill, The ditch to fill, The drip irrigation
浅谈高效设施农业节水灌溉技术
摘要: 本研究简单介绍了我国水情及设施农业发展节水灌溉的必要性，并重点介绍和探讨了设施农业畦灌、沟灌、膜下灌溉等6个目前设施农业中应用家广泛的节水灌溉技术，旨在说明设施农业发展节水灌溉的重要性。
关键词：设施农业、节水灌溉、畦灌、沟灌、滴灌
我国是世界公认的贫水国家之一，人均拥有淡水量占世界人均值的1/4，世界排名在109位以后；我国有300多个城市缺水，其中有40多个城市严重缺水，日缺水量达1600万m 3以上；全国工业因缺水．每年影响产值增长近6000亿元；农业是用水大户，占社会总用水量的70％；且我国灌溉水利用率相当低，全国范围的有效利用指数低于40％，可在美国，有效利用指数在 60％～70％之间，在以色列则高达90％以上[1-2]。目前，我国尚有8000万hm 2耕地因无水源缺乏灌溉条件，每年造成粮食减产选2.5亿kg ；在我国农村，仍有5000万人口和4000万头牧畜的饮用水供应没有保障。 1设施农业发展节水灌溉的必要性
农业发展进入了从传统农业向现代农业转化的新阶段，优质、高产、高效已成为现代农业的发展方向。在这一过程中，设施农业发挥着重要作用。我国设施农业面积虽居世界首位，目前全国设施园艺面积已超过260 万hm 2，但产量仅为世界先进水平的1/3。其中的一个重要原因是设施内灌溉技术落后，严重影响设施内的环境状况，使其未能充分发挥节水增产的巨大作用。设施内的水分调控必须依据作物种类、品种和各生育期对设施内空气湿度和土壤湿度的要求进
行适时、适量的调节控制。
灌溉是温室作物栽培中唯一水分来源，灌溉用水消耗量大。温室设施是一个半封闭体系，与大田作物栽培相比较，具有湿度高，室内风速度较低，水分－土壤－植物－空气有着独特封闭性的特点。因此研究温室设施中作物节水灌溉技术，同时结合温室湿度控制策略，有效控制实施温室作物灌溉量，缓和温室高湿环境的矛盾，这对指导温室作物精量灌溉与按需灌溉，进一步提高灌溉水的利用率和生产效率，改善温室作物的生长环境，以及改善作物品质与提高产量均具有十分重大的意义。
2设施农业节水灌溉技术
2.1畦灌
畦宽为蔬菜行距的整倍数，黄瓜、茄子等宽行距蔬菜一般为2倍；甜椒等中等行距蔬菜为2～3倍；莴笋、豌豆等窄行距蔬菜为 3～4倍；小葱、菠菜等密植蔬菜的倍数不严格。畦宽 1～1.5m 为宜，畦宽与所采用的耕作机具的工作幅度相适应。一般畦长8～1 0 m，行水平稳，浇水均匀。畦埂底宽2 5c m，高10～14cm 。
2.2传统沟灌
适用于灌溉设施农业宽行距作物，如黄瓜、西瓜、西葫芦、番茄、豆类、草毒等蔬菜作物。沟灌法 比较适宜的土壤是中等透水性的土壤。
传统的沟灌由于灌溉简便，除水费外几乎没有其它投入，仍然是目前蔬菜生产中的主要灌水方式，水资源浪费严重，蔬菜水分管理不合理，尤其是空气相对湿度比棚室外高 3～4倍，一般在80％～90％。夜间棚室内地温下降，表层土壤不断散发热量，棚室内外温差增大，遇冷时薄膜、蔬菜
叶片上凝结大量水珠，棚内空气相对湿度有时呈饱和状态，易导致病害发生，这不仅影响蔬菜产量，也影响蔬菜品质。另外，许多调查研究表明，地下水硝酸盐含量超标的现象与氮肥的过量使用[3]和频繁的大量灌水密切相关[4]。
2.3膜下灌溉
采用地膜覆盖是抑制地面蒸发的有效措施，应加大棚室蔬菜的地膜覆盖。在深秋、冬季和早春，为了保证保护地环境具有适宜于作物生长的温、湿度条件，在控制灌溉水量和水温的同时，常采用膜下沟灌和膜下滴灌。
2.3.1膜下滴灌是将滴灌管覆盖在膜下，利用滴灌灌水器出流湿润作物根区土壤，主要适宜于对温、湿度条件要求较高的保护地作物的灌溉，如黄瓜、番茄、西芹等。
2.3.2膜下沟灌将地膜覆盖在灌水沟上，灌溉水流在膜下灌水沟中流动，以减少土壤水分蒸发。此法可减少室内的空气湿度，减少和防治病害的发生，减少土壤棵间蒸发，主要适用于耐湿性较差的保护地作物。
2.4微喷灌
喷灌是通过管道系统利用喷头将低压水或化学药剂以微流量低压喷洒在枝叶上或地面上的一种灌水形式。喷灌系统支管通常与作物的种植方向一致，但连栋式的日光温室中，支管通常与大棚的长度方向一致；对于棚间地块采用喷灌时，应考虑地块的尺寸。喷灌和滴灌的不同之处在于灌水器由滴头改为喷头，滴头是靠自身结构消耗掉水管的剩余压力而喷头则是用喷洒方式消耗能量。湿润面积比滴灌大，这样有利于消除含水饱和区，使水分能被土壤随时吸收，改善了根区通气条件。但在温室、大棚中使用会造成湿度增加，易发生病虫害。
2.5滴灌
滴灌是一种先进的灌水方法，也是当今世界上节水效果较好的一种灌溉方式。我国的滴灌技术在1974年由墨西哥引进[5]，它是通过输水管内有压水流经过消能滴头将灌溉水以水滴的形式一滴一滴地滴人蔬菜作物根部附近土壤进行灌溉，膜下滴灌法是将滴灌管覆盖在膜下进行灌溉，其目的是为了减少设施作物棵间蒸发，降低环境湿度和尽量减少由于排湿和灌溉带来的降温作用，使设施环境具有适宜的温、湿度条件和土壤具有良好的通透性。候松泽[6]研究表明黄瓜滴灌比沟灌节水、增产、省工，滴灌较沟灌节水41.4%，增产23.8%。滴灌不破坏土壤结构，防止和减轻土壤板结，表土疏松，能保持良好的团粒结构，改善土壤理化性质，能调节土壤水 、气、热状况，使温室大棚内5～15厘米土壤层平均温度提高 1.5～2.0 ~ 1 2 ，气温平均提高0.5℃， 空气相对湿度度降低10％～15%，减轻病害，省水、省肥，省农药，促进蔬菜早熟，增产增收[7]。
2.6地下灌溉技术
地下灌溉技术包括渗灌技术和地埋式滴灌，前者是利用埋于地表下开有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉水均匀而缓慢地渗入保护地作物根区地下土壤，借助土壤毛管力作用而湿润土壤的灌水方法。后者是用埋在土层中滴灌管线，将灌溉水直接送人作物根层土壤。地下灌溉技术具有节水，比沟畦灌节水71%，节能和便于中耕、不破坏土壤结构、降低保护地环境湿度、防止杂草丛生和病虫害发生、减少棵间蒸发量的特点。前期产量可增加 8％，总产量可提高13％，结果期延长10～15天，是干旱地区发展节水农业，提高温室生产效益的有效途径[8]。但不管何种形式的地下灌溉都同时
存在着一些缺点：主要是输水管道易堵塞，过滤不好或不易过滤造成堵塞；灌溉区土壤盐分易积累；由于湿润范围有局限性，因而限制了蔬菜根系发展[9]。
3结语
我国设施农业已列入农业部重点研究项目，设施农业的发展将为我国菜篮子工程建设做出了突出贡献，并将发挥更大的作用。设施农业节水灌溉技术是一个系统工程，逐步向适时适量、按需灌溉方向发展，在充分利用灌溉水效率基础上，按需精量灌溉策略成为设施农业节水灌溉的重要内容，在一天中，根据环境条件决策灌多少（即灌溉量）、根据作物需水信息决策什么时候灌（即灌溉时机）是设施农业生产灌溉管理中需要确定的两大基本问题。在今后的研究中，我们应将目光延伸到自动化领域，采用现代化的科学技术，在深化资源的合理配置、优化种植结构的基础上，发展节水、节能、高产、高品质、高效益、高集约化的设施农业，走农业和农村经济的可持续发展道路，为节水型社会和新农村建设做出更大的贡献。
参考文献
[1] Hillel Magen．Prospects of Micro-Irrigation and Fertigation
in Chinese agriculture[A]．IBC conference．Funding and investing in Chinese agriculture projects an trade [C]. Beijing ，PRC.1998.1-2 ．
[2]杨培岭，任树梅．发展我国设施农业节水灌溉技术的对策
研究[J].节水灌溉,2001,(2):7-10．
[3]杨丽娟，张玉龙，李晓安，等．灌水方法对塑料大棚土壤
一植株硝酸盐分配影响[J].土壤通报,2000,31(2):63-65．
[4]Chaney K ．Effect of nitrogen fertilizer rate on soil nitrat
content after harvesting winter wheat [J].Jagrc Sci,1990，114:171～176．
[5]程先军，许迪，张昊．地下滴灌技术发展及应用现状综述
Ⅱ[J]．节水灌溉，1999，8 ( 4 ) ：13—15．
[6] 候松泽，张书，等. 保护地滴灌黄瓜节子灌溉模式试验研
究[J]. 黑龙江水利科技2001，(04)：11-13
[7]乔立文，陈友，齐红岩，等. 温室大棚蔬菜生产中滴灌带灌
溉应用效果分析[J].农业工程学报，1996,12 (2):34 -39．
[8]鱼宏刚，周兴有，王天斌，等．蔬菜温室的渗灌节水试验
[J]．吉林蔬菜，2001，(1)：40-41．
Discusses the highly effective facility agriculture
water-saving irrigation technologies
Abstract ：This study simply introduced the development of facilities agriculture regime and the necessity of water-saving irrigation in China 。And introduced with emphasis and discusses the furrow fills, the ditch to fill, under the membrane to irrigate membrane under six currently irrigation facilities agriculture application home extensive water-saving irrigation technologies of facility agriculture 。Purpose is to show that development of facilities agriculture to show the importance of water-saving irrigation。
Key word：The facility agriculture、The water-saving irrigation、The furrow fill, The ditch to fill, The drip irrigation