1、概述

寧南山區十年九旱，水資源匱乏，農業用水供需矛盾日趨突出，調整產業結構，發展以種植馬鈴薯與蔬菜為主現代設施農業，大力推廣節水農業灌溉技術是解決水資源危機的主要途徑。近幾年,通過當地政府實行土地流轉，截至2012年底已經在西吉縣蔣臺堡、原州區中河、鴉兒溝、甘溝等地發展以種植馬鈴薯與蔬菜等為主導產業，建成萬畝馬鈴薯抗旱增產示范基地11個共133.8萬畝，千畝以上馬鈴薯機械化生產示范園區28個共10萬畝，總面積達到210.6萬畝，總產量315萬t，其中節灌面積16萬畝（地面灌6萬畝、噴灌3.5萬畝，滴灌6.5萬畝）。灌溉形式主要采取地面灌、噴灌和滴灌，經濟效益、節水效益明顯。以種植馬鈴薯為例，本文重點介紹當地主要不同節水灌溉技術的特點及其對作物土壤水分分布狀況、作物產量以及水分利用率等的影響。經過實踐證明，采取滴灌技術適宜馬鈴薯等作物達到節水增效目的。

2、灌溉技術研究

2.1地面灌溉技術

2.1.1地面灌溉技術的發展趨勢

寧南山區普遍存在田間工程不配套，灌水技術落后，灌水粗放，水量浪費嚴重的現象。灌溉水利用系數只有0.4左右，田間水的利用率僅為0.5～0.6左右。

目前，地面灌溉仍是當今灌溉農業中占主要地位的灌水技術，主要發展趨勢是輸配水向低壓管灌發展；田間灌水的節水技術較多，如水平畦灌、波涌灌溉等；在管理上采用科學手段，盡量達到精確灌水，滿足作物不同生育期的需水；在田間規劃上，土地平整度高，多以長溝、長畦、大流量進行田間灌水。

2.1.2地面灌溉形式及其適用范圍

適合當地的地面灌溉技術主要包括土地平整技術、田間管灌系統、畦田灌溉技術。

溝灌和畦灌：在水庫灌區渠系配套不完善條件下，田間灌水方法以溝灌為好，寧南山區水庫灌區很適宜這種灌水方法。溝灌時，應根據情況不同確定逐溝灌或隔溝灌，這樣既能防止壟溝沖刷，節約用水，又能使灌水均勻一致。

管灌：管灌技術是利用管網將灌溉水輸送到田間灌溉方式。采用管灌后，消除了灌溉水在輸送過程中的水量損失，田間灌水均勻度也大幅度提高，深層滲漏減少，灌水定額下降。管道輸水小畦灌的投資費用低，主要適用于井灌區。

2.2噴灌技術

2.2.1噴灌技術的發展趨勢

噴灌是利用專門的系統（動力設備、水泵、管道等），給水加壓通過噴頭將水分散成細小水滴后均勻噴灑在田間的一種灌水方式。噴灌全部采用管道輸水，可人為控制灌水量，對作物進行適時適量灌溉，并且適應于大部分地形和作物。節水、增產、節地、地形適應性強、省工等優點，適合于農田的集約化灌溉。

噴灌最初用于大田灌溉是在2002年以后，隨著自動或半自動噴灌機的出現，尤其是中心支軸式、平移式等大型噴灌機的應用，極大地減輕了勞動強度，提高了效率，降低了單位面積的投資。

自從2005年以來，通過當地政府實行土地流轉政策，發展集約型現代農業，在原州區的中河和鴉兒溝、甘溝等地發展大規模的種植馬鈴薯、枸杞、蔬菜等設施農業，面積達6萬畝，灌溉形式采用大型噴灌和滴灌，水源采用機井和楊黃水。低壓、節水、節能、標準化等一系列機械化和運行管理自動化的發展方向。

2.2.2噴灌類型及其適用范圍

噴灌主要包括管道式噴灌、中小型噴灌機具和大型噴灌機。管道式噴灌根據管道的安裝和布置形式又分為固定式噴灌（干管、分干管和支管全部埋在地下）、半固定式管道噴灌（干管和分干管埋在地下，支管移動）和移動式噴灌（所有管道全部在地面，移動使用）。大型噴灌機主要包括圓形（時針式）噴灌機和平移式噴灌機。

固定式管道噴灌：固定式管道噴灌因干管、分干管和支管等全部埋在地下，管網投資費用和畝均投資高，往往用于經濟作物（包括蔬菜、苗圃等），在糧食作物上使用較少。如原州區2007年建成的頭營鎮和彭堡鎮閆堡蔬菜示范基地，面積0.2萬畝，年產值150萬元，比小麥畝均增加450元，畝均節水65m3。

半固定式管道噴灌：半固定式管道噴灌的干管和分干管埋在地下，支管移動，畝均投資是固定式噴灌的20%～30%，適合用于糧食作物和經濟作物。其缺點是勞動力費用（移動支管）較固定式噴灌高。

移動式管道噴灌：移動式管道噴灌的干管、分干管和支管全部移動，畝均投資是固定式噴灌的10%左右，適合用于糧食作物和經濟作物的補充灌溉。勞動力費用（移動干管、分干管和支管）比半固定式管道噴灌還要高。如原州區2006年建成的彭堡路粱五籽西瓜種植基地，面積0.15萬畝，年產值120萬元，比小麥畝均增加520元，畝均節水80m3。

大型噴灌機：大型噴灌機（圓形和平移）的畝均投資介于固定式管道噴灌和半固定式管道噴灌之間，但使用壽命可達30年，是管道式噴灌設計年限的3倍，所以折合在年投資費用上要低于半固定式管道噴灌。由于單機控制面積大，所以適用于水源充足、土壤入滲系數較高、土地平整的集約化生產大型農場農作物種植作物相同的農村聯社。原州區2008年實施后中河和鴉兒溝萬畝馬鈴薯種植基地，面積3萬畝，年產值1500萬元，比小麥畝均增加600元，畝均節水60m3，效益可觀。

輕小型噴灌機：輕小型噴灌機有單機單噴頭和帶移動管道的兩種形式，其投資費用低于半固定式管道噴灌，與移動式噴灌相當。適合于糧食作物或經濟作物的補充灌溉。

2.3微灌技術

2.3.1微灌技術的發展趨勢

微灌是一種通過安裝在土壤表面上方的灌水器，將水和液體肥料小流量、長時間、高頻率地供應到作物根系分布范圍土壤中的現代灌溉技術。微灌灌水均勻度高，對灌溉水量和深度可以控制，實現適時適量灌溉。節水、增產、省肥、提高作物品質、省工、節能（與噴灌相比）、抑制雜草生長、減少病蟲害、可利用再生水資源進行灌溉，減少化肥農藥對地下水的污染是微灌的主要特點。

2.3.2微灌形式及其適用范圍

微灌主要包括滴灌、微噴灌和涌泉灌。滴灌又分地表滴灌（灌水器安裝在地表）。微灌系統一般由水源（包括高位水池）、泵站、首部樞紐（過濾器、注肥器及壓力控制裝置等）、各級管網（包括干管、分干管、支管、毛管）以及灌水器等組成。

地表滴灌：灌水器安裝在地表，優點是滴灌帶（管）發生破損或滴頭發生堵塞時容易發現和維修，缺點是材料暴露在陽光中容易老化，而且有時影響到耕作等田間管理。隨著塑料工業的迅速發展，投資成本大幅度降低。適合在經濟價值較高的作物（馬鈴薯、玉米等）和經濟作物（蔬菜、瓜果、花卉等）上使用。用地表滴灌利用微咸水和再生水灌溉，替代淡水資源，已經成為新的發展趨勢。原州區的陶莊和甘溝是萬畝枸杞和馬鈴薯種植示范基地，水源采用機井和揚黃水，灌溉方式采用地表滴灌，作物增產和節水效益明顯。

微噴灌：微噴灌由于灌水器的不同，分折射式和旋轉式兩種。折射式噴頭的噴幅較小，而且灌水強度大，主要適合于土壤滲透系數較高的果樹和育苗等。旋轉式微噴灌的噴幅較大、噴灌強度較小，適用范圍較折射式微噴灌廣。由于微噴灌的雨滴直徑小，受風的影響較大。所以除了冠層郁閉較好的樹下灌溉和溫室灌溉外，風較大時不宜使用。微噴灌的投資費用較高與滴灌相當。

涌泉灌：灌水器安裝在地表或一定高度處，有時一個灌水器用2～4條微管將水分布到幾個點上。

涌泉灌灌水器的通道比滴灌大，比滴灌抗堵塞。其投資費用與地表滴灌相當或略低，主要適合于果樹灌溉。彭陽店洼和原州區上黃經濟林示范基地種植早酥梨和桃杏，面積0.3萬畝，畝均增收350元，畝均節水120m3。

3、不同節水灌溉技術對土壤水分影響

微灌高頻率灌溉條件下，作物根區土壤水分含量維持在田間持水量狀態下，且變化幅度小。地面灌溉條件下，輪灌周期長，每次灌溉水量大，作物根系層內土壤含水量變化幅度大，灌溉前土壤含水量較低，而灌水后土后土壤處于飽和狀態，即灌溉前后土壤處于劇烈的干濕交替狀態下。噴灌灌溉周期介于微灌和地面灌溉之間，土壤水分維持在田間持水量狀態下，變化幅度較微灌大，但較地面灌溉小，如圖1。

實踐研究表明，噴灌灌溉頻率相對較高，在15天左右灌溉1次，這樣能夠保證作物生育期灌溉階段作物根系層處于較好的水分條件，土壤水分的變化范圍主要在90cm深度的范圍內，一般不出現明顯的深層滲漏，如圖2（a）。

地面灌溉條件下，灌溉周期較長，在30天左右灌溉1次，灌溉前后作物根系層內土壤水分狀況變化幅度大，土壤水分的變化范圍可以達到120cm深度，如圖2（b）。

滴灌由于灌溉頻繁，是1天灌溉1次，在灌水前后以及作物生育期灌溉階段，作物根系層土壤水分狀況變化不大，始終保持在一個較高的水平，如圖2（c）。

4、不同節水灌溉技術對作物產量的影響

通過研究發現，與地面灌溉方式相比，不同天氣條件（干旱少雨年份、較濕潤年份、正常年份），噴灌與溝灌方式相比，不同天氣條件（較濕潤年份、正常年份），滴灌馬鈴薯的產量均較高，分別為溝灌條件下的2倍和1.2倍。

5、不同節水灌溉技術對作物水分利用率的測算

通過反復研究得知，不同天氣條件（干旱少雨年份、較濕潤年份、正常年份），噴灌條件下滴灌馬鈴薯的耗水量均比溝灌灌溉條件下低，僅為溝灌條件下的80%左右。

6、存在問題和解決對策

通過實踐經驗總結,種植馬鈴薯適宜滴灌形式，省力、節水，便于操作和管理。但是在設計中要合理選用滴頭流量和間距，運行管理中要控制灌水量。

6.1管理存在的主要問題

6.1.1滴灌過量

避免過量灌溉，一般使土層深度30～40cm保持濕潤即可。過量灌溉不但浪費水，嚴重的是養分淋失到根層以下，浪費肥料，作物減產。特別是尿素、硝態氮肥（如硝酸鉀、水溶性復合肥）極容易隨水流失。

6.1.2避免灌水不足

（1）因為一次打開的灌區開關過多，運行壓力低，水量不夠。

（2）田間漏水部位多，沒有及時修補，運行壓力低，水量不夠。

（3）系統設計面積大，輪灌區過多，灌水周期間隔時間長，導致不能及時灌溉。

6.2解決對策

（1）確定滴頭流量和間距兩個重要參數。馬鈴薯用滴灌管流量1.38～2.0L/h，間距有30～40cm。

（2）監測滴頭流量與灌溉均勻度。在田間不同位置（如離水源最近和最遠、管頭與管尾、坡頂與坡谷等位置）選擇幾個滴頭，測量在一定時間內滴頭的流量（一般2min，要求不同位置流量的差異越小越好）。

（3）計算每畝灌溉量。如馬鈴薯壟距為1.1m，每畝用滴灌管667/1.1=606m，滴頭間距30cm，每畝有滴頭數606/0.3=2021個，滴頭流量1.38L/h，則每畝流量2021×1.38=2789L/h=2.8m3/h。滴灌一般灌水定額為10～15m3/畝，如果滴頭流量1.38～2L/h，則灌溉時間約3.5～5.5d，或滴3～4d。近年來在寧南山區的原州區、彭陽、西吉縣大力推廣馬鈴薯利用滴灌試驗取得成功，其經濟效益遠高于其它農作物，并獲得了良好的效果。滴灌在使用過程中應隨時檢查各部件并及時維修，在霜凍前要及時將毛管中收拾干凈，防止凍裂毛管。

7、結語

寧南山區發展以種植馬鈴薯主導產業在全國享有盛名，俗稱“金豆豆”，種植面積大、投入少產量高、品質好、省水。從其土壤水分特性、耗水量及水分利用率與作物產量進行科學定性分析，由此證明當地種植馬鈴薯最適宜滴灌技術。

（1）不受地形地貌的影響，減少水分蒸發和下滲，節約水資源。

（2）精確地施肥，減少氮肥損失，提高養分利用率。

（3）通過合理設計，便于機械進入田間作業。

（4）可減少馬鈴薯冠層的濕度，降低馬鈴薯晚疫病發生的機會。與噴灌相比，可降低農藥的開支，減少農化產品對環境的污染。有利于實現農業增產、農民增收，構建和諧社會和節水型社會。

參考文獻：
[1]華樹東,王春明，張忠敏.馬鈴薯節水灌溉技術研究[J].現代農業科技,2010\\(3\\):24-27.
[2]李增偉.榆林市馬鈴薯滴水灌溉技術應用探討[J].現代農業科技,2010\\(5\\):31-36.
[3]王鳳新,康躍虎，劉士平.滴灌條件下馬鈴薯耗水規律及需水量的研究[J].干旱地區農業研究,2005\\(1\\):9-15.
[4]康躍虎.實用型滴灌灌溉計劃制定方法[J].節水灌溉,2004\\(3\\):11-15.