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滲灌是一種地下節水灌溉方法,也有人稱之為地下滴灌。具有顯著的節水、節能、省工、增產和提高產品品質的優點。其主要問題是淤堵嚴重,難以克服。其實施方法很多,大致可以分為點式和線式兩種,點式(又稱孔口式)就是用不透水的塑料管將水送到作物根部,然后通過一種埋在地下可以慢慢滲出水的滲頭進行灌溉。線式(又稱全壁型)是采用埋在地下可慢慢向外滲水的管道直接進行灌溉。而這種滲水管又分為多孔管和微孔管兩種。多孔管是在管壁上打很多小孔(孔徑為 1-2mm)或5~10mm長的縱縫,微孔管是用特殊的材料(廢舊輪胎回收的橡膠、塑料等)拉成的管道,管壁上有無數泡沫狀的微孔。當管內充水時就會逐漸象出汗一樣滲出,進行灌溉。本文著重介紹線式的微孔滲灌管的發展概況。
美國從七十年代初期開始進行地下滲灌研究。1984年利用廢舊輪胎回收的橡膠和聚乙烯及一些特殊的添加劑,經過科學配方和特殊加工工藝(不是加發泡劑和吹塑劑)制成了新型的Aquapore多孔滲灌管[8,管壁上分布許多肉眼看不見的細小彎曲的透水微孔,質地柔軟,這種管子可用10-15年,在 0.1~0.2MPa壓力下水便從透水微孔中滲出。每米管上可供給流量1.5m3/h。供水后不久,滲灌管周圍的土壤便達到飽和狀態。此后,滲灌管周圍土壤毛細管力將成為影響滲灌管滲水量的主要因素之一。美國格亞公司委托的試驗結果表明,100m長的滲灌管首端和尾端滲水量幾乎相同,而與鋪設在地表的測試結果差別很大,其主要影響因素是土壤毛細管力的作用。八十年代,美國各地分別進行過用地下滲灌種植棉花、小麥、西瓜、黃瓜、玉米、西紅柿等作物的可行性研究,從1980年至1992年之間Phene等人在美國的加利福利亞州,對地下滲灌能否節水或高效利用水等基本問題,作過系統的研究和論證。美國亞利桑那州Sundance農場進行20多年的農業地下滲灌研究。
法國生產的滲灌管是由廢塑料(低密度PE)加發泡劑和成型劑混合后擠出成形,稱為TURORZX管。管壁內有無數個泡狀微孔。管徑有幾種,用于農業上的管徑多為13mm,壁較厚,約2-3mm。使用時可以埋入地下,也可以鋪設于地表,當系統供水時,水沿泡孔狀的管壁滲出或沿管壁均勻地噴出極細的水流,滲水量的大小及滲水均勻度主要取決于運行壓力,泡孔的孔徑和材料的均勻性。包括全部自動化系統每公頃投資約85500元。管道的使用壽命可達10年以上。目前,法國的滲灌管在日光溫室和一些經濟作物方面得到了廣泛應用。日本、以色列、意大利、澳大利亞、中東等國也對滲灌做了大量研究和廣泛應用。
我國很早就開始采用滲灌。河南省濟源縣的地下暗管灌溉至今已有一、二百年歷史了。七十年代山西省運城地區萬榮縣就讓水無壓通過瓦管的微孔,從管周圍緩緩滲出浸潤附近的土壤進行滲灌。80年代北京塑料研究所和北京水利科學研究所對法國1987年4月贈送的滲灌設備進行了田間試驗和水力性能測試,同時進行了聚乙烯滲灌管的研究和仿制,并于1989年通過了試驗成果鑒定,但由于技術和設備等客觀因素的限制,仿制產品出水均勻度低,難以投入生產使用[5]。1993年河北省石家莊市農業局和辛集市農業綜合服務協會、郊區農業局合作引進日本滲灌設備,用于灌蔬菜、果園,得到了節水增產的效果。但存在投資大,購買運輸不方便等問題。1995年沈陽泓儂應用技術研究所根據美國的經驗,開始研制微孔滲灌管。1997年6月20日通過了沈陽市科委組織的專家鑒定[4]。以后就在沈陽市郊區用于灌溉綠菜花、蕃茄、黃瓜、草莓、甜瓜、芹菜等,得到了農戶的稱贊。大棚試驗結果表明滲灌比滴灌可節水73%以上,增產 11.7%,棚內地溫平均提高2℃;番茄晚疫病病株率少80%,而且省工省時,明顯減小病蟲害。
1996年以后新疆自治區人事廳智引辦公室對引進美國滲灌技術給予了熱心的支持。曾補助經費組織多批人員到美國參觀學習,資助經費先后在石河子、吐魯番、鄯善、阿克蘇建設多處試點進行示范(面積有數百畝),但據了解均告失敗。
河北省也于1993年引進并在日光溫室內使用了美國的滲灌管,多次請國外滲灌專家進行技術交流和指導。1996年石家莊塑料總廠曾派人到美國去考察,沒有引進生產線,只是曾騁請美國專家到廠指導,研制成功了發泡塑膠微孔滲灌管。1997年獲國家新產品稱號,并已形成批量。現在每米售價1.20 元,每年產量只有十余萬米。主要由于市場需求不足,這是因滲灌管堵塞較嚴重,農民傾向于使用滴灌帶”[6]。據廠家說一般農民不重視水的過濾,一般只用一年就堵塞了,而科研單位則可用五年以上。除此之外,山東萊蕪塑料制品有限公司、河南濟源市滲灌設備廠、山西候馬市第二塑料廠、北京北航潤土科技有限公司等也都生產微孔滲灌管,由于市場不大所以都是以銷定產。產品多數售給研究單位,作為試點與試驗之用。
中國灌溉排水技術開發培訓中心于1994年通過與日本國際協力事業團從日本間接引進美國的此項技術。當時從美國引進了三、四千米微孔滲灌管,安裝在平谷縣節水灌溉試驗場的日光溫室內試用,并做了地面流量測試,但結果不理想,該管不同段落不同時刻流量都在變化,沒有任何規律可循,所以此一項目無疾而終。
北京水利局曾經做過了100多畝的小麥田間灌溉試驗,效果還好,北京郊區的順義林場等地一共有2000畝左右各種作物做了試驗。外地也有一些地方連續用了五年,效果還好。幾年前北京有關單位曾要求將引進國外生產滲灌管(發泡膠管)技術的項目列入948的項目,都已經過專家論證,但是水利部認為該項目國外也不之成熟而不同意引進。
1997--1999年山西省農業科學院小麥研究所在山西省浮山縣張莊鄉東郭坡曾用候馬市第二塑料廠生產的塑料滲灌管進行了旱地小麥滲灌研究[7]。管子埋在地表下35-40cm處,管子間距為80-100cm。試驗證明采用滲灌比不灌可增產19.4%。
1998年11月20日中國灌排技術開發培訓中心等七個單位聯合編制的《滲灌管企業標準》通過專家審定并己報請北京市技術監督局批準,于1999年10月20日正式發布實施。
有些人認為滲灌是一種最有發展前途的高效節水灌溉技術,其關鍵技術是研制微孔滲灌管。微孔滲灌管適合于溫室、果樹、蔬菜、庭院草坪和一些免耕的大田經濟作物(非免耕地區大田作物采用微孔滲灌技術的適宜性需進一步試驗)。但是目前還存在一些問題,最主要問題是淤堵,經對淤堵物的分析,滲水孔除了固體微粒堵塞外,主要是生物堵塞。美國的滲灌管已具有較好的抗泥沙堵塞性能,主要的堵塞威脅也是生物堵塞。對此首部采取了細致的過濾,使用前后進行高壓沖洗,但是,仍然不能完全解決生物堵塞問題。其次是畝投資較大,一般為噴灌的四倍。第三是檢查、維修都比較麻煩。因此,使其應用推廣的速度較慢,但科技含量愈來愈高,許多理論實踐問題相信會在不久的將來得到解決。
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