第三節(jié)　水肥一體化技術(shù)各種系統(tǒng)特點(diǎn)

水肥一體化技術(shù)是借助于灌溉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。要合理地控制施肥的數(shù)量和濃度，必須選擇合適的灌溉設(shè)備和施肥器械。常用的設(shè)施灌溉有噴灌、微噴灌和滴灌，微噴灌和滴灌簡(jiǎn)稱微灌。

一、滴灌技術(shù)特點(diǎn)

滴灌是指按照作物需求，將具有一定壓力的水過濾后經(jīng)管網(wǎng)和出水通道（滴灌帶）或滴頭以水滴的形式緩慢而均勻地滴入植物根部附近土壤的一種灌水技術(shù)。滴灌適應(yīng)于黏土、沙壤土、輕壤土等，也適應(yīng)各種復(fù)雜地形。

1.滴灌的優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)于地面灌溉和噴灌，滴灌具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）提高水分利用率　滴灌可根據(jù)作物的需要精確地進(jìn)行灌溉，一般比地面灌溉節(jié)約用水30％～50％，有些作物可達(dá)80％左右，比噴灌省水10％～20％。

（2）提高肥料利用率　滴灌系統(tǒng)可以在灌水的同時(shí)進(jìn)行施肥，而且可根據(jù)作物的需肥規(guī)律與土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行精確施肥和平衡施肥，同時(shí)滴灌施肥能夠直接將肥液輸送至作物主要根系活動(dòng)層范圍內(nèi)，作物吸收養(yǎng)分快又不產(chǎn)生淋洗損失，減少對(duì)地下水的污染。因此滴灌系統(tǒng)不僅能夠提高作物產(chǎn)量，而且可以大大減少施肥量，提高肥效。

（3）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化　滴灌系統(tǒng)比其他任何灌溉系統(tǒng)更便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。滴灌在經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的經(jīng)濟(jì)作物區(qū)或勞力緊張的地區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高設(shè)備利用率，大大節(jié)省勞動(dòng)力，減少操作管理費(fèi)用，同時(shí)可更有效地控制灌溉、施肥數(shù)量，減少水肥浪費(fèi)。

（4）節(jié)省能源，減少投資　滴灌系統(tǒng)為低壓灌水系統(tǒng)，不需要太高的壓力，比噴灌更易實(shí)現(xiàn)自壓灌溉，而且滴灌系統(tǒng)流量小，降低了泵站的能耗，減少了運(yùn)行費(fèi)用。其次，滴灌系統(tǒng)采用管道的管徑也較噴灌和微噴灌小，工作壓力低，管道投資相對(duì)較低。

（5）對(duì)地形適應(yīng)能力強(qiáng)　由于滴灌毛管比較柔軟，而且滴頭有較長(zhǎng)的流道或壓力補(bǔ)償裝置，對(duì)壓力變化的靈敏性較小，可以安裝在有一定坡度的坡地上，微小地形起伏不會(huì)影響其灌水的均勻性，特別適用于山丘坡地等地形條件較復(fù)雜的地區(qū)。

（6）可開發(fā)邊際水土資源　沙漠、戈壁、鹽堿地、荒山荒丘等均可以利用滴灌技術(shù)進(jìn)行種植業(yè)開發(fā)，滴灌系統(tǒng)也可以利用經(jīng)處理的污水和微咸水灌溉。

（7）與覆膜結(jié)合，提高栽培標(biāo)準(zhǔn)化　覆膜栽培有提高地溫、減少雜草生長(zhǎng)、防止地表鹽分累積、減少病害等諸多優(yōu)點(diǎn)。但覆膜后灌溉和施肥無法合理解決，滴灌是解決這一問題的最佳方法。膜下滴灌技術(shù)已作為一些地區(qū)一些作物的標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)的組成部分，已得到大面積推廣。

2.滴灌的局限性

但滴灌也存在以下局限性。

（1）滴頭堵塞　滴灌在使用過程中如管理不當(dāng)，極易引起滴頭的堵塞，滴頭堵塞主要是由懸浮物（沙和淤泥）、不溶解鹽（主要是碳酸鹽）、鐵銹、其他氧化物和有機(jī)物（微生物）引起。滴頭堵塞主要影響灌水的均勻性，堵塞嚴(yán)重時(shí)可使整個(gè)系統(tǒng)報(bào)廢。但只要系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)合理，正確使用過濾器，就可以大大減少或避免由于堵塞對(duì)系統(tǒng)的危害。

（2）鹽分積累　在干旱地區(qū)采用含鹽量較高的水灌溉時(shí)，鹽分會(huì)在滴頭濕潤(rùn)區(qū)域周邊產(chǎn)生積累。這些鹽分易于被淋洗到作物根系區(qū)域，當(dāng)種子在高深度鹽分區(qū)域發(fā)芽時(shí)，會(huì)帶來不良后果。但在我國(guó)南方地區(qū)，因降雨量大，對(duì)土壤鹽分的淋洗效果良好，能有效阻止高濃度鹽分積累區(qū)的形成。

（3）影響作物根系分布　對(duì)于多年生作物來說，滴頭位置附近根系密度增加，而非濕潤(rùn)區(qū)根系因得不到充足的水分供應(yīng)其生長(zhǎng)會(huì)受到影響，尤其是在干旱半旱地區(qū)，根系的分布與滴頭位置有很大關(guān)系。少灌勤灌的灌水方式會(huì)導(dǎo)致作物根系分布變淺，在風(fēng)力較大的地區(qū)可能產(chǎn)生拔根危害。

（4）投資相對(duì)較高　與地面灌溉相比，滴灌一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，其投資與作物種植密度、種植和自動(dòng)化程度有關(guān)，作物種植密度越大，則投資越高；反之，越小。自動(dòng)化控制增加了投資，但可降低運(yùn)行管理費(fèi)用，選用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況而定。

二、微噴灌技術(shù)特點(diǎn)

微噴灌也稱微型噴灑灌溉，簡(jiǎn)稱微噴，是指利用折射式、輻射式或旋轉(zhuǎn)式微型噴頭將水噴灑在作物葉面或作物根系的一種灌水技術(shù)。微噴灌不僅與地面灌溉相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，而且在某些方面還有噴灌和滴灌不及之處。

1.微噴灌的優(yōu)點(diǎn)

微噴灌具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）節(jié)約用水，增產(chǎn)顯著　微噴灌也屬于局部灌溉，因而實(shí)際灌溉面積要小于地面灌溉，減少了灌水量，同時(shí)微噴灌具有較大的灌水均勻度，不會(huì)造成局部的滲漏損失，且灌水量和灌水深度容易控制，可根據(jù)作物不同生長(zhǎng)期需求規(guī)律和土壤含水量狀況適時(shí)灌水，提高水分利用率，管理較好的微噴灌系統(tǒng)比噴灌系統(tǒng)用水可減少20％～30％。微噴灌還可以在灌水過程中進(jìn)行噴施可溶性化肥、葉面肥和農(nóng)藥，具有顯著的增產(chǎn)作用，尤其對(duì)一些花卉、溫室育苗、木耳、蘑菇等對(duì)溫度和濕度有特殊要求的作物增產(chǎn)效果更明顯。

（2）靈活性大，使用方便　微噴灌的噴灌強(qiáng)度由單噴頭控制，不受鄰近噴頭的影響，相鄰的兩微噴頭間噴灑水量不相互疊加。微噴頭可移動(dòng)性強(qiáng)，根據(jù)條件的變化可隨時(shí)調(diào)整其工作位置，如行間或株間等，在有些情況下微噴灌系統(tǒng)還可以與滴灌系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)化（圖1-2）。

（3）節(jié)省能源，減少投資　微噴頭也屬于低壓灌溉，設(shè)計(jì)工作壓力一般在150～200千帕之間，同時(shí)微噴灌系統(tǒng)流量要比噴灌小，因而對(duì)加壓設(shè)施的要求要比噴灌小得多，可節(jié)省大量能源，發(fā)展自壓灌溉對(duì)地勢(shì)高差要求也比噴灌對(duì)地勢(shì)高低要求小。同時(shí)由于設(shè)計(jì)工作壓力低，系統(tǒng)流量小，又可減少各級(jí)管道的管徑，降低管材壓力，使系統(tǒng)的總投資大大下降。

（4）調(diào)節(jié)田間小氣候，易于自動(dòng)化　由于微噴灌水滴霧化程度大，可有效增加近地面空氣濕度，在炎熱天氣可有效降低田間溫度，甚至還可將微噴頭移至樹冠上，以防止霜凍災(zāi)害等。另外，微噴灌還可以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)約勞力。

2.微噴灌的局限性

微噴灌的局限性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，對(duì)水質(zhì)要求較高。水中的懸浮物等容易造成微噴頭的堵塞，因而要求對(duì)灌溉水進(jìn)行過濾。第二，田間微噴灌易受雜草、作物莖稈的阻擋而影響噴灑質(zhì)量。第三，灌水均勻度受風(fēng)影響較大。在大于3級(jí)風(fēng)的情況下，微噴水滴容易被風(fēng)吹走，灌水均勻度降低，一般不宜進(jìn)行灌水，因而微噴頭的安裝高度在滿足灌水要求的情況下要盡可能低一些，以減少風(fēng)對(duì)噴灑的影響。第四，在作物未封行前，微噴灌結(jié)合噴肥會(huì)造成雜草大量生長(zhǎng)。

三、噴灌技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的地面灌水方法及其他節(jié)水灌溉方式相比，具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

1.噴灌的優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)約用水　據(jù)試驗(yàn)研究，噴灌的灌溉水利用率可達(dá)到72％～93％，一般比地面灌溉節(jié)約用水30％～50％，在透水性強(qiáng)、保水能力差的砂性土壤上，節(jié)水效果更加明顯，可達(dá)70％以上。噴灌受地形和土壤影響較小，噴灌后地面濕潤(rùn)比較均勻，均勻度可達(dá)80％～90％。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)　噴灌適用于各種地形和土壤條件，不一定要求地面平整，對(duì)于不適合地面灌溉的山地、丘陵、坡地等地形較復(fù)雜的地區(qū)和局部有高丘、坑洼的地區(qū)，都可以應(yīng)用噴灌；除此以外，噴灌可應(yīng)用于多種作物，對(duì)于所有密植淺根系作物，如葉菜類蔬菜、塊根類蔬菜、馬鈴薯等都可以采用噴灌。同時(shí)對(duì)透水性強(qiáng)或沉陷性土壤及耕作表層土薄且底土透水性強(qiáng)的砂質(zhì)土壤而言，最適合運(yùn)用噴灌技術(shù)。

（3）節(jié)省勞力和土地　噴灌的機(jī)械化程度高，又便于采用小型電子控制裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以節(jié)省大量勞動(dòng)力，如果采用噴灌施肥技術(shù)，其節(jié)省勞動(dòng)力的效果更為顯著，此外，采用噴灌還可以減少修田間渠道、灌水溝畦等用工。同時(shí)，噴灌利用管道輸水，固定管道可以埋于地下，減少田間溝、渠、畦、埂等的占地，比地面灌溉節(jié)省土地7％～15％。

（4）增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)　首先，噴灌能適時(shí)適量地控制灌水量，采用少灌勤灌的方法，使土壤水分保持在作物正常生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi)，同時(shí)噴灌像下雨一樣灌溉作物，對(duì)耕層土壤不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械破壞作用，保持了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有效地調(diào)節(jié)了土壤水、肥、氣、熱和微生物狀況。其次，噴灌可以調(diào)節(jié)田間小氣候，增加近地層空氣濕度，調(diào)節(jié)溫度和晝夜溫差，又避免干熱風(fēng)、高溫及霜凍對(duì)作物的危害，具有明顯的增產(chǎn)效果，一般蔬菜增產(chǎn)1～2倍。再次，噴灌能夠根據(jù)作物需水狀況靈活調(diào)節(jié)灌水時(shí)間與灌水量，整體灌水均勻，且可以根據(jù)作物生長(zhǎng)需求適時(shí)調(diào)整施肥方案，有效提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)。

2.噴灌的缺點(diǎn)

（1）噴灑作業(yè)受風(fēng)影響較大　由噴頭噴灑出來的水滴在落灑地面的過程中其運(yùn)動(dòng)軌跡受風(fēng)的影響很大。在風(fēng)的影響下，噴頭在各方向的射程、水量分布都會(huì)發(fā)生明顯變化，從而影響灌水均勻性，甚至產(chǎn)生漏噴。一般風(fēng)力大于3級(jí)時(shí)，噴灌的均勻度就會(huì)大大降低，此時(shí)不宜進(jìn)行噴灌作業(yè)；宜在夜間風(fēng)力較小時(shí)進(jìn)行噴灌。灌溉季節(jié)多風(fēng)的地區(qū)應(yīng)在設(shè)備選型和規(guī)劃設(shè)計(jì)上充分考慮風(fēng)的不利影響，如難以解決，則應(yīng)考慮采用其他灌溉方法。

（2）漂移蒸發(fā)損失大　由噴頭噴灑出的水滴在落到地面前會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)損失，在有風(fēng)的條件下會(huì)漂出灌溉地造成漂移損失，尤其在干旱、多風(fēng)及高溫季節(jié)，噴灌漂移蒸發(fā)損失更大，其損失量與風(fēng)速、氣溫、空氣濕度有關(guān)。噴灌蒸發(fā)損失還與噴頭的霧化程度有關(guān)，霧化程度越高，蒸發(fā)損失越大。

（3）設(shè)備投資高　噴灌系統(tǒng)需要大量的機(jī)械設(shè)備和管道材料，同時(shí)系統(tǒng)工作壓力較高，對(duì)其配套的基礎(chǔ)設(shè)施的耐壓要求也較高，因而需要標(biāo)準(zhǔn)較高的設(shè)備，使得一次性投資較高。噴灌系統(tǒng)投資還與自動(dòng)化程度有關(guān)，自動(dòng)化程度越高，需要的先進(jìn)設(shè)備越多，投資越高。

（4）耗能和運(yùn)行費(fèi)用高　噴灌系統(tǒng)需要加壓設(shè)備提供一定的壓力，才能保證噴頭的正常工作，達(dá)到均勻灌水的要求，在沒有自然水壓的情況下只有通過水泵進(jìn)行加壓，這需要消耗一部分能源（電、柴油或汽油），增加了運(yùn)行費(fèi)用。為解決這類問題，目前噴灌正向低壓化方向發(fā)展。另外，在有條件的地方要充分利用自然水壓，可大大減少運(yùn)行費(fèi)用。

（5）表面濕潤(rùn)較多，深層濕潤(rùn)不足　與滴灌相比，噴灌的灌水強(qiáng)度要大得多，因而存在表層濕潤(rùn)較多，而深層濕潤(rùn)不足的缺點(diǎn)，這種情況對(duì)深根作物不利，但是如在設(shè)計(jì)中恰當(dāng)?shù)剡x用較低的噴灌強(qiáng)度，或用延長(zhǎng)噴灌時(shí)間的辦法使水分充分滲入下層，則會(huì)大大緩解此類問題。

此外，對(duì)于尚處于小苗時(shí)期的作物，由于沒有封行，在使用噴灌系統(tǒng)時(shí)行灌溉尤其是將灌溉與施肥結(jié)合進(jìn)行時(shí)，一方面很容易滋生雜草，從而影響作物的正常生長(zhǎng)，另一方面，又加大了水肥資源的浪費(fèi)；而在高溫季節(jié)，特別是在南方，在使用噴灌系統(tǒng)時(shí)行灌溉時(shí)，在作物生長(zhǎng)期間容易形成高溫、高濕環(huán)境，引發(fā)病害的發(fā)生傳播等。