膜下滴灌技术及其机理

不同 灌溉 方式 肥料 分布 影响 示意 图
省农药：水在管道中封闭输送，避免了水对 病虫害的传播。另外，地表无积水，田间地 面湿度小，不利于滋生病菌和虫害。因而除 草剂、杀虫剂用量明显减少，可省农药 10%～20%。
省地：由于田间全部采用管道输水，地面无常规灌溉 时需要的农渠、中心渠、毛渠及埂子，可节省土地 5%～7%。
降解膜
（1）光降解膜： 在吹塑过程中混入一定量的“促老化材料” 制成地膜。这种地膜经过一定时间（40、60、80天）后， 能自行老化降解破碎成小块，进一步降解成粉末掺混于土壤 中，不造成污染，对土壤结构无不良影响。这种地膜在光的 照射下降解，但是被埋入地下的不能够降解。 （2）生物降解膜：依靠微生物的活动来分解。把淀粉均匀 的撒在膜内，依靠微生降解淀粉的同时把地膜降解掉。生物 降解膜的主要缺点是强度不够，容易被撕破。
在聚乙烯树脂中加入2～3%的碳黑制成。
优点 膜透光率很低，阳光大部分被膜
吸收，膜下杂草因缺光黄化而死，具 有较好的灭草作用。
缺点 对土壤的增温效果不如透明膜，一
般可使土温升高1～3℃。而且自身较易 因高温而老化。
应用适用于夏季覆盖，在蔬菜棉花、甜菜、
西瓜、花生等作物上均可应用。
黑白条带膜
• 中间为白色，利于 土壤增温；两侧为 黑色，可抑制垄帮 杂草滋生。
由于覆膜增加了群体内反射光，对促进作物光合作用、 增加干物质积累，对提高产量是有利的。
7.抑制了土壤返盐、抑制杂草、减少虫害
覆膜后一般全盐含量降低30.9%～42.7%，盐化重的 土壤效益更明显。
由于覆膜后膜下地表温度可达40～50℃，可使杂草枯 萎闷死。覆膜使播期、生育期提前，可躲过害虫发生的 高峰期，因而减少了虫害。
膜下滴灌技术及其机理
一、膜下滴灌的概念及来源
1、问题的提出
兵团棉花膜下滴灌技术始于石河子垦区，地处新疆 天山北麓，全国第二大沙漠-古尔班通古特沙漠的南缘。 该区年降雨量100-200mm，蒸发量高达2000-2400mm， 属干旱-干涸地带，没有灌溉就没有农业。
本区属新疆工农业经济发达的天山北坡经济带，但 水资源相对匮乏。要维持当地经济可持续发展，维护生 态平衡，唯一的出路就是节水。由于农业用水量比高达 95％，因此，节水的首要对象是农业节水。
传统种植和膜下滴灌种植密度对比
品质、质量提高：膜下滴灌营造了良好的生长和环境 条件，因而，不但产量高，而且品质好。以棉花为例： 棉花的成熟度好，纤维长度增加0.4-0.7mm，纤维的 整齐度高，外观光泽好。
传统种植和 膜下滴灌玉
米对比
三、膜下滴灌技术的效益分析 1、节水效益
膜下滴灌与传统的裸地滴灌进行了对比试验， 发现膜下滴灌的节水效果优于裸地滴灌。裸地滴 灌灌溉定额为4620m3/hm2，膜下滴灌灌溉定额为 2805m3/hm2，膜下滴灌比裸地滴灌节水39.6%。
增温效应随土层深度增加而减少，愈接近表层、增温值越 大；
随气温增高，土壤增温效果下降；晴 天增温多，阴天增温少；起垄覆膜增温 值高于平地覆膜增温值，宽膜增温效果 优于窄膜。在一天当中增温最高值出现 在17-19时，最低值出现在7-9 时。
2.土壤的水分效应
地膜覆盖阻止土壤水分蒸发，使土壤含水量 的变化趋于平缓。设施蔬菜栽培，采用膜下暗灌 技术，减少了地面水分蒸发和浇水次数，使设施 内空气湿度降低，对控制蔬菜病害的发生与传播 有利。
不同灌溉方式组图
省水： 滴灌对比畦灌
误 解 “滴灌不能
提供足够的水” 浇作物而不是浇地
畦灌作物长势
农田水分消耗途径 植株蒸腾 棵间蒸发 农田渗漏
滴灌作物长势
膜下滴灌湿润层和作物根系生长区
省肥：肥料可做到适时、适量随水滴灌到作物根 系部位，易被作物根系吸收，且肥料无挥发、无 淋失，提高肥料利用率30%以上。
二、地膜覆盖栽培的生态效应
1. 土壤增温效应 由于覆膜的阻隔减少了膜内外热量消
耗、扩散，减少土壤中热能以长波辐射 的形式向外辐射；
夜间地膜内凝聚一层细小的水珠放出 热量，仍保留在地膜下的空间，由于水 份不能向外蒸发，减少了汽化热的损失， 因此使膜内土温在较大时间内保持稳定。
春季低温期，在1-10cm的土层中可增温2-6℃，最高可达 10℃。
（1）无色透明地膜： 优点 膜透光性好，土壤增温效果明显，早春可使耕层土壤 增温2～4℃，高温时期膜下地表温度可达60℃以上，适用 于东北、西北、华北等低温、寒冷的干旱与半干旱地区应用。
缺点 透明地膜因为透光性好，覆盖下面 易生杂草，所以在铺膜前最好喷洒除草剂。
高压低密度聚乙烯地膜（LDPE）：俗称高压地膜或普通地 膜，厚0.015mm左右。
主要用于：夏秋季高温期间防蚜、防病、抗热栽培。实践证明， 夏秋季节用于覆盖黄瓜、西瓜、番茄、菠菜、芹菜、莴苣、棉 花、烟草等作物，不但有良好的防病虫作用，还能改善这些农 作物的品质。
红色膜
美国农业科研人员研究了彩色地膜对草莓和番茄及其他 作物的增产效果。发现红色地膜比黑色地膜更能刺激作物生 长，植物会利用更多的能量进行地上部分的光合作用。红色 地膜能透射红光，同时可阻挡其它不利于作物生长的色光透 过，因此使作物生长旺盛。实践证明，红色农膜能满足水稻、 玉米、甜菜等对红光的需要，可使水稻秧苗生长旺盛，甜菜 含糖量增加，胡萝卜长得大，韭菜叶宽肉厚、收获期提前。
二、膜下滴灌技术的特点：
➢高效节水 ➢抑制土壤盐碱化 ➢提高肥料的利用率 ➢提高土地利用率 ➢减少机耕作业，降低机耕成本 ➢提高作物产量和品质 ➢节约农药，抑制病虫害的传播，抑制杂草生长 ➢提高劳动生产率、提高农民（工）收入
滴灌施肥的增产机理 ➢水肥同步，水肥被直接输送到根区，缩短了
养分向株间二氧化碳(CO2)浓度提高，为地膜 作物、蔬菜光合作用提供了较充足的二氧化碳(CO2)肥源， 有助于增产。
6.增强了田间光照强度
覆膜后由于地膜本身及膜下附着的水珠反射，使植株 中下部叶片光照增强，主要是增加了反射光的光照强度。
河北农业大学测定，反射光在地表和株高1/2处分别高 于裸地3.4%和5.5%。
滴灌 改良 盐碱 地情 况
增产：由于科学调控水肥，水肥耦合效应好，土壤 疏松，通透性好，充分利用水、肥、土、光、热、 气资源，使作物生长条件优越，作物普遍增产 15%-50%。新疆经验，各种作物均进行缩行增株， 提高种植密度。以玉米为例：采用常规灌，播种密 度4000-4500株/亩，采用滴灌，播种密度50006000株/亩。
2、经济效益
就用水而言，农民以方便、省力、省钱为原则， 甚至宁愿大水漫灌也不去费钱、费事、费工地搞节 水，除非节水的收益大于投入。
近年来，学者们围绕膜下滴灌技术的应用效益 进行了大量的实证研究。一致认为，膜下滴灌技 术具有显著的经济效益。
膜下滴灌，即在滴灌带或滴灌毛管上覆盖一层地膜。 这种技术是通过可控管道系统供水，将加压的水经过过滤 设施滤“清”后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液 ，进入输水干管-支管-毛管（铺设在地膜下方的灌溉带）， 再由毛管上的滴水器一滴一滴地均匀、定时、定量浸润作 物根系发育区，供根系吸收。
膜下滴灌技术应用
➢ 水将肥料直接输送到根区，养分分布高度
均匀，降低了肥料与土壤的接触面积，减少了土 壤对肥料养分的固定，提高了肥料的利用率 。
➢氮肥利用率达58－65%，磷肥利用率为22
－28%，较常规灌溉施肥的氮、磷肥利用率 提高20－25个百分点和5－10个百分点。
➢ 节省氮肥30%左右，节省磷肥10%左右，
黑白双面地膜：
乳白色向上，有 反光降温作用；黑色 向下，有灭草作用。 主要用于夏秋蔬菜抗 热栽培。厚度为 0.02-0.025mm。
（3）特 种 地 膜
除草膜
在薄膜制作过程中掺入除草剂，覆盖后单面析出除草剂 达70～80%，膜内凝聚的水滴溶解了除草剂后滴入土壤， 或在杂草触及地膜时被除草剂杀死。
国内厂家生产的杀草膜采用的除草剂主要有： ①扑草净 主要用于水稻、花生、玉米及果树，但对黄瓜 甜椒、豆类、西红柿等有药害，忌用。 ②除草醚、敌草隆、除草剂1号 可用于茄子、黄瓜、西红 柿等蔬菜。
有孔膜
在地膜吹塑成型后，经圆刀切割打孔而成。孔径及 孔数排列是根据栽培作物的株行距要求进行的。
在普通地膜上用激光 打出微孔，每平方米打 200、400或800孔，以 增加地膜透气性，防止 膜 下 土 壤 CO2 含 量 过 高 。
省工和节能：地面灌水，打毛渠、挖土堵口，劳动强度 大，采用滴灌后，只观测仪表、操作阀门，劳动强度轻； 膜内滴灌，膜间土壤干燥无墒，杂草少，且土壤不板结， 田间人工作业（包括浇水、锄草、施肥、修渠、平埂、 病害治理等）和中耕机械作业等大大减少，人工管理定 额也大幅度提高。
不同灌溉方式田间管理对比
能局部压盐碱：膜下滴灌向土壤中不断补充纯净水，农膜 阻止了土壤中水分的蒸发，将土壤中部分水分提升到地表 所形成的湿润区内，有一个脱盐区，（利于幼苗成活及作 物生长）和集盐区。由盐碱地上的试验可看出，农田耕作 层盐份逐年减少，田间作物产量逐年提高。
同时试验表明，覆膜后土壤有机质、全氮、全磷、全 钾均有下降趋势。因此，覆膜栽培要重视增施有机肥，补 充土壤有机养分，不断提高土壤肥力。
4.改善土壤性状
能有效避免因降雨和灌水的冲刷而造成 的土壤板结现象，增加土壤的总孔隙度 1~10%，同时增加土壤水稳性团粒。
5.增加了近地面CO2浓度
由于地膜阻隔了土壤空气和大气的气体交换，使土壤 中二氧化碳(CO2)含量比裸地栽培显著增加。
2、膜下滴灌定义
膜下滴灌，顾名思义，是在膜下应用滴灌技 术。这是一种结合了以色列滴灌技术和国内覆膜 技术优点的新型节水技术。
利用使带肥的灌溉 水成滴状、缓慢、 均匀、定时、定量 地灌溉到作物根系 发育区域，使作物 根系区的土壤始终 保持在最优含水状 态。
地膜覆盖具有保墒、 提墒、灭草、增加 地温、减少作物棵 间水分蒸发的作用。