膜下滴灌技术发展现状及应用前景

膜下滴灌技术发展现状及应用前景
1 膜下滴灌的概念及特点
1.1膜下滴灌的概念
地膜覆盖种植技术具有提墒、保墒、增温、保温、蓄水和改善光照条件、促进作物早熟高产、抑制土壤的棵间蒸发、改善土壤微生物活动及物理性状以及抑制膜内杂草生长等多方面的综合作用。

膜下滴灌是把工程节水——滴灌技术与农艺节水——覆膜栽培两项技术集成的一项崭新的农业节水技术，是把滴灌带（毛管）铺于地膜之下，同时嫁接管道输水等其它先进技术，构成大田膜下滴灌系统工程。

1.2膜下滴灌的特点
膜下滴灌具有显著的淋盐、节水、节肥、增产的优点。

滴灌带铺设在膜下，不仅减少了水分的棵间蒸发，而且水滴进入土壤后使盐分溶解，并向滴头四周迁移，一直把盐分淋洗到湿润锋的边缘。

而作物根区即湿润锋中心部分则形成了一个有利于作物生长的淡化脱盐区。

膜下滴灌不但能使可溶性肥料随水滴施入土壤，而且还可以定时定量地满足植株的水肥要求，水肥直接灌到作物主根区，作物主根区上有地膜覆盖，下有湿润锋，杜绝了水分深层渗漏和地表径流，同时覆膜技术的应用，不但节水而且抑制了盐化的动力，同时所灌入土壤的水量，绝大部分被作物蒸腾所消耗，田间深层渗漏量很少，具有明显的节水效果和显著的压盐作用，水肥基本上在这个相对封闭的空间运移，这种可控性使水、肥、盐、光、热、气优化耦合，并使作物的光能利用率趋于最大，达到淋盐丰产、提高质量的目的。

据实测结果发现，滴灌后土壤含水率的最大值不在地表，一般在地面以下10cm左右深度处。

并且滴灌土壤湿润体的形状近似于旋转抛物体，水分可直接作用于作物根部，提高灌溉水分利用率。

由于易溶肥料随水滴入根系发育区，不会产生深层渗漏和地面流失，根系吸收得更直接，肥力利用率大幅度提高。

石河子垦区的试验研究表明，同等条件下膜下滴灌每公顷的氮肥使用量比沟灌减少了150kg以上。

塔吉克斯坦巴巴卡罗那的试验结果显示，每公顷微量元素复合肥的使用量比沟灌减少300kg。

另外，膜下滴灌还具有自动化程度高、劳动强度低和抑制杂草孳生等优点。

2 膜下滴灌技术的发展与研究现状
膜下滴灌技术在我国西北干旱地区大面积的推广应用，使得我国在该技术研究方面处于世界领先水平。

膜下滴灌技术由实践中产生，在其研究领域，也取得了大量的理论成果。

2.1膜下滴灌技术的发展及应用现状
美国曾于80年代初在温室内作过有关膜下滴灌技术的实验，但没有形成完整的技术体系进行推广使用，其后在国内外的研究及应用也很少。

新疆生产建设兵团农八师结合新疆干旱地区的气候持点，从1995年开始经过几年实验研究，形成大田膜下滴灌这一新的技术体系，自1996年到1998年，对不同土壤条件下的不同作物进行试验，获得成功，1999年，开始以农八师为中心在全兵团大面积推广，到2000年新疆兵团试验和示范面积达1.33万hm2，2002年新疆兵团膜下滴灌技术已经推广到11.33万hm2，使我国成为农田膜下滴灌应用面积最大的国家，目前，膜下滴灌技术除了在棉花种植中大面积应用，已经推广应用到酱用蕃茄、色素菊、色素辣椒、玉米、蔬菜、瓜类、园艺花卉、果树、烤烟、保护地瓜菜等。

可以说，膜下滴灌技术是新疆生产建设兵团在节水灌溉和农业技术方面的一大成果。

其后，新疆天业集团公司，积极参与该技术的开发、研究与推广，该公司开发了一次性薄壁型滴灌带等膜下滴灌器材和配套产品。

不仅在新疆，中国西部的甘肃、陕西等省区也开始推广和应用这一节水新技术。

在中国内地推广的同时，膜下滴灌技术也受到了中亚国家的青睐。

2000年，膜下滴灌技术在塔吉克斯坦共和国列宁那巴德州巴巴卡罗那农庄的一片耕作层不到30cm的36公顷的棉田里实验成功，创下了节水70%、节肥30%、增产218%的记录。

2.2膜下滴灌技术的研究现状
在节水增产效果方面，新疆大田膜下滴灌技术推广应用表明，在膜下滴灌条件下，作物保苗株数多、根系发生量高、发育速度快、干物质积累多，同时又可改善作物品质。

目前新疆已研究出了棉花、玉米、蔬菜、瓜类、园艺花卉、果树、烤烟等作物膜下滴灌技术，已初步取得了成功的试验数据。

徐飞鹏等对棉花膜下滴灌技术的研究表明，膜下滴灌可以给棉花生长提供适宜的水、汽、热环境，可使棉花生育期提前5d，比地面灌增产约14%，而且还显著改善皮棉的品质。

膜下滴灌灌溉定额比沟灌减少234m3/667m2，平均节水率为53.96%；比
沟灌水产比提高159.7%；水效益提高158.7%；膜下滴灌棉花与沟灌相比增产18.4%～39.0%；平均增产率为25.3%，增产效益果十分明显。

对膜下滴灌条件下水、肥、盐、热的运移规律及水肥耦合、需水量与灌溉制度、环境效应等各方面都进行了一定的研究，对进一步揭示膜下滴灌技术的节水增产机理和大面积推广膜下滴灌技术具有重要意义。

在膜下滴灌节水器材的技术研发方面，新疆天业地膜下滴灌技术器材的生产与研究开发方面取得了较为先进的成果。

在引进德国设备的基础上，通过消化吸收、创新和开发，目前滴灌器材生产设备已全部实现了国产化，并拥有自主知识产权。

现天业集团年生产能力可以满足20万hm2土地的需要。

另外，新疆天业集团还针对不同地区的水源情况，先后成功研究适合于机井和渠系的管网系统，针对农户所承包耕地的面积大小及有无电源情况，先后推出了大田固定式滴灌系统、小农户移动式大田膜下滴灌系统和重力滴灌系统，在膜下滴灌系统的优化设计和管理等方面也进行了初步探讨。

综合了农机、农学、水利等多项科学技术，新疆兵团研制成功了适合不同膜宽和播种方式的膜下滴灌铺膜布管播种机，应用最多的是使用120～145cm幅宽地膜同时进行六管十二行的点播机和使用180cm幅宽地膜同时进行三膜六管十八行的点播机。

滴灌的投资成本大大降低。

目前，在棉田使用的膜下滴灌系统器材，初始一次性（包括首部枢纽、干管、支管、滴灌带）每667m2投资已降到300元以下，其中每年需更新一次的滴灌带，每米0.2元，每667m2所需资材只需80元左右。

解决了回收再利用废旧滴灌带的问题，使用后的滴灌带以旧换新，再生产率达到97%，不仅解决了滴灌技术的环境污染问题，而且节约了资源，降低了成本。

这项技术推广后，可使每667m 2地滴灌带下降到60元左右，而且随着技改的深入，还有一定的降价空间。

3 尚需进一步研究和解决的问题
在膜下滴灌技术研究领域存在的主要问题有：
⑴在作物丰产模式研究方面，需要有针对性的进行膜下滴灌条件下作物丰产模式研究，以加快研究与膜下滴灌技术相配套的高产稳产栽培技术和增产机理。

⑵在水、肥、盐、热运移规律研究方面，对膜下滴灌水、盐、热运移的定性和定量关系研究得并不深入，如不同深度的温度和湿度变化规律、湿度梯度对土壤水分运动与保持的影
响、土壤层水分和热流运移规律、温度与水分运动、盐分迁移之间的耦合关系等都有待于进行深入的研究。

⑶在膜下滴灌需水量与灌溉制度的研究方面，尽管滴灌灌溉制度研究已经比较成熟，有很多经验和规律可以参考，但覆膜后边界条件发生改变，需要我们对膜下滴灌特别是对于在该技术条件下采用非充分灌溉时的作物需水量及其计算方法，以及需水规律进行进一步的研究，而结合调亏灌溉的研究更为欠缺，需要进一步试验研究，如不同地区果树和作物等地膜下滴灌条件下调亏灌溉的需水规律及优化灌溉制度的研究。

⑷结合膜下滴灌技术的应用研究调亏灌溉最佳水肥耦合，瓜果和作物等调亏灌溉生理机制的定量研究，适用于调亏灌溉新品种的选育和培育，用于调亏灌溉的生物化学调节制剂研究开发，膜下滴灌调亏灌溉技术应用等。

⑸滴灌技术必须和作物栽培技术配套才能发挥其效益，品种是优质、高产、高效益的关键，膜下滴灌要求作物的品种必须具备丰产性好、抗病性好，对于个别作物还要求生育期适中偏早。

⑹在膜下滴灌节水器材的技术研发方面，需要加强对降低节水器材成本的研究，加强节水器材的技术研发能力。

在引进和吸收国外先进技术的基础上不断开发研制创新，扩大生产规模，提高产品质量，增加品种规格，进一步降低产品成本和费用；另外，滴灌产品的流道设计是核心技术，属微流态技术领域。

目前，水在滴头流道内的流态参数分析的研究在我国还是空白；
⑺在系统优化设计与管理方面，目前，我国的膜下滴灌技术水平处于世界较领先的地位，但是与其它先进的灌溉技术相比，尚处于初级阶段，对膜下滴灌的研究大多是基于滴灌的认识水平。

我国膜下滴灌的设计主要参照《微灌工程技术规范》，设计理论尚不能满足实践要求。

膜下滴灌系统的设计、安装与管理具有自身的特殊性，因此，需进一步对膜下滴灌系统的特殊性和复杂性加以研究，以克服其缺点，充分发挥其诸多优势，为膜下滴灌的设计、运行、管理及覆膜栽培的实施等提供合理的理论依据，这对推动我国节水灌溉的发展有着十分重要的意义。

在膜下滴灌技术推广应用与发展方面存在的主要问题有：
⑴在膜下滴灌推广方面，新疆生产建设兵团有着骄人的成绩，但是自治区所辖各地州县市则较少应用膜下滴灌，没有大面积的应用，应该将这一有效的节水技术在全疆范围内推广。

⑵必须解决好春、秋两季残膜回收的问题。

除规定农用膜的厚度（试验表明0.014mm 和0.008mm的地膜，在同种机具和同样土壤条件下，收膜率前者高于后者20％以上。

）外，应逐步推广使用降解膜、生物膜。

⑶节水灌溉产品市场无序竞争，产品质量良莠不齐。

由于节水灌溉设备技术监督和质量检测工作跟不上，一些小企业用简单的生产设备，生产的滴灌产品质量不过关，模具制作精度差，器材配套性差，不经检验就投入市场，以低廉的价格参与市场竞争。

滴灌带设备标准尚未制定，影响了滴灌技术产业化发展的进程。

⑷节水政策研究不够，导致节水灌溉方面的政策、法规和规章制度建设相对滞后。

农业灌溉水价偏低，低水价难以发挥价格杠杆作用。

⑸资金短缺。

由于农业的比较效益低，农工（民）收入水平较低，实施膜下滴灌一次性投入较高，如果没有政府在政策和资金上给予扶持，难以得到快速推广。

⑹认识不到位。

新疆水资源短缺的严重性，水资源短缺对生态环境、国民经济和社会发展造成的影响，还远末引起人们的足够重视。

一些地区为了眼前利益和短期效益，仍在过量引水或超采地下水，搞大水漫灌。

有的流域由于上游用水得不到控制，已造成生态环境严重恶化。

4 应用前景展望
膜下滴灌技术是滴灌技术与覆膜植棉技术的结合，初步实现了浇水、施肥一体化和可控化；由传统的大水浸灌，转向了浸润式灌既，土地不板结；从浇地转向浇作物，田间无垄，作物棵内无水，最大限度地防止了水的流失，与常规灌棉花相比节水40%。

有关专家认为，膜下滴灌技术的大面积推广应用成功，带给中国农业乃至世界农业的都是一个大大的惊叹号，其意义也绝不仅仅在于节水本身，随着这项技术在更大范围的推进，它所引发的必将是中国农业由传统迈向现代的一次具有深远意义的革命。

中国科学院、中国工程院院士石元春教授认为，滴灌技术与覆膜技术的有机结合，突破了滴灌技术不进大田的禁区，是世界节水史上的一个创造。

水利部、中国灌排技术发展公司的专家们认为，让中国
的普通农民都能用上现代高效节水技术，这是一个奇迹。

这对于中国这样一个农业人口占绝对多数、农业生产条件相对脆弱、农民收入普遍较低的国家来说，意义是显而易见的。

国务院发展研究中心、国家经贸委的有关专家的评价，膜下滴灌技术将必然引发中国农业由生产方式到经营方式的深刻变革，对促进中国农业从传统农业向现代农业、从粗放型农业向集约型农业的转变，对提高中国农业的现代化水平和国际竞争力将产生积极而深远的影响。

膜下滴灌种植是改造和利用盐荒地有效措施之一，膜下滴灌技术给种植作物根部创造了一个有利的生长环境，利于作物生长发育。

通过炮台实验站的研究证明：膜下滴灌种植棉花灌溉量为200m3/667m2最为合理，根据不同地区的环境条件，可适当增加灌溉量；膜下滴灌种植可在土壤含盐量为10～20g/kg的范围内进行。

膜下滴灌的这一特点对新疆的农业发展是有着重要意义的。

前几年膜下滴灌只在一些中壤土和砂壤土上进行了探索研究。

新疆沙漠面积为36万km2。

因此探索采用膜下滴灌在沙漠上种植作物，具有重要的实践意义和显著的经济、生态和社会效益。

沙漠地区光、热资源丰富，日照时间长，昼夜温差大有利于光合产物的积累。

另外沙漠土壤的孔隙度比较大，不受盐渍化危害，只要合理配置水分、养分及相应的农业措施，沙漠作物就能生长。

通过炮台实验站的研究证明，膜下滴灌技术进行沙漠种植作物是可行的。

据测定，籽棉产量为1905kg/hm2，西瓜2.8万kg/hm2，单瓜重平均2.5kg，最大达5.3kg，最小1.2kg，含糖量达到10%以上。

对膜下滴灌技术在沙漠上种植作物尚处于初步阶段，因此关于沙漠作物的具体灌溉制度及水肥耦合等方面有待进一步研究。