微润灌溉——方法及使用.doc

微润灌溉方法与应用深圳市微润灌溉技术有限公司地址：深圳市福田区上梅林中康路奥士达大厦B座3楼电话真址：邮箱：微润灌溉将半透膜技术原理引入灌溉领域，用半透膜的透水原理拟合生物半透膜的吸水过程，从而做到了灌溉系统的供水过程与植物的吸水过程在时间上同步。在国际上，首次实现了对作物的全生命期进行连续灌溉。地下灌溉是科学界公认的最佳灌溉方式，为能实现这种灌溉方式，中外科学家进行了近百年的奋斗，微润灌溉突破了地下灌溉的技术关键，成功地解决了系统堵塞这一国际性难题。以地下给水方式将水分与肥料直接送入根区层，避免了径流损失、渗漏损失和蒸发损失这三种田间水分主要损失方式，使节水效果达到前所未有的程度，节水率达到7090%，水分利用系数大幅度提高。微润灌溉系统中不含动力设备，系统运行的驱动能量为水位能和土壤势能。因此，系统运行时不消耗动力，且全自动化运行。不仅可使正常的农业灌溉节省运行费用，同时也使暂无电力设施的偏远的荒漠区方便使用，为荒漠改造，生态区域建设提供了一种新的技术手段。微润灌溉以连续灌溉为特征，在灌溉行为上区别于以往的各种灌溉方式。如果将浇灌、喷灌、渗灌、滴灌等间歇式灌溉方式称为第一类灌溉方式，连续灌溉则可称为第二类灌溉方式。采用第二类方式灌溉，在选取灌溉参数时，按以往第一类方式为基础所形成某些理论思考和推算方法将失去意义。对农田实际耗水量及节水潜力的理解也将发生新的变化。微润灌溉技术及设备已申报中国及国际发明专利。目 录1 微润灌溉方法及应用1.1 微润灌溉管及润湿体.11.1.1 微润管.11.1.2 润湿体及润湿体体积的调控.21.1.3 润湿体内土壤含水量.21.1.4 土壤水分的最佳状态及调控方法.31.2 微润灌溉系统.51.2.1 微润管与输水管.51.2.2 水源及水位控制.61.3 微润灌溉施肥.81.4 微润灌溉的特点.91.4.1 首次在农业生产中实现了连续灌溉.91.4.2 创造了一种极端节水的灌溉方法.121.4.3 运行过程无动力消耗.121.5 微润灌溉技术与现有国际先进技术比较.131.5.1 微润灌溉与滴灌比较.131.5.2 微润灌溉与渗灌比较.141.6 微润灌溉的应用.161.6.1 普通灌溉的应用.161.6.2 特殊场合的应用.162 树木专用微润灌溉系统微型水库灌溉.182.1 微型水库及灌溉系统.182.2 微型水库及灌溉系统的应用范围.192.3 微型水库灌溉系统的特点.233 应用实例.243.1 微润灌溉在赤峰的应用.243.2 微润灌溉在甘肃民勤沙漠植物造林中的应用.273.3 微润灌溉在中国驻阿联酋大使馆的应用.293.4 微润灌溉在阿联酋的应用.313.5 微润灌溉在沙特的应用.331 微润灌溉方法及应用微润灌溉是用微量的水以缓慢渗透方式向土壤给水，使土壤保持湿润的一种新型地下灌溉方式。微润灌溉的给水器有两种：一种是管状的，称微润管（注1）；一种是袋状的，称“微型水库”。两种产品用于不同的灌溉场合。下面以微润管为例说明这种给水器的技术特征。1.1 微润灌溉管及润湿体： 1.1.1 微润管微润管是一种以半透膜为核心材料制成的软管状给水器，具有双层结构。其特点是软管壁上没有固定孔距的孔，而内壁上的每一点都有数量巨大的微孔。孔的数量为每平方厘米10万个以上，微孔的孔径为10-900纳米，孔径分布在半透膜尺度范围内，具有半透膜特性。微润管就是充分利用半透膜特性，将膜技术引进灌溉领域而制成的一种新型给水器。膜壁上孔的大小允许水分子通过，而不允许较大的分子团和固体颗粒通过。当管内充满水时，水分子通过这些微孔向管壁外迁移，如果管子埋在土壤中，水分就会进一步向土壤迁移，使土壤湿润，起到灌溉作用。由于这种管子是以不停地微量渗出的方式给水，土地是以逐渐润湿的方式受到灌溉，所以将这种给水器称为微润管。将用微润方式灌溉的技术方法称为微润灌溉技术。微润管既是输水管，又是给水器，管上的每一点都是出水点，充水后，整个管体都是湿润的，管子铺到哪里，就湿润到那里。如果将微润灌溉管按行铺埋在农作物的垄下，垄下的土壤与微润管接触的部分先受到润湿，随时间的延长和微润灌溉管出水量的增多，水分向周边迁移，土壤的润湿层越来越厚。最后在土壤中形成一个以微润灌溉管为轴心的，沿垄的长度方向伸展的圆柱形润湿体，如图一、图二所示：作物干土层润湿体微润管。图一、润湿体剖面示意图注1、在产品研制初期，该产品曾使用技术方法也被称作“水缆灌溉”或“半透膜灌溉”等，由“深圳上善节水科技有限公司”推出。现上善节水公司更名为“深圳市微润灌溉技术有限公司”，产品名称确定为“微润管”，相应的技术方法称为“微润灌溉技术”。 图二、微润灌溉示意图1.1.2 润湿体及润湿体体积的调控：润湿体的大小是可控的。若作物的根部较小时，可控制润湿体的直径较小，以达到充分节水目的。随作物生长，根部体积逐渐变大时，可以通过调节水位，提升出水量，使润湿体直径变大，总体积增加到足以完全包容主根层。润湿体直径大小可通过水箱中的水位（或减压阀的压力）来调节。当水位较低时，微润管内压力低，出水量小，形成润湿体的直径较小。当需要增大润湿体体积时，可调升水箱中的水位或减压阀的压力值，并保持系统在高水位状态运行。由于在高水压下微润灌溉管的出水量增加，使润湿体直径逐渐变大。观察作物根区的润湿情况，当润湿体的体积全部包容了作物的主根层区后，停止高水位运行，将水位降至正常灌溉状态。由于土壤的孔隙率及含水量不同，水分在土壤中的运移速度有差异，润湿体直径的扩张速度及合适体积的润湿体形成时间，需经使用者观察确定。在刚开始安装微润灌溉系统时，管路铺设好后，需首先将水位调至最高水位，如2米，并保持在此水位高度运行3-7天。待形成合适大小的润湿体后，再将水位降至正常灌溉状态。其后，随作物根系的发育，根区体积的增大，可随时调升水位，使润湿体体积变大。1.1.3 润湿体内土壤含水量润湿体内的含水量随时处于动态变化状态。A 虽然在润湿体上层有一层干土，保护润湿体的水分避受蒸发损失，但少量的水分以汽化水形态穿越干土层，逸向大气，蒸发损失仍不可完全避免，蒸发损失将导致润湿体水分的减少，属水分支出因素；B 作物根系吸收润湿体水分，蒸腾作用造成润湿体水分支出；C 埋藏于润湿体中的微润管随时向润湿体释放水分，属润湿体的水分收入因素。上述三项水分收支因素相互消长，使土壤水分处于不同状态。当支出项大于收入项时，润湿体土壤含水量会逐渐降低，严重时润湿体体积会逐渐减小，供水量下降，作物受到干旱胁迫。当系统长时间保持在高水压状态运行，微润管释放水量较大，使润湿体水分的收入项大于支出项，水分不断在润湿体内积累，土壤含水量不断上升，润湿体不断扩大。在土壤含水量不断增加的过程中，土壤的含气量会逐渐减少，严重时，若土壤毛细管空隙完全被水分占据，空气被排尽，将会造成作物根部的呼吸胁迫，影响根部代谢活动，使作物遭受涝害。如果通过调节水位，将微润管出水量控制在恰当数量，使润湿体内的水分收入与支出相当，这时，润湿体内水分处于平衡状态。如果这个平衡点选择恰当，既可以使土壤水含量能满足作物生长的水分需求，又可以使土壤中空气含量可满足根部呼吸需求，使作物在良好的水/气状况下生长，这种状态是各种灌溉方式所追求的最佳状态。以往的其它灌溉方式，无论浇灌、喷灌、渗灌还是滴灌，都是间歇式灌溉，在灌溉过程中间，虽然每一个灌水周期中都会出现一段最佳水/气状态，但这种状态只是每个周期中的“一段”。间歇式灌溉的共同特点是土壤水分状态依灌溉周期和灌溉频率不断波动。而且在每一个灌溉周期中，土壤水分也是经历三种不同状态：a 灌水初期 ，水多气少，作物感受到涝；b 停水以后，水分逐渐散失，水/气状态变佳；c 周期末，水分进一步减少，作物感受到不同程度的旱。以上三段式变化在每个灌水周期重复一次。可见，间歇式灌溉只能使最佳状态短暂的出现一段，这段时间的长短是随机的、不可控、不稳定的。微润灌溉的一个重要技术特点是，它很容易使土壤水分处于水/气最佳状态，并且可以使这一状态长时间稳定的保持下去，使作物在全生命期内处于最佳灌溉条件下生长。1.1.4 土壤水分的最佳状态及调控方法作物主要是依靠根部从土壤中吸收水分，只要是根区内的土壤足够湿润，作物即可受到充分的灌溉。但这并不意味着根区的水分越多越好。无数的农学研究表明，土壤的饱和持水量状态和田间持水量状态，都不是作物生长的最佳水分状态。土壤水分的最佳状态出现于田间持水量的某个值，如80%或70%等，在这个含水量值时，土壤中的水/气比例最佳，对作物生长最有利。不同的土壤，不同的作物，该值有所不同，可经实验的方法确定，也可以根据经验推断。假定已知某种作物最佳土壤水分条件是田间持水量的70%，在该种土质下，这一数值对应一个特定的水势值。用水势仪测定该含水量下土壤的水势，设测定值为P，即可依据P值来调控水位。确定最佳灌溉条件，方法如下：a 将水势仪埋入种植该作物的农田中的适当位置，该位置应处于将要形成的润湿体范围内（如距作物10-15cm处）。b 向已安装好的微润灌溉系统通水，使土壤中润湿体逐渐形成。在此过程中，由于土壤受到灌溉，含水量不增加，水势也随之不断上升。c 调整水箱水位（或减压阀上压力表的表压），观察水势仪读数，使水势值达到P。然后通过水位的上下微调，使水势稳定在P点。此点对应的水位高度H（如1.60米），即为使土壤含水量为田间持水量的70%的最佳水位。d 保持水箱水位（或压力表表压）稳定在H点。此时，土壤润湿体内水分支出量和收入量达到平衡，土壤含水量可长时间稳定在70%的田间持水量附近，使作物在最佳水/气条件下生长。上述工作可由技术推广部门依据当地的气候、作物、土壤等条件，通过实验确定P值，H值，然后用确定的H值指导农民正确的使用微润灌溉系统。在没有实验条件的地方，也可根据农业生产经验判断最佳土壤润湿程度。然后，通过调节水位（或压力），使润湿体中土壤湿度稳定的保持在适宜水平。这里值得强调的是，鉴于微润灌溉管的技术特征，其给水方式是连续的、单位时间内定量的、缓慢的过程，一旦给水水位高度确定，每单位时间内向土壤的给水量都是相同的。给水量和耗水量收支平衡后，土壤含水量不会随时间上下波动，而是长时间的（几天、几十天）稳定在同一水平。给水量与耗水量平衡，土壤水势（或含水量）处于稳定状态，这意味着作物生长过程中蒸腾作用消耗掉的土壤水分已及时地被微润管补充。作物的耗水量和灌溉的给水量，在数量上是等量匹配的，在时间上是同步的。灌溉系统依照作物吸水的节律供水，并可按照土壤传递的生命信号进行调适，使灌溉过程始终保持在最有效状态，显然，这种灌溉状态是一种精准灌溉状态，也是一种最节水状态。作物始终在良好的水/气条件下生长，对作物的丰产丰收显然是有益的。达到这种水/气状态，是所有灌溉方式共同追求的最高目标，也是微润灌溉技术的重要技术特征。1.2 微润灌溉系统以微润管为给水器所构成的灌溉系统称微润灌溉系统。微润灌溉系统由两个部分组成：1.2.1 微润管与输水管微润管是系统的主体和功能部分，它既是给水器又是输水管。使用时微润管埋入垄下，埋入深度一般为10-20cm，视不同作物主根层深度而定。40M1233256微润管有三种规格，分别为40米、20米和10米。不同规格的管可用直通相互插接，使之变长。也可以将其弯成U型使用，例如将40米管与10米管插接成50米，U型布置，可用于地块长度为25米农田。每根管的两端有承插式接口，用三通或四通承插连接方式相互连接并与输水管连接，组成灌溉网。如图三所示。4图三、微润灌溉网连接方式示意图其中：1、主输水管，PE或PVC硬管 2、输水支管，为16黑色PE，每段的长度与作物的行距相等，用量为垄数的2倍，多段短管用三通插接，形成输水支管。3、三通，口径16，用于插接微润灌溉管和输水支管。4、微润灌溉管，其长度与垄长相等，用量和垄数相同。5、水源6、普通阀门或减压阀图示中，垄长为40米，若实际垄长为50米，可将一根40米长的微润灌溉管与另一根10米长的管用直通插接后，按上图方式连接成网。如果地块很大，（如垄长120米），一条微润灌溉管不能铺到头，则可将图三中左边（或右边）的三通换四通，按图四方式连接成网：四通四通120M图四、大面积灌溉网连接方式示意图，其中阴影部分为图三所示的微润灌溉网按图四方式形成的网状结构，是一个二方连续网。原则上它是可以在平面上无限延伸的，可以覆盖任何面积土地，满足灌溉需要。网络中的每条微润灌溉管都受到双向供水，任何一点都不会发生水流的阻断、断水。灌溉网络安装完成后，应先充水，等网络中每条微润管都被水胀满后，再回填土，埋入地下。1.2.2 水源及水位控制微润灌溉管的供水水源可以是田间水箱、水塔或自来水管。水源不同，水位控制方法不同，但控制参数只有一个，就是水位。微润管单位长度的出水量与水位高度即系统内静压力成正比，二者关系如图五所示：20015010050水位cm 100 200 300 500 700 800出水量（毫升/米.天） 图五、水位与微润管出水量的关系 A 以田间水箱为水源水位的控制田间水箱是为建造灌溉系统专设的供水水箱，水箱高度应不低于2米，其容积视地块大小与注水频率确定。一般按每日每亩耗水量0.3m3计算水箱容量，计算时应考虑到注水频度。频度越高（如每日注水一次）水箱容积越小，土壤含水量波动越小。若将向水箱注入频度降至3-5天一次，水箱容积需较大。在这种情况下，农田土壤水分虽有些波动，但对灌溉效果不会产生太大影响。田间水箱使用方法非常简单：a、在初次灌溉时，将水箱注满，使系统的出水量保持在最大状态运行5-7天，使土壤中的润湿体尽快形成。b、当润湿体形成且体积达到足以包容作物的根区体积后，适当降低水箱中水位的高度。降低水位的目的有二：一是减少供水量，不让润湿体继续扩大到根区之外，避免水分浪费；二是降低到适当的高度保证一定的供水量，从而保持润湿体内土壤的适当湿度。土壤适宜的湿度可通过测定、观察来确定。一经确定，它所对应的水位高度就是该时段最适水位高度。在此后较长一段时间内，每次向水箱注水时都达到该水位高度。随时间推移，作物根体积不断扩大，这时，可适当将水位调升，将润湿体适当扩大。这种逐渐调升的做法可以使作物在全生长期内都受到充分灌溉，也可使灌溉系统始终在节水状态下运行。B 以水塔或自来水为水源水位的调控当以水塔、高位水箱或自来水为水源时，由于水压较高，须经减压阀将水压降低到适当压力，并通过调节减压阀控制系统的灌溉水量。减压阀组由减压阀、球阀、压力表、施肥罐、保险管五部分组成。其中减压阀、球阀、压力表三部分用于调节系统压力，控制系统的出水量，压力表显示减压后系统内的压力值。通过阀门调压，可以将系统稳定在希望的压力值上，长时间内保持以恒定的水量向土壤供水。与使用田间水箱供水一样，当初次灌溉时，可将压力调高，使系统供水量较大，保持3-7天，待润湿体形成后，再将压力降至适当位置。微润管耐水压强度为10米水柱或0.1Mpa，因此，阀组中配置的压力表最高读数为0.1 Mpa。注意系统内压应始终保持在此压力值以下。为防止初次调压时操作不慎造成系统损坏，阀组中配备一条保险管。压力过高时，它首先破裂，使系统降压，对压力表和微润管起到保护作用。保险管仅在系统初次调节时使用，将其安装在水系统的最前端，紧接在压力表之后，裸露于地面上。当系统初调完毕，进入稳定运行状态后，即可将其去除或埋入地下。施肥罐用于灌溉施肥，同时也起到对细小杂质的过滤作用。1.3 微润灌溉施肥大量的研究表明，用以水带肥，水肥结合的方式施肥是一种非常有效的施肥方式。既可使肥效迅速发挥，又可以大量节约肥料。滴灌施肥的实践表明，用灌溉系统施肥至少可节约50%的肥料用量，同时又有施肥均匀，节省劳力等一系列优点。但是，目前用灌溉系统（如滴灌）施肥一般都要使用价格昂贵的全水溶性滴灌专用肥。受价格因素和供货渠道等因素的影响，很多已运行的滴灌系统，不使用系统的施肥功能，部分设备闲置，发挥不了应有的作用。现有的滴灌系统难以直接使用普通的农用肥料的主要原因是某些肥料中有部分水不溶物，这些成分一旦进入系统会造成滴头堵塞，严重时甚至导致系统瘫痪。微润灌溉系统解决了这一难题，它可使用各种普通农用肥料进行灌溉施肥，（非水溶性和枸溶性肥料除外）为用户带来方便，为推广水肥一体的科学施肥方法提供了一种技术手段。由于微润灌溉过程是一个24小时不停的连续过程，过程时间跨度大，单位时间流量小。与滴灌相比，系统内水的流动速度很低，水流动行为的变化，改变了肥料的溶出条件或过滤条件，使微润灌溉施肥的实施变得更容易，更简单，并且克服了滴灌施肥的上述弱点。微润灌溉的施肥罐，由罐体、过滤芯、滤袋三部分组成。使用时，将计算量的肥料装入滤袋内，放入罐体中即完成了施肥工作。当水流径施肥罐时，肥料在滤袋内逐渐溶出，并随水直接到达作物的根部。由于水肥同步，使作物更易于吸收利用。微润灌溉施肥的特点是：A 可以大量节约肥料据权威部门统计，我国目前肥料的有效利用率仅30%，因施用方法不科学，其余的70%因遭受挥发损失、淋溶损失和土壤固定损失等，上天入地，分别作为污染物进入大气、水体或残留在土壤中。灌溉施肥可以避免挥发损失、淋溶损失，减轻固定损失。在施肥效果不减的前提下，使肥料的用量节约50%以上。可节约大量宝贵资源，减轻农业面源污染，提高农业生产的投入产出比。B 可以使用普通复合肥或单质化肥作灌溉施肥肥料普通复合肥或某些单质肥（如硝酸二胺）中有部分不溶物，难以用于滴灌、渗灌。由于微润灌溉的水流特点，有充裕的时间使可溶部分穿过滤袋进入水中，无效的残渣仍留在滤袋中，不会对系统的正常运行造成不良影响。所以，用微润灌溉施肥，可使用普通的复合肥或一般的单质肥（枸溶性和非水溶性肥料不可使用），既方便农民又可降低施肥成本。袋内残渣可在下一次投肥时清理。C 实现了高频度施肥，提高肥料的利用率从理论上讲，同样数量的肥料，一次性施入和分多次施入农田，肥料的吸收利用率不同。而且，分的次数赵多，施肥效率越高，作物的吸收利用率越高。但是，在农业实践中，由于施肥耗工费力，在一般的农业生产中很难做到少量多次，高频度操作。通常是一次基肥，2-4次追肥。作物全生长期的施肥次数共3-5次。由于用微润灌溉系统施肥极易操作，仅是举手之劳，使少量多次，高频度施肥操作变得简单易行，即使每天施肥一次也并非难事。高频度施肥的操作方式如下： 计算平均日耗肥量若某作物的常规施肥量为每亩50公斤复合肥，生长期为125天，其每亩的平均日耗肥量为50/120=0.4公斤。考虑到用微润灌溉系统至少比常规施肥节约用肥40%，将上数乘以0.6，得到灌溉施用的亩日用肥量为0.24公斤。确定每次投肥量每次投肥量与施肥频度有关，若每天施一次，则次用量为日均耗肥量即0.24公斤/亩；若每2天或3天投一次，每次单位面积投肥量为日均耗肥量的2或3倍。再乘以灌溉的总亩数，即得到每次的总投肥量。施肥将该数量的肥料装入滤袋，口部扎紧，放进施肥罐中，即完成了施肥。作物在不同的生长期对肥料的种类和每日吸收量有所不同。若能依据作物全生命期吸肥曲线，不同时段投入量不同，使施入量和作物的需求量匹配，投入量曲线和作物吸收量曲线拟合，将会使施肥更精准、更科学、效果更好。1.4 微润灌溉的特点1.4.1 首次在农业生产中实现了连续灌溉植物吸水的过程是一个连续的过程，但以往的所有溉灌方式均是间歇式溉灌，无论是浇灌还是喷灌、滴灌、渗灌，它们的灌溉曲线均是锯齿形的。土 壤 含 水 量时间 B B P P2 P1 A A图六、间歇式灌溉土壤含水量 T1 T2 T3 T4 其中：1） A点是溉灌起始点。随灌溉的进行，土壤含水量不断提高，到达B点后，停止灌溉，一个灌溉周期完成。在蒸腾、蒸发消耗下，土壤含水量逐渐降低，降至波谷处的A点，又开始第二次重复灌溉。2） A至B段为土壤含水量上升线，在正常灌溉情况下，其长度与灌水量正相关，即灌水量增加AB段增长。因此，AB段为每次灌水的土壤含水量上升段。AB曲线方程对时间积分即是该次灌溉的灌水量。3） A至A段对应的是两次灌水的时间间隔，T1T4即灌溉周期，其倒数为灌溉频率。4） P为作物吸水曲线，其中P1点为时间T2时作物的吸水量，从图中可以看出，在时间T1 T2及T3 T4二段对应的土壤含水量线A P1 及P2A段，此时土壤含水量不足，低于作物吸水曲线 P1 P2，作物吸水困难，吸水过程付出较高的能量代价，影响作物的生长及干物质积累。当灌溉频率较低时，T3 T4段很长，作物长期处于干旱状态，将严重影响作物的生长和产量。时间T2 T3 段对应的曲线为P1 B和BP2 ，在这个时间段内，土壤含水量高于作物的吸水量，作物吸水顺畅。但是由于土壤中含水量较高，土壤中空气被水排出，含气量不足，使作物受到呼吸胁迫，影响根部的呼吸及代谢过程，从而影响作物生长。如果土壤水分状况长时间（如3天以上）停留于B点附近，植物呼吸长期受阻，处于受涝灾状态，严重的甚至发生烂根、死亡。从上述分析，可以清楚的看出，土壤中水分不足和水分过多，对农作物同样有害，由传统的间歇式灌溉的给水方式决定，在每一个灌溉周期中，作物先受呼吸胁迫，后受水分胁迫，只有中间一段暂短时间处于水气俱佳状态。这种灌溉方式，对作物生长显然是不利的。最佳的灌溉方式应该是：a、A、B两点离P曲线越近越好。这意味着，每次灌溉的灌水量越少越好，b、T1 T4 之间的时间之隔越小越好，即灌溉频率越高越好。无数次田间实验观测证明：将同样数量的水一次浇入田间和分多次浇入，效果差别很大，分的次数越多，每次用量越少(即灌溉频率高，次灌溉量低)对农作物生长越有利。土 壤 含 水 量T1 T4随着农业灌溉技术的进步，特别是滴灌、喷灌等现代装备的出现。灌溉频率得到极大的提高，次灌溉量得到了恰当的控制，峰值、谷值都有所减小使灌溉曲线更接近于理想曲线： 图七、滴灌灌溉曲线时间滴灌将T1至T4的时间之隔由过去渠灌的几天一次降为一天一次，甚至几小时一次。但是它的灌溉曲线仍是锯齿形的，灌溉方式从本质上讲还属于间歇灌溉，只有当T1T4间的时间趋向于无限小且供水量极小时，AB两点才能落到P线上，达到理想灌溉状态，即连续灌溉状态。但是，对滴灌而言，要想达到连续灌溉状态，必须要水泵24小时连续运转，能耗费用将使灌溉成本高到无法承受的程度。所以用滴灌设备灌溉一般是每天12次，每次12小时，仍属间歇灌溉模式。间歇式灌溉的要点是以数量换时间，即在一次灌溉中向土壤中灌入大于作物需求量的水，使土壤含水量曲线出现一个峰值（B点）。多余量水的损耗是需用一定时间的，在这段时间内土壤仍可保持一定的湿度和向作物供水能力。可见，这段时间是水量换来的，是以水的损耗、浪费为代价的。峰值越高，水的浪费量越大。滴灌的峰值比渠灌的峰值低很多，所以滴灌是一种有效的节水灌溉方式。一般而言，滴灌可以比渠灌节水6070%。微润灌溉实现了连续灌溉，其灌溉曲线为：土壤含水量（植物吸水量） S P 图八、微润管连续灌溉土壤含水量随时间变化 时间图中S线为用微润灌溉条件下土壤含水量曲线，它是一条平滑的，与P曲线拟合很好的曲线，这条曲线上锯齿形的峰值与谷值完全消失。峰值消失意味着灌溉过程没有多余的水进入土壤，进入土壤的水与作物的耗水恰当匹配，是一种非常节水的灌溉方式，实验表明：微润灌溉可以比滴灌节水6070%。谷值的消失意味着作物在整个生命周期中，不会受到多次间歇式水分协迫，而是一直受到充分灌溉，从而保证了作物的正常发育和顺利成长。某些作物不同的生长期对水分的需求特点不同。如生长前期需水量大而后期需水量小，可以通过调节微润灌溉系统的水位，方便地将供水曲线调节成如下形态:土壤含水量（植物吸水量）PS 图九、微润管连续灌溉土壤含水量随时间变化总之，微润管使农学家们追求的连续灌溉过程得以实现。连续灌溉是一种精准的可调控性很强的新型灌溉方式。经国际检索，到目前为止，尚未有任何一种其它的灌溉方式可以实施连续灌溉。微润灌溉创造了浇灌、喷灌、渗灌、滴灌等间歇式灌溉方式之外的另一类灌溉方式，如果将间歇式灌溉称为第一类，连续灌溉则可称为第二类灌溉方式，采用第二类方式灌溉，在选取灌溉参数时，按以往第一类方式为基础所形成某些理论思考和推算方法将失去意义。对农田实际耗水量及节水潜力的理解也将发生新的变化。1.4.2 创造了一种极端节水的灌溉方法 农田水分损失主要有三种途径：径流损失、蒸发损失和渗漏损失。 如前所述，由微润灌溉的供水方式决定，在灌溉过程中，不会产生径流损失。灌溉水直接到达根层区，在土壤中以毛管水状态存在，也不会发生渗漏损失。 蒸发损失是农田水分损失的主要方式，约占水分损失总量的50%左右。微润灌溉是一种地下灌溉方式，灌溉器和润湿体均在地下，通常在地表层有一层35cm的干土层，干土层的土壤水分处于毛管断裂湿度以下，导水率很低，层内几乎没有液态水迁移，只有少量汽化水分扩散。干土层阻断了其下部的润湿体中的水分以毛管水方式快速向地表迁移的过程。像绝缘层一样保护润湿体水分免受蒸发损失。总之，微润灌溉避免或大幅度降低了农田水分的三种主要损失，减少了水分浪费，在节约用水方面，达到了一个任何地面灌溉无法达到的水平，为农田灌溉提供了一种极端节水的灌溉方法，应用实验表明，在保证充分灌溉的前题下，其用水量约为滴灌用水量的2030%。比滴灌节水70%以上。尤其值得指出是微润灌溉的防渗漏能力。在沙漠地区，沙土蓄水能力很低，渗漏损失使得间歇式地面灌溉系统很难实施有效灌溉。微润灌溉改“蓄水于沙”为“蓄水于管”，沙生植物的根旁随时有一条蓄满水的微润管，保证植物的用水需求。使沙土地的灌溉变得象普通农田灌溉一样容易实施。1.4.3 运行过程无动力消耗微润灌溉系统结构非常简单，在灌溉系统中没有水泵、水表、逆止阀、排气阀等复杂结构，系统的唯一控制器是自动水位控制器或减压阀。微润灌溉系统工作过程中是不消耗动力的，驱动水从微润管中向土壤扩散的动力是土壤的势能及水位的位能。因此，微润灌溉系统是不消耗动力的节能系统，只要水槽有水，灌溉过程就可以24小时不停地连续进行。动力费用的节省，使得系统的运行成本降低，给用户带来了更好的经济效益。微润灌溉系统不需要动力驱动的特征带来的另一个优点是：它可以在偏远的，无动力设施的荒山、沙漠中使用，只要当地有水源（或集雨池），系统就可自动运行。这点对于发展山区果树种植，沙漠草原恢复，发展沙产业及荒山造林都非常有用。1.5、微润灌溉技术与现有国际先进技术比较1.5.1 微润灌溉与滴灌比较滴灌技术是近年来发展起来的一种先进的高效节水灌溉技术，这项技术典型代表是以色列，该国从上世纪30年代起开始推广滴灌设备，实现了产业化发展及大面积农业应用。正是由于滴灌技术的应用，使农业可用淡水总量仅10亿m3 、极端缺水的以色列在沙漠上建起了绿洲，建起了农场。目前以色列农田总面积的69.7%已采用滴灌，使以色列的农产品除自给有余，还向其它国家出口。以色列的滴灌技术已形成年销售额几十亿美元的巨大产业，并以其技术先进，制造精良，配套齐全，服务到位而享誉国际市场，成为国际先进灌溉水平的代表。另外，美国、西欧各国近年来滴灌技术发展也很快，全球微溉设备的推广应用面积已达到291万公顷。我国从74年代开始引导第一套滴灌系统，从90年代开始，我国一些企业采取仿制或引进二条途径开始生产滴灌产品，目前已发展至近70万公顷 ，占总灌溉面积的1.2%。滴灌技术为我国干旱地区的农业发展提供了一种高效节水，省力省时，提高产量先进灌溉方法，与传统灌溉相比，滴灌具有九大优点，即灌水均匀、节省劳力、水肥结合、降低室内湿度、地温下降小、减少病虫害，便于作物管理、提高产量、提前上市。微润灌溉具有滴灌的全部优点，在各种应用场合，均可以微润灌溉代替滴灌。除此之外，与滴灌相比，微润灌溉还具有以下特点：a、设备投资低微润灌溉系统极其简单，即不需要水泵、压力表也不需用电控箱、传感器等昂贵的机电设备，因此，单位面积的投资大幅度下降。b、能量消耗少滴灌属压力灌溉，需要在水泵的加压驱动下进行，能耗是滴灌系统运行成本的主要部分，对农产品的生产成本影响很大。为了降低成本，有些装有滴灌设备的农田，不按“少量多次”原则进行灌溉，3天灌一次甚至5天灌一次，使滴灌系统优点大打折扣。微润灌溉是不需要机械动力驱动的灌溉系统，所以从节能角度看，系统的运行能耗比滴灌降低95%以上，日常运行费用降低，给农民带来更多的利益。c、节约用水量滴灌比地面畦灌节约水5070%，比喷灌节水1020%，是一种很有效的节水灌溉方式。滴灌设备的核心构件是滴灌头，国内通用规格为在0.1Mpa工作压力下，滴头流量为每小时2、4、6、8、16升几种，按每米毛管上安装2支滴头，每天灌水一小时计，则上述规格的滴灌管每天每米耗水量分别为4升、8升、12升、16升、32升。微润管的设计供水量为每天每米0.11.5升，在此范围内，流量可根据需要任意调节。应用结果表明，当微润管的日供水量为每米0.4升时，其灌溉效果与采用流量为2L/h的滴灌头，每天灌一小时的滴灌地块相当。但是，比较二者的用水量，我们可清楚地看出，微润灌溉的用水量仅为滴灌的十分之一。可见微润管是一种极其节水的灌溉方法。在全球性水危机越演越烈，水与贫困、甚至饥饿相关联的现实下，能寻找到一条用极小量水生产出足够的粮食的途径，是多数干旱国家和地区翘首以盼的事情，也是微润管与滴灌相比最明显的优点。 1.5.2 微润灌溉与渗灌比较 渗灌属于地下灌溉的一种方式。地下灌溉无论是从防止蒸发、节约用水的角度还是从减少地面设施，方便农田耕作管理角度衡量，无疑是一种比任何一种地面灌溉方法（包括滴灌）都更合理的一种灌溉方法。其水的利用率理论上是目前所有灌溉技术中最高的一种。美国加利福尼亚大学灌溉技术中心主任David F.Zoldocske断言“灌溉的未来将是地下滴灌”.地下灌溉已成为近年来世界各国科学界研究的热点，我国从“九.五”开始，“十.五”和“十一.五”期间均将地下灌溉做为重大科研方向，以863计划的方式，拨付巨额科研经费支持该方向的研究。 目前代表性的渗灌管是由橡胶、PVC混合料经开孔发泡挤压成型的管。由管壁上发泡孔渗水。管径20mm，壁厚2.6mm，工作压力0.60.8Mpa，出水量0.71.6L/h.m。渗灌除具有滴灌的基本优点外，与滴灌相比它还具有如下优点：A 比滴灌更节水，几乎完全避免了土面蒸发和地下渗漏。B 保持室内空气低湿度，减少病虫害发生率。C 不破坏根系区域的土壤结构，保护层区疏松通透，根部呼吸良好。D 设施埋入地下，田面利落，便于农田耕作管理，减少受损几率，E 工作压力低，动力消耗少。渗灌技术在国际上几乎与滴灌同时起步，尽管具备上述优点，但迄今为止应用面积远远低于滴灌，主要原因是其关键技术难题，堵塞问题没有解决。堵塞造成灌水量下降，影响作物生长期，严重时造成整个系统报废，给使用者造成严重损失。这是渗灌系统一直难以被用户接受、难以大面积应用的根本原因。造成渗灌系统堵塞的有三种方式：A、 物理堵塞物理堵塞又分内部堵塞和外部堵塞，所谓内部堵塞就是灌溉用水中的悬浮杂质颗粒造成的堵塞，当这些颗粒随水运动到渗灌管壁上的小孔处，与小孔孔径相当的颗粒很容易将小孔塞住，造成堵塞。悬浮颗粒越多，堵塞发生的越快。水质条件差的地区1530天内就可能造成全系统堵塞。所以，渗灌系统对水质要求较高，一般要经200目过滤才可以使用。外部堵塞是由压力波动造成的，由于渗灌系统是在一定水压下间歇工作的，在停泵的瞬间，管壁外的压力大于管内压力，至使已流出管壁的水倒灌，其携带的土壤颗粒进入小孔，将小孔堵塞，这种堵塞的发生是由渗灌系统的工作原理决定的，是必然发生的。与内部堵塞不同，外部堵塞是无法克服，不仅渗灌如此，地下滴灌系统也面临同样的问题。这个问题不解决，地下灌溉系统将无法长期稳定工作。微润灌溉系统既不存在内部堵塞，也不存在外部堵塞问题。微润灌溉系统在研制过程中，首先注重这个问题的解决。并从材料选用、结构设计、工作原理等诸方面入手，解决了物理堵塞问题。首先是内部堵塞问题，微润管的核心工作器件是一种膜材料。膜材料上的微孔孔径范围为10900nm，而土壤颗粒中的小颗粒，一般粒径也在5m以上，相对于膜孔径而言属“庞然大物”，不能进入膜孔造成堵塞。应用研究表明：将泥土与水以任意比例混合制成泥浆，将该泥浆灌入微润管内，做为灌溉水源，微润管可以正常供水，长期工作。不会发生内部堵塞，对水处理和水质要求不高的特点使微润灌溉系统工作的稳定性更加可靠。至于外部堵塞，由于微润灌溉系统是在常压下连续工作的，水流的方向是单向的，不存在水流倒灌问题，因此，外部堵塞问题对微润管而言不是问题。B、 化学堵塞渗灌管和滴灌头发生化学堵塞的原因是当某些地区的水中含盐量较高时，特别是含钙、铁等离子较高时在通孔内易形成不溶性盐或复盐，造成孔道堵塞。化学堵塞的产生时间主要是在系统停止工作的静止时间，此时残留在孔道内的水或倒吸进来的土壤溶液，由于受到温度、压力变化等因素影响，盐类在孔壁结晶析出，结晶随时间延长逐渐长大，最终造成通道堵塞。化学堵塞特别容易发生在通道长径比很大、死角多，水分在其中滞留时间长的情况。目前较通用的渗灌管是用挤出发泡工艺制成，贯通管壁的通道，是数以千计的微小气泡随机联接而形成的弯弯曲曲的不规则通道，通道中死角众多，提供很多有利于最初晶核生成位置，使化学堵塞易于发生。从渗管的通道结构角度来看，管上的孔的孔径一般为510，管壁厚为2.6mm，通道的长径比非常大，这样窄长而弯曲的通道，既易于发生物理堵塞，也容易发生化学堵塞。微润灌溉从工作机制上避免了化学堵塞的发生。如前所述，微润灌溉是连续灌溉，通水后任何时间内，通道内的水都是流动状态，没有滞留时间，不会发生局部浓缩结晶现象。另外，微润管核心工作件是壁厚仅5的膜，从空间上也没给化学结晶留有足够的余地。C、生物堵塞生物堵塞亦称根系入侵，是指植物的新生根在向水性引导下，向土壤中水分充沛处伸展，直至寻找到地下灌溉器的出水孔，向孔内伸展将孔堵塞。根的向水性是以