膜下滴灌技术及其机理（56清楚明了）

膜下滴灌灌技术及及其机理理一、膜下下滴灌的的概念及及来源1、问题的的提出兵团棉花花膜下滴滴灌技术术始于石石河子垦垦区，地地处新疆疆天山北北麓，全全国第二二大沙漠漠-古尔班通通古特沙沙漠的南南缘。该该区年降降雨量100-200mm，蒸发量量高达2000-2400mm，属干旱旱-干涸地带带，没有有灌溉就就没有农农业。本区属新新疆工农农业经济济发达的的天山北北坡经济济带，但但水资源源相对匮匮乏。要要维持当当地经济济可持续续发展，，维护生生态平衡衡，唯一一的出路路就是节节水。由由于农业业用水量量比高达达95％，因此此，节水水的首要要对象是是农业节节水。2、膜下滴滴灌定义义膜下滴灌灌，顾名名思义，，是在膜膜下应用用滴灌技技术。这这是一种种结合了了以色列列滴灌技技术和国国内覆膜膜技术优优点的新新型节水水技术。。利用使带带肥的灌灌溉水成成滴状、、缓慢、、均匀、、定时、、定量地地灌溉到到作物根根系发育育区域，，使作物物根系区区的土壤壤始终保保持在最最优含水水状态。。地膜覆盖盖具有保保墒、提提墒、灭灭草、增增加地温温、减少少作物棵棵间水分分蒸发的的作用。。膜下滴灌灌，即在滴灌灌带或滴滴灌毛管管上覆盖盖一层地地膜。这种技术术是通过过可控管管道系统统供水，，将加压压的水经经过过滤滤设施滤滤“清””后，和和水溶性性肥料充充分融合合，形成成肥水溶溶液，进进入输水水干管-支管-毛管（铺铺设在地地膜下方方的灌溉溉带），，再由毛毛管上的的滴水器器一滴一一滴地均均匀、定定时、定定量浸润润作物根根系发育育区，供供根系吸吸收。膜下滴灌灌技术应应用3、滴灌的的发展1996年在农八八师121团25亩盐碱地地上首次次进行了了膜下滴滴灌试验验。1999年兵团开开始推广广，2006年底，面面积达610万亩。。此间由兵兵团科委委、石河河子大学学等单位位承担的的“干旱旱区棉花花膜下滴滴灌综合合配套技技术研究究与示范范”课题题荣获2004年度国家家科技进进步二等等奖。。4、地膜的的种类按照地膜膜的性能能与应用用范围，，一般将将地膜划划分为以以下几种种类型：：（1）无色透透明地膜膜：优点膜透光光性好好，土土壤增增温效效果明明显，，早春春可使使耕层层土壤壤增温温2～4℃，高温温时期期膜下下地表表温度度可达达60℃℃以上，，适用用于东东北、、西北北、华华北等等低温温、寒寒冷的的干旱旱与半半干旱旱地区区应用用。缺点透明地地膜因因为透透光性性好，，覆盖盖下面面易生生杂草草，所所以在在铺膜膜前最最好喷喷洒除除草剂剂。低压高高密度度聚乙乙烯地地膜（（HDPE）：俗称高高密度度地膜膜或普普通地地膜，，厚0.015mm左右。强度高高、光光滑、、柔软软性差差、保保温保保水性性同高高压膜膜，不不易粘粘着土土壤、、透明明性和和耐候候性差差不适于于沙质质土壤壤地覆覆盖线型膜膜（L-LDPE）兼具前前两者者优点点高压低低密度度聚乙乙烯地地膜（（LDPE）：俗称高高压地地膜或或普通通地膜膜，厚厚0.015mm左右。透光好好、柔柔软性性好、、易与与土壤壤粘着着适于北北方地地区（2）有色色地膜膜：其增温温效果果不如如无色色地膜膜，但但对光光的吸吸收、、反射射、透透过光光的成成分具具有较较强的的选择择性，，在控控制杂杂草、、防治治病虫虫害、、控制制温度度、改改善地地面光光环境境等方方面具具有独独特的的效果果。黑色地地膜：：在聚乙乙烯树树脂中中加入入2～3%的碳黑黑制成成。优点膜透光光率很很低，，阳光光大部部分被被膜吸吸收，，膜下下杂草草因缺缺光黄黄化而而死，，具有有较好好的灭灭草作作用。。缺点对土壤壤的增增温效效果不不如透透明膜膜，一一般可可使土土温升升高1～3℃。而且且自身身较易易因高高温而而老化化。应用适用于夏夏季覆盖盖，在蔬蔬菜棉花花、甜菜菜、西瓜瓜、花生生等作物物上均可可应用。黑白条带膜中间为白色，，利于土壤增增温；两侧为为黑色，可抑抑制垄帮杂草草滋生。绿色地膜：能有效阻止可可见光（0.4-0.72微米波长的光光），故抑草草和灭草效果果好，增温效效果优于黑色色膜，对茄果果类蔬菜具有有明显的促长长作用，且着着色较好。主要用于：效益较高的果果菜类栽培。。聚乙烯树脂原原料中加入一一定量的绿色色母料银灰色地膜：：银灰色地膜是是在聚乙烯原原料中加入含含铝的银灰色色母料。银灰灰色地膜透光光率在60%左右，除具有有普通地膜的的增温、增光光、保墒及防防病虫作用外外，突出特点是可可以反射紫外外光，能驱避避蚜虫，减轻轻因蚜虫而传传播病毒病的的发生和蔓延延。主要用于：夏秋季高温期期间防蚜、防防病、抗热栽栽培。实践证证明，夏秋季季节用于覆盖盖黄瓜、西瓜瓜、番茄、菠菠菜、芹菜、、莴苣、棉花花、烟草等作作物，不但有有良好的防病病虫作用，还还能改善这些些农作物的品品质。红色膜美国农业科研研人员研究了了彩色地膜对对草莓和番茄茄及其他作物物的增产效果果。发现红色地膜膜比黑色地膜膜更能刺激作作物生长，植植物会利用更更多的能量进进行地上部分分的光合作用用。红色地膜能透透射红光，同同时可阻挡其其它不利于作作物生长的色色光透过，因因此使作物生生长旺盛。实实践证明，红色农膜能满满足水稻、玉玉米、甜菜等等对红光的需需要，可使水水稻秧苗生长长旺盛，甜菜菜含糖量增加加，胡萝卜长长得大，韭菜菜叶宽肉厚、、收获期提前前。黑白双面地膜膜：乳白色向上，，有反光降温温作用；黑色色向下，有灭灭草作用。主主要用于夏秋秋蔬菜抗热栽栽培。厚度为为0.02-0.025mm。（3）特种地地膜除草膜在薄膜制作过过程中掺入除除草剂，覆盖盖后单面析出出除草剂达70～80%，膜内凝聚的的水滴溶解了了除草剂后滴滴入土壤，或或在杂草触及及地膜时被除除草剂杀死。。国内厂家生产产的杀草膜采采用的除草剂剂主要有：①扑草净主要用于水稻稻、花生、玉玉米及果树，，但对黄瓜甜甜椒、豆类、、西红柿等有有药害，忌用用。②除草醚、敌敌草隆、除草草剂1号可用于茄子、、黄瓜、西红红柿等蔬菜。。有孔膜在地膜吹塑成成型后，经圆圆刀切割打孔孔而成。孔径径及孔数排列列是根据栽培培作物的株行行距要求进行行的。在普通地膜上上用激光打出出微孔，每平平方米打200、400或800孔，以增加地膜透透气性，防止止膜下土壤CO2含量过高。降解膜（1）光降解膜：：在吹塑过程中中混入一定量量的“促老化化材料”制成成地膜。这种种地膜经过一一定时间（40、60、80天）后，能自自行老化降解解破碎成小块块，进一步降降解成粉末掺掺混于土壤中中，不造成污污染，对土壤壤结构无不良良影响。这种地膜在光光的照射下降降解，但是被被埋入地下的的不能够降解解。（2）生物降解膜膜：依靠微生物的的活动来分解解。把淀粉均均匀的撒在膜膜内，依靠微微生降解淀粉粉的同时把地地膜降解掉。。生物降解膜膜的主要缺点点是强度不够够，容易被撕撕破。不同灌溉方式式组图畦灌作物长势势滴灌作物长势滴灌对比畦灌灌误解“滴灌不能提提供足够的水水”浇作物而不是是浇地省水：农田水分消耗耗途径植株蒸腾棵间蒸发农田渗漏膜下滴灌湿润润层和作物根根系生长区省肥：肥料可做到适适时、适量随随水滴灌到作作物根系部位位，易被作物物根系吸收，，且肥料无挥挥发、无淋失失，提高肥料料利用率30%以上。不同灌溉方式式肥料分布影影响示意图省农药：水在管道中封封闭输送，避避免了水对病病虫害的传播播。另外，地地表无积水，，田间地面湿湿度小，不利利于滋生病菌菌和虫害。因因而除草剂、、杀虫剂用量量明显减少，，可省农药10%～20%。省地：由于田间全部部采用管道输输水，地面无无常规灌溉时时需要的农渠渠、中心渠、、毛渠及埂子子，可节省土土地5%～7%。省工和节能：：地面灌水，打打毛渠、挖土土堵口，劳动动强度大，采采用滴灌后，，只观测仪表表、操作阀门门，劳动强度度轻；膜内滴滴灌，膜间土土壤干燥无墒墒，杂草少，，且土壤不板板结，田间人人工作业（包包括浇水、锄锄草、施肥、、修渠、平埂埂、病害治理理等）和中耕耕机械作业等等大大减少，，人工管理定定额也大幅度度提高。不同灌溉方方式田间管管理对比能局部压盐盐碱：膜下滴灌向向土壤中不不断补充纯纯净水，农农膜阻止了了土壤中水水分的蒸发发，将土壤壤中部分水水分提升到到地表所形形成的湿润润区内，有一个脱盐盐区，（利利于幼苗成成活及作物物生长）和和集盐区。由盐碱地地上的试验验可看出，，农田耕作作层盐份逐逐年减少，，田间作物物产量逐年年提高。滴灌改良盐盐碱地情况况增产：由于科学调调控水肥，，水肥耦合合效应好，，土壤疏松松，通透性性好，充分分利用水、、肥、土、、光、热、、气资源，，使作物生生长条件优优越，作物物普遍增产产15%-50%。新疆经验验，各种作作物均进行行缩行增株株，提高种种植密度。。以玉米为为例：采用用常规灌，，播种密度度4000-4500株/亩，采用滴滴灌，播种种密度5000-6000株/亩。二、地膜覆覆盖栽培的的生态效应应1.土壤增温效效应由于覆膜的的阻隔减少少了膜内外外热量消耗耗、扩散，，减少土壤壤中热能以以长波辐射射的形式向向外辐射；；夜间地膜内内凝聚一层层细小的水水珠放出热热量，仍保保留在地膜膜下的空间间，由于水水份不能向向外蒸发，，减少了汽汽化热的损损失，因此此使膜内土土温在较大大时间内保保持稳定。。随气温增高高，土壤增增温效果下下降；晴天天增温多，，阴天增温温少；起垄覆膜增增温值高于于平地覆膜膜增温值，，宽膜增温温效果优于于窄膜。在一天当中中增温最高高值出现在在17-19时，最低值值出现在7-9时。春季低温期期，在1-10cm的土层中可可增温2-6℃，最高可达达10℃。增温效应随随土层深度度增加而减减少，愈接接近表层、、增温值越越大；2.土壤的水分分效应地膜覆盖阻阻止土壤水水分蒸发，，使土壤含含水量的变变化趋于平平缓。设施施蔬菜栽培培，采用膜膜下暗灌技技术，减少少了地面水水分蒸发和和浇水次数数，使设施施内空气湿湿度降低，，对控制蔬蔬菜病害的的发生与传传播有利。。3.促进微生物物活动和养养分的分解解覆膜增温、、墒情好，，促进微生生物的繁殖殖与活动，，从而增加加微生物数数量。东北北农业大学学观测，覆覆膜后土壤壤中细菌增增加80%～140%，放线菌增增加70%～125%，硝化细菌菌增加40%～57%，自生固氮氮菌数量增增加4%～8%。由于微生物物的代谢活活动，加速速了土壤养养分的释放放，使土壤壤中可给态态养分含量量增加，从从而提高土土壤供肥能能力。同时试验表表明，覆膜后土壤壤有机质、、全氮、全全磷、全钾钾均有下降降趋势。因此，覆膜栽培要要重视增施施有机肥，，补充土壤壤有机养分分，不断提提高土壤肥肥力。4.改善土壤性性状能有效避免免因降雨和和灌水的冲冲刷而造成成的土壤板板结现象，，增加土壤壤的总孔隙隙度1~10%，同时增加加土壤水稳稳性团粒。。5.增加了近地地面CO2浓度由于地膜阻阻隔了土壤壤空气和大大气的气体体交换，使使土壤中二二氧化碳(CO2)含量比裸地地栽培显著著增加。覆膜使地表表和株间二二氧化碳(CO2)浓度提高，，为地膜作作物、蔬菜菜光合作用用提供了较较充足的二二氧化碳(CO2)肥源，有助助于增产。。6.增强了了田间间光照照强度度覆膜后后由于于地膜膜本身身及膜膜下附附着的的水珠珠反射射，使使植株株中下下部叶叶片光光照增增强，，主要要是增加了反射光光的光照强度度。河北农业大学学测定，反射射光在地表和和株高1/2处分别高于裸裸地3.4%和5.5%。由于覆膜增加加了群体内反反射光，对促促进作物光合合作用、增加加干物质积累累，对提高产产量是有利的的。7.抑制了土壤返返盐、抑制杂杂草、减少虫虫害覆膜后一般全全盐含量降低低30.9%～42.7%，盐化重的土土壤效益更明明显。由于覆膜后膜膜下地表温度度可达40～50℃，可使杂草枯枯萎闷死。覆覆膜使播期、、生育期提前前，可躲过害害虫发生的高高峰期，因而而减少了虫害害。二、膜下滴灌灌技术的特点点：高效节水抑制土壤盐碱碱化提高肥料的利利用率提高土地利用用率减少机耕作业业，降低机耕耕成本提高作物产量量和品质节约农药，抑抑制病虫害的的传播，抑制制杂草生长提高劳动生产产率、提高农农民（工）收收入滴灌施肥的增增产机理水肥同步，水水肥被直接输输送到根区，，缩短了养分分向根部运动动的距离，保保证了根系的的快速吸收。。水将肥料直直接输送到根根区，养分分分布高度均匀匀，降低了肥肥料与土壤的的接触面积，，减少了土壤壤对肥料养分分的固定，提提高了肥料的的利用率。。氮肥利用率达达58－65%，磷肥利用率率为22－28%，较常规灌溉溉施肥的氮、、磷肥利用率率提高20－25个百分点和5－10个百分点。节省氮肥30%左右，节省磷磷肥10%左右，节水50%以上，棉花平平均增产15%左右，每公顷顷增收节支1000－1500元。随水施肥采用用的是少量多多次的方法，，使根系活动动区土壤常保保持在适宜的的含水量和最最佳的营养水水平，为根系系生长维持了了一个相对稳稳定的水肥环环境。随水施肥可根根据气候、土土壤特性及作作物不同生育育期的营养特特点，灵活调调节供应养分分种类、比例例及数量，从从而满足作物物高产优质的的需要。传统种植和膜膜下滴灌种植植密度对比品质、质量提提高：膜下滴灌营造造了良好的生生长和环境条条件，因而，，不但产量高高，而且品质质好。以棉花花为例：棉花花的成熟度好好，纤维长度度增加0.4-0.7mm，纤维的整齐齐度高，外观观光泽好。传统种植和膜膜下滴灌玉米米对比三、膜下滴灌灌技术的效益益分析1、节水效益膜下滴灌与传传统的裸地滴滴灌进行了对对比试验，发发现膜下滴灌灌的节水效果果优于裸地滴滴灌。裸地滴滴灌灌溉定额额为4620m3/hm2，膜下滴灌灌灌溉定额为2805m3/hm2，膜下滴灌比比裸地滴灌节节水39.6%。2、经济效益就用水而言，，农民以方便便、省力、省省钱为原则，，甚至宁愿大大水漫灌也不不去费钱、费费事、费工地地搞节水，除除非节水的收收益大于投入入。近年来来，学学者们们围绕绕膜下下滴灌灌技术术的应应用效效益进进行了了大量量的实实证研研究。。一致致认为为，膜膜下滴滴灌技技术具具有显显著的的经济济效益益。采用大大田膜膜下滴滴灌技技术的的棉花花，比比常规规灌溉溉每公公顷增增产384.75公斤，，增幅幅达10.28%。籽棉棉价格格按3.4元/公斤计计，每每公顷顷可增增加产产值1308.3元。扣扣除成成本投投入后后，膜膜下滴滴灌每每公顷顷纯收收入为为2921.55元，比比常规规灌溉溉增收收1085.7元。膜下滴滴灌加加工番番茄平平均亩亩产量量增加加1000公斤，，增产产率5.00%，每公公顷增增收达达4477.50元。膜下滴滴灌技技术的的玉米米，每每公顷顷增产产幅度度达43.37%，收益益增加加3715.35元。膜下滴滴灌用用于线线椒生生产，，每公公顷产产量增增加3195公斤（（干）），增增产68.71%，每公公顷纯纯收入入增加加11608.50元。采用膜膜下滴滴灌技技术，，还可可以节节约水水、肥肥、农农药、、人力力、机机力的的开支支，也也可产产生一一定的的经济济效益益。据据对石石河子子垦区区的统统计，，采用用膜下下滴灌灌技术术后，，水费、、机力力费、、人工工费、、肥料料费和和农药药费分别比比常规规灌溉溉减少少40.82%、20.66%、4.01%、9.22%、7.27%，平均均每公公顷节节支总总额达达1425元。3、生态态环境境效益益（1）有抑抑制土土壤次次生盐盐渍化化的效效果覆膜后后由于于边界界条件件改变变，土壤蒸蒸发率率大大大减少少，盐盐分上上行受受到抑抑制，，土壤壤返盐盐率也也随之之大大大降低低。如合理理调整整滴头头间距距和滴滴水量量，即即可达达到较较好的的洗盐盐效果果。为了改改良盐盐碱地地，过过去一一般采采用修修建排排水系系统，，并利利用排排水系系统洗洗盐、、压盐盐的方方法。。这种种传统统的作作法不不仅工工程量量大，，而且且必须须消耗耗大量量的水水资源源。而采用用膜下下滴灌灌系统统后，，在节节水灌灌溉的的同时时，还还可在在耕作作层形形成有有利于于作物物成长长的低低盐区区，自自动产产生治治理盐盐碱化化的效效果，，且不不需要要修建建排水水系统统而占占用大大量耕耕地，，提高高了土土地利利用率率，减减少了了工程程投资资，可可节省省人力力、物物力和和财力力。（2）改善善农作作物微微观生生态环环境膜下滴滴灌直直接把把水分分灌入入作物物根部部、降降低了了湿润润面积积,减少了了棵间间蒸发发,改变了了作物物的农农田生生态小小气候候,使作物物根