膜下滴灌技術(shù)及其機理（56清楚明了）

膜下滴灌灌技術(shù)及及其機理理一、膜下下滴灌的的概念及及來源1、問題的的提出兵團棉花花膜下滴滴灌技術(shù)術(shù)始于石石河子墾墾區(qū)，地地處新疆疆天山北北麓，全全國第二二大沙漠漠-古爾班通通古特沙沙漠的南南緣。該該區(qū)年降降雨量100-200mm，蒸發(fā)量量高達(dá)2000-2400mm，屬干旱旱-干涸地帶帶，沒有有灌溉就就沒有農(nóng)農(nóng)業(yè)。本區(qū)屬新新疆工農(nóng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟濟發(fā)達(dá)的的天山北北坡經(jīng)濟濟帶，但但水資源源相對匱匱乏。要要維持當(dāng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟濟可持續(xù)續(xù)發(fā)展，，維護(hù)生生態(tài)平衡衡，唯一一的出路路就是節(jié)節(jié)水。由由于農(nóng)業(yè)業(yè)用水量量比高達(dá)達(dá)95％，因此此，節(jié)水水的首要要對象是是農(nóng)業(yè)節(jié)節(jié)水。2、膜下滴滴灌定義義膜下滴灌灌，顧名名思義，，是在膜膜下應(yīng)用用滴灌技技術(shù)。這這是一種種結(jié)合了了以色列列滴灌技技術(shù)和國國內(nèi)覆膜膜技術(shù)優(yōu)優(yōu)點的新新型節(jié)水水技術(shù)。。利用使帶帶肥的灌灌溉水成成滴狀、、緩慢、、均勻、、定時、、定量地地灌溉到到作物根根系發(fā)育育區(qū)域，，使作物物根系區(qū)區(qū)的土壤壤始終保保持在最最優(yōu)含水水狀態(tài)。。地膜覆蓋蓋具有保保墑、提提墑、滅滅草、增增加地溫溫、減少少作物棵棵間水分分蒸發(fā)的的作用。。膜下滴灌灌，即在滴灌灌帶或滴滴灌毛管管上覆蓋蓋一層地地膜。這種技術(shù)術(shù)是通過過可控管管道系統(tǒng)統(tǒng)供水，，將加壓壓的水經(jīng)經(jīng)過過濾濾設(shè)施濾濾“清””后，和和水溶性性肥料充充分融合合，形成成肥水溶溶液，進(jìn)進(jìn)入輸水水干管-支管-毛管（鋪鋪設(shè)在地地膜下方方的灌溉溉帶），，再由毛毛管上的的滴水器器一滴一一滴地均均勻、定定時、定定量浸潤潤作物根根系發(fā)育育區(qū)，供供根系吸吸收。膜下滴灌灌技術(shù)應(yīng)應(yīng)用3、滴灌的的發(fā)展1996年在農(nóng)八八師121團25畝鹽堿地地上首次次進(jìn)行了了膜下滴滴灌試驗驗。1999年兵團開開始推廣廣，2006年底，面面積達(dá)610萬畝。。此間由兵兵團科委委、石河河子大學(xué)學(xué)等單位位承擔(dān)的的“干旱旱區(qū)棉花花膜下滴滴灌綜合合配套技技術(shù)研究究與示范范”課題題榮獲2004年度國家家科技進(jìn)進(jìn)步二等等獎。。4、地膜的的種類按照地膜膜的性能能與應(yīng)用用范圍，，一般將將地膜劃劃分為以以下幾種種類型：：（1）無色透透明地膜膜：優(yōu)點膜透光光性好好，土土壤增增溫效效果明明顯，，早春春可使使耕層層土壤壤增溫溫2～4℃，高溫溫時期期膜下下地表表溫度度可達(dá)達(dá)60℃℃以上，，適用用于東東北、、西北北、華華北等等低溫溫、寒寒冷的的干旱旱與半半干旱旱地區(qū)區(qū)應(yīng)用用。缺點透明地地膜因因為透透光性性好，，覆蓋蓋下面面易生生雜草草，所所以在在鋪膜膜前最最好噴噴灑除除草劑劑。低壓高高密度度聚乙乙烯地地膜（（HDPE）：俗稱高高密度度地膜膜或普普通地地膜，，厚0.015mm左右。強度高高、光光滑、、柔軟軟性差差、保保溫保保水性性同高高壓膜膜，不不易粘粘著土土壤、、透明明性和和耐候候性差差不適于于沙質(zhì)質(zhì)土壤壤地覆覆蓋線型膜膜（L-LDPE）兼具前前兩者者優(yōu)點點高壓低低密度度聚乙乙烯地地膜（（LDPE）：俗稱高高壓地地膜或或普通通地膜膜，厚厚0.015mm左右。透光好好、柔柔軟性性好、、易與與土壤壤粘著著適于北北方地地區(qū)（2）有色色地膜膜：其增溫溫效果果不如如無色色地膜膜，但但對光光的吸吸收、、反射射、透透過光光的成成分具具有較較強的的選擇擇性，，在控控制雜雜草、、防治治病蟲蟲害、、控制制溫度度、改改善地地面光光環(huán)境境等方方面具具有獨獨特的的效果果。黑色地地膜：：在聚乙乙烯樹樹脂中中加入入2～3%的碳黑黑制成成。優(yōu)點膜透光光率很很低，，陽光光大部部分被被膜吸吸收，，膜下下雜草草因缺缺光黃黃化而而死，，具有有較好好的滅滅草作作用。。缺點對土壤壤的增增溫效效果不不如透透明膜膜，一一般可可使土土溫升升高1～3℃。而且且自身身較易易因高高溫而而老化化。應(yīng)用適用于夏夏季覆蓋蓋，在蔬蔬菜棉花花、甜菜菜、西瓜瓜、花生生等作物物上均可可應(yīng)用。黑白條帶膜中間為白色，，利于土壤增增溫；兩側(cè)為為黑色，可抑抑制壟幫雜草草滋生。綠色地膜：能有效阻止可可見光（0.4-0.72微米波長的光光），故抑草草和滅草效果果好，增溫效效果優(yōu)于黑色色膜，對茄果果類蔬菜具有有明顯的促長長作用，且著著色較好。主要用于：效益較高的果果菜類栽培。。聚乙烯樹脂原原料中加入一一定量的綠色色母料銀灰色地膜：：銀灰色地膜是是在聚乙烯原原料中加入含含鋁的銀灰色色母料。銀灰灰色地膜透光光率在60%左右，除具有有普通地膜的的增溫、增光光、保墑及防防病蟲作用外外，突出特點是可可以反射紫外外光，能驅(qū)避避蚜蟲，減輕輕因蚜蟲而傳傳播病毒病的的發(fā)生和蔓延延。主要用于：夏秋季高溫期期間防蚜、防防病、抗熱栽栽培。實踐證證明，夏秋季季節(jié)用于覆蓋蓋黃瓜、西瓜瓜、番茄、菠菠菜、芹菜、、萵苣、棉花花、煙草等作作物，不但有有良好的防病病蟲作用，還還能改善這些些農(nóng)作物的品品質(zhì)。紅色膜美國農(nóng)業(yè)科研研人員研究了了彩色地膜對對草莓和番茄茄及其他作物物的增產(chǎn)效果果。發(fā)現(xiàn)紅色地膜膜比黑色地膜膜更能刺激作作物生長，植植物會利用更更多的能量進(jìn)進(jìn)行地上部分分的光合作用用。紅色地膜能透透射紅光，同同時可阻擋其其它不利于作作物生長的色色光透過，因因此使作物生生長旺盛。實實踐證明，紅色農(nóng)膜能滿滿足水稻、玉玉米、甜菜等等對紅光的需需要，可使水水稻秧苗生長長旺盛，甜菜菜含糖量增加加，胡蘿卜長長得大，韭菜菜葉寬肉厚、、收獲期提前前。黑白雙面地膜膜：乳白色向上，，有反光降溫溫作用；黑色色向下，有滅滅草作用。主主要用于夏秋秋蔬菜抗熱栽栽培。厚度為為0.02-0.025mm。（3）特種地地膜除草膜在薄膜制作過過程中摻入除除草劑，覆蓋蓋后單面析出出除草劑達(dá)70～80%，膜內(nèi)凝聚的的水滴溶解了了除草劑后滴滴入土壤，或或在雜草觸及及地膜時被除除草劑殺死。。國內(nèi)廠家生產(chǎn)產(chǎn)的殺草膜采采用的除草劑劑主要有：①撲草凈主要用于水稻稻、花生、玉玉米及果樹，，但對黃瓜甜甜椒、豆類、、西紅柿等有有藥害，忌用用。②除草醚、敵敵草隆、除草草劑1號可用于茄子、、黃瓜、西紅紅柿等蔬菜。。有孔膜在地膜吹塑成成型后，經(jīng)圓圓刀切割打孔孔而成。孔徑徑及孔數(shù)排列列是根據(jù)栽培培作物的株行行距要求進(jìn)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，以增加地膜透透氣性，防止止膜下土壤CO2含量過高。降解膜（1）光降解膜：：在吹塑過程中中混入一定量量的“促老化化材料”制成成地膜。這種種地膜經(jīng)過一一定時間（40、60、80天）后，能自自行老化降解解破碎成小塊塊，進(jìn)一步降降解成粉末摻摻混于土壤中中，不造成污污染，對土壤壤結(jié)構(gòu)無不良良影響。這種地膜在光光的照射下降降解，但是被被埋入地下的的不能夠降解解。（2）生物降解膜膜：依靠微生物的的活動來分解解。把淀粉均均勻的撒在膜膜內(nèi)，依靠微微生降解淀粉粉的同時把地地膜降解掉。。生物降解膜膜的主要缺點點是強度不夠夠，容易被撕撕破。不同灌溉方式式組圖畦灌作物長勢勢滴灌作物長勢滴灌對比畦灌灌誤解“滴灌不能提提供足夠的水水”澆作物而不是是澆地省水：農(nóng)田水分消耗耗途徑植株蒸騰棵間蒸發(fā)農(nóng)田滲漏膜下滴灌濕潤潤層和作物根根系生長區(qū)省肥：肥料可做到適適時、適量隨隨水滴灌到作作物根系部位位，易被作物物根系吸收，，且肥料無揮揮發(fā)、無淋失失，提高肥料料利用率30%以上。不同灌溉方式式肥料分布影影響示意圖省農(nóng)藥：水在管道中封封閉輸送，避避免了水對病病蟲害的傳播播。另外，地地表無積水，，田間地面濕濕度小，不利利于滋生病菌菌和蟲害。因因而除草劑、、殺蟲劑用量量明顯減少，，可省農(nóng)藥10%～20%。省地：由于田間全部部采用管道輸輸水，地面無無常規(guī)灌溉時時需要的農(nóng)渠渠、中心渠、、毛渠及埂子子，可節(jié)省土土地5%～7%。省工和節(jié)能：：地面灌水，打打毛渠、挖土土堵口，勞動動強度大，采采用滴灌后，，只觀測儀表表、操作閥門門，勞動強度度輕；膜內(nèi)滴滴灌，膜間土土壤干燥無墑墑，雜草少，，且土壤不板板結(jié)，田間人人工作業(yè)（包包括澆水、鋤鋤草、施肥、、修渠、平埂埂、病害治理理等）和中耕耕機械作業(yè)等等大大減少，，人工管理定定額也大幅度度提高。不同灌溉方方式田間管管理對比能局部壓鹽鹽堿：膜下滴灌向向土壤中不不斷補充純純凈水，農(nóng)農(nóng)膜阻止了了土壤中水水分的蒸發(fā)發(fā)，將土壤壤中部分水水分提升到到地表所形形成的濕潤潤區(qū)內(nèi)，有一個脫鹽鹽區(qū)，（利利于幼苗成成活及作物物生長）和和集鹽區(qū)。由鹽堿地地上的試驗驗可看出，，農(nóng)田耕作作層鹽份逐逐年減少，，田間作物物產(chǎn)量逐年年提高。滴灌改良鹽鹽堿地情況況增產(chǎn)：由于科學(xué)調(diào)調(diào)控水肥，，水肥耦合合效應(yīng)好，，土壤疏松松，通透性性好，充分分利用水、、肥、土、、光、熱、、氣資源，，使作物生生長條件優(yōu)優(yōu)越，作物物普遍增產(chǎn)產(chǎn)15%-50%。新疆經(jīng)驗驗，各種作作物均進(jìn)行行縮行增株株，提高種種植密度。。以玉米為為例：采用用常規(guī)灌，，播種密度度4000-4500株/畝，采用滴滴灌，播種種密度5000-6000株/畝。二、地膜覆覆蓋栽培的的生態(tài)效應(yīng)應(yīng)1.土壤增溫效效應(yīng)由于覆膜的的阻隔減少少了膜內(nèi)外外熱量消耗耗、擴散，，減少土壤壤中熱能以以長波輻射射的形式向向外輻射；；夜間地膜內(nèi)內(nèi)凝聚一層層細(xì)小的水水珠放出熱熱量，仍保保留在地膜膜下的空間間，由于水水份不能向向外蒸發(fā)，，減少了汽汽化熱的損損失，因此此使膜內(nèi)土土溫在較大大時間內(nèi)保保持穩(wěn)定。。隨氣溫增高高，土壤增增溫效果下下降；晴天天增溫多，，陰天增溫溫少；起壟覆膜增增溫值高于于平地覆膜膜增溫值，，寬膜增溫溫效果優(yōu)于于窄膜。在一天當(dāng)中中增溫最高高值出現(xiàn)在在17-19時，最低值值出現(xiàn)在7-9時。春季低溫期期，在1-10cm的土層中可可增溫2-6℃，最高可達(dá)達(dá)10℃。增溫效應(yīng)隨隨土層深度度增加而減減少，愈接接近表層、、增溫值越越大；2.土壤的水分分效應(yīng)地膜覆蓋阻阻止土壤水水分蒸發(fā)，，使土壤含含水量的變變化趨于平平緩。設(shè)施施蔬菜栽培培，采用膜膜下暗灌技技術(shù)，減少少了地面水水分蒸發(fā)和和澆水次數(shù)數(shù)，使設(shè)施施內(nèi)空氣濕濕度降低，，對控制蔬蔬菜病害的的發(fā)生與傳傳播有利。。3.促進(jìn)微生物物活動和養(yǎng)養(yǎng)分的分解解覆膜增溫、、墑情好，，促進(jìn)微生生物的繁殖殖與活動，，從而增加加微生物數(shù)數(shù)量。東北北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)觀測，覆覆膜后土壤壤中細(xì)菌增增加80%～140%，放線菌增增加70%～125%，硝化細(xì)菌菌增加40%～57%，自生固氮氮菌數(shù)量增增加4%～8%。由于微生物物的代謝活活動，加速速了土壤養(yǎng)養(yǎng)分的釋放放，使土壤壤中可給態(tài)態(tài)養(yǎng)分含量量增加，從從而提高土土壤供肥能能力。同時試驗表表明，覆膜后土壤壤有機質(zhì)、、全氮、全全磷、全鉀鉀均有下降降趨勢。因此，覆膜栽培要要重視增施施有機肥，，補充土壤壤有機養(yǎng)分分，不斷提提高土壤肥肥力。4.改善土壤性性狀能有效避免免因降雨和和灌水的沖沖刷而造成成的土壤板板結(jié)現(xiàn)象，，增加土壤壤的總孔隙隙度1~10%，同時增加加土壤水穩(wěn)穩(wěn)性團粒。。5.增加了近地地面CO2濃度由于地膜阻阻隔了土壤壤空氣和大大氣的氣體體交換，使使土壤中二二氧化碳(CO2)含量比裸地地栽培顯著著增加。覆膜使地表表和株間二二氧化碳(CO2)濃度提高，，為地膜作作物、蔬菜菜光合作用用提供了較較充足的二二氧化碳(CO2)肥源，有助助于增產(chǎn)。。6.增強了了田間間光照照強度度覆膜后后由于于地膜膜本身身及膜膜下附附著的的水珠珠反射射，使使植株株中下下部葉葉片光光照增增強，，主要要是增加了反射光光的光照強度度。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)測定，反射射光在地表和和株高1/2處分別高于裸裸地3.4%和5.5%。由于覆膜增加加了群體內(nèi)反反射光，對促促進(jìn)作物光合合作用、增加加干物質(zhì)積累累，對提高產(chǎn)產(chǎn)量是有利的的。7.抑制了土壤返返鹽、抑制雜雜草、減少蟲蟲害覆膜后一般全全鹽含量降低低30.9%～42.7%，鹽化重的土土壤效益更明明顯。由于覆膜后膜膜下地表溫度度可達(dá)40～50℃，可使雜草枯枯萎悶死。覆覆膜使播期、、生育期提前前，可躲過害害蟲發(fā)生的高高峰期，因而而減少了蟲害害。二、膜下滴灌灌技術(shù)的特點點：高效節(jié)水抑制土壤鹽堿堿化提高肥料的利利用率提高土地利用用率減少機耕作業(yè)業(yè)，降低機耕耕成本提高作物產(chǎn)量量和品質(zhì)節(jié)約農(nóng)藥，抑抑制病蟲害的的傳播，抑制制雜草生長提高勞動生產(chǎn)產(chǎn)率、提高農(nóng)農(nóng)民（工）收收入滴灌施肥的增增產(chǎn)機理水肥同步，水水肥被直接輸輸送到根區(qū)，，縮短了養(yǎng)分分向根部運動動的距離，保保證了根系的的快速吸收。。水將肥料直直接輸送到根根區(qū)，養(yǎng)分分分布高度均勻勻，降低了肥肥料與土壤的的接觸面積，，減少了土壤壤對肥料養(yǎng)分分的固定，提提高了肥料的的利用率。。氮肥利用率達(dá)達(dá)58－65%，磷肥利用率率為22－28%，較常規(guī)灌溉溉施肥的氮、、磷肥利用率率提高20－25個百分點和5－10個百分點。節(jié)省氮肥30%左右，節(jié)省磷磷肥10%左右，節(jié)水50%以上，棉花平平均增產(chǎn)15%左右，每公頃頃增收節(jié)支1000－1500元。隨水施肥采用用的是少量多多次的方法，，使根系活動動區(qū)土壤常保保持在適宜的的含水量和最最佳的營養(yǎng)水水平，為根系系生長維持了了一個相對穩(wěn)穩(wěn)定的水肥環(huán)環(huán)境。隨水施肥可根根據(jù)氣候、土土壤特性及作作物不同生育育期的營養(yǎng)特特點，靈活調(diào)調(diào)節(jié)供應(yīng)養(yǎng)分分種類、比例例及數(shù)量，從從而滿足作物物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的的需要。傳統(tǒng)種植和膜膜下滴灌種植植密度對比品質(zhì)、質(zhì)量提提高：膜下滴灌營造造了良好的生生長和環(huán)境條條件，因而，，不但產(chǎn)量高高，而且品質(zhì)質(zhì)好。以棉花花為例：棉花花的成熟度好好，纖維長度度增加0.4-0.7mm，纖維的整齊齊度高，外觀觀光澤好。傳統(tǒng)種植和膜膜下滴灌玉米米對比三、膜下滴灌灌技術(shù)的效益益分析1、節(jié)水效益膜下滴灌與傳傳統(tǒng)的裸地滴滴灌進(jìn)行了對對比試驗，發(fā)發(fā)現(xiàn)膜下滴灌灌的節(jié)水效果果優(yōu)于裸地滴滴灌。裸地滴滴灌灌溉定額額為4620m3/hm2，膜下滴灌灌灌溉定額為2805m3/hm2，膜下滴灌比比裸地滴灌節(jié)節(jié)水39.6%。2、經(jīng)濟效益就用水而言，，農(nóng)民以方便便、省力、省省錢為原則，，甚至寧愿大大水漫灌也不不去費錢、費費事、費工地地搞節(jié)水，除除非節(jié)水的收收益大于投入入。近年來來，學(xué)學(xué)者們們圍繞繞膜下下滴灌灌技術(shù)術(shù)的應(yīng)應(yīng)用效效益進(jìn)進(jìn)行了了大量量的實實證研研究。。一致致認(rèn)為為，膜膜下滴滴灌技技術(shù)具具有顯顯著的的經(jīng)濟濟效益益。采用大大田膜膜下滴滴灌技技術(shù)的的棉花花，比比常規(guī)規(guī)灌溉溉每公公頃增增產(chǎn)384.75公斤，，增幅幅達(dá)10.28%。籽棉棉價格格按3.4元/公斤計計，每每公頃頃可增增加產(chǎn)產(chǎn)值1308.3元。扣扣除成成本投投入后后，膜膜下滴滴灌每每公頃頃純收收入為為2921.55元，比比常規(guī)規(guī)灌溉溉增收收1085.7元。膜下滴滴灌加加工番番茄平平均畝畝產(chǎn)量量增加加1000公斤，，增產(chǎn)產(chǎn)率5.00%，每公公頃增增收達(dá)達(dá)4477.50元。膜下滴滴灌技技術(shù)的的玉米米，每每公頃頃增產(chǎn)產(chǎn)幅度度達(dá)43.37%，收益益增加加3715.35元。膜下滴滴灌用用于線線椒生生產(chǎn)，，每公公頃產(chǎn)產(chǎn)量增增加3195公斤（（干）），增增產(chǎn)68.71%，每公公頃純純收入入增加加11608.50元。采用膜膜下滴滴灌技技術(shù)，，還可可以節(jié)節(jié)約水水、肥肥、農(nóng)農(nóng)藥、、人力力、機機力的的開支支，也也可產(chǎn)產(chǎn)生一一定的的經(jīng)濟濟效益益。據(jù)據(jù)對石石河子子墾區(qū)區(qū)的統(tǒng)統(tǒng)計，，采用用膜下下滴灌灌技術(shù)術(shù)后，，水費、、機力力費、、人工工費、、肥料料費和和農(nóng)藥藥費分別比比常規(guī)規(guī)灌溉溉減少少40.82%、20.66%、4.01%、9.22%、7.27%，平均均每公公頃節(jié)節(jié)支總總額達(dá)達(dá)1425元。3、生態(tài)態(tài)環(huán)境境效益益（1）有抑抑制土土壤次次生鹽鹽漬化化的效效果覆膜后后由于于邊界界條件件改變變，土壤蒸蒸發(fā)率率大大大減少少，鹽鹽分上上行受受到抑抑制，，土壤壤返鹽鹽率也也隨之之大大大降低低。如合理理調(diào)整整滴頭頭間距距和滴滴水量量，即即可達(dá)達(dá)到較較好的的洗鹽鹽效果果。為了改改良鹽鹽堿地地，過過去一一般采采用修修建排排水系系統(tǒng)，，并利利用排排水系系統(tǒng)洗洗鹽、、壓鹽鹽的方方法。。這種種傳統(tǒng)統(tǒng)的作作法不不僅工工程量量大，，而且且必須須消耗耗大量量的水水資源源。而采用用膜下下滴灌灌系統(tǒng)統(tǒng)后，，在節(jié)節(jié)水灌灌溉的的同時時，還還可在在耕作作層形形成有有利于于作物物成長長的低低鹽區(qū)區(qū)，自自動產(chǎn)產(chǎn)生治治理鹽鹽堿化化的效效果，，且不不需要要修建建排水水系統(tǒng)統(tǒng)而占占用大大量耕耕地，，提高高了土土地利利用率率，減減少了了工程程投資資，可可節(jié)省省人力力、物物力和和財力力。（2）改善善農(nóng)作作物微微觀生生態(tài)環(huán)環(huán)境膜下滴滴灌直直接把把水分分灌入入作物物根部部、降降低了了濕潤潤面積積,減少了了棵間間蒸發(fā)發(fā),改變了了作物物的農(nóng)農(nóng)田生生態(tài)小小氣候候,使作物物根