高壟覆膜滴灌栽培技術(shù)研究概述

第第頁(yè)高壟覆膜滴灌栽培技術(shù)研究概述摘要：本文綜述了高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌技術(shù)的參數(shù)指標(biāo)設(shè)置、膜下滴灌條件下水鹽運(yùn)移規(guī)律及其影響因素等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)其當(dāng)前存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析和對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：高壟；膜下滴灌；技術(shù)參數(shù)；水鹽運(yùn)移研究

覆膜種植是一種新型的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，而滴灌是一種農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，將滴灌節(jié)水技術(shù)與覆膜種植技術(shù)集成創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出了高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌栽培技術(shù)，為有效改良貧瘠土壤、開(kāi)發(fā)利用鹽堿地和次生鹽堿地開(kāi)辟了一條新途徑。與普通滴灌技術(shù)相比，高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌栽培技術(shù)通過(guò)對(duì)滴灌技術(shù)參數(shù)的合理設(shè)置，可大大減少棵間蒸發(fā)量，抑制鹽分上移，有效淋洗鹽分，降低返鹽程度，為作物主根系創(chuàng)造一個(gè)良好的水鹽環(huán)境[1]，而且節(jié)省肥料，降低環(huán)境污染。

近年來(lái)，該技術(shù)在江蘇太倉(cāng)、新疆吐魯番、山東泰安等地的示范推廣表明，高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌栽培效果顯著，與常規(guī)土壤栽培相比，節(jié)肥45%左右，節(jié)水30%～50%，增產(chǎn)15%～30%。本文主要從高壟的大小與形狀、營(yíng)養(yǎng)液滴灌濃度、滴灌頻率等技術(shù)參數(shù)，及膜下滴灌條件下土壤水鹽運(yùn)移的研究等方面進(jìn)行了綜述，以期為鹽堿地及次生鹽堿地的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供新的方法和理論。

1高壟覆膜滴灌的技術(shù)參數(shù)研究

高壟覆膜全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液滴灌制度的運(yùn)行特點(diǎn)為全生育期適宜灌水4~5次，通過(guò)定時(shí)器控制滴灌量和滴灌頻率；滴頭流量為1.7L/h，滴頭間距30cm；苗期每株每天滴灌晴天為360mL，結(jié)果初期

540mL，結(jié)果盛期630mL，每次滴灌歷時(shí)3min，早晚各1次，其余在10：00~15：00；陰雨天可適量減少滴灌量或不滴灌[2]。

1.1壟的大小和形狀

高壟為根系生長(zhǎng)提供了一個(gè)與周圍土壤隔絕的環(huán)境，滴灌間期內(nèi)，只存在地下土壤的返鹽，大大降低了返鹽程度。由于土壤只作為載體，考慮到高壟膜下滴灌條件下土壤的水鹽運(yùn)移特征，壟的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足滴灌期內(nèi)最大程度的洗鹽和最低程度的返鹽，同時(shí)還應(yīng)考慮土地的生產(chǎn)效益問(wèn)題。尤秀娜等[3]以黃瓜為試材，根據(jù)膜下土壤水鹽遷移特征，探討得出黃瓜生長(zhǎng)最適單行栽培的壟頂部為平整的半圓柱形，底寬35cm、頂寬15cm、高25cm。

1.2滴頭間距

利用高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌開(kāi)發(fā)利用鹽堿地，每個(gè)滴頭所淋洗的鹽分以滴頭為中心向四周遷移，故在濕潤(rùn)體邊緣鹽分含量最高。在布設(shè)滴頭時(shí)，使?jié)駶?rùn)體進(jìn)行交疊，從而使兩濕潤(rùn)體相遇后形成零通量面，迫使零通量面附近的水分垂直向下運(yùn)動(dòng)，并使兩滴頭中間部分的鹽分向下遷移，沿種植方向形成壓鹽帶，以利于作物正常生長(zhǎng)。一般滴頭間距可設(shè)為計(jì)劃濕潤(rùn)深度的2/3[4]。實(shí)踐證明，用滴灌進(jìn)行頻繁灌水情況下，滴頭形成的淡化帶深度，對(duì)于一年生作物可達(dá)30~40cm；而對(duì)于多年生作物如葡萄，可達(dá)80~100cm[5]。高壟、滴灌的滴頭間距（即株距）設(shè)置為30cm時(shí)，能使根區(qū)土壤的含鹽量保持在滴灌水本身的含鹽量范圍內(nèi)。

1.3營(yíng)養(yǎng)液滴灌濃度

高壟覆膜滴灌栽培的營(yíng)養(yǎng)液采用本公司研制的瓜果類蔬菜栽培通用配方，用pH值6.5~7.2的自來(lái)水或雨水來(lái)配制。一般將配制好的營(yíng)養(yǎng)液裝入貯液池或貯液罐內(nèi)，用灌溉機(jī)或水泵抽水滴灌。在高壟膜下滴灌過(guò)程中，當(dāng)合適濃度的營(yíng)養(yǎng)液滴入土壤時(shí)，因重力和毛細(xì)管作用，會(huì)在滴頭附近形成一個(gè)倒漏斗狀的浸潤(rùn)區(qū)域，將該區(qū)域土壤中的一些可移動(dòng)離子（包括有益和有害離子）淋洗到土壤耕作層以下[6]，在根系周圍形成一個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素齊全、配比合理、水氣充足的土壤環(huán)境區(qū)域。

大多數(shù)作物適宜的EC值為0.5～3.0mS/cm，最高不超過(guò)4.0mS/cm，過(guò)高易造成土壤鹽分的積累，過(guò)低則不能滿足作物的正常生長(zhǎng)需要。王佳倩等[1]以春秋王黃瓜為材料，研究發(fā)現(xiàn)，EC值2.5mS/cm為黃瓜栽培的最適濃度。在此濃度下植株生長(zhǎng)健壯，有較好的品質(zhì)和較高的產(chǎn)量，且具有減緩?fù)寥来紊}漬化的作用。尤秀娜等[7]通過(guò)研究在次生鹽堿地上利用高壟、覆膜滴灌全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液栽培黃瓜，發(fā)現(xiàn)1/2標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量濃度是最適濃度。在此濃度下黃瓜產(chǎn)量最高，而且可以顯著降低黃瓜果實(shí)內(nèi)的硝酸鹽含量。若采用不同生長(zhǎng)階段滴灌不同濃度的全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液，則在苗期用1/4標(biāo)準(zhǔn)劑量，結(jié)果初期用1/2標(biāo)準(zhǔn)劑量，結(jié)果盛期用標(biāo)準(zhǔn)劑量。這樣既不會(huì)浪費(fèi)肥料，又不會(huì)影響植株的生長(zhǎng)。

1.4滴灌頻率

高壟膜下滴灌栽培，通過(guò)定時(shí)器控制滴灌量和滴灌頻率。一般的土壤，定植初期滴灌清水，待緩苗后以不同濃度的全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液處理。以黃瓜為例，4葉1心前每株滴灌140mL/d，4葉1心至結(jié)果初期滴灌320mL/d，結(jié)果初期至盛期滴灌500mL/d，結(jié)果盛期開(kāi)始滴灌600mL/d。滴灌在每天9：00～15：00進(jìn)行。植株缺水時(shí)滴灌清水，陰雨天可適量減少滴灌量或者不滴灌。

若是鹽堿化土壤，首先滴灌清水，將土壤中可移動(dòng)離子淋洗到下層土壤，然后滴灌全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液，使耕作層內(nèi)含有適宜的全價(jià)營(yíng)養(yǎng)成分；若是瘠薄土壤，則可直接灌溉全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液。等土壤含水量低于30%，稍微疏松后，就可以播種或定植作物，定植后要再滴灌1次營(yíng)養(yǎng)液；待緩苗后，根據(jù)土壤的干濕情況滴灌營(yíng)養(yǎng)液。但苗期1周最少滴灌1次，生長(zhǎng)盛期每天滴灌1～2次，滴灌量依作物而定。

柴付軍等[8]研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿地膜下滴灌時(shí)的灌水頻率對(duì)棉花生長(zhǎng)有積極的影響，高頻灌溉的果枝數(shù)和單株成鈴數(shù)均高于低頻灌溉。在灌水量相同的情況下，高含鹽量土壤花鈴期高頻滴灌時(shí)，棉花增產(chǎn)28%，而對(duì)于低鹽土，灌溉頻率對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響。

1.5淋洗效果

膜下滴灌能減少鹽分對(duì)作物的傷害；高壟覆膜種植有利于抑制土壤積鹽，尤其是抑制表層土壤的積鹽[9]。因此，采用高壟覆膜全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液滴灌，能夠有效淋洗鹽分、降低返鹽程度。此外，高壟膜下滴灌為“勤灌”，灌水次數(shù)多、頻率高，具有稀釋土壤鹽分濃度的能力，可以將鹽分遷移到作物根系層以外區(qū)域，從而避免了作物葉面鹽分積累的損害[4]。

王全九等[10]研究表明，覆膜種植能夠顯著抑制土壤鹽分，土壤鹽分含量比常規(guī)不進(jìn)行覆膜種植的可減少26.65%。尤秀娜等[7]通過(guò)研究高壟覆膜滴灌全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液對(duì)次生鹽堿地種植黃瓜的影響，發(fā)現(xiàn)在栽培結(jié)束后，鹽堿土土壤EC值下降，表明高壟覆膜膜下滴灌能充分淋洗鹽分，不會(huì)對(duì)植株生長(zhǎng)造成鹽脅迫。采用該栽培技術(shù)，可以有效地開(kāi)發(fā)利用次生鹽堿地。

2膜下滴灌水鹽運(yùn)移的研究

2.1膜下滴灌水鹽運(yùn)移規(guī)律的研究

高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌條件下土壤水鹽運(yùn)移實(shí)質(zhì)上是點(diǎn)源水鹽運(yùn)移，包括點(diǎn)源水分運(yùn)移和鹽分運(yùn)移。在鹽堿地的滴灌條件下，土壤中鹽分的運(yùn)移一般包括表土鹽分的淋洗脫鹽和土壤鹽分隨著水分的再分布而遷移兩個(gè)重要過(guò)程[10]。膜下滴灌水鹽運(yùn)移規(guī)律表現(xiàn)為：在水平方向上土壤鹽分向滴灌作物生長(zhǎng)區(qū)域的兩側(cè)運(yùn)移并積累在作物行間的土壤表層；在垂直方向由于土壤常保持一個(gè)濕潤(rùn)狀態(tài)，土壤溶液濃度較高，土壤鹽分稀釋，鹽分濃度下降，耕作層鹽分含量降低，土壤鹽分向耕作層以下運(yùn)移并發(fā)生聚積[9]。

滴灌條件下水鹽運(yùn)移規(guī)律研究在國(guó)外已進(jìn)行多年，并取得了一些有價(jià)值的成果。Bresler等[11]利用試驗(yàn)和數(shù)值模型模擬研究了滴灌條件下土壤水鹽分布的一般規(guī)律，點(diǎn)源滴灌時(shí)，滴頭下土壤鹽分向各個(gè)方向增加，土壤鹽分分布隨著滴頭流量、灌水量和土壤質(zhì)地而變化。鹽分的運(yùn)移與土壤含水量關(guān)系很大，在滴頭附近，土壤含水率大，鹽分濃度低；濕潤(rùn)峰內(nèi)側(cè)鹽分濃度高，而在濕潤(rùn)峰以外土壤鹽分濃度不變[12]。Mmolawa等[13]對(duì)有無(wú)作物栽培的情況下的滴灌土壤鹽分的運(yùn)移作了比較，發(fā)現(xiàn)有作物種植時(shí)，土壤鹽分濃度高于無(wú)作物栽培時(shí)的濃度，表明作物根系吸水對(duì)土壤鹽分運(yùn)移的影響較明顯。

國(guó)內(nèi)滴灌條件下水鹽運(yùn)移規(guī)律的研究也取得了一些成果。李光永等[14]研究表明，地表滴灌濕潤(rùn)圈隨著滴頭流量的增大而增大，且濕潤(rùn)圈內(nèi)相同位置的土壤含水量也隨流量的增大而增大。滴頭流量和土壤初始含水量增加，地表積水范圍增大，濕潤(rùn)體垂直距離減小，滴頭附近含水量增加，利于土壤鹽分淡化；灌水量增加，濕潤(rùn)體的范圍增加，利于土壤鹽分濃度的淡化[15]。土壤表層含鹽量隨灌水礦化度增加而增加，用微咸水灌溉會(huì)導(dǎo)致土壤表層鹽分不同程度的積累[10]。點(diǎn)源滴灌條件下，當(dāng)?shù)晤^流量大于土壤入滲速度時(shí)，土壤表面出現(xiàn)積水區(qū)并向四周擴(kuò)展，促使土壤濕潤(rùn)區(qū)水平運(yùn)移速度增大，而垂直運(yùn)移速度相應(yīng)減?。幌喾?，當(dāng)?shù)晤^流量小于土壤入滲速度時(shí)，土壤表面積水區(qū)很小或者不出現(xiàn)積水區(qū)，濕潤(rùn)區(qū)垂直運(yùn)移速度比水平運(yùn)移速度快。而當(dāng)?shù)晤^流量不變而滴水量增加時(shí)，土壤入滲速度隨時(shí)間而降低，其入滲速度逐漸小于滴頭流量，土壤濕潤(rùn)區(qū)的水平運(yùn)移速度加快[16]。

2.2土壤鹽分與有關(guān)離子的研究

采用高壟覆膜全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液滴灌栽培，可以把背景土壤中可移動(dòng)的離子（有益及有害離子）淋洗到土壤耕作層以下，使耕作層為作物提供營(yíng)養(yǎng)元素齊全、配比相對(duì)合理的生長(zhǎng)環(huán)境[1～3，7]。全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液的濃度是按照植株不同生育期對(duì)養(yǎng)分的需求確定的，并且全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液中不含Cl-、HCO3-和Na+等不易被灌溉水分淋洗的有害離子[17]，因此，灌溉結(jié)束后，不會(huì)對(duì)土壤造成毒害。

王振華等[18]通過(guò)膜下滴灌分析了不充分供水條件下3種流量和4種灌水溫度對(duì)SO42-、Na+、Cl-和Ca2+運(yùn)移的影響。試驗(yàn)表明，4種鹽分離子的活性在濕潤(rùn)土體中均受到灌水溫度的影響，且活性隨灌溉水溫的提高而增強(qiáng)，相應(yīng)的運(yùn)移能力也有增加的趨勢(shì)。丁新利等[19]研究表明，在覆膜條件下，Cl-在土壤含鹽量中的比重減少，而SO42-比重增加，表明膜下滴灌Cl-的遷移速率比SO42-快，在脫鹽過(guò)程中上層土壤中的Cl-比SO42-向下遷移數(shù)量多，因此覆膜具有抑制鹽分上移，減少和降低耕層土壤有害鹽分的作用。

3高壟覆膜滴灌技術(shù)的應(yīng)用研究

高壟覆膜滴灌技術(shù)結(jié)合了膜下滴灌技術(shù)與覆膜栽培技術(shù)，具有增溫保墑、抑制株間蒸發(fā)、避免水分深層滲漏、節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)增效等特點(diǎn)；還可改善土壤水、氣、熱等特征，進(jìn)而改善土壤質(zhì)量，使其更利于作物生長(zhǎng)及根系分布[20~22]，從而提高了水肥利用率和改善蔬菜品質(zhì)，避免施肥不合理造成營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩和鹽分積累等，從而達(dá)到省工、省力和環(huán)保栽培的目的[23]。

膜下滴灌能使根系密度增加、莖稈變粗、葉面積指數(shù)增大、早熟[24~26]、增產(chǎn)[27，28]。此外，Bhella等[29]還發(fā)現(xiàn)土壤的增溫可增加根系吸水量。

與露地栽培相比，高壟覆膜滴灌全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液栽培的黃瓜產(chǎn)量、果實(shí)維生素C、可溶性糖和有機(jī)酸含量均略有提高[7]。太倉(cāng)農(nóng)業(yè)園區(qū)的栽培示范表明，高壟全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液栽培的番茄生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，植株生長(zhǎng)發(fā)育較好；在整個(gè)生育期內(nèi)，植株自第一花序開(kāi)始至拉秧生長(zhǎng)量均顯著高于傳統(tǒng)滴灌栽培，莖稈粗壯，葉面積較大，植株生長(zhǎng)健壯，各花序開(kāi)花時(shí)間較早，成熟期提前。與傳統(tǒng)的土壤栽培相比，總產(chǎn)量提高45%左右，節(jié)水節(jié)肥達(dá)到40%以上，增產(chǎn)20%，栽培效果十分顯著，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

4問(wèn)題與展望

高壟覆膜營(yíng)養(yǎng)液滴灌可以有效解決傳統(tǒng)設(shè)施生產(chǎn)模式造成的土壤次生鹽漬化、土壤結(jié)構(gòu)被破壞等問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)我國(guó)設(shè)施生產(chǎn)與環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展有重大意義。但是高壟、膜下滴灌是局部灌溉技術(shù)，其土壤濕潤(rùn)范圍小，對(duì)作物根系分布和根系結(jié)構(gòu)有一定的約束，對(duì)作物根系吸水會(huì)有影響，因此，該技術(shù)并不能夠完全治理鹽堿地，但是合理的滴頭流量、滴水量和灌水制度組合可以使滴灌技術(shù)在作物根區(qū)形成一個(gè)低鹽區(qū)，有利于作物的生長(zhǎng)。

近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)膜下滴灌的研究取得了一定的進(jìn)展，但對(duì)于高壟覆膜滴灌技術(shù)的相關(guān)研究還甚少，尤其是水鹽運(yùn)移等方面。隨著高壟覆膜全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液滴灌技術(shù)的深入研究與應(yīng)用推廣，將會(huì)獲得更多實(shí)際應(yīng)用參數(shù)指標(biāo)和完善的栽培技術(shù)規(guī)程，使該技術(shù)更加的成熟，為設(shè)施次生鹽漬化土壤改良及次生鹽堿地設(shè)施蔬菜栽培工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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