高效利用棚面雨水实现设施蔬菜节水灌溉的原因探析.pdf

现代农业科技 2022年第6期农业工程学 通信作者 收稿日期 2021 07 02 高效利用棚面雨水实现设施蔬菜节水灌溉的原因探析 王周平 1 张伟兵 1 任 平 2 赵 伟 3 张 锋 2 李英梅 2 1 陕西省园艺技术工作站 陕西西安 710003 2 陕西省生物农业研究所 陕西西安 710043 3 渭南市农业技术推广中心 陕西渭南 714000 摘要 高效利用棚面集雨结合水肥一体化滴灌 微喷灌技术 可以发挥雨水对土壤的淋溶作用 改善土壤盐 渍化程度 提高蔬菜产量和品质 实现设施蔬菜雨养或半雨养的目标 本文分析了高效利用棚面雨水实现设施蔬 菜节水灌溉的原因 以期为高效利用棚面雨水和达到节水灌溉的目标提供参考 关键词 设施蔬菜 棚面雨水 节水灌溉 原因 中图分类号 S626 文献标识码 A 文章编号 1007 5739 2022 06 0116 03 DOI 10 3969 j issn 1007 5739 2022 06 037 开放科学 资源服务 标识码 OSID Analysis on Reasons for Realizing Water saving Irrigation of Facility Vegetables by Using Rainwater of Shed Efficiently WANG Zhouping 1 ZHANG Weibing 1 REN Ping 2 ZHAO Wei 3 ZHANG Feng 2 LI Yingmei 2 1 Horticultural Technology Station of Shaanxi Xi an Shaanxi 710003 2 Bio Agriculture Institute of Shaanxi Xi an Shaanxi 710043 3 Weinan Agricultural Technology Extension Center Weinan Shaanxi 714000 Abstract Combined with drip irrigation and micro spray irrigation with water and fertilizer the efficient use of rainwater collected from shed can play the leaching effect of rainwater on soil improve soil salinization degree improve vegetable yield and quality and achieve the goal of rain or semi rain cultivation of facility vegetables In this paper the reasons for realizing water saving irrigation of facility vegetables by using rainwater of shed efficiently were analyzed in order to provide reference for efficient utilization of rainwater and achieve the goal of water saving irrigation Keywords facility vegetable rainwater of shed water saving irrigation reason 设施蔬菜灌溉用水几乎全部依靠地下水 蔬菜 生产长期处于封闭或半封闭的环境 天然降雨难以 对土壤产生淋溶效应 加之连作现象普遍 导致土壤 盐渍化现象比较普遍 1 3 蔬菜种植属于高耗水产业 以陕西关中为例 主要蔬菜作物年平均需水量为 700 1 000 m 3 蔬菜生产用水占农业用水的30 淡 水资源短缺是制约陕西省设施农业可持续发展的主 要瓶颈 4 如何解决水资源短缺 建立节水型农业 协 调灌溉用水和设施蔬菜产业发展之间的矛盾已经成 为现代农业发展中急需解决的焦点问题 针对西北 地区设施蔬菜灌溉用水几乎全部依靠地下水 水资 源日益紧张 土壤盐渍化日益严重 蔬菜品质和产量 双下降的突出问题 人们提出了高效利用棚面集雨 结合水肥一体化滴灌 微喷灌技术 收集的雨水在年 降雨量 500 mm 的区域能够基本满足主要蔬菜全生 育期的灌溉用水需求 在年降雨量350 mm的地区能 够满足主要蔬菜全生育期80 的灌溉用水需求 应 用该技术可发挥雨水对土壤的淋溶作用 改善土壤 盐渍化程度和蔬菜品质 降低连作障碍的产生 提高 蔬菜产量 实现设施蔬菜雨养或半雨养的目标 笔者 根据多年实践经验和调研 建议开展棚面集雨实现 对棚面雨水的高效利用和对设施蔬菜的节水灌溉 116 现将主要原因总结如下 1 利用雨水可以有效补充淡水资源 没有水 就没有生命 没有优质的水源就无法生 产出优质的蔬菜 水已经不是一种 取之不尽 用之 不竭 的自然资源 作为世界上严重干旱的国家之 一 中国干旱半干旱地区占国家土地面积的47 占 总耕地面积的51 被世界水资源与环境发展联合 会列为13个贫水国之一 中国干旱区域主要集中在 西北 西南区域 西北黄土高原半干旱区域地处内 陆 远离海洋 大部分地区年降雨量不足 400 mm 年 际和年内降水分配不均匀 以陕西为例 从时间来 看 65 的降水集中在7 8月 从区域来看 71 的 降水集中在陕西南部的安康 汉中 商洛地区 设 施大宗蔬菜黄瓜全生育期的适宜灌水量为 4 065 4 275m 3 hm 2 5 6 番茄全生育期适宜灌水量在1969 17 2 171 11 m 3 hm 2 之间 7 需水量较大 陕西省作为西北 地区设施蔬菜发展规模最大的省份 淡水资源远低 于国际社会公认的最低标准 通过集蓄丰水期的雨 水资源 能够有效实现枯水期的淡水资源补充 对破 解关中东部地区及陕北地下水含盐量大的地区淡水 供需问题尤为重要 2 棚面集雨可以满足设施蔬菜对水质的要求 蔬菜是需水量较大的作物 对水分的反应较小 麦 玉米等大田作物敏感 当用 EC 值低于 5 mS cm 的水灌溉时 小麦 玉米 棉花等农作物均能正生长 发育 8 9 但该水质对蔬菜影响比较大 有学者采用电 导率分别为 3 3 mS cm 的井水 1 9 mS cm 的井水和 0 3 mS cm 的棚面集雨对番茄进行灌溉 结果表明 随着灌溉水电导率的增加 表层土层盐分富集 番茄 株高 茎粗 茎叶根鲜重均显著降低 说明矿化度高 的灌溉水会影响设施番茄生长 土壤电导率是直接 反映土壤中混合盐含量的重要指标 设施蔬菜栽培 土壤长期得不到雨水的充分淋洗 盐分在土壤表层 不断聚集 土壤含盐量逐年升高 导致土壤电导率及 地下水的电导率也不断升高 这也是土壤酸化和次 生盐渍化现象产生的原因之一 10 黄瓜苗期用电导率较高的水灌溉 会导致生长 发育停滞 最后枯死 成株期以后灌溉 叶片变小变 硬 易出现畸形瓜 最后提早拔秧清园 小白菜 菠 菜 芹菜 生菜等叶菜类蔬菜播种前用高电导率的水 灌溉 几乎不能出苗 辣椒 茄子等蔬菜虽然对高电 导率灌溉水的反应不及黄瓜 叶菜类蔬菜敏感 但全 生育期灌溉会造成植株矮小 结果量少 单果重低 辣椒疫霉根腐病等根部病害发生严重 进而造成严 重减产 3 集雨补灌可预防或延缓土壤退化 2019 2020 年连续 2 年对陕西省 72 个县 市 设施蔬菜灌溉用地下水的电导率进行抽样检测 结 果表明 汉中 安康 商洛等地区用来灌溉的地下水 水质较好 电导率在 0 7 mS cm 左右 比自然降雨的 电导率高 20 40 渭南 咸阳 铜川 延安等地区 的电导率平均检测值高达3 0 mS cm 左右 比自然降 雨高出5倍以上 使用地下水灌溉 水分下渗 蒸发 或被作物吸收 但Ca 2 Mg 2 SO 4 2 CO 3 2 等离子只有 少量被作物吸收 大多仍留在土壤耕作层中 导致土 壤板结 结构变差 退化程度加重 10 改地下水灌溉 为棚面集雨回流补灌 可以间接起到雨水的淋溶作 用 避免或大幅减少土壤耕作层中富余的盐离子 有 效预防或延缓土壤退化 4 利用雨水资源灌溉具备条件且技术成熟 日光温室 塑料大棚等蔬菜种植设施完整 利用 棚面集雨 实际操作性强 收集率高 仅需在日光温 室前沿底部 塑料大棚两侧底部增加导流槽 将降落 在棚面上的雨水汇集到导流槽内 通过沉沙池初步 沉淀后流入蓄水池 再利用水肥一体化设施直接用 于田间灌溉 所有硬件投入仅有导流槽 沉沙池和蓄 水池 也可利用废旧棚膜和普通砖块在两棚间的走 道内修建低成本的防渗导流槽和蓄水池 不同材质 的大棚每个直接成本投入在 500 1 000 元之间 其 中日光温室宽度为10 m左右 长度为70 90 m 塑料 大棚宽度为8 12 m 长度为70 90 m 在降雨量约 500 mm 的地区 利用棚面收集的雨水配合使用滴灌 或微喷灌技术 基本可满足番茄 辣椒 茄子 西葫 芦 黄瓜等大多数蔬菜正常生长发育所需的水分 即 使在降雨量350 mm左右的区域 棚面收集的雨水也 能满足大多数蔬菜作物 70 左右的需水量 只需要 王周平等 高效利用棚面雨水实现设施蔬菜节水灌溉的原因探析 117 现代农业科技 2022年第6期农业工程学 上接第115页 度较大 不适宜膜侧播种 现有膜侧种植农艺要求开 沟后地膜膜边铺设到沟内并覆土压膜边 在地膜回 收时两侧沟内地膜不易回收 因此 建议采用不开沟 起拱形微垄铺膜 更有利于地膜的机械化回收 且地 膜铺设宽度可进一步缩减 通过应用膜侧种植技术和配套播种机具 对向 日葵 玉米等大根茬类作物采用膜侧机械化播种 在 利用地膜覆盖技术优点的同时 铺设地膜宽度由 70 cm缩减至55 cm 可节省地膜投入量约21 4 同 时作物种植在地膜外边缘3 5 cm 处 避免了根茬对 地膜 土块的缠绕 有利于地膜的机械化回收 农艺 和农机融合可为解决地膜污染提供技术方案 在河 套地区玉米 向日葵等大根茬类作物生产中具有广 阔的应用前景 有助于构建环境友好型和资源节约 型农业生产模式 为区域农业绿色可持续农业发展 奠定基础 5 参考文献 1 李茂强 杨术明 杨树川 等 玉米起垄施肥覆膜播种一 体机的设计 J 中国农机化学报 2017 38 10 19 23 2 阎旭东 王秀领 徐玉鹏 等 旱地春玉米不同覆膜种植 模式的增产效应 J 中国生态农业学报 2018 26 1 75 82 3 冯小妮 王晓莉 冯娟 等 论渭北旱塬地膜玉米膜侧播 种栽培技术 J 陕西农业科学 2017 63 7 97 99 4 孟宪伟 玉米滴灌铺管铺膜播种作业技术规程 J 农业 与技术 2012 32 7 56 57 通过灌溉部分地下水即可满足作物全生育期的用水 需求 因此 利用棚膜雨水资源灌溉设施蔬菜条件具 备 技术成熟 可以大面积推广 5 集雨灌溉增产效果与经济效益明显 在渭北地区开展的小区对比试验表明 与使用 EC值3 3 mS cm的地下水灌溉相比 使用棚面集雨 灌溉后 番茄 黄瓜 辣椒 小青菜 菠菜 蒜苗和香菜 分别平均增产 26 6 42 0 69 0 68 5 84 4 26 3 和96 3 蔬菜普遍增产效果显著 不同区域 地下水 EC 值不同 使用棚面集雨回灌增产幅度有 差异 即使地下水 EC 值在 1 5 mS cm 左右 增产幅 度也均在15 以上 棚面集雨能够为设施蔬菜生产 提供优质的淡水资源 有利于提高蔬菜产量和品质 此外 棚面集雨灌溉能够降低地下水的开采强度 可 实现节水 节肥 省工 增产 增效 符合国家绿色生 态的发展理念 投入产出比高 具有广阔的推广前景 6 参考文献 1 高新昊 张英鹏 刘兆辉 等 种植年限对寿光设施大棚 土壤生态环境的影响 J 生态学报 2015 35 5 1452 1459 2 王丽娜 凌源市设施温室蔬菜土壤次生盐渍化产生原因 与防治对策 J 现代农村科技 2020 6 69 3 丛洁文 辽西北地区设施蔬菜栽培土壤障碍与解决对 策 J 现代农村科技 2018 6 50 4 李建明 邹志荣 王晓燕 蔬菜节水灌溉指标的研究现状 及存在问题 J 干旱地区农业研究 2000 18 2 118 123 5 田成龙 何宝银 张上宁 等 日光温室黄瓜滴灌灌溉制 度试验研究 J 水资源与水工程学报 2012 23 2 156 159 6 孟庆龙 张玉龙 虞娜 等 节点式渗灌温室黄瓜适宜灌 水控制下限的研究 J 灌溉排水学报 2010 29 3 77 79 7 陈璟丽 张玉龙 王铁良 等 保护地低压节点渗灌水肥 处理对番茄灌水量 产量和品质的影响 J 干旱地区农 业研究 2010 28 1 49 53 8 陈素英 邵立威 孙宏勇 等 微咸水灌溉对土壤盐分平 衡与作物产量的影响 J 中国生态农业学报 2016 8 1049 1058 9 李莎 何新林 王振华 等 微咸水灌溉对膜下滴灌棉花 土壤盐分的影响试验 J 武汉大学学报 工学版 2010 43 5 571 575 10 侯格平 甄东升 孙宁科 等 河西走廊蔬菜日光温室土 壤次生盐渍化现状及改良对策 J 山西农业大学学报 自然科学版 2018 38 1 48 54 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 118