负水头灌溉技术研究进展研究.pdf

第十六章水生态系统建设理论 ·711· 负水头灌溉技术研究进展’ 邹朝望薛绪掌“ 张仁铎3耿伟1陈菲 (1．国家农业信息化工程技术研究中心北京100097； 2．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 3．中山大学环境科学与工程学院广州510275) 摘要本文总结了国内外关干负木头灌溉技术研究情况．系统地介绍了负水头灌溉技术愿理、制作和操作过 程，并结合负木头灌溉技术溢室栽培试验教速了负水头灌溉技术的研发过程和取得的阶段性成果、安装过程中应 该注意的闻惠。以度目前负木头灌溉技束存在的闸意。 关t词灌溉技术负水头灌溉 1引言 随着我国国民经济的发展和人12的持续增加，我国的水资源紧张局势逐年加剧，节水技术和设备的相关 研究的重要性也随之加强。目前农业生产采用或推广的所有节水灌溉技术，如喷灌、微灌、滴灌、地下滴 灌、分根区交替灌溉…等，均是基于供水头压力为正水头舶灌溉，部分土体总会在灌溉后达到水分饱和， 导致土壤必须经历庄一定范围内干湿交替的过程。在这一过程中，土壤含水量的过度波动会使植物遭受旱涝 胁迫，增加病虫害的发生，导致硝态氨被淋移出作物根区以外”1。为了避免土壤水分的过度波动，需要通 过检测植物生理参数”州、土壤的水分参数”1以及许多气象参数”1来计算和预测合适的灌溉时间和灌溉量， 而这些测定和计算方法就我国农民目前的文化水平很难实现，从而影响了这些灌溉技术实际应用中的节水 效果。 通过将供水压控制为负水头进行灌溉，实现土壤含水量的精确和持续控制．我们将其定义为负水头灌溉 技术。当进行负水头灌溉供水，土壤含水量呈非饱和状态，可抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致 的无效灌溉和养分流失；由于植物的生长发育与土壤含水量关系密切”)，通过负水头灌溉技术精确控制土 壤含水量可显著提高作物生产力的潜力。由于负水头灌溉技术使土壤含水量直接达到目标含水量，不需要进 行灌溉时间和灌溉量决策，易于农民使用。特别是在薄层土壤、沙土、黏土的设施栽培中，负水头灌溉技术 有很大的应用潜力。目前国内外有关负水头灌溉的研究甚少”“…，雷廷武等““进行了负压灌溉的可行性分 析，采纳土壤物理中悬挂水柱法进行负水头灌溉的理论分析。日本三菱化工集团于1996年推出了“负压灌 溉器皿”，该系统可用于作物盆栽，但还不是真正意义上的负水头灌溉装置系统，该公司于1998年将“负 压灌溉器皿”中多孔管改为多孔扳”“，但依然存在很多问题。 在国家自然科学基金项目“负水头灌溉技术基础研究”的支持下，我们对负水头灌溉技术进行了系统 研究。本文系统介绍负水头灌溉技术的原理和操作过程、室内实验和温室作物栽培试验成果和进展。 2负水头灌溉原理 ’ 负水头灌溉技术属于一种亚表层灌溉技术(Subsurface 从供水器中获得水分满足作物的生理生长需要。与亚表层滴灌相比，负水头灌溉技术有其本身的技术特点： 一是负水头灌溉技术对土壤水分是持续恒定控制，土壤含水量在作物生长期内始终控制在目标含水量，不需 要进行灌溉时间和灌水量决策；二足负水头灌溉技术必须有可密闭的与负水头控制装置配套的蓄水容器；三 是负水头灌溉技术需要使用供水器，保障在一定的负水头范围内供水器透水不透气。图1为我们建立的负水 头灌溉系统结构示意图。 第一作者简介：邹朝望(1979一)，男，湖北监利人，博士研究生，地面水资源与地下水资埠盟环境研究方向。E— mail：zcwgh0206@163．coln ·712· 第三篇人水和谐理论研究 图1 负水头灌溉技术示意图 负水头灌溉系统装置是一个密封系统。它由浮球装置和空压管组成的空压装置、集气桶和盘式供水器 三部分组成，他们之间分别用管道进行连接。按照图1安装负水头灌溉系统，供水盘竖直埋人预湿土壤层。 系统运行前，给供水器充满水，排除系统内室气。当土壤比较干燥时便从供水器中吸水，由于系统真空度的 增加．灌溉水通过导管从浮球装置中进^控压管．浮球装置起控制水位的作用，这样整个负水头灌溉系统就 能正常地运行，此时负水头灌溉系统装置的负水头值为一Ah(见图1)，为了满足不同情况下的灌溉要求， 可以将密封圆