現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2022年第6期農(nóng)業(yè)工程學 通信作者 收稿日期 2021 07 02 高效利用棚面雨水實現(xiàn)設施蔬菜節(jié)水灌溉的原因探析 王周平 1 張偉兵 1 任 平 2 趙 偉 3 張 鋒 2 李英梅 2 1 陜西省園藝技術工作站 陜西西安 710003 2 陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所 陜西西安 710043 3 渭南市農(nóng)業(yè)技術推廣中心 陜西渭南 714000 摘要 高效利用棚面集雨結(jié)合水肥一體化滴灌 微噴灌技術 可以發(fā)揮雨水對土壤的淋溶作用 改善土壤鹽 漬化程度 提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì) 實現(xiàn)設施蔬菜雨養(yǎng)或半雨養(yǎng)的目標 本文分析了高效利用棚面雨水實現(xiàn)設施蔬 菜節(jié)水灌溉的原因 以期為高效利用棚面雨水和達到節(jié)水灌溉的目標提供參考 關鍵詞 設施蔬菜 棚面雨水 節(jié)水灌溉 原因 中圖分類號 S626 文獻標識碼 A 文章編號 1007 5739 2022 06 0116 03 DOI 10 3969 j issn 1007 5739 2022 06 037 開放科學 資源服務 標識碼 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 設施蔬菜灌溉用水幾乎全部依靠地下水 蔬菜 生產(chǎn)長期處于封閉或半封閉的環(huán)境 天然降雨難以 對土壤產(chǎn)生淋溶效應 加之連作現(xiàn)象普遍 導致土壤 鹽漬化現(xiàn)象比較普遍 1 3 蔬菜種植屬于高耗水產(chǎn)業(yè) 以陜西關中為例 主要蔬菜作物年平均需水量為 700 1 000 m 3 蔬菜生產(chǎn)用水占農(nóng)業(yè)用水的30 淡 水資源短缺是制約陜西省設施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主 要瓶頸 4 如何解決水資源短缺 建立節(jié)水型農(nóng)業(yè) 協(xié) 調(diào)灌溉用水和設施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的矛盾已經(jīng)成 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中急需解決的焦點問題 針對西北 地區(qū)設施蔬菜灌溉用水幾乎全部依靠地下水 水資 源日益緊張 土壤鹽漬化日益嚴重 蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量 雙下降的突出問題 人們提出了高效利用棚面集雨 結(jié)合水肥一體化滴灌 微噴灌技術 收集的雨水在年 降雨量 500 mm 的區(qū)域能夠基本滿足主要蔬菜全生 育期的灌溉用水需求 在年降雨量350 mm的地區(qū)能 夠滿足主要蔬菜全生育期80 的灌溉用水需求 應 用該技術可發(fā)揮雨水對土壤的淋溶作用 改善土壤 鹽漬化程度和蔬菜品質(zhì) 降低連作障礙的產(chǎn)生 提高 蔬菜產(chǎn)量 實現(xiàn)設施蔬菜雨養(yǎng)或半雨養(yǎng)的目標 筆者 根據(jù)多年實踐經(jīng)驗和調(diào)研 建議開展棚面集雨實現(xiàn) 對棚面雨水的高效利用和對設施蔬菜的節(jié)水灌溉 116 現(xiàn)將主要原因總結(jié)如下 1 利用雨水可以有效補充淡水資源 沒有水 就沒有生命 沒有優(yōu)質(zhì)的水源就無法生 產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的蔬菜 水已經(jīng)不是一種 取之不盡 用之 不竭 的自然資源 作為世界上嚴重干旱的國家之 一 中國干旱半干旱地區(qū)占國家土地面積的47 占 總耕地面積的51 被世界水資源與環(huán)境發(fā)展聯(lián)合 會列為13個貧水國之一 中國干旱區(qū)域主要集中在 西北 西南區(qū)域 西北黃土高原半干旱區(qū)域地處內(nèi) 陸 遠離海洋 大部分地區(qū)年降雨量不足 400 mm 年 際和年內(nèi)降水分配不均勻 以陜西為例 從時間來 看 65 的降水集中在7 8月 從區(qū)域來看 71 的 降水集中在陜西南部的安康 漢中 商洛地區(qū) 設 施大宗蔬菜黃瓜全生育期的適宜灌水量為 4 065 4 275m 3 hm 2 5 6 番茄全生育期適宜灌水量在1969 17 2 171 11 m 3 hm 2 之間 7 需水量較大 陜西省作為西北 地區(qū)設施蔬菜發(fā)展規(guī)模最大的省份 淡水資源遠低 于國際社會公認的最低標準 通過集蓄豐水期的雨 水資源 能夠有效實現(xiàn)枯水期的淡水資源補充 對破 解關中東部地區(qū)及陜北地下水含鹽量大的地區(qū)淡水 供需問題尤為重要 2 棚面集雨可以滿足設施蔬菜對水質(zhì)的要求 蔬菜是需水量較大的作物 對水分的反應較小 麥 玉米等大田作物敏感 當用 EC 值低于 5 mS cm 的水灌溉時 小麥 玉米 棉花等農(nóng)作物均能正生長 發(fā)育 8 9 但該水質(zhì)對蔬菜影響比較大 有學者采用電 導率分別為 3 3 mS cm 的井水 1 9 mS cm 的井水和 0 3 mS cm 的棚面集雨對番茄進行灌溉 結(jié)果表明 隨著灌溉水電導率的增加 表層土層鹽分富集 番茄 株高 莖粗 莖葉根鮮重均顯著降低 說明礦化度高 的灌溉水會影響設施番茄生長 土壤電導率是直接 反映土壤中混合鹽含量的重要指標 設施蔬菜栽培 土壤長期得不到雨水的充分淋洗 鹽分在土壤表層 不斷聚集 土壤含鹽量逐年升高 導致土壤電導率及 地下水的電導率也不斷升高 這也是土壤酸化和次 生鹽漬化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一 10 黃瓜苗期用電導率較高的水灌溉 會導致生長 發(fā)育停滯 最后枯死 成株期以后灌溉 葉片變小變 硬 易出現(xiàn)畸形瓜 最后提早拔秧清園 小白菜 菠 菜 芹菜 生菜等葉菜類蔬菜播種前用高電導率的水 灌溉 幾乎不能出苗 辣椒 茄子等蔬菜雖然對高電 導率灌溉水的反應不及黃瓜 葉菜類蔬菜敏感 但全 生育期灌溉會造成植株矮小 結(jié)果量少 單果重低 辣椒疫霉根腐病等根部病害發(fā)生嚴重 進而造成嚴 重減產(chǎn) 3 集雨補灌可預防或延緩土壤退化 2019 2020 年連續(xù) 2 年對陜西省 72 個縣 市 設施蔬菜灌溉用地下水的電導率進行抽樣檢測 結(jié) 果表明 漢中 安康 商洛等地區(qū)用來灌溉的地下水 水質(zhì)較好 電導率在 0 7 mS cm 左右 比自然降雨的 電導率高 20 40 渭南 咸陽 銅川 延安等地區(qū) 的電導率平均檢測值高達3 0 mS cm 左右 比自然降 雨高出5倍以上 使用地下水灌溉 水分下滲 蒸發(fā) 或被作物吸收 但Ca 2 Mg 2 SO 4 2 CO 3 2 等離子只有 少量被作物吸收 大多仍留在土壤耕作層中 導致土 壤板結(jié) 結(jié)構(gòu)變差 退化程度加重 10 改地下水灌溉 為棚面集雨回流補灌 可以間接起到雨水的淋溶作 用 避免或大幅減少土壤耕作層中富余的鹽離子 有 效預防或延緩土壤退化 4 利用雨水資源灌溉具備條件且技術成熟 日光溫室 塑料大棚等蔬菜種植設施完整 利用 棚面集雨 實際操作性強 收集率高 僅需在日光溫 室前沿底部 塑料大棚兩側(cè)底部增加導流槽 將降落 在棚面上的雨水匯集到導流槽內(nèi) 通過沉沙池初步 沉淀后流入蓄水池 再利用水肥一體化設施直接用 于田間灌溉 所有硬件投入僅有導流槽 沉沙池和蓄 水池 也可利用廢舊棚膜和普通磚塊在兩棚間的走 道內(nèi)修建低成本的防滲導流槽和蓄水池 不同材質(zhì) 的大棚每個直接成本投入在 500 1 000 元之間 其 中日光溫室寬度為10 m左右 長度為70 90 m 塑料 大棚寬度為8 12 m 長度為70 90 m 在降雨量約 500 mm 的地區(qū) 利用棚面收集的雨水配合使用滴灌 或微噴灌技術 基本可滿足番茄 辣椒 茄子 西葫 蘆 黃瓜等大多數(shù)蔬菜正常生長發(fā)育所需的水分 即 使在降雨量350 mm左右的區(qū)域 棚面收集的雨水也 能滿足大多數(shù)蔬菜作物 70 左右的需水量 只需要 王周平等 高效利用棚面雨水實現(xiàn)設施蔬菜節(jié)水灌溉的原因探析 117 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2022年第6期農(nóng)業(yè)工程學 上接第115頁 度較大 不適宜膜側(cè)播種 現(xiàn)有膜側(cè)種植農(nóng)藝要求開 溝后地膜膜邊鋪設到溝內(nèi)并覆土壓膜邊 在地膜回 收時兩側(cè)溝內(nèi)地膜不易回收 因此 建議采用不開溝 起拱形微壟鋪膜 更有利于地膜的機械化回收 且地 膜鋪設寬度可進一步縮減 通過應用膜側(cè)種植技術和配套播種機具 對向 日葵 玉米等大根茬類作物采用膜側(cè)機械化播種 在 利用地膜覆蓋技術優(yōu)點的同時 鋪設地膜寬度由 70 cm縮減至55 cm 可節(jié)省地膜投入量約21 4 同 時作物種植在地膜外邊緣3 5 cm 處 避免了根茬對 地膜 土塊的纏繞 有利于地膜的機械化回收 農(nóng)藝 和農(nóng)機融合可為解決地膜污染提供技術方案 在河 套地區(qū)玉米 向日葵等大根茬類作物生產(chǎn)中具有廣 闊的應用前景 有助于構(gòu)建環(huán)境友好型和資源節(jié)約 型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式 為區(qū)域農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展 奠定基礎 5 參考文獻 1 李茂強 楊術明 楊樹川 等 玉米起壟施肥覆膜播種一 體機的設計 J 中國農(nóng)機化學報 2017 38 10 19 23 2 閻旭東 王秀領 徐玉鵬 等 旱地春玉米不同覆膜種植 模式的增產(chǎn)效應 J 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 2018 26 1 75 82 3 馮小妮 王曉莉 馮娟 等 論渭北旱塬地膜玉米膜側(cè)播 種栽培技術 J 陜西農(nóng)業(yè)科學 2017 63 7 97 99 4 孟憲偉 玉米滴灌鋪管鋪膜播種作業(yè)技術規(guī)程 J 農(nóng)業(yè) 與技術 2012 32 7 56 57 通過灌溉部分地下水即可滿足作物全生育期的用水 需求 因此 利用棚膜雨水資源灌溉設施蔬菜條件具 備 技術成熟 可以大面積推廣 5 集雨灌溉增產(chǎn)效果與經(jīng)濟效益明顯 在渭北地區(qū)開展的小區(qū)對比試驗表明 與使用 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 黃瓜 辣椒 小青菜 菠菜 蒜苗和香菜 分別平均增產(chǎn) 26 6 42 0 69 0 68 5 84 4 26 3 和96 3 蔬菜普遍增產(chǎn)效果顯著 不同區(qū)域 地下水 EC 值不同 使用棚面集雨回灌增產(chǎn)幅度有 差異 即使地下水 EC 值在 1 5 mS cm 左右 增產(chǎn)幅 度也均在15 以上 棚面集雨能夠為設施蔬菜生產(chǎn) 提供優(yōu)質(zhì)的淡水資源 有利于提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì) 此外 棚面集雨灌溉能夠降低地下水的開采強度 可 實現(xiàn)節(jié)水 節(jié)肥 省工 增產(chǎn) 增效 符合國家綠色生 態(tài)的發(fā)展理念 投入產(chǎn)出比高 具有廣闊的推廣前景 6 參考文獻 1 高新昊 張英鵬 劉兆輝 等 種植年限對壽光設施大棚 土壤生態(tài)環(huán)境的影響 J 生態(tài)學報 2015 35 5 1452 1459 2 王麗娜 凌源市設施溫室蔬菜土壤次生鹽漬化產(chǎn)生原因 與防治對策 J 現(xiàn)代農(nóng)村科技 2020 6 69 3 叢潔文 遼西北地區(qū)設施蔬菜栽培土壤障礙與解決對 策 J 現(xiàn)代農(nóng)村科技 2018 6 50 4 李建明 鄒志榮 王曉燕 蔬菜節(jié)水灌溉指標的研究現(xiàn)狀 及存在問題 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2000 18 2 118 123 5 田成龍 何寶銀 張上寧 等 日光溫室黃瓜滴灌灌溉制 度試驗研究 J 水資源與水工程學報 2012 23 2 156 159 6 孟慶龍 張玉龍 虞娜 等 節(jié)點式滲灌溫室黃瓜適宜灌 水控制下限的研究 J 灌溉排水學報 2010 29 3 77 79 7 陳璟麗 張玉龍 王鐵良 等 保護地低壓節(jié)點滲灌水肥 處理對番茄灌水量 產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 J 干旱地區(qū)農(nóng) 業(yè)研究 2010 28 1 49 53 8 陳素英 邵立威 孫宏勇 等 微咸水灌溉對土壤鹽分平 衡與作物產(chǎn)量的影響 J 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 2016 8 1049 1058 9 李莎 何新林 王振華 等 微咸水灌溉對膜下滴灌棉花 土壤鹽分的影響試驗 J 武漢大學學報 工學版 2010 43 5 571 575 10 侯格平 甄東升 孫寧科 等 河西走廊蔬菜日光溫室土 壤次生鹽漬化現(xiàn)狀及改良對策 J 山西農(nóng)業(yè)大學學報 自然科學版 2018 38 1 48 54 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 118