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根灌系統(tǒng)的節(jié)水機(jī)理及技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)研究（一）

1、引言

地下灌溉相對(duì)于傳統(tǒng)的地面灌溉來說是一種全新的灌溉技術(shù)。到目前為止，可以列為地下灌溉的灌溉方式主要有滲灌和地下滴灌，這種先進(jìn)的灌溉方式在美國(guó)、以色列、法國(guó)、日本和澳大利亞等國(guó)已進(jìn)入大面積推廣應(yīng)用階段。根灌技術(shù)是我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的新一代地下灌溉技術(shù)。它克服了滲灌和地下滴灌的弱點(diǎn)，抗堵塞性能強(qiáng)，不但具有顯著的節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能、省工、增產(chǎn)和提高產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而且能增進(jìn)土壤生物活性，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。根灌技術(shù)不論在機(jī)理上，還是在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上都是極具發(fā)展前途的灌溉技術(shù)。

2、根灌系統(tǒng)的節(jié)水機(jī)理

根灌技術(shù)是在低水頭(微壓，5～20腰a)作用下，通過一系列埋入地下的不同口徑的塑料輸水管道和末級(jí)的塑料根灌管，根據(jù)作物的生長(zhǎng)需水要求將灌溉水和溶入水中的肥料(藥劑)，適時(shí)、適量、均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根區(qū)附近土壤中，再借助土壤的毛細(xì)管作用給作物供水的灌水方法。根灌與其他灌溉方式比較，具有更佳的節(jié)水效果和更高的灌溉效率。其節(jié)水機(jī)理主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

2.1 地下灌溉有利于根系生長(zhǎng)及對(duì)水分的利用

根灌系統(tǒng)是一種人工地下灌溉工程，將灌溉水通過地面以下適宜深度埋設(shè)的透水管道，從作物根區(qū)下方補(bǔ)給土壤水，供給作物根系吸收。它符合植物生理學(xué)原理。植物具有向地性，也就是說生長(zhǎng)在地球上的植物，由于受地球引力的作用，根系是有規(guī)律地向地下生長(zhǎng)。植物的根系一般是由主根、側(cè)根、不定根等組成，根尖是感受重力的部位，能引導(dǎo)和保持根的向地性生長(zhǎng)。除向地性外，植物還有向水性和向肥性，植物的根系能向著水源和肥源的方向不斷擴(kuò)展和延伸。根系的向水性是陸生植物對(duì)土壤干早的一種適應(yīng)，它能使植物根系向下生長(zhǎng)，伸到可吸收水分和養(yǎng)分最多的地方。雖然根系的向地性與向水性、向肥性在機(jī)制上完全不同，但根灌技術(shù)能將植物的三性統(tǒng)一起來，能最合理地滿足植物根系三性的需求，引導(dǎo)根系向下方的埋管區(qū)生長(zhǎng)，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累速度，提高植物對(duì)灌溉供水層的水分利用。

2006年，我們?cè)谛陆呃者M(jìn)行的根灌和地面灌溉對(duì)樹木根系生育性狀對(duì)比試驗(yàn)，表明在地下20-2000px范圍內(nèi)，根灌方式下的毛根分布數(shù)量顯著高于地面灌方式，挖開根系剖面后發(fā)現(xiàn)在埋管深度40--1500px范圍內(nèi)，樹木根系趨水性明顯，根系數(shù)量多而密集，大多向著出水縫生長(zhǎng)發(fā)育。

根灌技術(shù)將施肥與灌溉結(jié)合在一起，實(shí)驗(yàn)證明，在干旱地區(qū)或干旱季節(jié)里，撒在土壤表面的肥料到不了根區(qū)，因此肥料有效性很低。施入糞肥后，如不立即混入土內(nèi)，頭三天氮損失量比混入土內(nèi)要高17倍。只有通過根灌，提高肥料利用率，肥力充足才有助于作物更有效地利用水分，改善作物耐干旱環(huán)境的能力。無論是旱地農(nóng)業(yè)抑或濕潤(rùn)區(qū)農(nóng)業(yè)在干旱期內(nèi)，這種效應(yīng)都十分重要。這是因?yàn)榉柿Τ渥憧纱龠M(jìn)和加深根系扎入土壤，根系每扎入土壤Icm，就能多獲得O．85～1．7衄水分。從而進(jìn)一步提高水的利用效率。

2.2 根灌可大大減少土壤表面蒸發(fā)

在早地農(nóng)業(yè)中，土壤水分的支出主要是土壤表面蒸發(fā)和作物的蒸騰。蒸騰雖然有一定的散失水分的作用，但這是植物生命活動(dòng)不可避免的生理過程。在作物需水量中，真正用于作物生長(zhǎng)的植株蒸騰量只占34-．-．54％，而土壤水分的植株間地表蒸發(fā)量達(dá)總田間耗水量的45,---66％。土壤表面水分蒸發(fā)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育無直接意義，蒸發(fā)量卻占總需水量的一半以上，應(yīng)被視為無效農(nóng)田耗水量。土壤蒸發(fā)浪費(fèi)水量驚人，因而采取合理有效的措施減少土壤表面蒸發(fā)，實(shí)際上就是最易直接產(chǎn)生效果的節(jié)水。

根灌系統(tǒng)采用管道輸水，在輸水過程中沒有滲漏也沒有蒸發(fā)損失。根灌時(shí)較少產(chǎn)生深層滲漏，灌溉水是經(jīng)根灌管直接供給作物根部，土壤表面及作物葉面均保持干燥，作物棵間蒸發(fā)損耗極少，計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率均低于飽和含水率。因此根灌系統(tǒng)水的利用率是目前所有灌溉技術(shù)中最高的。