喷灌技术在农业种植中的应用_梁伟晶

摘要：喷灌技术是农业节水灌溉的一种技术措施，喷灌方式有全移动式和半固定式、固定式。喷灌技术具有节水、增产、增收的优点。喷灌节水技术在玉米种植业的应用，改善了传统农业种植的灌溉条件，减少农业灌溉水的浪费及靠天吃饭的被动局面，扩大有效灌溉面积， 最大限度地提高农业灌溉水的有效利用率。

关键词：喷灌技术；喷灌方式；节水灌溉

0 引言

吉林省中西部地区农业种植以玉米为主，近几年随着国民经济的快速发展，粮食深加工需求加强，对粮食的需求量逐步增多。吉林省是农业大省，属北方地区，水资源非常短缺，水资源供需矛盾非常尖锐，由于干旱造成粮食产量低，直接影响到农民的经济收入及农民脱贫致富奔小康的进程。通过参照成功地区的节水灌溉经验，采用喷灌的灌溉方式，提高低产的农作物产量。

1 简述

喷灌是借助水泵和管道系统，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。

喷灌的特点：节省用水，喷灌的灌溉水利用系数可达0.8~0.85，与地面灌溉比可省水30%~50%；提高作物产量及品质，可增产10%~20%；适应性强；省工省地， 可提高土地利用率7%~15%；不破坏土壤团粒结构；可实现自动化[1]。

2 喷灌系统组成及分类

2.1 喷灌系统组成

喷灌系统由水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头组成。

2.2 喷灌系统类型

喷灌系统按照喷灌作业过程中可移动的程度分为下列三类。

移动式喷灌系统：除水源外，动力机、水泵、干管、支管和喷头等都是可以移动的，因而可在一个灌溉季节里在不同地块轮流使用，提高了设备利用率，可节省单位面积投资，但工作效率和自动化程度低，移动式喷灌系统适用于灌溉次数较少的大田作物和小块地段。

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半固定式喷灌系统：管网主支管可移动。干管埋地后增加了设备的使用寿命，并减少了设备安装，搬移的劳动强度，方便了运行操作，提高了生产效率。支管可移动， 降低了工程造价，但工程投资略大于移动式喷灌系统。

固定式喷灌系统：除喷头外，各组成部分在长年或灌溉季节均固定不动。干管和支管多埋设在地下，喷头装在由支管接出的竖管上，操作方便，效率高，占地少，也便于综合利用和实现灌溉的自动控制，但需要大量管材，工程造价高。

3 喷灌技术在玉米种植方面的应用

公主岭市位于吉林省中西部，公主岭市总耕地面积27.66万hm2，其中，有效灌溉面积4.352万hm2，农业种植 结构以水稻和玉米等，其中玉米播种面积24.626万hm2。灌溉方式包括：大水漫灌、管灌，水资源利用率和节水灌溉率较低。

根据吉林省农发办《关于编报2015年农业综合开发实施节水增粮行动项目计划的通知》有关要求及省政府

《研究节水增粮行动项目建设有关规定》，公主岭市2015 年农业综合开发节水增粮行动建设任务为0.4万hm2，全部利用地下水发展全移动式喷灌工程。通过吉林省农业综合开发节水增粮行动的实施，发展节水灌溉工程，可大幅度提高水资源利用率，提高粮食综合生产能力，推进现代农业发展，为国家粮食安全提供坚实支撑。

4 喷灌工程设计

4.1 水源井工程设计

依据项目区物探工作报告确定打井494眼，其中：42 m 深水源井160眼；42 m深水源井80眼，54 m深水源井80 眼；40 m深水源井174眼。配套潜水泵539台（套），水源井工程采用球墨铸铁管井，设计出水量为20 m3/h。单个井房建筑面积6 m2。

4.2 管道工程设计

管道系统：本次设计考虑到地方要求及农民意愿， 采用移动喷灌方式，干管、支管采用消防软管。管道系统干管与水源相连，垂直垄向布置，支管与作物种植方向一致。为了便于项目区耕作和交通运输，在项目区内布设机耕路。水泥路面宽4.5 m，路基为白灰土，进行平整、夯实，混凝土路面厚20 cm，下设20 cm厚白灰土垫层。另一

农业开发与装备 2021年第9期 农业技术

种为砂石路面，路面宽度为4.5 m。布设涵管桥95座。

4.3 灌溉制度

根据基本情况和规划设计参数，利用公式计算设计灌水定额。

式中，ms—最大灌水定额（mm）； H—计划湿润层厚度（cm）； β1—适宜土壤含水量上限（重量百分比）； β2—适宜土壤含水量下限（重量百分比）； β—土壤田间持水量（重量百分比）； γ—土壤容重g/cm3。

经计算分析，玉米各生育期设计灌水定额见表1、表2。经计算表2设计灌水定额取m=21.75 mm。单井控制

灌溉面积按8.33 hm2进行规划设计。灌水周期T＝7天。

系统设计流量为19.64 m3/h。设计采用双喷嘴ZY-2H型喷头。喷头喷嘴直径6.0 mm，其性能参数如下：工作压力为200 kPa，射程R=16.3 m，全圆喷洒流量Q=2.43 m3/h。干管采用Φ80消防软管；支管采用Φ80消防软管。设计选用175QJ20-78/6潜水泵。

表1 玉米各生育期灌水定额

地区	灌水定额 （m3/667m2）	灌水次数	灌水期及灌水定额
			生育期	灌溉定额 （m3/667m2）
公主岭市	14.5 14.5 14.5 14.5	1 2 2 1	分蘖拔节抽穗 灌浆	87

表2 单次最大灌水定额计算

设计灌水定额		土壤计划湿 润层厚度	土壤容重	适宜土壤含 水量上限	适宜土壤含 水量下限
（mm） 21.75	（m3） 14.5	Z（m） 0.25	γ（g/cm3） 1.45	β1（%） 22	β1（%） 16

5 节水效益及增产

5.1 节水效益

公主岭市水资源总量为55 855万m3，地表水资源量为23 354万m3，地下水资源量为33 062万m3，重复量为561万m3。

项目片区现状总用水量为613.3万m3，开发利用率为

节水量300万m3，亩均节水量约50 m3，节水率达37%。

5.2 提高作物产量

喷灌便于严格控制土壤水分，使土壤湿度维持在作物生长最适宜的范围。而且在喷灌时能冲掉植物茎叶上尘土，有利于植物呼吸和光合作用。另外喷灌对土壤不产生冲刷等破坏作用，从而保持土壤的团粒结构，使土壤疏松多孔，通气性好，因而有利于增加农作物产量。

喷灌是节水灌溉的一种灌水方式，实践证明极大提高了农作物产量，能按照作物不同生长阶段的需水量适时浇水，灌溉的均匀度较高；在总水量及灌溉面积相同的情况下，缩短了灌溉周期；扩大了灌溉面积，提高了用水保证率。达到稳产，增产的效果。

根据公主岭市近年来实际灌溉情况调查，正常种植方法，玉米产量在618 kg/667m2左右；不进行灌溉时，玉米产量在541 kg/667m2左右。按照平常年景采用喷灌方式后，玉米产量可达到825 kg/667m2左右，新增面积玉米增产大约284 kg/667m2左右。工程实施后，年增产粮食1 698万kg。年增加产值3 345万元，人均增加产值1 927 元，如果遇到干旱或特大干旱年份增产效果更为明显。玉米喷灌高效节水技术的实施，给农民带来巨大的经济实惠。

6 结语

喷灌节水技术在玉米种植业的应用，改善了传统农业种植的灌溉条件，减少农业灌溉水的浪费及靠天吃饭的被动局面，扩大有效灌溉面积，最大限度地提高农业灌溉水的有效利用率，通过综合农业节水措施的实施， 一是减少了水资源的浪费，喷灌属全管道输水，使水分的渗漏和损失降低到最低限度，做到适时地供应作物根区所需水分，不存在外围水的损失问题，又使水的利用效率大大提高。二是减少了水肥、农药的施用量以及病虫害的发生。三是提高作物产量，喷灌节水技术是采用合理的灌溉制度对作物进行按需灌溉，能合理控制土壤的含水率及作物生长所需的灌水深度，保持土地表层土壤更加松软，大气环境湿度适宜，有利于作物生长，提高了作物产量、质量，产生了增产增收的效益，经过几年的运行，为节水灌溉技术的推广起到了示范性作用[2]。

67.2%，农业灌溉用水占总用水量的85.12%，是本区域

的主要用水户，应该采取农业节水措施，合理开采利用有限的地下水资源。

2015年公主岭市实施高效节水灌溉面积0.4万hm2，

全部为旱田喷灌，工程建成后，灌溉用水量将得到有效控制，灌溉定额由137 m3/667m2减少到87 m3/667m2，年可

参考文献

[1] 周世峰.喷灌工程技术[M].黄河水利出版社，2011.

[2] 齐兆东，王喜波.阜蒙县节水灌溉工程现状及改造思路[J]. 东北水利水电，2012，（5）：57.

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