覆膜滴灌技术研究进展

水资源短缺是干旱、半干旱地区农业发展的难题。覆膜滴灌不仅能有效缓解水资源短缺，还能提高作物产量，近年来覆膜滴灌技术已在干旱、半干旱地区得到广泛应用。在我国西北干旱地区，滴灌技术广泛应用于棉花种植。2012—2015年，国家在东北实施“节水增粮行动”，鼓励高效节水灌溉，由传统灌溉方式转为覆膜滴灌的耕地面积达135万hm²。覆膜滴灌技术为提高用水效率、保障粮食安全和实现农业现代化提供重要保障。

1发展进程

我国覆膜滴灌技术发展始于20世纪70年代，1974年从墨西哥引入滴灌技术和设备。最初试验点仅3个，面积约5.3 hm²，试验取得显著的增产和节水效果。1980年我国第1代成套滴灌设备研制生产成功。20世纪80年代开始，我国对滴灌技术进行了理论及技术推广应用研究。

新疆维吾尔自治区生产建设兵团农八师结合新疆维吾尔自治区干旱地区的气候持点，从1995年开始，经过多年研究，形成大田膜下滴灌技术体系，1996—1998年，对不同土壤条件下的不同作物进行试验，获得成功，1999年以农八师为中心在全兵团大面积推广。

2000年新疆维吾尔自治区生产建设兵团试验和示范面积达1.33万hm²，2002年膜下滴灌技术推广到11.33万hm²，2016年约推广330万hm²。目前，不仅在新疆维吾尔自治区，中国西部的甘肃、陕西和东北地区也开始大面积推广和应用这一节水新技术。覆膜滴灌技术除了在棉花种植中大面积应用，也已经推广到玉米、蔬菜、瓜类、花卉、果树和烤烟等。

2技术优势

覆膜滴灌技术是将作物覆膜栽培种植技术与滴灌技术相结合的一种高效节水灌溉技术。覆膜滴灌技术为耕层创造了适宜作物生长的条件。覆膜能有效降低土壤水分蒸发，提高表层土壤温度，保持适宜的土壤水热条件。

另一方面，根据作物的实际生长状况，滴灌系统可以将肥料随水施入土壤中。水肥一体化可以保证适量的水和肥料通过滴灌系统稳定地到达作物根部。

因此，覆膜滴灌不仅提高了水肥的利用效率（平均可省肥20％左右），而且增加了作物的产量潜力。此外，覆膜滴灌技术还可以防止土壤的退化，膜下滴灌可使作物根系周围形成低盐区，利于幼苗成活及作物生长。覆膜滴灌技术还可降低土壤中有害病菌及害虫的繁殖，可省农药10%～20%。

相关学者做了许多关于覆膜滴灌对经济作物影响的研究，研究结果表明，覆膜滴灌技术创造了有利于作物生长发育的适宜的水、肥、气和热条件。

“节水增粮行动”实施后，覆膜滴灌对粮食作物（主要是玉米）的影响逐渐引起科学家的关注。如QIN Shujing等研究表明，覆膜滴灌技术使玉米全生育期蒸散发总量减少了不到10%。

ZHANG Yanqun等在东北地区进行为期3年的田间试验，分析了覆膜对农田蒸散发、作物产量和水分利用效率的影响，结果表明，覆膜处理的总蒸散发比不覆膜处理低2.8%～5.2%，产量提高5.9%～8.8%，水分利用效率提高10.7%～13.1%。也有研究表明覆膜滴灌技术可使作物普遍增产15%～30%，低产田可增产50%以上。

3.1存在的问题

地膜覆盖是塑料薄膜栽培最广泛使用的一种形式，目前在中国广泛使用。中国占全球塑料薄膜覆盖使用量的40%。每年有2 000万hm2农田覆盖塑料薄膜。然而，并不是所有的塑料地膜在农业上的应用都是积极的。1999年全球有超过1 200万hm²的土地被塑料薄膜覆盖。

全球范围内农业塑料薄膜需求的增长导致全球塑料产量每年平均增长10％。2015年我国地膜覆盖面积达0.183亿hm²，使用量达145.5万t，而据预测，到2024年，我国地膜覆盖面积将达0.22亿hm²，使用量超过200万t。塑料薄膜大量使用的一个重要问题是农用塑料薄膜的回收率仅为5%。

农用塑料薄膜最常见的处理方法是露天焚烧，会导致严重的环境污染。中国使用的地膜较多为薄的聚乙烯塑料，其厚度仅为0.08 mm，难于回收，从而导致“白色污染”，危及牲畜，污染河流和湖泊，地膜覆盖技术从一个“白色革命”演变成“白色污染”。使用塑料薄膜10年之后，耕地中可检测到残留的地膜为50～260 kg/hm²。

3.2解决方法

（1）提倡一膜多用，降低覆盖比例，减少地膜投入量，选用厚度适中、韧性好和抗老化能力强的地膜产品。2017年10月，新修订的强制性国家标准《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》发布，特别明确规定地膜厚度不得＜0.01 mm，并规定自2018年5月1日起新国标正式实施后，未达标的地膜不再允许生产和销售。

（2）用机器回收塑料薄膜残留物，常见机器有滚筒、耙子等。我国从20世纪80年代就开始研发残膜回收机械，先后有100多种机械，但是能真正达到使用要求的不多。2015年以来，陈学庚院士团队先后研制出16种残膜回收机，获得多项发明专利，部分机械的残膜回收率可达80%～90%，这使我国机械回收残膜有了很好开端。

（3）减少残留物污染的一个非常重要的对策是使用可降解的塑料薄膜代替聚乙烯。该方法具有巨大潜力，并将成为未来的主导。可降解塑料薄膜的优点是生物降解，降低污染。然而，大规模应用生物降解膜也面临一些挑战，比如如何提高其机械操作的物理质量、提高降解地膜保温保墒的能力和降低农业生产成本等。另外，要根据不同的作物和区域，选择合理的降解地膜，并配套合适的农艺技术和应用模式，推广应用降解地膜。

4技术要点与适用条件

4.1技术要点

（1）整地。膜下滴灌种植应选择地势平坦、地力较高，有井灌条件的连片田块。灭茬、整地可在秋收后或春季播种前进行。采用机械旋耕灭茬，灭茬深度≥15 cm，碎茬长度＜5 cm，漏茬率≤2%。施基肥，起垄，及时镇压。

（2）播种。一般年份播种可在4月27日—5月10日进行，5 cm土层温度稳定通过10 ℃以上即可播种。适宜的种植密度为6.5万～8.5万株/hm2，地力较高、水肥充足的地块可采用种植密度的上限，地力低的地块可采用种植密度的下限。采用大垄双行-膜下滴灌的种植方式。

（3）化学除草。除草剂要在铺管覆膜前进行均匀喷施，土壤封闭，喷药后及时覆膜。

（4）铺设滴灌管，覆膜。滴灌管带的铺设和覆膜同时进行，管铺放在大垄中间，毛面朝上，即流道向上，覆膜压实。

（5）水肥一体化管理。灌水次数与灌水量依据玉米需水规律、灌前土壤含水量及降雨情况确定。保证灌水用量与玉米生育期内降雨量总和要达到450～550 mm。根据目标产量与土壤肥力情况，确定肥料施用量。所有的追施肥料均应用水溶性肥料或液体肥料，按玉米生育期各阶段比例配比，采用旁通施肥罐或文丘里施肥器施入。

（6）田间管理。膜下播种地块，当玉米第一片真叶展开后要及时破膜引苗，防止捂苗、烧苗，注意用土封严苗孔。在玉米生育期间，及时喷施化控防倒制剂。勤检查管道接头，防止漏水；检查滴灌管是否有鼠嗑，如有孔洞要及时修补。

4.2适用条件

覆膜滴灌种植技术是一项农业生产革命性措施，不仅在微观农业生产领域有很好的综合效益，且对宏观农业经济发展和农业综合开发也有极其重要的作用。在推广应用膜下滴灌技术时需考虑以下适用条件。

（1）适宜推广的地区。适宜于地面蒸发量大的干旱而又具备一定灌溉水源的地区。

（2）适宜应用的作物。目前除棉花外，番茄、葡萄、辣椒、玉米和瓜果类等作物的应用效果都很好，但在使用中应该注意作物的轮作倒茬问题。

（3）适宜的生产规模和管理方式。由于膜下滴灌需要管网或渠系供水，最好具备连片条田的条件，或在一个灌溉井的范围内能统一种植和管理。

5结束语

覆膜滴灌技术是滴灌与覆膜技术的结合，初步实现了灌水、施肥一体化和可控化。覆膜滴灌技术由传统的大水漫灌，转向浸润式灌既，实现节水节肥节药、省时省力和增产的效果。覆膜滴灌技术将引发中国农业由生产方式到经营方式的深刻变革，对促进中国农业从传统农业向现代农业、从粗放型农业向集约型农业的转变，对提高中国农业的现代化水平将产生积极而深远的影响。

（1）必须解决好春、秋两季残膜回收的问题。除规定农用膜的厚度外，应逐步推广使用降解地膜，同时集中力量研制新型适用的地膜回收机。

（2）加快研究与膜下滴灌技术相配套的高产稳产技术模式。品种是优质、高产和高效益的关键。

（3）深入研究膜下滴灌水、盐和热运移的定性和定量关系，如不同深度的温度和湿度变化规律、土壤层水分和热流运移规律、温度与水分运动和盐分迁移之间的耦合关系等。

（4）深入研究膜下滴灌需水量与需肥量、灌溉制度与施肥制度及膜下滴灌水肥耦合机理等，同时关注灌溉施肥的环境效应。

（5）加强节水器材的技术研发能力，提高产品质量，降低产品成本和费用。

（来源：《农业工程》2020年第3期

作者：孙云云，刘方明，高玉山，窦金刚，侯中华，刘慧涛）