2022-04-10
节水灌溉系统在温室花卉生产上的应用研究
植物百科2022-04-10 21:37:56
摘要：就园林生产节水灌溉滴灌、微喷灌、人工点灌三种方式进行了正交试验研究。采用方差分析方法，分析了试验结果，总结出三种灌溉方式各自的优势和特点；并在温室条件下对花卉植物节约水肥生产技术进行了试验示范。为重庆市节水灌溉系统在温室花卉生产上的应用提供了科学依据；同时也对露地园林植物生产节约水肥起到一定的指导作用。
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水灌溉作为现代农业可持续发展的重要措施。我国是世界上人均水资源短缺的国家之一，按照国际上常用的缺水标准，我国有2/3的国土面积属于资源性缺水地区。我国用水总量中农业用水占70%，而农业90%的水用于农作物灌溉。目前我国农业灌溉有效水利用系数仅为0.45，而发达国家已经达到0.7~0.8，甚至更高。我国在节水领域大有潜力可挖。近年来，在植物种植灌溉中各国都不同程度地重视了节水，从而促进了节水灌溉技术的发展。我国城市园林绿化大量地消耗着宝贵的水资源，许多专家学者疾声呼吁，应早日由“耗水型园林”向“节水型园林”方向发展，使城市绿化走上持续、健康的发展道路。对此，我们就节水灌溉系统在温室花卉生产上的应用进行了试验研究。
1、材料与方法
试验植物为温室新优植物——盆栽新几内亚凤仙（Impatiens×hawkerii）和优美蕨（Nephrolepis sp.Schott）。滴灌和微喷灌系统均为以色列耐特菲姆公司技术生产的滴箭式滴灌系统和倒挂式微喷灌系统。滴灌采用高位水箱自压滴灌，滴箭规格0.8L/h。每盆花卉安插1只滴箭；微喷灌采用水泵供水进行压力灌溉，微喷头规格150L/h。微喷头布置间距为3m×3m；人工点灌采用水泵供水管道输水，人工手持灌水软管逐盆点灌。实行灌溉与施肥一体化，人工控制灌溉时间和灌溉周期。
试验参照盆花产品等级标准GB/T18247.2-2000，观测指标及权重（见表1、表2）。各指标满分均为10分，综合得分为各指标得分乘以相应权重的总和。
试验选取灌水量（A）和灌水周期（B）2个因子，每个因子设3个水平，试验结果选取L9（34）正交表进行极差和方差分析，且正交表第3~4列极差较大者所在列为A、B因子的交互作用列A×B，剩余列作空列误差（见表3~5）。
2、结果与分析
经过2003~2006年共3年多的试验，其结果及方差分析见表3~5。
试验结果表明，新几内亚凤仙滴灌最优工程平均U优=7.57，略高于表中最高7.42，表明通过缩短滴灌灌溉周期虽可提高其产品质量，但增长幅度不大；最优微喷灌方式为A1B3，灌水量与灌水周期对其生长影响不大，但它们的交互作用影响较显著的主要原因可能是用微喷灌很难确保每盆新几内亚风仙的实际灌水量；人工点灌最优日均人工点灌灌水量界于40~50mL。灌水量和灌水周期对其生长有显著影响，在实际的生产中，从节水的角度看，可以采用A2B1和A1B2的人工点灌灌溉方式。从节省劳动力的角度看，宜采用A1B2的人工点灌灌溉方式。
优美蕨滴灌最佳组合为A1B1，滴灌灌水周期和灌水量对优美蕨的生长都有显著影响；微喷灌最优组合为A1B2，灌水量对其生长有显著影响；人工点灌最优组合为A1B2，灌水量对其生长影响特别显著，灌水周期影响显著。
2.1不同灌溉方式的植物生长情况比较
由图1可知，灌水量和灌水周期以及它们的交互作用对新几内亚凤仙生长的影响程度因灌溉方式的不同而不同。滴灌灌水周期对新几内亚凤仙生长的影响较显著，灌水量次之，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长有一定影响；微喷灌对新几内亚凤仙的生长影响不大，相对而言，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长占主要地位，灌水周期次之，灌水量影响最小；人工点灌灌水量和灌水周期对新几内亚凤仙生长的都有显著影响，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长基本无影响。所以确定灌水量和灌水周期时应根据灌溉方式和生产实际情况而定。总体而言，人工点灌较适合其生长，滴灌次之，微喷灌较不适合。
由图2可知，采用自压滴灌的优美蕨枝叶健壮、色泽油绿及尺寸均匀一致，未见叶片枯黄病变，品质明显改善，商品价值较大提高；而采用微喷灌和人工点灌的优美蕨冠幅基本相同，虽较自压滴灌的优美蕨冠幅平均大10%~30%，但枝叶较软弱，色泽淡绿，且有少量叶片枯黄，商品性略差。
2.2不同灌溉方式的投资比较
自压滴箭式滴灌系统需投资约3万元/hm2，采用微喷灌系统需投资约1.5万元/hm2，而采用人工点灌系统仅需投资约4 500元/hm2。因此，虽然滴灌、微喷灌在省工、省时方面具有明显优势，但从节省初期投资，发挥重庆市劳动力资源优势的角度来看，人工点灌只要进一步研究准确控制人工点灌灌水量的方法和装置，仍不失为一种与当前社会经济水平相适应的节水灌溉生产方式。
2.3不同灌溉方式的节水、节肥比较
盆栽新几内亚凤仙采用自压滴箭式滴灌系统，整个试验期（90d）最优灌溉制度（A2B1）的用水量为2 160mL/盆；采用微喷灌系统，最优灌溉制度（A1B3）的整个试验期用水量为6 750mL/盆；采用人工点灌系统，最优灌溉制度（A1B2）的整个试验期用水量为3 780mL/盆。
盆栽优美蕨采用自压滴箭式滴灌系统，最优灌溉制度（A1B1）的整个试验期（90d）用水量为2 100mL/盆；采用微喷灌系统，最优灌溉制度（A1B3）的整个试验期用水量为12 860 mL/盆；采用人工点灌系统，最优灌溉制度（A1B2）的整个试验期用水量为5 143mL/盆。简单来说，微喷灌比自压滴灌用水量大5倍多，而人工点灌仍然比自压滴灌用水量约大2倍多。
用水量差异的原因是：温室中花卉苗木均采用盆栽，采用微喷灌时大量的灌溉水喷洒到了花盆外面，致使灌溉水的有效利用率不到50%，整个生育期比自压滴灌用水量大3倍多。而人工点灌灌溉周期虽然较长，但每次灌水量大，灌溉时灌水量难以准确控制，往往发生盆底渗漏和盆面溢水浪费。在我们较严格控制下，整个生育期用水仍然比自压滴灌用水量多约2倍。自压滴灌，根据作物的需水特点、盆体大小、培养基质特性和气候等因素，选择了合理的灌水器，制定了科学的灌溉制度（一次灌水量、灌水持续时间、灌水周期），不仅使培养基质处于较佳湿润状态，利于植物生长，而且避免了水分的盆底渗漏和盆面溢水损失，使灌溉水的有效利用率大大提高，自压滴灌灌溉水的有效利用率超过了85%。由于滴灌系统和微喷灌系统实施了“水肥一体化”，节水也意味着节肥。
3、结论
3.1高位水箱自压滴灌节能、节水、节肥
滴灌因其不发生盆底渗漏和盆面溢水，所以无水肥浪费现象。灌溉用水有效利用率达到85%以上，较其他灌溉方式节约用水50%以上。
3.2微喷灌系统可兼顾灌溉和增湿降温
温室中采用倒挂式微喷灌系统，既可用于洒水灌溉，也可在高温季节配合温室通风换气系统，以实现降温的目的；或者在需要增加温室内湿度的情况下用于增湿。
3.3人工点灌系统投资省、故障少
人工点灌系统投资不到滴灌和微喷灌的1/10，主要由水泵、输水硬管和灌水软管组成，故障少，维修方便。
4、参考文献
[1] 沈邦兴.实验设计及工程应用[M].北京：中国计量出版社，2005.
[2] 李庆东.试验设计[M].重庆：西南农业大学出版社，2001.
[3] 南京农学院.田间试验和统计方法[M].北京：农业出版社，1979.
[4] 周长吉.温室灌溉[M].北京：化学工业出版社，2005.
[5] 吴普特，牛文全.节水灌溉与自动控制技术[M].北京：化学工业出版社，2002.
[6] 李永海.设施农业节水灌溉微灌技术在温室中的应用[J].河北农业，2006（8）：21.
[7] 赵有彪，冯乐涛.渗灌高效节水灌溉实验研究[J].甘肃科技，2007（5）：212-214.
[8] 陈雅静.设施农业节水灌溉微灌技术在温室中的应用[J].科技资讯，2007（10）：121.
[9] 戴星，谢守勇，何炳辉，等.基于PLC的温室控制系统的研究[J].农机化研究，2007（1）：129-132.
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水灌溉作为现代农业可持续发展的重要措施。我国是世界上人均水资源短缺的国家之一，按照国际上常用的缺水标准，我国有2/3的国土面积属于资源性缺水地区。我国用水总量中农业用水占70%，而农业90%的水用于农作物灌溉。目前我国农业灌溉有效水利用系数仅为0.45，而发达国家已经达到0.7~0.8，甚至更高。我国在节水领域大有潜力可挖。近年来，在植物种植灌溉中各国都不同程度地重视了节水，从而促进了节水灌溉技术的发展。我国城市园林绿化大量地消耗着宝贵的水资源，许多专家学者疾声呼吁，应早日由“耗水型园林”向“节水型园林”方向发展，使城市绿化走上持续、健康的发展道路。对此，我们就节水灌溉系统在温室花卉生产上的应用进行了试验研究。
1、材料与方法
试验植物为温室新优植物——盆栽新几内亚凤仙（Impatiens×hawkerii）和优美蕨（Nephrolepis sp.Schott）。滴灌和微喷灌系统均为以色列耐特菲姆公司技术生产的滴箭式滴灌系统和倒挂式微喷灌系统。滴灌采用高位水箱自压滴灌，滴箭规格0.8L/h。每盆花卉安插1只滴箭；微喷灌采用水泵供水进行压力灌溉，微喷头规格150L/h。微喷头布置间距为3m×3m；人工点灌采用水泵供水管道输水，人工手持灌水软管逐盆点灌。实行灌溉与施肥一体化，人工控制灌溉时间和灌溉周期。
试验参照盆花产品等级标准GB/T18247.2-2000，观测指标及权重（见表1、表2）。各指标满分均为10分，综合得分为各指标得分乘以相应权重的总和。
试验选取灌水量（A）和灌水周期（B）2个因子，每个因子设3个水平，试验结果选取L9（34）正交表进行极差和方差分析，且正交表第3~4列极差较大者所在列为A、B因子的交互作用列A×B，剩余列作空列误差（见表3~5）。
2、结果与分析
经过2003~2006年共3年多的试验，其结果及方差分析见表3~5。
试验结果表明，新几内亚凤仙滴灌最优工程平均U优=7.57，略高于表中最高7.42，表明通过缩短滴灌灌溉周期虽可提高其产品质量，但增长幅度不大；最优微喷灌方式为A1B3，灌水量与灌水周期对其生长影响不大，但它们的交互作用影响较显著的主要原因可能是用微喷灌很难确保每盆新几内亚风仙的实际灌水量；人工点灌最优日均人工点灌灌水量界于40~50mL。灌水量和灌水周期对其生长有显著影响，在实际的生产中，从节水的角度看，可以采用A2B1和A1B2的人工点灌灌溉方式。从节省劳动力的角度看，宜采用A1B2的人工点灌灌溉方式。
优美蕨滴灌最佳组合为A1B1，滴灌灌水周期和灌水量对优美蕨的生长都有显著影响；微喷灌最优组合为A1B2，灌水量对其生长有显著影响；人工点灌最优组合为A1B2，灌水量对其生长影响特别显著，灌水周期影响显著。
2.1不同灌溉方式的植物生长情况比较
由图1可知，灌水量和灌水周期以及它们的交互作用对新几内亚凤仙生长的影响程度因灌溉方式的不同而不同。滴灌灌水周期对新几内亚凤仙生长的影响较显著，灌水量次之，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长有一定影响；微喷灌对新几内亚凤仙的生长影响不大，相对而言，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长占主要地位，灌水周期次之，灌水量影响最小；人工点灌灌水量和灌水周期对新几内亚凤仙生长的都有显著影响，灌水量与灌水周期的交互作用对新几内亚凤仙的生长基本无影响。所以确定灌水量和灌水周期时应根据灌溉方式和生产实际情况而定。总体而言，人工点灌较适合其生长，滴灌次之，微喷灌较不适合。
由图2可知，采用自压滴灌的优美蕨枝叶健壮、色泽油绿及尺寸均匀一致，未见叶片枯黄病变，品质明显改善，商品价值较大提高；而采用微喷灌和人工点灌的优美蕨冠幅基本相同，虽较自压滴灌的优美蕨冠幅平均大10%~30%，但枝叶较软弱，色泽淡绿，且有少量叶片枯黄，商品性略差。
2.2不同灌溉方式的投资比较
自压滴箭式滴灌系统需投资约3万元/hm2，采用微喷灌系统需投资约1.5万元/hm2，而采用人工点灌系统仅需投资约4 500元/hm2。因此，虽然滴灌、微喷灌在省工、省时方面具有明显优势，但从节省初期投资，发挥重庆市劳动力资源优势的角度来看，人工点灌只要进一步研究准确控制人工点灌灌水量的方法和装置，仍不失为一种与当前社会经济水平相适应的节水灌溉生产方式。
2.3不同灌溉方式的节水、节肥比较
盆栽新几内亚凤仙采用自压滴箭式滴灌系统，整个试验期（90d）最优灌溉制度（A2B1）的用水量为2 160mL/盆；采用微喷灌系统，最优灌溉制度（A1B3）的整个试验期用水量为6 750mL/盆；采用人工点灌系统，最优灌溉制度（A1B2）的整个试验期用水量为3 780mL/盆。
盆栽优美蕨采用自压滴箭式滴灌系统，最优灌溉制度（A1B1）的整个试验期（90d）用水量为2 100mL/盆；采用微喷灌系统，最优灌溉制度（A1B3）的整个试验期用水量为12 860 mL/盆；采用人工点灌系统，最优灌溉制度（A1B2）的整个试验期用水量为5 143mL/盆。简单来说，微喷灌比自压滴灌用水量大5倍多，而人工点灌仍然比自压滴灌用水量约大2倍多。
用水量差异的原因是：温室中花卉苗木均采用盆栽，采用微喷灌时大量的灌溉水喷洒到了花盆外面，致使灌溉水的有效利用率不到50%，整个生育期比自压滴灌用水量大3倍多。而人工点灌灌溉周期虽然较长，但每次灌水量大，灌溉时灌水量难以准确控制，往往发生盆底渗漏和盆面溢水浪费。在我们较严格控制下，整个生育期用水仍然比自压滴灌用水量多约2倍。自压滴灌，根据作物的需水特点、盆体大小、培养基质特性和气候等因素，选择了合理的灌水器，制定了科学的灌溉制度（一次灌水量、灌水持续时间、灌水周期），不仅使培养基质处于较佳湿润状态，利于植物生长，而且避免了水分的盆底渗漏和盆面溢水损失，使灌溉水的有效利用率大大提高，自压滴灌灌溉水的有效利用率超过了85%。由于滴灌系统和微喷灌系统实施了“水肥一体化”，节水也意味着节肥。
3、结论
3.1高位水箱自压滴灌节能、节水、节肥
滴灌因其不发生盆底渗漏和盆面溢水，所以无水肥浪费现象。灌溉用水有效利用率达到85%以上，较其他灌溉方式节约用水50%以上。
3.2微喷灌系统可兼顾灌溉和增湿降温
温室中采用倒挂式微喷灌系统，既可用于洒水灌溉，也可在高温季节配合温室通风换气系统，以实现降温的目的；或者在需要增加温室内湿度的情况下用于增湿。
3.3人工点灌系统投资省、故障少
人工点灌系统投资不到滴灌和微喷灌的1/10，主要由水泵、输水硬管和灌水软管组成，故障少，维修方便。
4、参考文献
[1] 沈邦兴.实验设计及工程应用[M].北京：中国计量出版社，2005.
[2] 李庆东.试验设计[M].重庆：西南农业大学出版社，2001.
[3] 南京农学院.田间试验和统计方法[M].北京：农业出版社，1979.
[4] 周长吉.温室灌溉[M].北京：化学工业出版社，2005.
[5] 吴普特，牛文全.节水灌溉与自动控制技术[M].北京：化学工业出版社，2002.
[6] 李永海.设施农业节水灌溉微灌技术在温室中的应用[J].河北农业，2006（8）：21.
[7] 赵有彪，冯乐涛.渗灌高效节水灌溉实验研究[J].甘肃科技，2007（5）：212-214.
[8] 陈雅静.设施农业节水灌溉微灌技术在温室中的应用[J].科技资讯，2007（10）：121.
[9] 戴星，谢守勇，何炳辉，等.基于PLC的温室控制系统的研究[J].农机化研究，2007（1）：129-132.
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