1、第六章园艺设施的微灌设施与微灌技术第六章园艺设施的微灌设施与微灌技术 第一节 概述 一、微灌的定义 微灌是微水灌溉的简称，它是利用微灌系统设备按照作物需水要求，通过低压管道系统低压管道系统与安装在尾部（末级管道上）的特制灌水器特制灌水器（滴头、微喷头、渗灌管和微管等），将作物生长所需的水和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气状态的灌水方法。微灌-是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，再通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。微灌的特点：是灌水流量小，一次灌水延续时间长，周期短，需要的
2、工作压力较低，能够较精确地控制灌水量，把水和养分直接输送到作物根部附近的土壤中，满足作物生长发育之需要。二、微灌的分类 按灌水时水流出流方式的不同，微灌可分为滴灌、微喷灌、小管出流 和渗灌等。用于温室大棚的微灌系统主要有滴灌和微喷灌两种。1、滴灌 滴灌是微灌系统尾部毛管上的灌水器为滴头或滴头与毛管制成一体的滴灌带将有一定压力的水消能后以滴状一滴一滴的滴入作物根部进行灌溉的方法。使用中可以将毛管和灌水器放在地面上，也可以埋入地下3040厘米。前者称为地表滴灌，后者称为地下滴灌。滴头的流量一般212升/时，使用压力50150千帕。滴灌2、微喷灌 微喷灌是微灌系统尾部灌水器为微喷头。微喷头将具有一定
3、压力的水（一般200300千帕)以细小的水雾喷洒在作物叶面或根部附近的土壤表面。有固定式和旋转式两种，前者喷射范围小，后者喷射范围大，水滴大，安装间距也大。流量一般为10200升/时。微喷灌微喷灌3、小管出流 小管出流是用直径4毫米的微管与毛管连接作为灌水器，以细流（射流）状局部湿润作物附近土壤，流量一般为80250升/时。对高大果树通常围绕树干修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤。小管出流小管出流灌溉果树 4、渗灌 渗灌是微灌系统尾部灌水器为一根特制的毛管，埋入地表下3040厘米，低压水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于它减小土壤表面蒸发，是用水量最省的一种微
4、灌技术。渗灌毛管的流量23升/（时米）。渗灌 渗灌是继滴灌之后发展起来的一项新技术。采用高科技手段利用废旧塑料橡胶等材料生产，管壁疏松多孔，便于水流渗出。缺点是对过滤要求高，易堵塞。三、微灌的优缺点 （一）优点 省水、省工、节能 灌水均匀 增产 适应性强 缺点 灌水器易堵塞 一次性投入较大 四、系统组成 微灌系统主要有水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成，如图所示。微灌系统（一）水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源。（二）首部枢纽 首部枢纽包括水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力及流量量
5、测仪表等。其作用是从水源取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。（三）输配水管网 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器，输配水管网包括干、支管和毛管三级管道。毛管是微灌系统的最末一级管道，其上安装或连接灌水器。（四）灌水器 灌水器是微灌设备中最关键的部件，是直接向作物施水的设备，其作用是消减压力，将水流变为水滴或细流或喷洒状施入土壤，包括微喷头、滴头、滴灌带等。灌水器大多数是用塑料注塑成型的。五、微灌在园艺设施栽培中的应用第二节 滴灌 一、类型：（一）根据滴灌工程中毛管在田间的布置在田间的布置方式方式、移动与否以及进行灌水的方式不同，可以将滴
6、灌系统分成以下三类：1、地面固定式滴灌系统 2、地下固定式滴灌系统3、移动式滴灌系统（二）根据控制系统运行控制系统运行的方式不同，可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类：1、手动控制系统 2、全自动控制系统 3、半自动控制系统 二、组成 滴灌系统一般由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成，其形式与微灌系统基本相同。滴灌系统水泵水泵压差施肥器压差施肥器压差施肥器压差施肥器 结构简单，操作方便。均匀度差，施肥量及施肥过程不好控制和观测。压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成。其工作原理是在输水管上的两点形成压力差，并利用这个压力差将化学药剂注入系统管道。储液罐为承压容
7、器，承受与管道相同的压力。压差式施肥罐的优点:加工制造简单，造价较低，不需外加动力设备。缺点:溶液浓度变化大，无法控制。罐体容积有限，添加液剂次数频繁且较麻烦。输水管道因设有调压阀而造成一定的水头损失。现在一般很少用比例施肥器比例施肥器比例施肥器比例施肥器比例施肥器比例施肥器比例施肥器特点比例施肥器特点 1、比例式注肥加药泵（又称定比稀释器）直接安装在供水管上，无须电力，而以水压作为工作的动力。使用方便，只要打开水源即可。2、“比例性”是保持恒定的精确剂量的关键，无论流进管线的水流量和压力如何变化，注入的溶液剂量总是与流进水管的水量成正比，外部调节比例，灵活方便。3、抗腐蚀。安装简单，操作方便
8、。型号多样，便利多多。4、广泛应用于：花卉/果蔬等施肥、储存、病虫害控制，鸡/鸭/牛/猪等畜禽的定比加药喂食等，化工、金属加工、火药、钢铁、消防等行业除味/冷却/润滑/等特殊溶剂的定比稀释。文丘里施肥器文丘里施肥器文丘里施肥器文丘里施肥器文丘里施肥器特点 文丘里施肥器与微灌系统或灌区入口处的供水管控制阀门并联安装，使用时将控制阀门关小，造成控制阀门前后有一定的压差，使水流经过安装文丘里施肥器的支管，利用水流通过文丘里管产生的真空吸力，将肥料溶液从敞口的肥料桶中均匀吸入管道系统进行施肥。文丘里施肥器是一种小型的比例施肥器小型的比例施肥器。文丘里施肥器具有造价低廉，使用方便，施肥浓度稳定，无须外加
9、动力等特点，其缺点是压力损失较大，一般适于灌区面积不大的场合一般适于灌区面积不大的场合。薄壁多孔管微灌系统的工作压力较低，可以采用文丘里施肥器。塑料过滤器塑料过滤器塑料过滤器塑料过滤器滴灌管道滴灌管道 灌溉微机控制设备灌溉微机控制设备 三、滴灌的灌水器 灌水器是滴灌系统的关键部件，它的作用是将毛管（最后一级管路）中具有一定压力的水均匀而稳定地灌到作物根部附近的土壤中，满足作物生长对水肥的需要。灌水器质量的好坏直接影响到系统的运行可靠性、寿命的长短和灌水质量的高低，因此在选用时一定要综合考虑。常用的滴灌灌水器可分为滴头和滴灌常用的滴灌灌水器可分为滴头和滴灌带（管）两大类。带（管）两大类。滴头又可
10、分为管上式滴头和滴箭型滴头又可分为管上式滴头和滴箭型的滴头两大类。的滴头两大类。滴灌带（管）又可分为内镶式滴灌滴灌带（管）又可分为内镶式滴灌管和薄壁滴灌带两大类。管和薄壁滴灌带两大类。管上式滴头管上式滴头滴箭型的滴头滴箭型的滴头 滴灌带滴灌带滴灌灌水器的工作原理 1、滴头的消能方式 基本工作原理：通过流道的变化来消能，保证有一定压力范围内出水相对均匀。2、滴管条件下的水量分布：灌溉时滴头附近地表处形成一个小水洼，可分为饱和区和润湿区。（一）滴头滴头 通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头滴头。我国目前的微灌设备按滴头与毛管的连接方式和消能方式可分为以下两种。（1）管上式
11、滴头管上式滴头（2）滴箭型的滴头滴箭型的滴头1 1、管上式滴头、管上式滴头 管上式滴头是管上式滴头是安装在毛管上的一种滴头形式。施工时在毛管上直接打孔，然后将滴头插在毛管上。管上式滴头一般是安装在直径管上式滴头一般是安装在直径12-16mm12-16mm的的PEPE管上，国产规格有管上，国产规格有2.3L/h2.3L/h、4L/h4L/h，工作压，工作压力力0.080.080.12Mpa0.12Mpa。管上式滴头管上式滴头管上式滴头管上式滴头管上式滴头特点：管上式滴头特点：滴头安装间距可按种植作物的株距任意调滴头安装间距可按种植作物的株距任意调整出水的位置，滴头可在工厂安装，也可整出水的位置，
12、滴头可在工厂安装，也可在施工现场安装。在施工现场安装。单出口管上滴头 多出口管上滴头 举例：北京绿源公司管上式滴头 简介：绿源管上补偿式滴头引进以色 列Plastro公司专有技术、模具、设备进行生产。将滴头等间距地安装在管壁上，即形成管上补偿式滴灌管。北京绿源公司管上式滴头 特点：（1）滴头流量均匀稳定。（2）补偿性能广泛。（3）自冲洗能力强。（4）滴头抗堵塞性能强。（5）使用寿命长。（6）结构紧凑，与毛管联接牢固。北京绿源公司管上式滴灌管 规格：16mm、12mm 流量：2.3、3.75升/小时 工作压力：0.1mpa 滴头间距：0.5,0.75,1.0,1.25,1.5,2.0 价格：11
13、.9元/米（按不同规格、间距）2 2、滴箭型的滴头 滴箭型的滴头的压力消能方式有两种：一种是以很细内径的微管与输水毛管和滴箭插针相连，靠微管流道壁的沿程阻力微管流道壁的沿程阻力来消除能量。微管出水的水流以层流运动的成分较大。另一种靠出流沿滴箭的插针头部的迷宫型迷宫型流道流道造成的局部水头损失来消能调节流量大小。滴箭型滴头滴箭型的滴头滴箭型的滴头主要用于温室内盆花或无土栽培的种植方式移动插杆式滴头 举例：以色列PLASTRO公司生产的滴箭滴箭 1个、2个、或4个三种形式倒刺出水口 适用于3/5mm输水软管 通过多口接头和软管、插尖，水从一个滴头分配到几个需水点。各出水口流量均等，抗堵塞能力强 工
14、作压力:打开0.82.5巴 滴头流量：2.2、3.8、8.0、11.5升/小时 用途：用于温室和苗圃 最适合盆栽作物。花卉花卉滴箭型的滴头（二）滴灌管（带）滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的管称为滴灌管（带）。水功能的管称为滴灌管（带）。管壁厚度大于0.4mm为滴灌管 管壁厚度小于0.4mm为滴灌带。按滴灌管（带）的结构可分为内镶式滴灌管和薄壁滴灌带两种。1、内镶式滴灌管 在毛管制造过程中，将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴灌管称为内镶式滴灌管。内镶滴头有两种，一种是片式；另一种是管式。内镶式滴灌管（片式 ）内镶式滴灌管（管式 ）内镶式滴灌管（管式
15、 ）举例：北京绿源公司内镶式滴灌管 北京绿源公司内镶式滴灌管 内镶式滴灌管简述：内镶式滴灌管是滴头镶于管子内壁的一体化滴灌管，管子内壁光滑，滴头在工厂已连接好，安装十分方便。北京绿源公司内镶式滴灌管特点：（1）出水量均匀。（2）抗堵塞性能强。（3）结构紧凑，滴头不会脱落。（4）造价低。（5）品种繁多。工作压力：0.5、10、1.5mpa 流量：2.1，2.8，3.3升/小时 滴头间距：30cm50cm 管径：16mm（常用）、12mm 价格：1元/米2、薄壁滴灌带 目前常用的薄壁滴灌带有两种。一种一种是在 0.21.0毫米厚的薄壁软管上按一定间距打孔，灌溉水由孔口喷出由孔口喷出湿润土壤；另一种
16、是在壁管的一侧热合出各种形状的一种是在壁管的一侧热合出各种形状的流道，灌溉水通过流道以滴流的形式湿润流道，灌溉水通过流道以滴流的形式湿润土壤。土壤。薄壁薄壁滴灌带滴灌带薄壁滴灌带 目前滴灌管与薄壁滴灌带相比，寿命较长，价格较贵；与滴头相比，价格较低，寿命较短，但安装要方便。用户可以根据实际情况选用。第三节 微喷灌 微喷头将具有一定压力的水（一般200300千帕)以细小的水雾喷洒在作物叶面或根部附近的土壤表面。有固定式和旋转式两种，前者喷射范围小，后者喷射范围大，水滴大，安装间距也大。流量一般为10200升/时。一、微喷灌的作用 微喷灌适用于育苗温室和设施栽培。微喷灌除了用于灌溉外，还可以用于叶
17、面施肥，以及绿植叶面淋洗和夏季降温等用途。二、微喷灌的原理 1、微喷灌是通过管道系统利用微喷头将低压水或化学药剂以微流量低压喷洒在枝叶上或地面上的一种灌水形式。2、微喷灌和滴灌的不同之处在于灌水器由滴头改为微喷头，滴头是靠自身结构消耗掉毛管的剩余压力，而微喷头则是用喷洒方式消耗能量。微喷灌湿润面积比滴灌大，这样有利于消除含水饱和区，使水分能被土壤随时吸收，改善了根区通气条件，但会使土壤表面的警惕性水量损失增加。3、与普通的喷灌相比，它的工作压力低，射程小，只能喷洒土壤表面和局部。一般安装在近地面处，可以调节设施内小气候。但在温室、大棚中使用，可能会造成湿度增加，易发生病虫害，这是不如滴灌的地方
18、。三、不同微灌方式比较项目滴灌带滴头微喷灌流量（L/h)1312020150工作压力 (Mpa)0.030.100.050.400.153.0湿润直径（m）0.30.80.31.23.011.0单位面积投资低中等中等四、微喷头的类型 微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h，射程一般小于7m。微喷灌系统的组成和分类与滴灌系统相同，其水源、首部枢纽、输配水管网几部分的设计、设备选用、施工和运行维护均与滴灌系统相同。按照结构和工作原理，微喷头分为射流式、离心式、折射式三种。喷出水粒大小：射流式离心式折射式1 1、射流式微喷头（旋转式微喷头）、射流
19、式微喷头（旋转式微喷头）水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射向上喷射到一个可以旋转的可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌随着折射臂作快速旋转。故又称为旋转式微喷头旋转式微喷头。射流式微喷头一般由折射臂、支架和喷嘴三部分射流式微喷头一般由折射臂、支架和喷嘴三部分构成，如图构成，如图1。折射式微喷头有效湿润半径大，喷水强度较低，水滴细小，由于有运动部件加工精度要求较高，并且旋转部件容易磨损，使用寿命较短。射流旋转式微喷头 1旋转折射臂；2支架；3喷嘴 射流旋转式微喷头射流旋转式微喷头2、折射式微喷头 折射式微喷头的主要部件有喷嘴、折
20、射锥和支架，如图2。水流由喷嘴垂直向上喷出垂直向上喷出，遇到折射锥折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称雾化微喷头。折射式微喷头的优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜。缺点是由于水滴太微细，在空气十分干燥、温度高、风大的情况下，蒸发漂移损失大。折射式微喷头 1喷嘴；2折射锥；3支架 3、离心式微喷头 离心式微喷头的结构外形如图3。它的主体是一主体是一个离心室个离心室，水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。这种微
21、喷头的特点是工作压力低，雾化程度高，一般形成全圆的湿润面积，由于在离心室内能消散大量能量，所以在同样流量的条件下，孔口较大，从而大大减少了堵塞的可能性。主要用于雾化喷灌、增加湿度、降温。离心式微喷头 1离心室；2喷嘴；3接头 五、微喷头组装方式（一）地面扦插式地面扦插地面扦插（二）悬挂式悬挂式悬挂式第四节微灌系统设计与安装第四节微灌系统设计与安装 一、微灌系统设计微灌系统设计系统设计是在工程总体规划的基础上进行的，包括系统布置，确定系系统设计是在工程总体规划的基础上进行的，包括系统布置，确定系统流量，管网水力计算和首部枢纽的设计等。统流量，管网水力计算和首部枢纽的设计等。1.1.毛管和灌水器布
22、置毛管和灌水器布置 毛管和灌水器的布置方式取决于作物种毛管和灌水器的布置方式取决于作物种类、生长阶段和所选灌水器的类型。类、生长阶段和所选灌水器的类型。(1)(1)单行毛管直线布置单行毛管直线布置 毛管顺作物毛管顺作物方向布置，一行作物布置一条毛管，滴方向布置，一行作物布置一条毛管，滴头安装在毛管上。这种布置方式适用于头安装在毛管上。这种布置方式适用于幼树和窄行密植作物（如蔬菜）。也可幼树和窄行密植作物（如蔬菜）。也可用滴灌管（带）代替毛管和滴头。用滴灌管（带）代替毛管和滴头。（设施栽培主要用这种方式）（设施栽培主要用这种方式）(2)(2)单行毛管环状布置单行毛管环状布置 当滴灌成龄果当滴灌成
23、龄果树时，可沿一行树布置一条输水毛管，围树时，可沿一行树布置一条输水毛管，围绕每一棵树布置一条环状灌水管。绕每一棵树布置一条环状灌水管。(3)(3)双行毛管平行布置双行毛管平行布置 当滴灌高大作当滴灌高大作物时，可采用双行毛管平行布置的形式，物时，可采用双行毛管平行布置的形式，沿树行两侧布置两条毛管。这种布置形式沿树行两侧布置两条毛管。这种布置形式使用的毛管数量较多。使用的毛管数量较多。（a）单行毛管直线布置；（b）单行毛管带环状管布置；（c）双行毛管平行布置；（d）单行毛管带微管布置 2.干、支管的布置干、支管的布置 3.确定灌溉制度确定灌溉制度 蔬菜灌水周期12天,需水量大的每天都要灌溉，
24、果树约35天，大田作物7天左右 4.确定工作制度确定工作制度 工作制度通常分为续灌、轮灌二种情况。5.5.确定系统管网确定系统管网 在以上数据确定后，就可以对系统管网进行设计了。管网的设计，主要是确定干、支、毛管的管径和长度，各毛管调压管长度，系统总扬程和水泵类型等。6.设计首部枢纽设计首部枢纽 集中安装管网进口部位的加压、调节、控制、净化、施肥（药）、保护及量测等设备组合总称为首部枢纽，主要包括水泵、过滤器、施肥器、水表、压力表、进排气阀和控制设备等。二、施工（一）施工前的准备工作（二）施工与安装 1.施工放线与土石方开挖 2.首部安装 我国当前微灌工程首部枢纽设备一般有水泵、电机、蓄水调节
25、池、控制阀门、调压阀、化肥罐、压力表、过滤器和量测仪表等组成。当水源位置高，有自压条件的地方，通过压力管道将水直接引入枢纽房。在高于供水设施水面处装上开敞式化肥罐并与系统连接，这样就构成一个较完整的自压微灌枢纽。3.管道安装 微灌系统输、配水管网大都采用塑料制品。4.毛管安装.毛管布置数量多、较集中。微灌管网一般施工顺序是先主、干管再支、毛管。5.灌水器安装 a.微管安装：按设计长度准确地剪取微管。按照规定间距用平头打孔锥在毛管上垂直打孔，只能打通一面管壁，严防锥通毛管两壁造成漏水。为防止微管管口变形，需用锋利剪刀剪断微管，微管一端宜剪成斜面以便插入毛管，微管插入深度为毛管管径的l4为宜，各条微管插深应当一样，另一端安装滴头，并用插杆将滴头固定在所需位置上。b.管上式滴头安装：用直径小于孔口滴头接口外径约1毫米锥子(又称打孔器)在毛管上按设计距离打孔，随即装上滴头。c.微灌管（带）安装：一般是把微灌管（带）与旁通连接即可。6.冲洗与试运行 7.竣工验收
