喷灌(图4-64),是利用水泵加压或自然落差将灌溉水输送到田间,并喷射到空中分散成细小的水滴,像天然降雨一样进行灌溉,为蔬菜正常生长提供水分的一种灌溉方法。这种方法主要应用于露地蔬菜,大棚蔬菜主要采用微喷灌。
喷灌系统一般由水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头组成。可以作为喷灌用的水源有河流、湖泊、水库、池塘、泉水、井水或渠道水,水源工程的作用是通过蓄积、沉淀及过滤,满足喷灌在水量和水质方面的要求。控制器、过滤器、压力表、进(排)气阀、逆止阀、施肥器和电气设备组成首部装置(图4-65、图4-66)。输配水要选用压力管道,由干管和多级支管及其配件组成(图4-67)。喷头将有压水喷射到空中,分成众多细小水滴,均匀地喷洒到田间。喷头有全园喷洒、扇形喷洒、行走喷洒(图4-68)和定点喷洒等多种类型。
图4-64 紫背天葵田间喷灌
图4-65 某合作社大型喷滴灌首部部分
图4-66 某合作社简易喷灌首部部分
图4-67 喷灌压力管网图示
图4-68 行走式喷水装置
微喷灌(图4-69)是用很小的喷头(微喷头)将水喷洒在土壤表面。微喷头的工作压力与滴头大致相同,但喷洒孔口稍大,出流流速比滴头大,所以堵塞的可能性大大减少。微喷灌在大棚设施内应用较多。
图4-69 大棚内微喷灌湿润土壤
喷灌适用于各种地形和土壤条件,不一定要求地面平整,特别适于山区、丘陵等地形复杂的地区和局部有高丘、坑洼的地区。采用喷灌方式灌溉不会产生地表径流和深层渗漏,灌水均匀度高,水分利用系数可以达到0.72~0.93,一般比地面灌溉节水30%~50%;机械化程度高,节省劳动力,可以减少沟、渠、畦、埂的占地,较地面灌溉节省土地7%~13%;可以通过雾化程度和喷灌强度的选择,避免破坏土壤团粒结构,不产生土壤冲刷,避免水土流失;喷灌还可以调节田间小气候条件,增加近地面空气湿度,调节温度和昼夜温差,避免干热风、高温及霜冻的危害。
但风对喷灌喷洒作业影响较大,一般风力大于3级时喷灌的均匀度就会大大下降。在干旱、多风及高温的区域或季节应用时,漂移蒸发损失大,雾化程度越高,蒸发损失越大。设备投资高,能耗大,运行费用高也是其缺点。
滴灌(图4-70、图4-71)是利用管道系统将水直接输送到每棵植物的根部,由每个滴头以小水滴直接滴在根部上的地表,然后渗入土壤并浸润作物根系主要分布区域的灌溉方法。滴灌在果菜类上应用效果显著,已在生产中,特别是大棚设施生产中得到了大面积推广应用(图4-72)。
图4-70 喷灌系统示意图
1—控制首部;2—主管;3—阀门;4—支管;5—喷头;6—堵头;7—大棚;8—畦面
图4-71 某合作社无土栽培蔬菜滴灌系统
图4-72 大棚内滴灌栽培辣椒
滴灌系统由水源工程、首部枢纽、输配水管网(图4-73)和灌水器四部分组成。水源工程、首部枢纽、输配水管网的设置与喷灌系统类似。灌水器是滴灌系统的核心部件,在一定压力下,水由毛管流进灌水器,灌水器再将灌溉水注入土壤,并在土壤中向四周扩散。
图4-73 滴灌输配水管道及开关
滴灌的优点,一是节约用水,提高水分生产率,滴灌一般比地面灌溉节水30%~50%,有些作物可达80%左右,比喷灌省水10%~20%;二是滴灌系统可以在灌水的同时进行施肥,实现水肥一体化,可以大大减少施肥量,提高肥效,比常规施肥节省肥料50%以上。滴灌技术节省能源,减少投资,易于实现自动化。在滴灌技术的使用过程中,主要问题是系统堵塞。
把滴灌毛管布置在地膜下面,称为膜下滴灌(图4-74、图4-75)。膜下滴灌是把工程节水和覆膜栽培两项技术集成的一项农业节水技术,在发挥滴灌效应的同时,可基本上避免地面无效蒸发,节水效果更为突出。膜下滴灌是目前最节水、节能的灌溉方式之一。据测算,与沟灌相比,膜下滴灌平均产量增加20%以上,节水40%~50%。实施膜下滴灌技术,可有效改良农田的土壤结构,防止土壤次生盐碱化,保护生态环境,促进设施农业和精确农业的发展。
图4-74 辣椒菜地膜下滴灌装置局部图
图4-75 甜瓜膜下滴灌栽培
畦灌是用田埂将灌溉土地分隔成一系列小畦。灌水时,将水引入畦田后,在畦田上形成很薄的水层,沿畦长方向流动,在流动过程中借重力作用逐渐湿润土壤。主要适用于密植、小型的蔬菜,如菠菜、芹菜、油菜、四季萝卜等的灌溉。畦灌属于漫灌,用水量大,土地平整的情况下,灌溉才比较均匀。离进水口近的区域灌溉量大,远的区域灌溉量小,灌水均匀性差,对土地平整度要求严格,浪费水严重是其主要缺点。
沟灌(图4-76)是在植物行间开挖灌水沟,水从输水沟进入灌水沟后,在流动的过程中主要借毛细管作用湿润土壤。和畦灌相比,其明显的优点是不会破坏植物根部附近的土壤结构,可减少灌溉浸湿的表面积,减少土壤蒸发损失,较畦灌节水,适用于宽行距的蔬菜。大棚设施内应用的膜下暗灌也是沟灌的一种形式,其节水和降低空气湿度的效果显著。
图4-76 番茄沟灌浇水
渗灌是利用埋在地下的渗水管,在压力的作用下使水通过渗水管管壁上的微孔渗入田间耕作层,借毛细管作用自上而下湿润土壤的灌溉方法。渗灌与滴灌带灌溉相似,只是灌水器由滴灌带换成了渗灌管,由地上布置改变为埋入地下。渗灌将水直接送到作物根区,地表基本干燥,棵间蒸发很少,水利用率高,可达95%以上;耕作层土壤结构完好,具有良好的透气性;工作压力远低于滴灌和喷灌,节能效果显著。但抗堵塞能力差,检查和维护不方便,均匀性低,限制了其应用面积。
生长期的灌水方式应根据不同蔬菜种类、不同生长阶段、不同气候、不同土壤类型来确定。
不同种类的蔬菜灌溉要求不同。需水量大的蔬菜应多浇水,耐旱性蔬菜要少浇水。对白菜、黄瓜等根系浅而叶面积大的种类,要经常灌水;对番茄、茄子、豆类等根系深且叶面积大的种类,应保持畦面“见干见湿”;对速生性叶菜类应保持畦面湿润。
不同的蔬菜对土壤过湿的适应性(即耐湿性)也不同。除水生蔬菜外,只有叶菜类的蕹菜、菠菜、芹菜等,薯芋类中的芋,茄果类中的茄子,瓜类中的丝瓜等相对比较耐湿,其他大多数蔬菜都不耐湿,要求雨后甚至灌溉之后及时排水。
如早晨看叶子尖端滴露的有无与多少(图4-77),中午看叶子是否萎蔫(图4-78),其他时间看叶片的颜色、叶片展开的快慢,摸叶片的厚度,看节间长短等,均可判断蔬菜是否缺水。
图4-77 甘蓝叶片吐水说明水分充足或过多
图4-78 黄瓜叶片全部打蔫说明缺水
低温期尽量不浇水、少浇水,可通过勤中耕来保持土壤水分。必须浇水时,要在“冷尾暖头”的晴天进行,最好在中午前浇完。高温期可通过增加浇水次数、加大浇水量的方法来满足蔬菜对水分的需求,并降低地温,高温期浇水最好于早晨或傍晚进行。
在长江流域降水多的梅雨季节,水分管理的重点是及时清沟排水,雨后(植株封行之前)还要及时中耕松土。干旱少雨的季节要灌水,高温干旱时灌水要在天凉、地凉、水凉的早晚进行,切忌在中午气温高、地热、水热时进行。夏天宜用井水灌溉,尤其是热雷雨之后,用井水串灌,可起到降温、通气的作用,这就是菜农“涝浇园”的经验,要求随灌随排,田间不积水。冬春季气温低,蔬菜耗水少,灌溉也应相应减少,要浇水也应选晴暖天气浇小水,局部点浇或暗灌。
种子发芽期需水多,播种要灌足播种水;根系生长为主时,要求土壤湿度适宜,水分不能过多,以中耕保墒为主,一般少灌或不灌;地上部分功能叶及食用器官旺盛生长时需大量灌水;始花期既怕水分过多,又怕过于干旱,所以多采取先灌水后中耕;食用器官接近成熟时期一般不灌水,以免延迟成熟或裂球裂果。具体操作如下。
一是种子发芽期,由于对土壤水分和空气要求都很高,所以苗床(或秧田)应当先浇水,后整地,使土壤又湿又松。
二是幼苗期,必须充分保证供水,浇水必须轻、勤(图4-79、图4-80)。到定植前1周,要注意控水炼苗。定植后要适量浇水活棵,但浇水不可过多,以免因缺氧而烂根。
图4-79 大白菜苗期应充分供水
图4-80 甘蓝苗期应充分供水
三是旺盛生长期,对水分的需求量相应增加。如大白菜(图4-81)、甘蓝的莲座期(图4-82),薯芋的结薯初期,必须充分满足营养体生长对水分的需要,以形成足够的叶面积,建立强大的同化机构。
图4-81 夏大白菜莲座期需水量加大
图4-82 秋甘蓝莲座期需水量加大
四是产量形成期,如瓜类、豆类的结果结荚期,薯芋类的结薯盛期,大白菜(图4-83)、甘蓝(图4-84)、花椰菜的结球期,这时耗水量最多。此时如水分亏缺,对蔬菜的产量和品质影响很大,因此必须保证充足的水分供应。供留种用的或产品要贮藏的田块,收获前数天(一般7~10d)要适当控水,以提高贮藏性能。
图4-83 夏大白菜结球期需水量最多
图4-84 秋甘蓝结球期需水量最多
根据土壤的干湿程度采取相应的水分管理措施:干了灌,涝了排,湿了耢(中耕)。砂性土保水力差,灌溉次数要增多;黏性土保水力强,灌溉次数可减少,浇水量不宜大;地势低、地下水位高的地方,要节制灌溉,采用窄畦、短畦、深沟高畦,加强排水;在酸性土地区采取“加粪泼浇”,对碱性土强调用河水“大水沟灌溉洗碱”。
追肥后灌水,有利于肥料的分解和吸收作用;分苗、定苗后浇水,有利于缓苗;间苗、定苗后灌水,可弥缝、稳根。
灌排要与其他栽培措施相结合,如施肥后一般要结合灌溉,做到肥水相融;在苗床起苗之前要浇水,便于带土护根;间苗之后要浇一次“合缝水”;分苗或定植之后要浇“定根水”。棚室蔬菜灌溉要与通风结合,冬春季一般要选晴天的中午前灌水,接着大通风,让蔬菜上的水滴和棚内湿气及时散失,然后闭棚升温;要贮藏的蔬菜采收之前要节制灌溉;割韭菜、掐菜薹之后要过两三天再浇水,以利于伤口愈合。