3.2 主要技术内容及特点
3.2.1 主要技术内容
微润灌溉以地下给水方式将水分与肥料直接送入根区层，避免了径流损失、渗漏损失和蒸发损失，水分利用系数大幅度提高。灌溉系统中不含动力设备，系统运行的驱动能量为水位势能和土壤势能，不消耗动力，且全自动化运行，节省运行费用。微润灌溉以连续灌溉为特征，在灌溉行为上区别于以往的各种灌溉方式，对农田实际耗水量及节水潜力的理解也将发生新的变化。微润灌溉的给水器有3种：带状的微润管、微型圈和袋状的微型水库见图3.1、图3.2。
图3.1 微润管的外部及内部结构
图3.2 微型水库
3.2.2 工作原理
微润灌将半透膜技术原理引入灌溉领域，用半透膜的透水原理拟合生物半透膜的吸水过程，从而做到了灌溉系统的供水过程与植物的吸水过程在时间上同步，用微量的水以缓慢渗透方式向土壤给水。其工作过程为：从地下或地面水源，由水泵把水扬到高位水箱，再经过水位控制器控制水头，经输水管网进入微润管或微润圈，到达植物根部，慢慢湿润作物根区土壤，使作物根系层达到土壤水气平衡，处于较佳的水土环境，满足作物生长周期内所需水分和养分。
微润灌溉是深圳微润灌溉有限公司研究的纳米半透膜灌溉技术，属一种地下连续灌溉，其组成主要有水源工程、地下输水管网工程、田间灌溉系统和灌水器组成。
3.2.2.1 水源工程
微润灌溉的供水水源可以是田间高位水箱、水塔或自来水管。水源不同，水位控制方法不同，但控制参数只有一个，就是水位（水头）。微润管单位长度的出水量与水位高度即系统内静压力成正比，二者关系见图3.3。
图3.3 水位与微润管出水量的关系图
1.以田间水箱为水源的水位调控
田间高位水箱是为建造灌溉系统专设的供水水箱，水箱内的水位高度距离地面的高度应不低于2m，其容积视地块大小与注水频率确定。一般按每日每亩耗水量0.3m3计算水箱容量，计算时应考虑到补水频次，频次越高（如每日补水一次）水箱容积越小，土壤含水量波动越小。若将向水箱补入时间间隔降至3～5d／次，水箱容积需较大。在这种情况下，农田土壤水分虽有些波动，但对灌溉效果不会产生较大影响。
在初次灌溉时，将水箱注满，使系统的出水量保持在最大状态运行5～7d，在土壤中尽快形成润湿体。当润湿体形成且包含了作物的根层后，适当降低水箱中水位的高度。降低水位的目的：一是减少供水量，不让润湿体继续扩大到根区之外，避免水分浪费；二是降低到适当的高度保证供水量的稳定，从而保持润湿体内土壤的适当湿度。土壤适宜的湿度可通过测定、观察来确定。一经确定，它所对应的水位高度就是该时段最适宜的水位高度。在此后较长一段时间内，均应保持水箱注水达到该水位高度。随作物不断生长，作物根区体积不断扩大，此时，可适当将水位调高，从而使润湿体适当扩大。这种逐渐调升的做法可以使作物在全生长期内都保持较为适宜的水土环境，也可使灌溉系统始终在节水状态下运行。
2.以水塔或自来水为水源的水位调控
当以水塔或自来水为水源时，由于水压较高，须经减压阀将水压降低到适当压力，并通过调节减压阀来控制系统的灌溉水量。
微润灌的减压系统由减压阀、球阀、压力表、保险管四部分组成。其中减压阀、球阀、压力表3部分用于调节系统压力，控制系统的出水量，压力表显示减压后系统内的压力值。通过阀门调压，可以将系统稳定在希望的压力值上，长时间内保持以恒定的水量向土壤供水。
与使用田间水箱供水一样，当初次灌溉时，可将压力调高，使系统供水量较大，保持3～7d，待润湿体形成后，再将压力降至适当位置。微润管耐水压强度为10m水柱或0.1MPa，因此，减压系统中配置的压力表量程应适用于整个系统，并保持灌溉系统内的水压保持在0.1MPa以下。为防止初次调压时操作不慎造成系统损坏，减压系统中应配备一条保险管。压力过高时，它首先破裂，使系统降压，对压力表和微润管起到保护作用。保险管仅在系统初次调节时使用，将其安装在水系统的最前端，紧接在压力表之后，裸露于地面上。当系统初调完毕，进入稳定运行状态后，即可将其去除或埋入地下。
3.2.2.2 田间管网工程
田间输水管为φ16PE软管，通过三通、弯头等标准件与微润管或微型水库插接，组成田间灌溉管网。田间输水管通过主输水管与水源连接。
3.2.2.3 灌水器选择
微润灌溉的给水器有两种：微润管和微型水库，两种产品适用于不同作物或不同的灌溉场合。
1.微润管
微润管（Moistube）是管状给水器，管壁上无可见孔，充水后整条管湿润（犹如人体皮肤出汗）。微润管可以以持续释水的方式灌溉作物，灌溉水量可以通过调整系统压力进行精确控制。
微润管埋入土壤中后，可在植物主根区形成一定范围的润湿体（图3.4），润湿体内土壤含水量及含气量可被控制。润湿体的体积也可以依据植物主根区体积大小进行控制，以保证植物的主根系始终被包容在润湿体内，从润湿体土壤中吸收水分、受到科学灌溉。
图3.4 微润管润湿体剖面示意图
微润管可以按垄埋设，每垄一条。灌溉时每条垄下形成一圆柱形润湿体。垄间无根系分布区土壤保持干燥，避免了水分浪费。
2.微型水库
微型水库（Micro Reservoir，MR）是袋状给水器，每个袋的“库容”约3kg，专门用于树木的灌溉。树木属稀植作物，行距及株距相对较大，适合用微型水库进行点式灌溉。每棵树旁埋设1～2个微型水库，微型水库充满水后形成的准圆柱形润湿体可以缓慢释水，湿润树木根区土壤，灌溉树木（图3.5）。
微型水库的给水方式、给水量控制、润湿体形成及控制等，在原理上与微润管相同。
图3.5 微型水库润湿体剖面示意图
3.2.3 技术特点
3.2.3.1 技术优点
（1）避免水土流失、改善土壤微环境。土壤水分长期稳定在田间持水率以下，实现理想的作物根系吸收和生长环境，土壤环境得到改善。
（2）降低面源污染、提高作物品质。肥料利用率高，有效降低面源污染，提高作物品质，作物生长旺盛。
（3）降低成本、管理方便。无需电力、低能耗、高节水，减少后续人工费用，系统控制简单，管理更加科学。一次安装后，做到不间断自动灌溉。
（4）适合山地、沙地、复杂地形。避免渗漏损失，解决高落差灌溉问题。
（5）水肥一体、稳产增产。低速微量灌溉避免了周期性旱涝胁迫，有利于植物根系发达，增产效果明显。为现代农业水肥一体化提供了最佳载体，节省肥料用量。降低大棚内湿度，减少病虫害。
3.2.3.2 技术缺点
（1）微润灌溉属连续灌溉，其设计理论不同于滴灌等间歇灌溉，还没有形成微润灌溉技术设计规范，缺乏微润灌溉工程设计的指导性文件。
（2）缺乏不同地域、不同作物微润灌溉制度的研究，制约了微润灌溉的推广应用。
（3）微润灌溉铺设需要开挖管沟，在现状应用中，多不具备机械开挖的条件，采用人工开挖，造价较高；另外，在开挖毛管沟的工程中，容易对植物造成损坏。
（4）微型水库内膜易损坏，造成漏水，维修费用较高，增加了成本；微润管的施用寿命，商家承诺为3年，但暂无权威部门出具可靠检测报告。
（5）亩均投资成本较高，其中微型水库为1100元/亩，微润管为760元/亩，不包括输水管PE管、三通等配件。
（6）在北方特殊的气候、土壤环境及传统的灌溉习惯下，农田须冬灌或春灌以提墒或压盐（洗盐），若采用微润灌溉，则有必要保留地面灌溉系统，从而造成灌溉农田存在双灌溉系统。
（7）微润灌溉配套管件及相关配件市场化销售不够完善，减压阀、锁扣三通等配件销售厂家较少，增加施工难度、时限。