4.3 痕量灌溉技术示范与推广

4.3.1 示范地点与规模

引进北京普泉科技有限公司研发的痕量灌溉技术，在宁夏玉泉营万亩葡萄种植园、张裕葡萄酒庄、银川市葡萄酒产业发展局种植园、宁夏易林公司镇北堡葡萄种植园、宁夏水科院灌溉试验站、宁夏吴忠孙家滩开发区等进行试验示范70亩。

按照痕量灌溉技术试验示范项目要求，2012年示范葡萄痕量灌溉面积38亩，其中：玉泉营大田葡萄5亩、张裕葡萄酒庄大田葡萄7.5亩、银川市葡萄酒产业发展局大田葡萄4亩、设施农业1亩、宁夏易林公司大田葡萄21亩。

2013年推广设施温室痕量灌溉7亩，其中孙家滩设施温室蔬菜痕量灌溉5亩，宁夏贺兰县节水灌溉示范园痕量灌溉2亩。

2014年推广痕量灌溉25亩，其中宁夏水科院试验站葡萄、枣树痕量灌溉5亩，孙家滩枣树痕量灌溉20亩。

4.3.2 推广的主要技术内容

痕量灌溉是中国北京普泉公司研发的新型灌溉技术，属地下连续灌溉技术，其组成主要有水源工程、首部加压及简易过滤装置、地下管网工程、田间灌溉系统和灌水器组成。

4.3.2.1 痕量灌溉灌水器的选型

目前，痕量灌溉主要有两种产品：一种是每米痕量灌溉管道有3个控水头；另一种是每米5个控水头。每个控水头（灌水器）的流量为1～200mL/h，不同作物可选择控水头数量不同的产品。同时根据作物的耗水规律，作物的根系范围，不同作物可以选择1行作物布设1根痕量灌溉毛管，也可1行作物布设2根痕量灌溉毛管（布置在作物的两侧）。痕量灌溉毛管埋设在地表20cm以下，根据作物耕作深度要求，埋管深度以不影响耕作为宜。

4.3.2.2 水源工程

要求有持续的供水能力，可以是高位蓄水池、也可以是机井水源，要求水源工程出口压力在2～10m，以保证管道的正常输水，灌水器压力在2m左右即可。

水源工程的日供水能力：考虑作物的行距（宽行作物、窄行作物）、作物的耗水特性（高耗水作物、一般作物）、痕量灌溉管道的布设（1行作物布设1根毛管、1行作物布设2根毛管），选择适宜的痕量灌溉管道（每米3个控水头、每米5个控水头）、灌水器流量（1～200mL/h，在灌溉初期灌水器流量较大，在灌溉一定时间后流量逐渐减小，建议取平均值100mL/h）。

针对1行作物布设1根痕量灌溉管道：

W=(72~120)×A/D

针对1行作物布设2根痕量灌溉管道：

W=(144~240)×A/D

式中 W——水源工程日最大供水能力，m³/d；

A——痕量灌溉工程规划设计灌溉面积，hm²；

D——作物行距，m。

当选择每米3个控水头的痕量灌溉管道，系数选择小值；当选择每米5个控水头的痕量灌溉管道，系数选择大值。

如高位蓄水池有调蓄要求，考虑蒸发渗漏等损失，调蓄水池的容积为

W ₀=1.15TW

式中 T——调蓄周期，d。

4.3.2.3 管网工程

痕量灌溉工程管网系统多分为3级，第一级为灌溉规划区输水主管，第二级为灌溉单元输水管道，第三级为田间痕量灌溉毛管。输水主管、单元输水管道工程按照连续灌溉、日供水量设计，各级管网的管径为

d=3.84×10^-3［W/V］^0.5

当W=144×A/D时 d=0.046［A/（D×V）］^0.5

当W=240×A/D时 d=0.059［A/（D×V）］^0.5

式中 d——该级别管道控制灌溉面积需输水管道的管径，m；

V——管道经济流速，建议按照1.2m/s取值；

D——作物行距，m。

如规划灌溉面积为100hm²，葡萄作物的行距3.5m，选择1m 3个控水头的毛管，每行葡萄铺设2根毛管的布置方式，输水主管的管径d为0.224m。如将规划灌溉区域划分为10个痕量灌溉单元，单个灌溉单元为10hm²，灌溉单元输水管道管径d为0.071m。痕量灌溉毛管的管径d为0.016m。

痕量灌溉单根毛管最大铺设长度500m，建议铺设长度控制在300m以内，以保持灌水的均匀性。

4.3.2.4 灌溉技术

痕量灌溉属地下灌溉，不同作物适宜土壤含水率区间不同，因此需要根据作物的需水要求，适当控制土壤的湿润程度，也即控制每天的灌溉时间。通常痕量灌溉工程按照每天24h灌溉设计，但在工程运行中，可适当缩短每天的灌溉时间，或实施一定的间隔期进行控制灌溉。

根据宁夏已经开展的葡萄、枣树痕量灌溉，葡萄生育期的灌溉制度为：5月10m³/亩、6月20m³/亩、7月20m³/亩、8月20m³/亩、9月10m³/亩。

4.3.3 示范区建设概况

4.3.3.1 玉泉营葡萄痕量灌溉试验区

玉泉营痕量灌溉试验区长92m、宽35m，共种植葡萄10行，葡萄种植行距3.5m，每行葡萄布置痕量灌溉管2根，灌溉管埋深0.4m，分别位于葡萄种植行的两侧，管网采用闭合环路布置。将试验区划分为2组，分别开展清水试验和浑水试验。试验区建设深20mφ25mm小管井1眼，配套2m³水箱2个，自吸式水泵1台，小型加压泵2台，排气阀2个。

4.3.3.2 张裕葡萄痕量灌溉试验区

张裕葡萄痕量灌溉试验区长350m、宽14m，共种植葡萄4行，葡萄种植行距3.5m，每行葡萄布置痕量灌溉管2根，灌溉管埋深0.4m，分别位于葡萄种植行的两侧，管网采用开环布置。将试验区划分为2组，分别开展清水试验和浑水试验。试验区建设深20mφ25mm小管井1眼，配套2m³水箱2个，自吸式水泵1台，小型加压泵2台，排气阀2个。

4.3.3.3 宁夏水科院灌溉试验站试验区

宁夏水科院灌溉试验站葡萄、枣树痕量灌溉试验区长114m、宽14m，共种植葡萄2行、枣树2行，葡萄、枣树种植行距均为3.5m，每行葡萄、枣树布置痕量灌溉管2根，灌溉管埋深0.4m，分别位于葡萄、枣树种植行的两侧，管网采用开环布置。将试验区划分为2组，分别开展葡萄、枣树痕量灌溉试验。试验区建设深38mφ50mm小管井1眼，配套6m³水箱2个，自吸式水泵1台并配套浮子式水位自动控制器，排气阀2个。

4.3.3.4 其他项目区建设

在项目组的协调配合下，北京普泉公司分别与银川市葡萄酒产业发展局、宁夏易林公司、宁夏大学农学院、宁夏吴忠孙家滩开发区签订痕量灌溉技术示范区建设合同，由北京普泉公司负责承建了银川市葡萄酒产业发展局大田葡萄痕量灌溉4亩、设施农业1亩，宁夏易林公司大田葡萄痕量灌溉21亩、孙家滩设施温室蔬菜痕量灌溉5亩，宁夏贺兰县节水灌溉示范园痕量灌溉2亩，孙家滩枣树痕量灌溉20亩。

4.3.4 试验监测主要内容

灌溉试验监测设施主要布设在张裕葡萄痕量灌溉试验区与宁夏水科院灌溉试验站试验区。

4.3.4.1 灌水量观测

张裕葡萄痕量灌溉试验区灌溉系统有2个水桶，每个水桶为2行葡萄的灌溉首部，每行葡萄长350m、宽3.5m，每个水桶控制面积2500m²，水桶容积为2m³，每次灌水有效容积约1.25m³，实现每天间歇灌溉，灌溉水量由安装在管网首部的水表观测读数，每次灌水做好灌水量记录。每5天打开灌溉系统尾部冲洗一次管道。

宁夏水科院灌溉试验站痕量灌溉试验区采用2个6m³高位水箱自压灌溉，稳定供水压力1.5～2.5m，实现持续灌溉。灌溉水量由安装在管网首部的水表观测读数，每天做好灌水量记录，根据土壤含水率变化，可阶段性关闭管网首部闸阀，调节土壤含水率，做到适宜灌溉。

4.3.4.2 土壤水分观测

张裕葡萄痕量灌溉试验区安装PR2/6土壤剖面水分观测管8根，在试验区的首部（距毛管首部8m）、中部（距毛管首部220m）、后部（距毛管首部330m）分别安装2根土壤水分观测管，在对照区安装2根土壤水分观测管。宁夏水科院灌溉试验站痕量灌溉试验区安装2根土壤水分观测管（距毛管首部55m）。观测深度为0～100cm，每周观测一次，在灌水前、灌水后、降雨后加测。同时在试验区首部、中部、后部布置砖砌观测井，利用10mm厚玻璃隔离观测剖面，在灌溉期间观测土壤的湿润范围。

4.3.4.3 葡萄生长状况观察

在试验区选择固定的葡萄植株，进行定期观测。主要观察葡萄生长状况、生长量。根据对作物长势、土壤含水率变化监测结果，及时调整灌溉水量。张裕葡萄痕量灌溉试验区如作物出现缺水，可每天灌溉2次；如水分过多，可调整为1天灌水1次、3天灌水2次或2天灌水1次，保证作物的正常生长。

宁夏水科院灌溉试验站痕量灌溉试验区采连续灌溉方式，当土壤含水率较大时，适时关闭灌溉系统，待土壤含水率降低到一定程度后，可打开灌溉系统继续灌溉。

4.3.4.4 施肥观测

经与张裕葡萄酒公司管理人员协商、沟通，将葡萄施肥与灌溉统一考虑，肥料选用张裕葡萄专用肥——易溶解的磷酸钾复合肥。施肥时先把肥料在小水桶搅拌溶解，再倒入水箱中随水施入，记录施肥时间、施肥量和肥料种类。

4.3.4.5 水质观测

2013年采用清水和含沙水进行痕量灌溉。根据试验区布设的2套装置，1套采用清水灌溉，1套采用含沙水灌溉。清水系统自2012试验区建立以来一直采用清水灌溉；含沙水系统为2012年至2013年8月15日前采用清水灌溉，8月15日后采用0.16kg/m³、0.32kg/m³、0.48kg/m³、0.64kg/m³、0.8kg/m³含沙水灌溉（每一含沙量水平灌溉5天）。在开展含沙水试验过程中，对水源含沙量、350m管道尾部含沙水进行取样，检测首部、尾部含沙量的变化，并对冲洗水取样进行含沙量测定。

4.3.4.6 均匀度测定

在痕量灌溉系统建设完成后、试验灌溉期结束后，对上部、中部、下部的痕量灌溉控水头的出水量进行检测，测定管道的均匀度，评价痕量灌溉管道的质量和控水头的堵塞情况。

4.3.4.7 作物产量及品质观测

在作物收获期，取样测产，并与大田灌溉进行对比。同时检测产品质量，主要是检测葡萄的糖度和酸度。

4.3.5 示范区应用效果监测及评价

4.3.5.1 土壤容重测定

2013对痕量灌溉试验示范区土壤容重进行测定，测定结果见表4.1。

2013年，对葡萄沟灌、痕量灌溉试验区的土壤有机质、土壤盐分进行了监测，沟灌区土壤全盐量0.8g/kg、有机质3.78g/kg，痕量灌溉区土壤全盐量0.9g/kg，土壤有机质11.29g/kg。

4.3.5.2 土壤田间持水量测定及降雨量监测

2013对痕量灌溉试验示范区土壤田间持水量进行测定，测定结果见表4.2。

2013年降雨监测表明：6月19日至9月16日降雨量89mm。其中6月降雨1次、降雨量13mm；7月降雨2次、降雨量23mm，8月降雨1次、降雨量16mm，9月降雨2次、降雨量37mm。

2014年降雨监测表明：4月16日至8月14日，降雨量111.1mm。其中，4月降雨2次，共25mm；5月没有降雨；6月降雨6次，共30mm，7月降雨5次，共45.8mm，截至8月14日，8月降雨1次10.3mm。

4.3.5.3 控水头出水量应用监测

2014年在宁夏水科院灌溉试验站对葡萄、枣树痕量灌溉不同时期的控水头出水量进行试验监测，试验结果见表4.3。

5月9日痕量灌溉设施安装到位开始灌溉。6月9日监测土壤含水率较高，关闭了痕量灌溉系统，6月16日土壤含水率降低到作物生长适宜含水率下限后，开启灌溉系统。根据灌溉试验结果，在灌溉初期，枣树、葡萄平均痕量灌溉量分别为1.34m³／（亩·d）、1.30m³/（亩·d），控水头出水量分别达到51mL／h、50mL/h；在正常灌溉期，枣树、葡萄痕量灌溉量达到0.67、0.32m³／（亩·d），控水头出水量分别达到3517mL/h、17mL/h。试验结果表明，枣树生育期痕量灌溉水量高于葡萄，随着作物耗水量的变化，控水头的出水量也进行自动调节，以满足作物的需水要求。自5月9日开始痕量灌溉，至8月11日，枣树痕量灌溉水量75.5m³/亩，葡萄痕量灌溉53.08m³/亩。

4.3.5.4 灌水量及灌溉制度

自2012年8月8日张裕葡萄痕量灌溉试验区建成开展灌溉试验，至2012年9月8日灌溉停水，2012年痕量灌溉共灌溉19次，次灌水量2.5m³，次灌水历时2.5小时，共灌溉水量47.5m³，平均灌水6.8m³/亩。2012年11月进行冬灌（沟灌）1次，灌水量70m³/亩；2013年4月30日初春沟灌1次，灌水量60m³/亩；2013年5月9日开始痕量灌溉，截止2013年9月16日，灌水118次，灌水量507.5m³。葡萄一个完整生育期灌水量204.5m³/亩，其中痕量灌溉74.5m³/亩，沟灌水量130m³/亩。灌水试验监测结果见表4.4。

同期相邻大田葡萄沟灌8次、灌水量339m³/亩。痕量灌溉（包括2次沟灌）是大田葡萄灌水量的49%，痕量灌溉（不含沟灌）是同期沟灌的22.5%，节水效果十分明显。

根据2012年、2013年已取得试验成果，总结提出葡萄生育期痕量溉制度为：5月灌水10m³/亩、6月20m³/亩、7月20m³/亩、8月20m³/亩、9月10m³/亩，可满足葡萄生长需水量，作物长势良好，痕量灌溉水量是同期滴灌的40%～50%，节水效果优越。

施肥：在2012年试验期，共施肥5次，次施肥量5kg，总施肥量25kg，亩均施肥3.6kg，肥料为张裕葡萄专用肥——磷酸钾复合肥。每次施肥时先把肥料在小水桶搅拌溶解，再倒入水箱中随水施入。2013年初在葡萄出土时开沟施入底肥，在灌溉期人工直接在作物根区施入肥料。多次少量施肥，提高了肥料的使用效率。

4.3.5.5 灌溉均匀度

痕量灌溉属地下灌溉。为了准确掌握痕量灌溉的灌水均匀度，2012年在灌溉设施安装完成还没有填埋管沟时，对灌水均匀度进行测定。虽然痕量灌溉管道长350m，但各控水头出水量十分均匀，灌溉均匀度达到95%以上，较压力补偿式滴灌的均匀度有较大提高。

在2013年试验中期，通过土壤湿润剖面感官观测，毛管在200m范围内，均匀度较高，在350m范围内，均匀度有所降低。因此在灌溉试验结束后，分别对试验区首部、中部、尾部的毛管进行开挖，对毛管上部、中部、下部各处连续的3个控水头出水量进行监测，评价毛管灌溉均匀度。监测结果表明，毛管使用1年后，250m范围内毛管的灌水均匀度会在90%左右；超出250m，后部出水量、湿润范围较前部略有减小，灌溉均匀度降低。

4.3.5.6 土壤水分

在试验过程中，对毛管首部、中部、下部的土壤水分每周监测1次，葡萄各生育期土壤水分监测结果见图4.2。痕量灌溉属地下微量持续灌溉，其表层、深层土壤含水率明显低于作物主要根系活动层20～80cm土层的含水率，且在生育期，土壤含水率长期维持在适宜土壤含水率区间，有利于创造作物试验生长环境。沟灌土壤含水率在灌溉刚结束后较高，但经一段时间，含水率降低较多。

图4.2（一） 不同监测断面、不同时段土壤含水率监测结果

图4.2（二） 不同监测断面、不同时段土壤含水率监测结果

图4.2（三） 不同监测断面、不同时段土壤含水率监测结果

葡萄生育期不同土层土壤含水率变化过程监测结果见图4.3。

图4.3 生育期不同土层土壤含水率变化过程监测结果

图4.4 生育期不同土层土壤含水率变化过程监测结果

4.3.5.7 土壤湿润范围监测

2013年，对控水头、单根痕量灌溉管道开挖纵、横剖面测定湿润范围，试验区土壤为沙土，土壤湿润范围监测结果见图4.5。痕量灌溉管道埋深40cm，湿润范围在20～80cm，单根痕量灌溉管道湿润宽度在50～60cm。根据对土壤湿润范围监测结果分析，每行作物铺设2根痕量灌溉管道，能较好满足行播作物根系需水。痕量灌溉管道需埋入地下，开沟埋管并回填，如铺管不能与作物种植同时进行，单独施工需要大量的人力或机械，施工费用较高。

图4.5 痕量灌溉纵横剖面湿润范围

2014年对两根布置的痕量灌溉管道灌溉剖面进行开挖，枣树两侧埋设的痕量灌溉管道间距94cm，痕量灌溉管道埋深30cm，痕量灌溉管道的湿润范围完全搭接，湿润宽度达到1.4m左右，湿润深度大于1.0m。表层0～10cm土壤含水量较小，在痕量管道附近、深度10～60cm土壤含水量较高，在深度大于80cm后，土壤含水量降低。靠近痕量灌溉管道附近，枣树根系密布。枣树生长旺盛，痕量灌溉能够满足枣树正常生长对水分的需求。

4.3.5.8 灌溉水含沙量变化

2013年8月和9月，利用其中一个水桶灌溉系统，进行了含沙水灌溉试验，分别监测水源含沙量、管道尾部含沙量，在9月8日灌水结束后，利用清水灌溉，对清水冲洗时的排水含沙量监测，监测结果见表4.5。

根据高含沙水灌溉试验监测结果，痕量灌溉毛管尾部含沙量随着水源含沙量的增大而增大。高含沙水灌溉结束后对毛管上部、中部、下部的控水头出水量测试表明，短期内高含沙水灌溉对控水头的出水量影响不大；浑水灌溉后利用清水对管道进行了冲洗（不再有泥沙排出），破坏性检测表明，毛管内部有2～3mm厚的淤积泥沙，长期利用高含沙水会造成毛管整体堵塞，也会对控水头产生严重影响。因此，利用高含沙黄河水痕量灌溉时，必须对水中的泥沙做净化处理。

4.3.5.9 作物长势

选择固定作物植株观测长势、生长量，植物生长状况监测结果见图4.6（在生育期植株进行了修剪）。

图4.6 葡萄生育期生长量监测结果

根据试验观测，在2012年8月9日至9月9日试验期，痕量灌溉大田作物植株平均生长量35cm、沟灌植株平均生长量25cm，痕量灌溉作物生长量超出大田作物生长量10cm。2013年痕量灌溉作物生长量与沟灌相近，长期长势旺盛，均匀、植株健壮，而大田沟灌葡萄在每次灌溉后期表现出缺水现象、出现枝叶发黄、蔫萎、长势不均。根据作物长势判断，痕量灌溉更容易创造作物适宜的水生态环境，有利于作物提高产量与品质。

4.3.5.10 产量及品质

在清水、含沙水灌溉系统的上部、下部各选择1行葡萄、长10m，测定其株数、产量，并折算到亩产。由于鸟在葡萄成熟的过程中吃掉了部分葡萄、产量受到一定影响。上部葡萄为3年生葡萄、下部为4年生葡萄。监测结果见表4.6。

产量与品质检测结果表明，由于土壤肥力的差异，痕量灌溉小区产量较沟灌产量普遍提高，仅依据1年的上述测产，三年生葡萄平均提高产量40%，四年生葡萄平均提高产量19%，糖度提高10%。结合2014年枣树、葡萄的长势和结果情况初步判断，痕量灌溉不会造成作物减产，且对产量的提高和品质提升都有显著作用。

4.3.5.11 痕量灌溉投资分析

痕量灌溉与滴灌相似，均由灌溉水源工程、供水首部、管网工程、田间灌溉系统组成。不同之处在于痕量灌溉工程需要的水源工程规模不同（调蓄规模较小）、供水首部较为简单（简单的过滤设施、低压、低流量）、管网工程简化（毛管长度大幅度增加、支管数量减少、各级供水管道管径减小）、田间灌溉系统较滴灌复杂（毛管长度增加、人工或机械开挖、填埋毛管沟、毛管埋入地下、增加排气装置、1行作物需要铺设2根毛管，痕量灌溉毛管较滴灌毛管造价高出许多）。综合比较滴灌与痕量灌溉工程的投资，按照100hm²痕量灌溉与滴灌工程直接投资进行对比。

1.黄河水源100hm²葡萄痕量灌溉工程

选择1m毛管3个控水头的痕量灌溉毛管，每行作物铺设2根毛管，葡萄行距3.5m，日灌水量：W=144A/D=4114m³/d，或171m³/h。

蓄水池规模按照10d最大灌水量进行调蓄，考虑蒸发、渗漏损失，则调蓄容积：W₀=1.15WT=1.15×4114×10=47310m³

将100hm²痕量灌溉区划分为10个灌溉单元，每个灌溉单元面积10hm²，毛管控制长度300m，则1个灌溉单元面积300m×333m，每个痕量灌溉单元需铺设痕量灌溉毛管191根（1行作物铺设2根）。根据管网布局，灌溉管网按照3级管网布局，其中供水主管3100m，供水支管3330m，痕量灌溉毛管1900根，总长569142m。需配置毛管尾部排气联通管道3300m。各级管道管沟开挖采用机械开挖，输水管道开挖深度1.2m，痕量灌溉毛管开挖深度0.4m。

输水主管管径计算：d=0.046［A/（D×V）］^0.5=0.046×［100/（3.5×1.2）］^0.5=0.224（m）

输水支管管径计算：d=0.046［A/（D×V）］^0.5=0.046×［10/（3.5×1.2）］^0.5=0.071（m）

选择输水主管为0.32Mpφ250PVC管道，支管选择0.32Mpφ76PVC管道，痕量灌溉毛管选择北京普泉公司定型产品。100hm²葡萄痕量灌溉直接投资概算见表4.7。

100hm²葡萄痕量灌溉投资概算596.63万元，亩均投资3977元（包括水源工程）。

2.黄河水源100hm²葡萄滴灌工程

选择贴片式滴头毛管，滴头间距0.3m，滴头流量2L/h，每行作物铺设1根毛管，葡萄行距3.5m，毛管铺设长度100m，次灌水量30m³/亩，1次灌水总需水量：W=30×100×15=4.5万m³。蓄水池调蓄规模按照1次灌水量进行调蓄，考虑蒸发渗漏损失，则调蓄容积：W₀=1.15W=5.18万m³

将100hm²葡萄灌溉区划分为100个滴灌单元，每个灌溉单元面积1hm²，毛管控制长度100m，则1个灌溉单元面积100m×100m，每个滴灌单元需铺设滴灌毛管29根（1行作物铺设1根），1个灌溉单元灌溉流量为19.3m³/h。根据管网布局，灌溉管网按照3级管网布局，其中供水主管9000m，供水支管10000m，滴灌毛管2900根，总长290000m。各级管道管沟开挖采用机械开挖，输水管道开挖深度1.2m，滴灌毛管布置在地表。10d 1个轮灌期，亩均次供水量30m³/亩，每个灌溉单元次灌溉时间24h，同时工作的灌溉单元为10个。输水主管流量为193m³/h，输水支管的管径为19.3m³/h。

输水主管管径计算：d=0.019［Q/V］^0.5=0.019×［193/1.2］^0.5=0.241（m）

输水支管管径计算：d=0.019［Q/V］^0.5=0.019×［19.3/1.2］^0.5=0.076（m）

选择输水主管为0.63Mpφ250PVC管道，支管选择0.32Mpφ76PE管道，滴灌毛管选择滴头间距0.3m、壁厚1mm的滴灌管。100hm²葡萄滴灌直接投资概算见表4.8。

100hm²葡萄滴灌工程投资概算468.23万元，亩均投资3121.5元（包括水源工程）。

3.机井水源葡萄痕量灌溉工程

选择50m³/h机井1眼，日供水量1200m³，选择1m毛管3个控水头的痕量灌溉毛管，每行作物铺设2根毛管，葡萄行距3.5m，300m长痕量灌溉毛管出水量90L/h，痕量灌溉最大控制灌溉面积29hm²。日灌水量：W=144A/D=1200m³/d，或50m³/h。按照1眼机井25hm²灌溉面积进行设计。

将25hm²痕量灌溉区划分为1个灌溉单元，毛管控制长度300m，则1个灌溉单元面积300m×835m，需铺设痕量灌溉毛管478根（1行作物铺设2根）。根据管网布局，灌溉管网按照2级管网布局，其中供水主管840m，痕量灌溉毛管478根，总长143400m。需配置毛管尾部排气联通管道840m。各级管道管沟开挖采用机械开挖，输水管道开挖深度1.2m，痕量灌溉毛管开挖深度0.4m。机井布置在灌区的中部，主管向两侧布置（主管流量为总流量的一半）：

输水主管管径计算：d=0.046［0.5A/（D×V）］^0.5=0.046×［0.5×25/（3.5×1.2）］^0.5=0.079（m）

选择输水主管为0.32Mpφ90PVC管道，痕量灌溉毛管选择北京普泉公司定型产品。1眼机井葡萄痕量灌溉投资概算见表4.9。

1眼机井控制25hm²葡萄痕量灌溉，工程投资概算86.82万元，亩均投资2315元。

4.机井水源葡萄滴灌工程

选择50m³/h机井1眼，日供水量1200m³，葡萄10d灌溉1次，次灌水量30m³/亩，滴灌最大控制灌溉面积26hm²，按照20hm²设计。选择贴片式滴头毛管，滴头间距0.3m，滴头流量2L/h，每行作物铺设1根毛管，葡萄行距3.5m，毛管铺设长度100m，次灌水量30m³/亩。将20hm²葡萄灌溉区划分为23个滴灌单元，每个灌溉单元面积0.875hm²，毛管控制长度100m，则1个灌溉单元面积100m×87.5m，每个滴灌单元需铺设滴灌毛管25根毛管（1行作物铺设1根），1个灌溉单元灌溉流量为16.65m³/h。根据管网布局，灌溉管网按照3级管网布局，其中供水主管1000m，供水支管2000m，滴灌毛管575根，总长57500m。各级管道管沟开挖采用机械开挖，输水管道开挖深度1.2m，滴灌毛管布置在地表。亩均次供水量30m³/亩，每个灌溉单元次灌溉时间24h，同时工作的灌溉单元为3个。输水主管流量为50m³/h，输水支管的管径为19.3m³/h。机井布置在灌区的中部，主管向两侧布置（主管流量为中流量的一半）：

输水主管管径计算：d=0.019［Q/V］^0.5=0.019×［0.5×50/1.2］^0.5=0.086（m）

输水支管管径计算：d=0.019［Q/V］^0.5=0.019×［16.65/1.2］^0.5=0.071（m）

选择输水主管为0.32Mpφ90PVC管道，支管选择0.32Mpφ76PE管道，滴灌毛管选择滴头间距0.3m、壁厚1mm的滴灌管。1眼机井葡萄痕量灌溉投资概算见表4.10。

1眼机井控制20hm²葡萄滴灌，工程投资概算26.8万元，亩均投资892元。

根据不同水源葡萄痕量灌溉与滴灌工程（包括水源工程集设）投资对比分析见表4.11。

根据痕量灌溉技术与滴灌技术投资对比分析，痕量灌溉较滴灌亩均投资高出27.4%以上。投资较高的原因是痕量灌溉毛管单价是滴灌毛灌单价6.74倍，痕量灌溉毛管的用量是滴灌毛管用量的2倍，痕量灌溉毛管需要开挖和回填毛管沟，痕量灌溉毛管的投资达到整个工程投资的60%以上，增加了工程投资。灌溉面积越大，痕量灌溉的效应越突出；灌溉面积越小，痕量灌溉的亩均投资越高。

考虑工程的使用寿命，如滴灌毛管的使用时间为3年，痕量灌溉毛管的使用寿命为10年，每次更新毛管，需增加投资266元/亩，在10年运行期，滴灌毛管需要更新2次，共增加毛管投资531元/亩，滴灌工程的投资仍低于痕量灌溉工程的投资。因此，痕量灌溉毛管单价过高，已经成为推广痕量灌溉的制约因素。

4.3.5.12 痕量灌溉技术应用评价

（1）建设痕量灌溉试验、示范区70亩。根据在张裕葡萄种植园开展的葡萄痕量灌溉试验和对灌溉用水、土壤水分变化、土壤湿润范围、作物长势、产量、品质的监测结果分析，痕量灌溉较大田灌溉节水75%以上，较滴灌节水40%～50%，无深层渗漏，水分利用效率达到95%以上。痕量灌溉毛管铺设长度300m，灌溉均匀度达到90%。痕量灌溉技术能够按照作物的需水规律持续供水，为作物生长创造良好的水环境，葡萄产量高于沟灌产量20%以上，糖度较沟灌提高10%。痕量灌溉管道埋深40cm时，湿润深度范围为20～80cm，单根痕量灌溉管道湿润宽度50～60cm。研究提出葡萄生育期痕量灌溉制度为：5月灌水10m³/亩、6月20m³/亩、7月20m³/亩、8月20m³/亩、9月10m³/亩。痕量灌溉是目前最具节水潜力的新型高效节水灌溉技术之一，值得大力推广应用。

（2）痕量灌溉是一持续、小流量、低水头灌溉技术，对水质的要求较滴灌低。由于灌溉时需要一定的水头、且持续时间较长，设施温室或小面积灌溉，可架设高位水箱供水；如果大面积灌溉，必须利用高位蓄水池或变频加压水泵，持续不断的保证低压供水。

（3）痕量灌溉单位时间供水量较小，对北方干旱地区，作物的腾发量较大，对于耗水强度较高的作物，需2根管道为1行作物供水，造成工程造价较高。现北京普泉公司已开发出供水流量范围更大的新型控水头，达到1根管道满足1行高耗水作物（如枸杞）的需水要求。

（4）根据2年的试验观测结果分析，痕量灌溉适宜在宁夏干旱、半干旱区的大田葡萄、红枣、枸杞、设施农业等经济、特色作物灌溉中推广应用。是目前最具节水潜力的新型高效节水灌溉技术，能够较好地实现水肥一体化控制，便于为作物创造适宜生长的水生态环境，有利于提高作物的产量和品质，是节水的革命性措施，是值得大力推广应用的新型节水灌溉技术。

4.3.6 对技术完善的建议

（1）还缺乏对痕量灌溉在不同水质、长期灌溉的生物化学堵塞、长距离毛管铺设的灌溉均匀度、不同供水压力下控水头出水量等影响痕量灌溉大面积推广的系统试验研究成果。

（2）痕量灌溉属连续灌溉，其设计理论不同于滴灌等间歇灌溉，还没有形成痕量灌溉技术设计规范，缺乏痕量灌溉工程设计的指导性文件。国家应该加快痕量灌溉工程设计技术规范的制定。

（3）现痕量灌溉设施主要应用在城市绿化、园林壁画、造景、花卉苗圃、屋顶花园等方面，近年普泉科技公司也开展了温室蔬菜、大田桃树、玉米、马铃薯等方面的应用试验研究，也在宁夏、新疆等地开展了葡萄、枣树、枸杞痕量灌溉技术推广应用，但还缺乏不同地域、不同作物痕量灌溉制度的研究，制约了痕量灌溉技术的推广应用。各地区技术推广部门应与痕量灌溉生产企业合作，加大技术的推广力度，开展不同地区、不同作物痕量灌溉的广泛试验，尽快完善相关评价结论，提出各类作物的痕量灌溉制度，支撑痕量灌溉工程的规划设计。

（4）现北京普泉公司生产的痕量灌溉管为φ16PE管道，1m安装3个控水头，销售价格4元/m以上，目前市场销售的滴灌管道在0.5～0.6元/m，滴灌带0.2元/m，痕量灌溉毛管造价较高，制约了痕量灌溉大面积的推广。痕量灌溉生产企业应加大产品研发攻关，实现机械化、规模化生产，将造价降低到1元/m左右，才可能有较大的产业化空间。

（5）痕量灌溉铺设需要开挖毛管沟，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，容易对植物根系造成损伤；毛管埋设距离作物较远，影响植物对水分的吸收利用；在作物已种植的情况下，为保证根系均匀供水，需在作物两侧铺设毛管，造成投资增大，可能造成水分浪费。

（6）试验应用的痕量灌溉毛管为第三代产品，其制作采用半机械、半手工制作而成，控水头的过滤膜与控水头腔体采用手工焊接方式，质量难以控制，容易造成过滤膜焊接不牢固，在应用中冻融交替容易脱落，造成控水头堵塞。2014年引进厂家已开发出的第四代毛管、控水头，其焊接采用机械焊接，提高了焊接质量。建议要加强控水头过滤膜的焊接质量控制，保证焊接的过滤膜在水流冲击、低温、冻融交替等情况下，保证过滤膜不脱落。

（7）痕量灌溉单位时间供水量较小，对北方强烈蒸发地区，作物的蒸腾蒸发量较大，对于耗水强度较高的作物，单根管道供水强度就很难满足作物强蒸发的需求，有时需2根为1行作物供水，会造成工程造价提高。因此有必要研究不同供水强度的控水头，或者增大控水头的单位时间供水量范围，可根据管道供水压力在一定范围内调节控水头的供水量；现主要采用延长供水时间，保证作物的需水。

（8）痕量灌溉是一持续、小流量、低水头灌溉技术，对水质的要求不高。由于灌溉时需要一定的水头、且持续时间较长，设施温室或小面积灌溉，可架设高位水箱供水；如果大面积灌溉，就必须利用水泵加压，水泵运行时间长，容易造成烧泵等现象。因此痕量灌溉适宜具有高位蓄水池的灌溉区，可利用高位蓄水池，持续不断的保证压力供水。如利用水泵加压，应该配套变频装置，调节水量与压力，保证系统的正常运行。