吮吸浸潤根灌技術(shù)

袁麗紅?周英翰

摘要：微孔毛細(xì)材料具有使水依總水勢運(yùn)動(dòng)的功能，并具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，可以作為水分轉(zhuǎn)移的介質(zhì)而在根灌中實(shí)現(xiàn)吮吸浸潤土壤的目的。

關(guān)鍵詞： 吮吸浸潤;首創(chuàng)技術(shù);節(jié)水灌溉

所謂吮吸，就是依據(jù)水有從高水勢向低水勢運(yùn)動(dòng)的物理特性，將微孔毛細(xì)材料作為工作介質(zhì)，把輸水管道內(nèi)的水吮吸提升輸送出來。

所謂浸潤，就是微孔毛細(xì)材料體內(nèi)所含的水向低水勢處溢出，而濕潤其外部土壤的浸潤現(xiàn)象。

如附后的圖片所示，經(jīng)豎立的白色管，向埋入地下的吮吸浸潤裝置——圖中的方形水槽輸水或在槽內(nèi)有存水，在微孔毛細(xì)材料的作用下，水被吮吸提升輸出，濕潤周圍的土壤，并不斷運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散對相鄰的土壤層進(jìn)行浸潤，產(chǎn)生了一個(gè)從水槽上平面向上凸起的、含水量明顯高于外部的馬鞍形濕潤區(qū)。馬鞍形濕潤區(qū)邊緣的水勢，隨著濕潤鋒面的擴(kuò)散而逐步減小，直至達(dá)到與其外部水勢平衡的臨界狀態(tài)。此時(shí)馬鞍形濕潤區(qū)的水分不再對外擴(kuò)散。同時(shí)處于馬鞍形濕潤區(qū)內(nèi)植物根部對水分的吸收作用，將增大根部土壤的水吸力，進(jìn)一步抑制了馬鞍形濕潤區(qū)向外擴(kuò)散的趨勢，減少了水分?jǐn)U散的損耗，增大了水分的有效利用率。當(dāng)植物需從根部吸收的水分，與其周圍土壤能提供的水分量趨于平衡時(shí)，水的利用率將達(dá)到最大。因?yàn)樗谖⒖酌?xì)材料中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受水勢差的制約，也就產(chǎn)生了以水勢差控制水分?jǐn)U散運(yùn)動(dòng)的可能。即通過控制水勢差，加快或減緩水分的溢出，以匹配植物實(shí)時(shí)的水需要量。

土壤的墑情，可以認(rèn)為是單位體積土壤中的含水量與該單位體積干土壤重量之比。對于灌溉來說，面積越大、土壤層的厚度越深，所包含的土壤量就越大。要達(dá)到一定墑情所需要的灌溉用水就越多。而包裹植物根部，能為植物的根部提供水分的土壤層深度及所包含的土壤量是有限的。需要浸潤以保障墑情的植物根部附近土壤的量越少，所需的灌溉水消耗也將越少，也就會更省水。如下圖所示，能為植物根系供水的土壤層基本在方框范圍內(nèi)，只要能保障這有限范圍土壤層的墑情，就可以滿足植物生長對水分的需求。由于土壤的整體性，為保障這有限范圍土壤層的墑情，受土壤總水勢的作用，水分必然會向四周擴(kuò)散滲潤，而使灌溉用水會大于需要保障的墑情的用水量。但這種因土壤內(nèi)部總水勢作用而產(chǎn)生的擴(kuò)散、滲漏損耗，將遠(yuǎn)小于其他灌溉方式產(chǎn)生的損耗。

西安誼鑫隆科技開發(fā)有限責(zé)任公司歷經(jīng)5年的潛心研究，首先提出以水分在微孔毛細(xì)材料體內(nèi)存在著依水勢的矢量指向運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，可以作為將水分從輸水設(shè)施內(nèi)腔轉(zhuǎn)移至土壤的工作介質(zhì)，把水分吮吸溢出并浸潤土壤，而實(shí)施根灌的技術(shù)，即吮吸浸潤根灌技術(shù)。該技術(shù)不但在實(shí)驗(yàn)室的裝置中得到證明，而且在小面積的農(nóng)田種植中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)并取得良好的效果，植物的一個(gè)生育期每平方米的灌溉用水少于150Kg，折算每畝為100噸。遠(yuǎn)低于陜西大荔大田種植，即使是采用噴灌或微灌等高效節(jié)水灌溉方式，灌溉用水的先進(jìn)定額在一個(gè)植物生育期仍達(dá)到每畝170噸以上數(shù)值。（2016年《中國灌排水發(fā)展研究報(bào)告》提供的數(shù)據(jù)）

作者簡介：

作者：1、袁麗紅（1978年10月-），女，本科，漢族，貴州習(xí)水，西安誼鑫隆科技開發(fā)有限責(zé)任公司，經(jīng)濟(jì)師，廣東汕頭，研究方向：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì);2、周英翰（1946年10月-），男，廣東汕頭，漢族，研究方向：規(guī)劃與工業(yè)設(shè)計(jì)高工。