微喷灌
微喷灌的定义：
微喷灌是利用折射、旋转、或辐射式微型喷头，通过低压管道将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的一种灌水形式，隶属于微灌范畴。 微喷灌具有工作压力低，流量小，既可以定时定量的增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候等特点，微喷灌广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所，以及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。
微喷灌的优点
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微喷灌方法近年来应用越来越多。这种灌水方式投资中等，但供水时间长，水分利用率高。供应的水分直接供给每一树体，水分流失少，蒸发少，供水均匀一致，而且一经开通可在生长季长期供应。它所需的机械动力小，很适应于小面积栽培或庭院栽培使用。与其他方法相比，喷灌能更好地保持土壤湿度，不致出现干旱或水分供应过量情况。因此，它比其他灌水方法能明显增加产量及单果重。
优点：（1）水分利用率高，节约用水，增产效果好。（2）灵活性大，使用方便。（3）节省能源，减少投资。（4）可调节田间小气候。（5）容易实现自动化，节约劳力。
温室中采用微喷灌系统具有省工、省水、节能、能随水追肥或喷药、易于实现自动控制等优点。同时因喷洒水与空气接触面积大，采用微喷灌能够显著增加温室内湿度、降低温室内温度、调节温室田间气候，有利于高温干燥季节作物的连续生长。
微喷灌的缺点：
对水质要求较高，对灌溉水必须进行过滤。田间微喷灌易受杂草、作物茎秆的阻挡而影响喷洒质量。灌水均匀度受风影响较大。相对于地面灌溉而言，一次性投资较大。
由于温室是一个封闭的生产环境，完全依靠微喷灌系统进行温室作物的灌溉，在低温潮湿季节则容易产生温室内空气湿度过高而使作物病害机会增加的问题，同时某些作物开花或坐果期间也忌讳明水浇灌作物，因此应该有限制地使用温室微喷灌系统。通常，将温室微喷灌系统与温室滴灌或管灌系统结合在一起使用，以滴灌或管灌系统为主要灌溉系统，微喷灌系统作为补充灌溉或调节温室田间气候使用。
温室微喷灌系统优缺点及使用：
温室、大棚栽培条件与大田栽培具有很多不同点。在覆盖材料的隔离下，其内部环境与外部环境截然不同。某些方面有利于作物生长，某些方面则不利于作物生长，必须实施人工调控。与大田种植相比，能否增产、增值，完全取决于能否人为地创造一个有利于作物生长的环境。
利用微喷灌是调控室内环境非常有用的工具之一，在世界各地广为采用。近年，我国在这方面也取得重大进展。在大量引进国外设备的
同时，国内微喷灌产品在质量及数量上也取得了长足进步。
一、微喷灌的优缺点
微喷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，是利用直接安装在毛管上或通过一条φ4mm或6mm塑料管与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤的一种灌水技术。微喷头有旋转式及折射式两种，流量一般为20～250L/h。
同滴灌一样，微喷灌也为低压灌溉、局部灌溉。与喷灌比省水且能耗低；微喷雾化好，有利于提高温室湿度。对要求湿度高的叶菜类蔬菜及花卉生长有利。微喷还常常用于温室育苗盘灌溉。微喷可用于夏天降温；缺点是雾化的水滴使得温室湿度太高，不利与瓜果类蔬菜及湿度要求低的花卉生长。资金充足的情况下，温室中常常既安装微喷又安装滴灌。
1、节省劳力，节省用水，使用方便 只要将电源开关一开，水滴象细雨一样落到蔬菜上，可同时进行数十只棚的灌溉，比用皮管浇灌节省人工2倍以上，同时可提高灌溉效果，还能节约用水。
2、喷水均匀缓和，对蔬菜根系没有影响 微喷喷水比较均匀一致，可避免有的地方干，有的地方湿，而且水滴喷到蔬菜上冲击力极小，对蔬菜作物没有影响。
3、土壤不易板结 由于以雨滴状态降落田间，慢慢滋润土壤，因而土壤不易板结，有利蔬菜出苗和生长，同时还有减轻土壤次生盐渍化的作用。
二、微喷灌的使用方法
1、根据不同土壤保水情况，蔬菜作物大小进行微喷，一般在绿叶菜上应用多，茄果瓜豆类上应用少。
2、灌溉时间长短。干旱时开机时间长些，蔬菜作物比较大时需水量大开机时间可长些，一般沟里水流淌时就可停机。一般开机时间在三刻钟到一小时，每隔5—7天喷一次，保水能力差的土壤4—5天就应喷一次水，冬季开机时间和次数明显少于夏秋季。
微喷灌-微灌技术的应用：
微喷灌的特点及适用范围
微喷灌是介于喷灌与滴灌之间的一种灌水方法。微喷灌主要具有以下优点：
节水、灌水质量高 微喷虽然在整个田块灌水并不均匀，但它把水直接到作物的根部，满足作物全部需水要求，灌水质量高。而且微喷灌采用管道输水，靠近地面喷洒，大大减少了蒸发损失和输水过程中的损失。加之微喷是局部灌溉，减少了部分土壤无效耗水，因而节水。
对土壤、地形和作物的适应性强 微喷灌是一种管道输水的局部灌溉，水一直送到作物附近。它几乎适应各种复杂地形。与滴灌相比滴大得多，可避免大流量滴头在粘土土壤中发生 地表径流和形成水洼及透水性很大的沙土和深层渗漏，对土壤的适应性好。微喷灌可用于各种地、土质下的
果树、花卉及苗圃、城市园林绿化等。
防堵塞性能好 微喷头的孔径比滴头大很多，防堵塞性能好，对水质过滤要求要低，相对也降低了成本。
促进作物增产 微喷灌还可以结合作物叶面施肥、喷药等使用，喷水时雾化程度较高，可以增加作物湿度，调节土壤温度，且对作物打击强度小，具有显著增产作用，这对一些花卉、木耳等对温、湿度有物别要求的作物更为明显。同时微喷灌还具有独特景观。
微喷灌常用的喷头有射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。
射流式有运动部件，又称旋转式喷头，后三种又称固定式微喷头。
射流式微喷头 通过曲线型的导流槽使水流以一定的仰角向外喷水，利用水流的反作用，使摇臂带着水作快速旋转，水分均匀的洒在地面上。其工作压力一般为1000-1500千帕，喷洒半径为1.5-7米，流量为45-250升/小时。适用于果树、温室、苗圃和城市园林绿化的灌溉与密植作物、透水性较强的沙土和透水性弱的粘土等。
离心式微喷头 水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转后，从离心室中心射出，在空气阻力作用下粉碎成水滴洒灌在微喷头四周。这种微喷头的特点是工作压力低，雾化程度高。
折射式微喷头 压力水从孔口中喷出并碰到也顶部扩散时，水流受阻折射并形成薄水层后向四周射出，在空气阻力作用下粉碎成水滴洒落在地面进行灌溉，其工作压力通常为100-350千帕，射程为1-7米，流量为30-250升/小时。其优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜，适用于果园、苗圃、温室、花卉等的灌溉。
缝隙式微喷头 水流经缝隙喷出，在空气阻力下粉碎成水滴。性能同滴水器类似。
微喷灌在草坪灌水的应用：
1、微喷的特点及适用范围
微喷灌是介于喷灌与滴灌之间的一种灌水方法。微喷灌主要具有以下优点。
(1)节水、灌水质量高：微喷虽然在整个种植土地灌水并不均匀，但它把水直接输送到作物的根部，满足作物全部需水要求，灌水质量高。而且微喷灌采用管道输水，靠近地面喷洒，大大减少了蒸发损失和输水过程中的损失。加之微喷是局部灌溉，减少了部分土壤无效耗水，因而节水。
(2)对土壤、地形和作物的适应性强：微喷灌是一种管道输水的局部灌溉，水一直送到作物附近，它几乎适应各种复杂地形。与滴灌相比，由于微喷灌湿润面积比滴头大得多，避免大流量滴头在粘土土壤中发生地表径流和形成水洼及透水性很大的沙土的深层渗漏问题，对土壤的适应性好。
(3)防堵塞性能好：微喷头的孔径比滴头大得多，防堵塞性能好，
对水质过滤要求要低，相对也降低了成本。
(4)增产：微喷灌还可以结合作物叶面施肥、喷药等使用，喷水时雾化程度较高，可以增加作物湿度，调节土壤温度，且对作物打击强度小，具有显著增产作用，这对一些花卉、木耳等对温、湿度有特别要求的作物更为明显。同时微喷灌还具有独特景观。
微喷灌的适应性强，可用于各种地形、土质下的果树、花卉及苗圃、城市园林绿化等。
2、常用微喷头形式
按照工作原理，常用微喷头有射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。射流式有运动部件，又称旋转式喷头，后三种又称固定式微喷头。
(1)折射式微喷头：压力水从孔口喷出并碰到孔顶部扩射时，水流受阻折射并形成薄水层后向四周射出，在空气阻力和内部形成涡流被粉碎，形成水滴洒落在地面进行灌溉，其工作压力通常为 100-350KPa，射程为1.0-7.0m，流量为30-250l/小时。其优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜，适用于果园、苗圃、温室、花卉等的灌溉。
(2)射流式喷头：是通过曲线型的导流槽使水流以一定的仰角向外喷水，利用水流的反作用，使摇臂带着水作快速旋转，使水 分均匀的洒在地面上。其工作压力一般为1000-1500KPa，喷洒半径为1.5-7.0m，流量为45-2501/小时。适用于果树、温室、苗圃和城市园林绿化的灌溉，特别适合于全面喷洒灌溉与密植作物、透水性较强的沙土和透水性弱的粘土等。
(3)离心式微喷头：是水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转后，从离心室中心射出，在空气阻力作用下粉碎成水滴洒灌在微喷头四周。这种微喷头的特点是工作压力低，雾化程度高。
(4)缝隙式微喷头：水流经缝隙喷出，在空气阻力下粉碎散成水滴。同滴头类似，微喷头的性能主要是工作压力、额定流量、射程等。
微喷灌及雾喷技术：
（一）微喷灌的特点及其适用条件
微喷灌是通过低压管道系统，以较小的流量将水喷洒到土壤表面进行灌溉的一种灌水方法。它是在滴灌和喷灌的基础上逐步形成的一种新的灌水技术。微喷灌时水流以较大的流速由微喷头喷出，在空气阻力的作用下粉碎成细小的水滴降落在地面或作物叶面。由于微喷头出流孔口和流速均大于滴灌的滴头流速和流量，从而大大减小了灌水器的堵塞。微喷灌还可将可溶性化肥随灌溉水直接喷洒到作物叶面或根系周围的土壤表面，提高施肥效率，节省化肥用量。
雾喷灌（又称为弥雾灌溉）与微喷相似，也是用微喷头喷水，只是工作压力较高（可达200～400干帕）。因此，从微喷头喷出的水滴极细而形成水雾
。雾喷灌在增加湿度方面有明显效果。如各种花卉及蔬菜生长需要一定的空气湿度条件，其湿度条件要求见表4-10所示。
微喷灌和雾喷灌具有较好的喷洒降温效果。保护地蔬菜、全光谱育苗、黑木耳等生长时期，需要控制一定的温度。在高温情况下进行微喷灌可降低保护地田间近地气温2～3℃，且可增加空气湿度，有利于这些作物生长。
微喷灌与雾喷灌主要适用于地面灌溉或其他灌水方式难以保障的保护地特种作物，如温室育苗、花卉栽培或观赏作物对湿度有较高要求，用微喷灌或雾灌可直接实现对作物的灌溉或调节保护地室内环境湿度或温度；或通过微喷灌实现清洗作物叶面灰尘等。
（二）微喷灌系统的类型与组成
根据微喷灌系统的可移动性，可将微喷灌系统分为固定式和移动式两种。固定式微喷灌系统的水源、水泵及动力机械、各级管道和微喷头均固定不动，管道埋入地下。其特点是操作管理方便，设备使用年限长。移动式微喷灌系统是指轻型机组配套的小型微喷灌系统，它的机组、管道均可移动，具有体积小、重量轻、使用灵活、设备利用率高、投资省、便于综合利用等优点，但使用寿命较短、设备运行费用高。
微喷灌系统主要由水源、首部、管网和微喷头等四部分组成。各部分功能基本与滴灌相同，只是由于其喷洒半径不同，布置时有一定的特点，典型布置如图4-11所示。
（三）喷头及过滤器
1．微喷头的分类与结构特点微喷头是微喷灌系统中的重要部件，它直接关系到喷洒质量和整个系统运行是否可靠。按现有的微喷头的结构形式和工作原理，微喷头一般分为射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。典型微喷头结构如图4-12所示。
目前，保护地微喷灌工程上最常用的微喷头主要有折射式和射流式两种。折射式没有旋转部件，一般又称为固定式微喷头；而射流式则不同，喷头在喷水的同时也在不停的旋转，故又称之为旋转式微喷头。微喷头的工作压力一般为50～2000干帕，喷嘴直径为0．8～2．2毫米，喷水量一般小于240升／小时。表4-11、表4-12、表4－13给出典型微喷头性能指标。
2．微喷头的选择微喷头的选用要参考作物种类、种植间距、土壤质地等，使微喷灌系统的灌水强度不得大于土壤入渗能力，不造成地面积水。同时，从灌水均匀、作物受水量尽可能一致的要求出发，应保证各个微喷头的工作压力及其出流量相对灌水均匀。影响微喷灌灌水均匀度的主要因素是喷头的工作压力和微喷头的制造误差，当采用单喷头布置时，其喷洒均匀系数用式（4-24）计算，即
Cu=100(1.0-1.27Fs)qn/qa (4-
24)
式中 Cu——设计微喷头喷酒均匀系数（%）；
Fs——系统制造误差系数；
qn——与最小压力对应的微喷头流量（升/小时）；
qa——微喷头的平均流量或设计流量（升/小时）。
式中的系数1．27，表明80％的喷洒区域符合喷洒均匀性条件。一般设计均匀系数Cu值不小于85％。
若选定Cu值，并根据土壤和作物选定qa，则可用式（4－25）反求Fs，即
当种植作物为密植作物，喷头应采用一定的组合方式，微喷头的组合方式及其选择见后文。
3．过滤器微喷灌系统与滴灌系统相比较，虽不易发生堵塞，但仍然存在堵塞问题，应引起高度重视。堵塞的出现不但会降低系统的效益及灌水的均匀性，严重时将堵死管道，使系统无法正常运行，必须采用过滤才能保证系统正常运行。由于微喷灌出水器的出水孔径一般比滴水器的出水孔径较大，因此微喷灌的过滤器的孔目直径也相对较大。过滤器的孔目直径选择可参考表4-14。
注：英寸为非法定计量单位，1英寸=25．4毫米。
（四）微喷灌系统规划布置与设计
1．微喷灌系统的设计内容和原则
微喷灌系统设计总的要求是：
①微喷灌系统的设计灌水均匀度应大于85％；
②微喷灌系统的组合喷灌强度应小于土壤的入渗能力；
③雾化指标应适应作物和土壤的耐冲刷能力；
④工程建成后应具有较高的经济效益，初步分析的益本比大于2．0。
2．微喷头组合方式及其选择微喷头的组合方式有正方形。矩形、正三角形和等腰三角形等四种组合方式，其组合方式如图4-13所示。
微喷头的组合方式除受到保护地边界条件所限外，还受到其他条件制约。因此，其组合形式按下列步骤进行：
（1）微喷头的喷洒方式微喷头的喷洒方式因其形式不同有多种形式，如全圆喷洒、扇形喷洒、带状喷洒等。在保护地中，除了微喷头喷洒半径必须小于保护地尺寸要求外，在保护设施边界处应选择扇形喷洒，而中间部位可选择全圆喷洒方式。全圆喷洒能充分利用射程，使系统造价较低。
（2）选择组合方式微喷头的组合形式，就是指微喷头在田间的布置形式，一般用相邻的4个微喷头的平面位置组成的图形表示。其组合间距用Se和Sl表示：Se表示同一条支管上两相邻微喷头的间距；Sl表示相邻两支管的间距。一般应尽可能使支管间距Sl大于或等于喷头间距义Se，即选择正方形喷洒组合或矩形喷洒组合，以减少支管用量，节省设备投资。
（3）组合间距：保护地中的微喷灌灌溉组合间距应根据保护地边界条件，用作图法进行组合间距布置。也可参考本章喷灌部分的有关内容。
3．微喷灌
设计的关键技术微喷灌系统设计必须考虑土壤的干容重、田间持水率、允许喷灌强度（表4-15）及计划湿润层深度等，依次计算灌水定额、允许组合喷灌强度等；当根据保护地条件选择好组合方式后，进行微喷灌设计。
（1）微喷灌强度计算微喷灌强度是指单位时间内微喷头喷洒在单位土壤表面上的水层深度，通常用ρ表示，按式（4－26）计算，即
（2）微喷灌日耗水强度的确定 微喷灌主要用于保护地中的果园、苗圃及部分条播作物，此时只有部分土壤表面被作物覆盖，灌水时也只湿润部分土壤或冲洗作物叶面。与地面灌溉相比较，作物耗水量主要用于本身的生理蒸腾，地面蒸发损失较小。因此，其耗水强度用式（4-27）和式（4-28）计算，即
、一般来讲，除为冲洗作物叶面或降低保护地温度的微喷灌外，应选择全生育期月平均作物耗水强度量大值作为设计耗水强度。
（3）微喷灌灌水定额的确定 当根据保护地微喷灌系统的用途，确定了微喷灌强度、日耗水强度后，可以用式（4－29）计算微喷灌的设计灌水定额，即
（4）微喷灌灌水周期的确定保护地中由于不考虑降水补给，所以，通常情况下其设计灌水周期用式（4－30）计算：
（5）微喷灌灌水时间的确定一次灌水延续时间可根据式（4一31）计算：
（6）管道水力计算微喷灌管道水力计算和动力机选配与滴灌系统相似，只不过是在微喷灌及喷灌系统中为了降低管网的综合造价，在适当的位置应采用调压管来减小部分管道的管道直径。调压管的计算方法可参照滴灌系统中的调压管计算。
（五）微喷灌设计应用举例
陕西省三原县花卉苗木公司有13米×64．5米的冷暖育苗温室一处，温室周围为露天苗木种植区，保护地平面布置及灌溉系统布置如图4－14所示。区内有供水能力为10米3／小时，配套完好的机井一眼，且拟在温室北侧修建一座20米3的蓄水池。现计划在温室中栽培盆栽花卉，要求进行灌溉系统设计。
1．基本资料 苗圃区土壤为中壤土，水质较好，主要种植各种苗木。温室中以育苗为主，在适当的情况下种植盆栽花卉。
2．灌水方法的选择 依据水源、温室及田间实际，温室内选择微喷及雾喷组合灌溉，露地亩区采用喷灌方法进行灌溉。
3．灌溉系统布置 根据地形及保护地分布，其灌溉系统布置如图4-14所示。温室中管网布置如图4-15所示。
本例主要介绍温室中的微喷灌系统设计。
4．微喷灌设计
（1）灌水定额及温室每次灌溉水量的计算根据温室种植花卉的要求，微喷灌系统是为了满足灌溉要求，土壤干容重为γd=1．40克／厘
米3，计划湿润深度为H=30厘米，土壤田间持水量β=24％，土壤适宜含水率βmax=90％，βmin=70％，土壤湿润比p=90％，其灌水定额ma为
考虑到灌水效率η（一般取92％），ma可取20毫米。温室中每次灌溉用水量V的计算：
（2）灌水周期的确定温室内花卉的设计日耗水强度取5毫米／日，则
（3）一次灌水延续时间根据保护地内地形条件，中间两条支管上的微喷头选用MQ型全圆喷洒式微喷头，周围两条支管上的微喷头选用半圆喷洒式的微喷头，微喷头工作参数如表4-16所示。支管一次灌水延续时间t为
式中 t——一次灌水延续时间（小时）；
ma——灌水定额，即一次灌溉用水量，20毫米；
Se——微喷头间距，3.5米；
St——毛管间距，4.9米；
η——灌溉水利用系数，0.92；
q——微喷头流量，140升/小时。
（4）管道水力计算每条支管上安装20个微喷头，沿温室周围的微喷头均采用半圆喷洒，且所有微喷头不得喷洒在保护地的墙上。根据上述条件，分别计算各条支管上的水头损失结果为
由上述计算结果可以看出，每条毛管上的沿程阻力损失不超过微喷头工作压力的20％，且管道流速为经济流速区域内。管道流速、流量及管径可参考表4-1所示。各种管道经济流速参见表4-17所示。塑料管界限设计流量如表4-18所示。
干管水力计算：温室中的四条支管同时开启，其流量为：
（5）水泵及动力机的选配按最远处设计
h沿=4.67+0.93=5.60(米）
h局≈0.1h沿=0.6米
首部水头损失
h首损=9米
井内静水位和动水位分别为30米和38米，即井深H
井=38米；管网入口与灌水器间的高差Z=2．0米；微喷头工作压力p＝20米。
则水泵扬程为：
即水泵的扬程需达到75．2米以上