直插式根灌节水装置设计及应用示例_杜虎林

0 引 言

21 世纪以来，连续 11 个中央 1 号文件和中央水利工作会议，都要求把节水灌溉作为重大战略举措， 高效精准的灌溉装备是节水灌溉发展的必要保障[1]。针对我国西北干旱地区人工生态林和经济林节水灌溉技术发展的需求，结合干旱地区水文、气候、土壤特点，为解决干旱地区高效节水灌溉中存在的一些科学问题及技术难点，达到有效抑制干旱地区表层土壤水分蒸发损失，解决干旱区灌溉水利用效率低下、浪费等问题，解决地下渗灌滴头易堵塞、检修难的问题， 本文提出一种“直插式根灌节水技术”，并对其根灌装置，进行一系列设计、制作及试验，对新型高效节水灌溉技术的研究与发展，起着重要的推动作用及参考意义。

就国内研究进展而言，对间接地下滴灌或重力式

收稿日期：2021-04-02

基金项目：中国科学院关键技术人才项目（Y829801）；新疆巴音郭楞蒙古自治州科技局项目（ 2019004）； 中国科学院前沿科学重点研究项目

（QYZDJ-SSW-DQC014）；国家重点研究发展计划项目（2017YFC0404300）；中国工程院咨询项目（2020-XZ-15）

作者简介：杜虎林（1962-），男，江苏金坛人。教授级高工，主要从事干旱区水文水资源、节水灌溉新技术研究。E-mail: duhulin.999@sina.com

地下滴灌已有开展相关的研究[2-4]，与本文所述“直插式根灌节水技术”[5-7]，都是完成灌溉水分自地表导引至一定深度的土壤层，缩短水分入渗路径，实现水分的越层灌溉。对于“直插式根灌节水装置”的设计、研制与应用，国内外未见到其他详细的文献记录。由地面灌溉向地下灌溉发展，来实现高效精准的灌溉目的，是未来节水灌溉技术发展的主要方向之一。所以，研发“直插式根灌节水装置”，也是完善地下滴灌的装置之一，对地下滴灌技术的发展，有着重要的促进作用。

针对新疆塔里木盆地气候干旱、土壤蒸发量大的 特点[8]，及对巴音郭楞蒙古自治州当地农业、林业节 水灌溉技术发展需求的综合情势分析，也为了积极推 动干旱区高效节水灌溉新技术的发展，从节水灌溉装 备的发展需求出发，结合地面滴灌与渗灌的优点，克 服了地面滴灌与渗灌的缺点；因此，发明了“直插式 根灌节水技术”。直插式根灌技术[5-7]，是一种能够把 水直接导致灌到一定深度（30~40 cm）植物根系土壤层的灌溉新技术。直插式根灌技术拟解决的关键问题， 一是解决常规地面滴灌表层土壤水分蒸发损失的问题； 二是解决地下渗灌，渗灌滴头易堵塞、检修难度大的

灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com

缺点[9]。直插式根灌技术，毛管辅设在地表，通过垂直插入土壤中的导水微管，直接把水导灌到一定深度的土层，既减少了表层土壤的水分蒸发损失，又克服了地下渗灌滴头的堵塞问题，便于安装、检修与维护。

1 直插式根灌节水技术概述

所谓根灌，就是能够把水直接灌溉到一定深度的植物根系土壤层[5]。本文所述的“直插式根灌装置”，是一种竖管导入式地下滴灌装置，也可称为直插式地下滴灌装置或间接地下滴灌装置，其工作原理就是采用竖管导水原理，由重力的作用，灌溉水分从竖管下端的渗水微孔向周围土壤层渗透，即直插式根灌装置的工作原理。“直插式渗灌滴头”（专利号： ZL201120255632.4）[5]，就是一种能够把水直接导灌到一定深度土壤层的灌溉装置，充分利用滴灌的管网系统，在滴头处采用垂直竖管导水技术，将滴灌水分由地面直接导灌到一定深度的植物根系土壤层，来实现地下滴灌的目标。

“直插式渗灌滴头”（图 1），是实现直插式根灌技术的一个主要装置，是一种内径为 5~8 mm 塑料材质的导水微管，导水微管的长度为 30~40 cm 左右； 导水微管下端（10 cm 长）管壁上分布有一定数量、直径 1~1.2 mm 的渗水微孔，渗水微孔的作用，是将导水微管中的水分渗入到土壤中。“直插式渗灌滴头” 装置，其部件组成包括滴头、接头、导水微管、渗水微孔、堵头等(图 1)。其技术方法，是依托于传统滴灌管网设施，毛管辅设在地面，“直插式渗灌滴头”安装在毛管上，导水微管垂直插入土壤中，深度在30~40 cm 左右，利用竖管垂直导水原理，直接灌溉植物根系所在的土壤层，极大地提高灌溉水分的利用效率[6]，能起到较好的节水和灌水效果，比地面滴灌还能节水 30%~50%[6-7]。

毛管

图 1 直插式根灌示意

Fig.1 Schematic Diagram of Straight Tube Root Irrigation

“直插式渗灌滴头”抗土壤颗粒和植物根系堵塞的性能优良[5]，直插式根灌滴头的安装，无须开挖地下沟槽土方工程，安装简便，采用直径 10 mm、长度

1 m、底端带尖的特制钢钎，在毛管滴头下方的土壤中，插出一个与导水微管长度相等、直径略大的圆孔， 将导水微管置入圆孔中，再与毛管上滴头连接即可， 简便易行，容易检修，便于维护[5]。直插式根灌技术， 适用于干旱区的果树经济林、人工生态防护林等多年生乔灌木的节水灌溉中使用。本文对直插式根灌节水技术的装置，进行了相关设计；并对其配套设备塑料管打孔机械，也进行了相应设计。

2 直插式根灌装置设计

2.1 直插式渗灌滴头设计

直插式渗灌滴头（图 2），是一种由管壁上带有渗水微孔的导水微管，微管的作用将水分直接导致灌到土壤中；微管壁上的渗水微孔的作用，将微管中的水分渗出管外，进入到土壤中；微管上的微孔直径为1~1.20 mm。

注 1-导水微管；2-渗水微孔；3-接头；4-堵头； 5-滴头；6-毛管，7-滴头出水口。

图 2 直插式渗灌滴头

Fig.2 Design Drawing of Drip Tube for Straight Tube Infiltrating Irrigation

微管上的微孔还具有抗植物根系、土壤颗粒堵塞

的功能。微管接头一端与毛管上的滴头连接，一端与 导水微管连接，将导水微管与毛管上滴头连接在一起， 毛管上滴头滴出的水分，通过导水微管，即能导灌到 一定深度的土壤中。以已获得国家专利的“直插式渗灌滴头”（专利号：ZL201120255632.4）设计为基础， 其部件组成设计如图 2 所示，包括有滴头、接头、导水微管、管堵、渗水微孔等部件组成；其中的导水微 管设计管径为内径 5～8 mm，既实现导水功能的畅通性，又极大地降低了导水微管材料的成本价格，对推 广应用具有极大的市场优势。其生产制作工艺，通过 成型模具进行注塑加工制作。“直插式渗灌滴头”装 置各组成部件的结构设计如下：

1） 滴头设计

图3 中的滴头为稳流滴头，安装在φ16 的毛管上， 其作用是从毛管中滴出水分，设计滴头出水流量在4～8 L/h，设计滴头工作压力 0.03～0.1 MPa。其滴头

杜虎林 等：直插式根灌节水装置设计及应用示例

结构如图 3 所示，图中标注单位为 mm。根据图 3 进行滴头模具制作、滴头注塑加工制作。

图 3 滴头结构设计

Fig.3 Structural Design Drawing of Drip Tube

2） 微管接头设计

微管接头，连接滴头和导水微管，所采用的滴头， 为稳流滴头。微管接头上与滴头连接，下与导水微管连接。根据图 4 进行接头模具制作、接头注塑制作。其接头结构如图 4 所示，图中标注单位为 mm。

图 4. 接头结构

Fig.4 Structural Design Drawing of Connector

3） 导水微管设计

导水微管起到由地表向土壤中导灌水分的作用， 导水微管设计内径为 5～8 mm，管壁厚度为 0.8～1.0 mm，采用聚丙烯（PP）塑料制品，导水微管为圆形

4） 堵头设计

导水微管底部，需安装堵头，防止土壤从微管底 部进入管内，堵头一般采用插入式的塑料制品，为圆 柱锥形体，外径设计与微管内径相同，长度在 2～4 cm， 插入微管底孔不脱落。根据图 6 进行堵头模具制作、

堵头注塑加工。其结构图设计如图 6 所示，图中标注单位为 mm。

图 6 堵头结构

Fig.6 Structural Design Drawing of Tube Plug

5） 渗水微孔设计

渗水微孔设计在导水微管壁下端10 cm长度范围， 设计孔径为 1～1.2 mm，起到向导水微管周围土壤中渗水的作用，导水微管垂直插入土壤中。渗水微孔的 成孔方法，采用塑料管打孔机（图 7）来制作完成。1 根导水微管上，设计渗水微孔数至少 8～12 个以上

（图 5），设计单个渗水微孔的渗水能力 4 L/h。

2.2 塑料管打孔机结构设计

塑料管打孔机（专利号：ZL200820130409.5），是导水微管管壁上渗水微孔的成孔设备，由于渗水微孔直径在 1.0～1.2 mm，这种打孔设备，市场无成品， 需要自行设计、制作。塑料管打孔机，为了提高打孔的工作效率，采用电动操作设计，确保一名员工 1 d

工作 8 h 完成 5 000 根微管的工作量。根据设计图（图

7），进行打孔机制作。

硬质直管，导水微管长度设计为 30～40 cm。导水微管壁上设计有直径 1～1.2 mm 的渗水微孔，需要用塑料管打孔机进行二次加工制作。根据图 5 进行导水微管模具制作、导水微管注塑加工生产。其结构设计如图 5 所示，图中标注单位为 mm。

4

图 5 导水微管结构

Fig.5 Structural Design Drawing of

Water Conducting Microtubule

注 1-钻头固定槽；2-滑膛；3-滑杆；4-台面；5-滑杆座；6-弹簧；7-耳钩； 8-框架；9-固定板；10-固定螺栓；11-调节螺栓；12-顶板；13-底孔；

14-挡板；15-材料入口；16-挂钩；17-插梢；18-把手

图 7 塑料管打孔机

Fig.7 Design Drawing of Punching Machine for Plastic Tube

塑料管打孔机，是为了制作导水微管上的渗水微

灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com

孔而设计，塑料管打孔机设备装置的结构，由框架、台面、钻头固定槽、滑杆、滑膛、滑杆座、弹簧、调节螺栓、顶板、固定板、固定螺栓、插梢、底孔、挡板、挂钩、把手、耳钩、材料入口等 18 个部件组成

（图 7）。各组成部件的功能如下：钻头固定槽（1）是用来固定钻头，钻头固定槽是由 2 个半圆形的槽体组成，2 个半圆形槽体可以用来夹住及固定圆柱形的钻头，钻头固定槽由数个半圆形槽体组成一排，固定槽两侧均连接固定板（9），用固定螺栓（10）通过固定板对固定槽中的钻头进行固定。钻头固定槽连接在滑膛（2）上，滑膛为圆管形套管，滑膛套在滑杆（3） 上，滑杆为圆柱状竖杆，滑杆上端带有插梢（17）， 防止滑膛滑出滑杆，滑膛带动钻头固定槽沿滑杆可以上下滑动，钻头固定槽再带动电动钻头，上下滑动， 对塑料微管进行管壁打孔。弹簧（6）一端连在滑膛边上的耳钩（7）上，一端连接在框架（8）上边的挂钩（16）上，当用手握住把手（18），向下拉动滑膛带动钻头对塑料管进行打孔时，弹簧也随之下拉，当钻孔完成时，弹簧上弹，带动滑膛和钻头，从塑料钻孔中提起钻头。一边的滑杆固定在台面（4）上，另一边的滑杆固定在滑杆座（5）上，滑杆座固定在台面上，滑杆座和台面之间，形成一个材料入口（15）， 用以把塑料管从此处放到钻头下。台面正对钻头的下

方，设有一排底孔（13），便于钻头钻穿管壁。台面后有一挡板（14），用来准确固定塑料管材钻孔时的位置。框架上方带有一排挂钩（16），用来挂微型钻机。调节螺栓（11）安装在台面上，顶板（12）连在滑膛上，调节螺栓可以调节顶板的高度，用于确定滑膛上下滑动的距离，确定钻头的上下活动范围。

3 直插式根灌节水技术应用示例

直插式根灌节水技术的应用试验，一是依据根灌装置的设计（图 2—图 6），进行加工制作成设施产品，二是把根灌装置设施产品应用到灌溉试验中，开展根灌对土壤水分作用的观测研究。其灌溉试验，主要布置在新疆塔里木盆地的巴音郭楞蒙古自治州境内，首先在位于塔克拉玛干沙漠腹地，塔里木沙漠公路防护林生态工程的林带中进行了根灌试验研究[6-7]；又在塔里木河下游农垦区，新疆生产建设兵团农二师红枣生态经济林中，进行了根灌试验[10-13]；另在宁夏中卫沙坡头环保生态示范基地，也进行了根灌试验[14-16]。野外根灌试验，即采用依据上述直插式根灌装置的设计（图 2—图 6），进行加工制作的根灌装置设施产品[16]（图 8），下列示例就直插式根灌装置应用测试，对土壤含水率的作用与过程加以分析。

图 8 直插式根灌设施产品

Fig.8 The facilities of the straight tube root irrigation technology

3.1 根灌对土壤含水率的影响分析

灌溉的作用是给植物生长提供必要的水分，而灌 溉水分直接作用的对象是土壤，所以一项新灌溉技术 的诞生，首要研究其灌溉对土壤水分的作用与影响。根灌与地面滴灌的不同之处，地面滴灌把水滴灌在土 壤表面，而根灌把水滴灌在土壤内层的 30~40 cm 深， 所以造成二者不同的土壤水分分布状态。在塔克拉玛 干沙漠腹地防护林带的根灌试验中，试验区为风沙土 质，在 0~100 cm 深度内，小于 0.1 mm 粒径的极细砂占 66.91%~91.08%[6]；灌溉树种为梭梭，灌溉水源为浅层地下水，水质矿化度在 3~5 g/L 以上；本次试验采用“防堵型根灌滴头”（专利号: ZL200820130203.2），

其产品与“直插式渗灌滴头”根灌效果相同，在同一

条毛管上、相距 3 m，安装“防堵型根灌滴头”与地

面滴头，实测滴头流量均为 3.7 L/h，次灌水时间为 6

h，采样时间为停灌后 10 h，根灌深度为 40 cm，土壤含水率的观测方法，采用烘干称质量法，为质量含水率（%）；根灌与滴灌相同灌水时间、相同灌水量、相同土壤条件的同比试验，灌溉前后 20~100 cm 深的土壤含水率分布状态（图 9），根灌后 20~80 cm 深土壤含水率明显高于地面滴灌后的土壤含水率，根灌后土壤含水率分布在 6.68%~10.09%，平均含水率为8.19%；而滴灌后土壤含水率分布在 1.19%~7.27%， 平均含水率为 3.29%；土壤平含水率根灌比滴灌高出150%；根灌土壤平均含水率的增幅为 135.8%，滴灌

土壤平均含水率增幅为 55.7%，根灌的增幅是滴灌增

幅的 2.44 倍。

杜虎林 等：直插式根灌节水装置设计及应用示例

12

根灌 6 h 对 20~80 cm 深土壤含水率具有明显的增加作用，而滴灌 6 h 仅对 20 cm 深土壤含水率有明显的增加作用，对 40~80 cm 深的土壤含水率增加微弱。在 40、60、80 cm 深的土壤含水率，根灌比地面滴灌分别高出 265.6%、301.0%、461.3%。根灌土壤含水率的高值区分布 20~80 cm 深土壤，最高值分布在根灌深度 40 cm 的出水处；而滴灌土壤含水率的高值仅分布 20 cm 深的土壤表层，其 40～80 cm 深的土壤平均含水率仅为 20 cm 深土壤含水率的 28.7%（图 9）。所以，根灌对增加土壤含水率的作用明显大于地

面滴灌，其原因是根灌直接把水灌溉到 40 cm 深的土壤层，灌溉水直接在土壤层中进行渗透，水量集中渗透，无浪费；而地面滴灌把水滴灌在土壤表层，水分由地面向土壤深层逐步缓慢渗透，由于受到干旱气候的影响，容易造成表层土壤水分蒸发损失，直接影响到土壤含水率的增加效果，降低了灌溉水的有效利用率[7]。因此，在增加土壤含水率方面，根灌比地面滴灌具有明显的优势，在同比灌溉条件下，根灌土壤含水率比地面滴灌高出 1 倍，根灌湿润土壤层的有效深

度是地面滴灌的 2 倍。

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

10

8

6

4

2

0

20 40 60 80 100

土层深度/cm

图 9 灌水前后土壤含水率分布对比

Fig.9 Comparison of soil moisture content distribution before and after irrigation

3.2 根灌土壤水分变化过程分析

本次试验选取在塔里木河下游农垦区，位于巴音郭楞蒙古自治州的新疆农二师红枣生态经济林，生长期 3 a，一株枣树下布置一个根灌滴头，根灌滴头

导水微管长度为 40 cm。试验地土壤为砂土、壤黏土和砂壤土组成[10]。土壤含水率观测，采用 PC-2S 型TDR 土壤水分自动观测仪，进行连续观测，TDR 传感器探头埋设，距根灌滴头的水平距离为 15 cm，在同一土壤剖面的埋设深度为：20、40、60、80、100 cm。 TDR 土壤含水率自动观测数值为体积含水率（%）。

14:30 16:00 17:30 19:00 20:30 22:00 23:30 1:00 2:30 4:00 5:30 7:00 8:30 10:00 11:30 13:00 14:30 16:00 17:30 19:00 20:30 22:00 23:30

时间

图 10 根灌前后土壤含水率变化

Fig.10 Soil water variation processes before and after the root irrigation

60

时间

图 11 灌水前后土壤含水率递变状态

Fig.11 The graded states of soil water before and after the irrigation

本次灌溉试验从春季的 4 月 28 日 18:30 开始，

至 4 月 29 日 08:30 结束，灌水时间为 14 h，滴头流

量实测为 3.94 L/h，TDR 土壤水分观测从 4 月 28 日

14:30 开始，灌水前后 4 月 28 日、29 日土壤含水率变化过程（图 10）、土壤含水率递变状态（图 11）。4 月 28 日从 14:30—18:30，灌前的各层土壤含水率，处于

69

灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com

平稳状态，20 cm 深为 24.2%，40 cm 深为 27.7%，60 cm深为 24.8%，80 cm 深为 12.6%，100 cm 深为 24.5%， 20～100 cm 深土壤含水率平均值为 22.76%。始灌后各层土壤含水率的最大值、最大增幅及增加速率分别为， 20 cm 深为 42%、增幅为 72.8%、增加速率为 5.82%/h，

40 cm 深为47.1%、增幅为66.5%、增加速率为3.6%/h，

60 cm 深为44.3%、增幅为78.6%、增加速率为4.0%/h，

80 cm 深为39.2%、增幅为211.2%、增加速率为8.6%/h，

100 cm 深为 47%、增幅为 85.7%、增加速率为 5.2%/h， 平均最大值为 43.46%、平均增幅为 90.95%、平均增加速率为 7.0%/h。土壤平均含水率的大小分布状态， 40 cm＞100 cm＞60 cm＞80 cm＞20 cm。

从 TDR 土壤水分监测过程线分析（图 10），开始灌水之后的 11 h 之内（18:30—05:30），各层土壤含水率，同时处于急聚增加的变化阶段，土壤含水率递变化过程突出（图 11），最大变化梯度在 6.7%～ 49.3%；当各层土壤含水率达到饱和状态，土壤含水率达到最大值之后，再继续灌溉（05:30—08:30），对各层土壤含水率的增加作用微弱，各层土壤含水率处于极缓慢变化状态（图 10、图 11）。在停灌之后的 15 h 内（08:30—23:30）（图 11），各层土壤含水率还有再分配的过程，土壤含水率递变过程平缓，20 cm 深土壤含水率最先出现缓慢降落的过程，降落速率为

-0.71%/h；40 cm 深土壤含水率处于极缓慢的增加中， 增加速率为 0.1%/h；60 cm 深土壤含水率处于极缓慢的增加中，增加速率为 0.07%/h；80 cm 深土壤含水率处于极缓慢的降落中，降落速率为-0.08%/h；100 cm深土壤水分处于极缓慢的增加中，增加速率为 0.2%/h； 20～100 cm 平均土壤含水率处于缓慢的降落中，降落速率为-0.1%/h。所以，对根灌过程土壤含水率变化状态，进行连续自动观测，便于及时掌握土壤含水率增长与消退的变化规律，对于掌握土壤水分的盈亏状态、准确控制灌水时间、控制灌水量、制定灌溉制度等， 都有重要的参考作用。

4 结 论

1） 针对应用区域的土壤、气候、植物等条件， 需开展相应的灌溉试验，及时观测、掌握土壤水分变化的基本状况，以便适时适地的精准应用。

2） 需根据不同植物根系分布深度，确定根灌的深度，制定适宜的导水微管长度。

3） 导水微管的内径在5~8 mm 为宜，管壁厚0.8~1 mm 为宜。导水微管与滴头若采用直接插接的办法， 微管接头亦可省略不用。

4） 在干沙地上首次安装根灌导水微管，宜将干

再用特制钢钎在湿土上插孔安装。

5） 塑料管打孔机上的微型钻机，宜采用脚踏式开关吊磨机，电压 220 V，功力 190~380 W，1.0~1.2 mm 的钢制麻花钻头。

直插式根灌作为一种新型节水灌溉技术，具有较大的节水潜力和发展空间，可在果树经济林、人工生态防护林、园林绿化等，多年生乔、灌木的节水灌溉上应用，一次安装“直插式渗灌滴头”，使用年限达到 8~10 a 以上，从而实现从灌溉技术上挖掘节水潜力，为我国西北干旱区水资源的高效利用和高效节水灌溉技术的发展，起到积极的推动作用。

参考文献：

[1] 袁寿其, 李红, 王新坤. 中国节水灌溉装备发展现状、问题、趋势与建议[J]. 排灌机械工程学报, 2015, 33(1): 79-92.

[2] 李淑芹, 王全九. 垂直线源入渗土壤水分分布特性模拟[J]. 农业机械学报, 2011, 42(3): 51-56.

[3] 李娟, 马孝义, 甘学涛, 等. 重力式地下滴灌点源入渗特征的数值模拟与验证[J]. 水土保持通报, 2007, 27(6): 95-101.

[4] 赵伟霞, 张振华, 蔡焕杰, 等. 间接地下滴灌导水装置规格参数模型

[J]. 水利学报, 2009, 40(3): 355-363.

[5] 杜虎林, 刘荣国, 马振勇, 等. 直插式根灌技术的研究与应用[J]. 节水灌溉, 2017(4): 73-78.

[6] 杜虎林, 王涛, 肖洪浪, 等. 塔里木沙漠公路防护林带根灌节水试验研究[J]. 中国沙漠, 2010, 30(3) : 522-527．

[7] 杜虎林, 鲍忠文, 金小军, 等．塔里木沙漠公路防护林滴灌水分利用效率分析[J].中国沙漠, 2012, 32(2) : 359-363．

[8] 李稚, 汪洋, 王志成, 等. 1982―2012 年西北干旱区蒸散发组分时空变化分析[J]. 灌溉排水学报, 2018, 37(7): 120-128.

[9] 康银红, 马孝义, 李娟, 等. 地下滴渗灌灌水技术研究进展[J]. 灌溉排水学报, 2007, 26(6): 34-40.

[10] 鲍忠文, 杜虎林, 史学斌, 等. 用微型蒸渗仪测验根灌节水潜力的田间试验研究[J]. 中国沙漠, 2013, 33(1): 160-166.

[11] 杜虎林, 马文艺, 冯起, 等. 塔里木河下游垦区枣树灌溉土壤水分变化分析[J]. 中国沙漠, 2014, 34(3): 773-779.

[12] 马文艺, 杜虎林, 史学斌, 等. 塔里木河下游枣树根灌需水量与灌溉制度研究[J]. 西北农业学报, 2014, 23(11): 92-99.

[13] 史学斌, 鲍忠文, 杜虎林, 等. 塔里木河下游农田根灌与滴灌条件下土壤蒸发试验研究[J]. 节水灌溉, 2012(6): 17-21.

[14] 杜虎林, 刘俊江, 刘荣国, 等. 根灌条件下沙地土壤水分消长变化特征[J]. 排灌机械工程学报, 2018, 36(7): 617-624.

[15] 马振勇, 杜虎林, 刘荣国, 等. 沙坡头区直插式根灌条件下土壤水分变化分析[J]. 中国生态农业学报, 2017, 25(1): 104-116.

[16] 马振勇, 杜虎林, 刘荣国, 等. 直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率[J]. 干旱地区农业研究, 2017, 35(4): 95-102.

杜虎林 等：直插式根灌节水装置设计及应用示例

Water-saving Device Design and Application Examples of Straight-tube Root Irrigation

DU Hulin1,2, FENG Qi1,2, SHI Xingen3, WU Jianming3, SUN Peng3, SONG Xu4

(1.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2.Key Laboratory of Ecohydrology of Inland River Basin, CAS, Lanzhou 730000, China;

3. Institute of Scientific and Technological Information, Bayingolin Mongol Autonomous Prefecture, Korla 841000, China ; 4.Xinjiang Green Island Landscaping Engineering Co., Ltd., Korla 841000, China)

Abstract: It is one of the main measures for the efficient utilization of water resources in arid areas to innovate and develop high-efficiency water-saving irrigation technologies. 【 Objective 】 We aimed at the needs of the development of water-saving irrigation technologies for economic forest and artificial ecological forest in arid areas of northwest China, in combination with the characteristics of hydrology, climate, and soil in arid areas, and to solve some scientific problems and technical difficulties existing in the high-efficiency water-saving irrigation in arid areas.

【 Method 】 This paper proposed a “water-saving straight tube root irrigation technology”, and the corresponding structural design, manufacture and test data of its root irrigation device, to restrain the water evaporation loss in the surface soil in arid regions, solve the problems of low utilization efficiency and high waste rate of irrigation water in arid areas, and provide the related test data and results for the further research and application of water-saving straight tube root irrigation technologies. 【Result】 As an underground drip irrigation technology with high efficiency and water-saving functions, the straight tube root irrigation technology mentioned here can enhance the effective utilization of irrigation water, improve the efficiency of irrigation; Increase soil moisture content and increase depth of soil wet layer.【Conclusion】Water-saving straight tube root irrigation technology plays a positive role in creating a new way of highly-efficient water-saving irrigation technologies for efficiently utilizing water resources. developing fruit economic forest, constructing artificial ecological forest, controlling desertification, and researching high-efficiency water-saving irrigation technologies in arid areas of northwest China.

Key words: arid areas; straight tube root irrigation; water-saving technology; irrigation; device

责任编辑：白芳芳

（上接第 57 页）

Analysis and Development Countermeasures of the Construction of “Last Kilometer” of Farmland Water Conservancy

TONG Taowen

(Shaanxi Intersection Drainage Irrigation Center, Weinan 714000, China)

Abstract : 【 Objective 】 The purpose of this paper is to solve the “last mile” problem that restricts the benefit of farmland water conservancy construction, 【 Method 】 this paper uses the method of systematic investigation and analysis to carry out the in-depth study of the causes and development countermeasures of the “last mile” problem of farmland water conservancy. In view of the current situation of farmland water conservancy facilities, operation management and protection, farmland water conservancy reform and other aspects of the existing problems, this paper comprehensively analyzes the causes, and puts forward systematic countermeasures to fundamentally solve the “last kilometer” problem. 【Result】The results showed that insufficient investment in small-scale farmland water conservancy project construction, imperfect operation and management system, imperfect grass-roots water conservancy service system and inadequate industrial supervision and management were the main reasons for the existing problems. 【 Conclusion 】 In conclusion, increasing investment to fill the short board of farmland water conservancy projects, deepening reform and innovation of construction management and operation and maintenance mechanism, improving the ability of grass-roots water conservancy services and strengthening operation and maintenance supervision can effectively solve the „last kilometer‟ problem of farmland water conservancy.

Key words: farmland water conservancy; last kilometer; engineering construction; operation management; grassroots water services system

责任编辑：白芳芳