二、微灌技术
微灌即微量灌溉，是根据作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的灌水器（滴头、微喷头、渗灌管和微管等），将作物生长所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方式，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气、最适宜的温度状态的灌水方法，是一种精确控制水量的局部灌溉方法。根据作物的需水要求，用管道把水送到每一棵植物的根部，使每一棵植物都得到需要的水量，减少了深层渗漏、地面径流和输水损失，并且可以通过微灌系统施肥施药。此方法适宜在水源缺乏或地形复杂的地方应用。
（一）微灌的分类
微灌包括渗灌、涌泉灌、微喷灌和滴灌四种形式。灌水器是微灌系统的关键部件，其作用是把末级管道（毛管）的压力水均匀而又稳定地灌到作物根区附近的土壤中，它的质量好坏直接影响到微灌系统的寿命及灌水质量。不同的灌溉方法采用不同的灌水器。滴灌的灌水器是滴头，微喷灌的灌水器是微喷头，涌泉灌的灌水器是利用直径4毫米的小塑料管。这三种方式除灌水器差别较大外，其余部分基本相同，属地面微灌系统。渗灌则是将输水支管连同灌水器一同埋于耕层下的一种灌水技术。
由于微灌的灌水器出水口小，管网容易被水中的矿物质或有机质堵塞，因此对过滤设备性能要求高。
1.渗灌
渗灌属地下暗管灌溉，是利用废旧橡胶和PE塑料按一定比例混合制成可以渗水的多孔管，将此渗水毛管埋入地下30—40毫米，压力水通过管壁上的毛细孔，以渗流的形式湿润周围土壤。渗水毛管的流量通常为2—3毫升/小时。
渗水管的抗堵塞性能和使用寿命尚待提高。渗灌在使用中除沙粒等物理性堵塞外，还有因水中溶解盐析出后凝积在管壁中的化学性堵塞，以及细菌类的生物性堵塞。上述原因造成的堵塞会使渗水管的渗水性能不断降低直至失效。其次是渗水管的埋深、间距和渗水强度都随管道材质、土壤质地、作物、地下水埋深等因素有关，该方面的研究尚不完善。加之投资较大，一般为喷灌的4倍，检查、维修也比较麻烦。这些都是至今没能大面积推广的原因。
2.涌泉灌
涌泉灌是利用直径4毫米的小塑料管作为灌水器，以细流（射流）状局部湿润作物附近土壤的灌溉方式，对于高大果树，通常围绕树干修一圈渗水小沟，以分散水流均匀湿润果树周围土壤。这种灌溉技术也称小管出流灌溉。利用接在毛管上的直径4毫米小塑料管消减压力，使水流变成细流状施入土壤。它的工作压力低，孔口大，不易堵塞。
3.微喷灌
微喷灌是通过管道系统将有压水送到作物根部附近，用微喷头将灌溉水喷洒在土壤表面进行灌溉的一种新型灌水方法。微喷灌与滴灌一样，也属局部灌。其优缺点也与滴灌基本相同，节水增产效果明显，但抗堵塞性能优于滴灌，而耗能又比喷灌低。同时还具有降温、除尘、防霜冻、调节田间小气候等作用。
微喷头是微喷灌的关键部件，单个微喷头的流量一般不超过250毫升/小时，射程小于7米。微喷头有固定式和旋转式两种，前者喷射范围小，水滴小，后者喷射范围大，水滴也大些。按照结构和工作原理，微喷头又可分为射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。
（1）射流式。水流从喷嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂做快速旋转，故它也称为旋转式微喷头。旋转式微喷头一般由折射臂、支架、喷嘴等部件构成。
旋转式微喷头的射程较大，灌水强度较低，水滴细小。由于其运动部件加工精度要求较高，并且旋转部件容易磨损，因此使用寿命较短。
（2）折射式。折射式微喷头主要由喷嘴、折射锥和支架三个部件组成。水流由喷嘴垂直向上喷出；遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头。它的优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜；缺点是由于水滴太细小，在空气干燥、温度高和风大的地区，蒸发飘移损失大。
（3）离心式。这种喷头的主体是一个离心室，水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心室中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力作用下散成水滴落在喷头四周。该种喷头工作压力低，雾化程度高，不易堵塞。
（4）缝隙式。这种喷头由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖。水流经过缝隙喷出，在空气阻力作用下，裂散成水滴。
4.滴灌
滴灌是利用安装在末级管道（称为毛管）上的滴头，将输水管内的有压水流通过消能，以水滴的形式一滴一滴地灌入土壤中的灌溉方式。水滴离开滴头时压力为零，只有重力作用于土壤表面。滴灌不同于传统的地面灌或喷灌要将土壤全部表面灌水，而是只湿润作物根系附近的局部土壤。
（1）滴头。滴头是通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状，使其以稳定的速度一滴一滴地滴入土壤。滴头常用塑料压注而成，工作压力为100千帕，流道最小孔径为0.3—1.0毫米，流量在0.6—1.2升/小时。按滴头的消能方式可分为以下几种类型。(https://www.daowen.com)
①管式滴头。通过水流与流道壁之间的摩擦力消能来调节出水量的大小，如内螺纹管式滴头、微管滴头等。
②孔口式滴头。通过孔口出流造成的局部水头损失来消能和调节出水量的大小。孔口一般为0.5—1毫米，工作压力为20—50千帕。
③涡流型滴头。靠水流进入灌水器的涡流室内形成涡流来消能和调节出水量的大小，水流由涡流室的中间孔流出。
④压力补偿型滴头。利用水流压力压迫流道槽口滴头内的弹性体（片）使流道（或孔口）形状改变或过水断面面积发生变化，即当压力减少时，增大过水面积，压力增大时，减小过水面积，从而使滴头出流量自动保持稳定，同时还具有自清洗功能。
（2）滴灌管
滴头与毛管制成一体，兼具配水和滴水功能的管称滴灌管或滴灌带。
①内嵌式滴灌管。在毛管制造过程中，将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内，形成滴灌管。
②薄壁滴灌带。目前国内使用的薄壁滴灌带有两种。一种是在0.2—1.0毫米厚的薄壁软管上按一定间距打孔，灌溉水由孔口喷出湿润土壤；另一种是在薄壁管的一侧留出各种形状的流道，灌溉水通过流道以滴流的形式湿润土壤。
由于滴灌是缓慢给水，灌水流量小，管内水的工作压力和摩擦损失都小，这就为实行低能耗、高均匀度（指滴头滴水均匀度）提供了条件，也为更高的节水作物产量和更好的农产品质量提供了可靠的保证。但与喷灌方式相比，不具有防干热风、调节田间小气候的作用。对于黏重土壤，因灌水时间较长，根系区土壤水分长期保持高含水量状态，农作物根部易生病害。另外，土壤长期定点灌水会使土壤湿润区与干燥区的交界处盐分聚积，有可能产生土壤次生盐渍化，对农作物生长不利而且滴头的堵塞问题还没有彻底解决。
（二）微灌系统的组成及作用
微灌系统由水源、控制首部、输配水管网及灌水器四部分组成。不同的灌水器将组成不同的微灌系统，差别主要在灌水器。现以滴灌系统为例介绍其组成和作用。
1.水源
包括地下水、外来清洁水、泉水和汇集的天然降水。
2.控制首部
包括水泵、动力机、过滤器、控制设备和测量仪器等。其作用是从水源抽水、混合肥料并加以过滤，定量压入干管。
3.输配水管网
包括干管、支管、毛管（一般为直径12—30毫米的塑料软管）、闸阀、流量调节器等。用于将定量的低压水或水肥混合液送入每个灌水器。
4.灌水器
将来自毛管的水或水肥混合液均匀地施入农作物根系周围的土壤。
