王周平张伟兵任平赵伟张锋李英梅*

（1陕西省园艺技术工作站，陕西西安 710003；2陕西省生物农业研究所，陕西西安 710043；3渭南市农业技术推广中心，陕西渭南 714000）

设施蔬菜灌溉用水几乎全部依靠地下水，蔬菜生产长期处于封闭或半封闭的环境，天然降雨难以对土壤产生淋溶效应，加之连作现象普遍，导致土壤盐渍化现象比较普遍[1－3]。蔬菜种植属于高耗水产业，以陕西关中为例，主要蔬菜作物年平均需水量为700～1 000 m3，蔬菜生产用水占农业用水的30%。淡水资源短缺是制约陕西省设施农业可持续发展的主要瓶颈[4]，如何解决水资源短缺、建立节水型农业、协调灌溉用水和设施蔬菜产业发展之间的矛盾已经成为现代农业发展中急需解决的焦点问题。针对西北地区设施蔬菜灌溉用水几乎全部依靠地下水、水资源日益紧张、土壤盐渍化日益严重、蔬菜品质和产量双下降的突出问题，人们提出了高效利用棚面集雨结合水肥一体化滴灌、微喷灌技术，收集的雨水在年降雨量500 mm的区域能够基本满足主要蔬菜全生育期的灌溉用水需求，在年降雨量350 mm的地区能够满足主要蔬菜全生育期80%的灌溉用水需求。应用该技术可发挥雨水对土壤的淋溶作用，改善土壤盐渍化程度和蔬菜品质，降低连作障碍的产生，提高蔬菜产量，实现设施蔬菜雨养或半雨养的目标。笔者根据多年实践经验和调研，建议开展棚面集雨实现对棚面雨水的高效利用和对设施蔬菜的节水灌溉。现将主要原因总结如下。

1 利用雨水可以有效补充淡水资源

没有水，就没有生命。没有优质的水源就无法生产出优质的蔬菜。水已经不是一种“取之不尽，用之不竭”的自然资源。作为世界上严重干旱的国家之一，中国干旱半干旱地区占国家土地面积的47%，占总耕地面积的51%，被世界水资源与环境发展联合会列为13个贫水国之一。中国干旱区域主要集中在西北、西南区域。西北黄土高原半干旱区域地处内陆，远离海洋，大部分地区年降雨量不足400 mm，年际和年内降水分配不均匀。以陕西为例，从时间来看，65%的降水集中在7—8月；从区域来看，71%的降水集中在陕西南部的安康、汉中、商洛地区。设施大宗蔬菜黄瓜全生育期的适宜灌水量为4 065～4 275m3/hm2[5－6]，番茄全生育期适宜灌水量在 1969.17～2 171.11 m3/hm2之间[7]，需水量较大。陕西省作为西北地区设施蔬菜发展规模最大的省份，淡水资源远低于国际社会公认的最低标准。通过集蓄丰水期的雨水资源，能够有效实现枯水期的淡水资源补充，对破解关中东部地区及陕北地下水含盐量大的地区淡水供需问题尤为重要。

2 棚面集雨可以满足设施蔬菜对水质的要求

蔬菜是需水量较大的作物，对水分的反应较小麦、玉米等大田作物敏感。当用EC值低于5 mS/cm的水灌溉时，小麦、玉米、棉花等农作物均能正生长发育[8－9]，但该水质对蔬菜影响比较大。有学者采用电导率分别为3.3 mS/cm的井水、1.9 mS/cm的井水和0.3 mS/cm的棚面集雨对番茄进行灌溉，结果表明，随着灌溉水电导率的增加，表层土层盐分富集，番茄株高、茎粗、茎叶根鲜重均显著降低，说明矿化度高的灌溉水会影响设施番茄生长。土壤电导率是直接反映土壤中混合盐含量的重要指标，设施蔬菜栽培土壤长期得不到雨水的充分淋洗，盐分在土壤表层不断聚集，土壤含盐量逐年升高，导致土壤电导率及地下水的电导率也不断升高，这也是土壤酸化和次生盐渍化现象产生的原因之一[10]。

黄瓜苗期用电导率较高的水灌溉，会导致生长发育停滞，最后枯死；成株期以后灌溉，叶片变小变硬，易出现畸形瓜，最后提早拔秧清园。小白菜、菠菜、芹菜、生菜等叶菜类蔬菜播种前用高电导率的水灌溉，几乎不能出苗。辣椒、茄子等蔬菜虽然对高电导率灌溉水的反应不及黄瓜、叶菜类蔬菜敏感，但全生育期灌溉会造成植株矮小、结果量少、单果重低，辣椒疫霉根腐病等根部病害发生严重，进而造成严重减产。

3 集雨补灌可预防或延缓土壤退化

2019—2020年连续2年对陕西省72个县（市）设施蔬菜灌溉用地下水的电导率进行抽样检测，结果表明：汉中、安康、商洛等地区用来灌溉的地下水水质较好，电导率在0.7 mS/cm左右，比自然降雨的电导率高20%～40%；渭南、咸阳、铜川、延安等地区的电导率平均检测值高达3.0 mS/cm左右，比自然降雨高出5倍以上。使用地下水灌溉，水分下渗、蒸发或被作物吸收， 但 Ca2+、Mg2+、SO42－、CO32－等离子只有少量被作物吸收，大多仍留在土壤耕作层中，导致土壤板结、结构变差、退化程度加重[10]。改地下水灌溉为棚面集雨回流补灌，可以间接起到雨水的淋溶作用，避免或大幅减少土壤耕作层中富余的盐离子，有效预防或延缓土壤退化。

4 利用雨水资源灌溉具备条件且技术成熟

日光温室、塑料大棚等蔬菜种植设施完整，利用棚面集雨，实际操作性强，收集率高，仅需在日光温室前沿底部、塑料大棚两侧底部增加导流槽，将降落在棚面上的雨水汇集到导流槽内，通过沉沙池初步沉淀后流入蓄水池，再利用水肥一体化设施直接用于田间灌溉。所有硬件投入仅有导流槽、沉沙池和蓄水池，也可利用废旧棚膜和普通砖块在两棚间的走道内修建低成本的防渗导流槽和蓄水池。不同材质的大棚每个直接成本投入在500～1 000元之间，其中日光温室宽度为10 m左右、长度为70～90 m，塑料大棚宽度为8～12 m、长度为70～90 m。在降雨量约500 mm的地区，利用棚面收集的雨水配合使用滴灌或微喷灌技术，基本可满足番茄、辣椒、茄子、西葫芦、黄瓜等大多数蔬菜正常生长发育所需的水分。即使在降雨量350 mm左右的区域，棚面收集的雨水也能满足大多数蔬菜作物70%左右的需水量，只需要通过灌溉部分地下水即可满足作物全生育期的用水需求。因此，利用棚膜雨水资源灌溉设施蔬菜条件具备、技术成熟，可以大面积推广。

5 集雨灌溉增产效果与经济效益明显

在渭北地区开展的小区对比试验表明，与使用EC值3.3 mS/cm的地下水灌溉相比，使用棚面集雨灌溉后，番茄、黄瓜、辣椒、小青菜、菠菜、蒜苗和香菜分别平均增产 26.6%、42.0%、69.0%、68.5%、84.4%、26.3%和96.3%，蔬菜普遍增产效果显著。不同区域地下水EC值不同，使用棚面集雨回灌增产幅度有差异，即使地下水EC值在1.5 mS/cm左右，增产幅度也均在15%以上。棚面集雨能够为设施蔬菜生产提供优质的淡水资源，有利于提高蔬菜产量和品质。此外，棚面集雨灌溉能够降低地下水的开采强度，可实现节水、节肥、省工、增产、增效，符合国家绿色生态的发展理念，投入产出比高，具有广阔的推广前景。