我国是水资源紧缺的国家，节约用水涉及我们生产生活的各个方面。在经济高速发展的今天，水资源的重要地位也越来越显著。在农业生产中，节水灌溉已成为节约农业生产成本、增强农业生产在市场经济中的竞争力的重要手段。农业滴灌技术是近年来发展较快的一种节水灌溉方式。与传统的漫灌相比，滴灌的方式灌溉均匀、利于植物生长且节约大量水资源。大力发展农业滴灌技术是目前我国干旱地区解决农业水资源紧缺的一个重要手段。

农业滴灌技术历经几十年的发展，不论是系统控制还是管道排布方面都有了较为成熟的应用。但是，滴灌技术也还存在着管道材料单一、技术成本高等问题。本文简单介绍了农业滴灌技术与应用，详细阐述了滴灌管道材料的应用与发展状况。对管道材料未来发展进行展望，提出了利用管道材料自身渗水性代替滴水器实施滴灌的发展新思路，以期为农业滴灌技术及管道材料的研究提供参考。

01农业滴灌技术与应用

农业滴灌技术是指利用管道的毛细孔和滴水器将压力水流减压后缓慢均匀的滴到作物根部的一种新型灌溉技术。即，水流由压力泵加压输出，经干管、支管、毛细管后到达滴水器，由滴水器滴出到作物根部进行有效灌溉。滴灌技术最主要的特点就是其灌水量小，节水性好，水利用率高。基本无压力的水滴缓慢地滴灌不破坏土壤内部结构，不产生地表径流，几乎没有深层渗透，水利用率最高可达95%。由此而产生的滴灌施肥技术也大大提高了肥料的利用率。

滴灌技术除了优异的节水、节肥性能还具有对地形、土壤的高适应性，可改善作物品质，增产增效的优点。我国于1974年引进滴灌技术，20世纪80年代后期得到快速发展，现广泛应用于蔬菜、茶园、棉花等作物的灌溉。随着高科技管线技术和自动化控制技术的发展，滴灌系统也迎来了新一轮发展的春天。高科技管线技术的发展带来的是经济有效的管道布设；水肥连供技术的开发使得作物施水施肥更加精准、科学，实现了科学种植和增产增收；自动化控制技术的应用更是将传统农业灌溉带入科技和信息时代，节省了大量劳动力，增加了农业种植在现代市场的竞争力。目前，在我国干旱缺水地区，滴灌技术已成为缓解水资源紧缺，保证农业生产的首要选择。

02滴管技术中的管道材料

在滴灌技术系统的开发与建设过程中，主要的技术设计集中在给水路线的设计、管道的铺设以及滴灌系统的监控与管理上。对于管道材料的选择，目前在农业实际应用中还是以市场上普遍使用的塑料管为主。传统的塑料管有一定的强度，较好的耐腐蚀性，一定的抗老化性并且其价格低廉，具有较高的使用率。常见的塑料管主要有聚乙烯管（PE管）、聚氯乙烯管（PVC管）和聚丙烯管（PP管）三种。

由丙烯单体聚合形成的聚丙烯管状材料。可分为均聚聚丙烯管、共聚聚丙烯管、无规共聚聚丙烯管等。聚丙烯管生产成本仅为钢管的20%，价格低廉。且耐腐蚀、不结垢、耐压，轻质高强，表面光滑，对流体阻力小。但是PP管耐老化性较差且不耐低温，低温条件下易变脆，韧性差。

・聚丙烯管（PP 管）

由丙烯单体聚合形成的聚丙烯管状材料。可分为均聚聚丙烯管、共聚聚丙烯管、无规共聚聚丙烯管等。聚丙烯管生产成本仅为钢管的 20%，价格低廉。且耐腐蚀、不结垢、耐压，轻质高强，表面光滑，对流体阻力小。但是 PP 管耐老化性较差且不耐低温，低温条件下易变脆，韧性差。

・聚氯乙烯管（PVC 管）

以聚氯乙烯为主体，加入其他成分增强增韧而成。使用最多的是以聚氯乙烯为主体，与稳定剂、润滑剂等配合热轧而成的硬质聚氯乙烯管（PVC‐U）。具有较好的强度、耐磨性和耐酸碱腐蚀性。无毒无污染，是目前市场中应用较多的一种环保性管材。但是 PVC 熔体粘度高，加工困难，其韧性和热稳定性也较低。

・聚乙烯管（PE 管）

由乙烯单体聚合形成的聚乙烯管状材料，根据聚合时的压力、温度不同还可分为低密度聚乙烯管、中密度聚乙烯管和高密度聚乙烯管。聚乙烯管质量轻、可塑性好、耐低温，具有较好的强度、耐磨性和耐腐蚀性且价格低廉。聚乙烯管，特别是低密度聚乙烯管是现今滴灌系统普遍采用的管材。

滴灌管材专用料的开发

由于滴灌的特殊技术性，滴灌管道中滴水器部分对管材的要求更高。滴水器部分主要是将高压高速水流进行减压减速，使得水流可以缓慢滴出。但是要消除高速水流的部分能量就意味着滴水器部分往往要承受更多更大的冲击。这对材料的机械强度、韧性、耐磨性等都提出了比普通输水管道更高的要求。为了进一步提高管道材料的机械性能、耐老化性、抗压强度等，研究人员在传统的聚烯烃树脂基础上通过共混、添加改性剂等方法进行改性，开发生产高性能滴灌管材专用料。

传统塑料管中在滴灌管道应用最为广泛的是低密度聚乙烯管（LDPE 管）。LDPE 具有较好的柔韧性、耐腐蚀性和耐低温性。LDPE 熔体在挤出成型过程中收缩均匀，具有较好的可加工性。但是 LDPE 聚合物分子量小，分子结构不规整，结晶度仅在 45%‐65%，机械强度差。LLDPE 是由乙烯单体在高压条件下聚合而成的，分子结构以线性为主，支链、短链结构较少。其具有优异的抗环境应力开裂性和耐低温性能。HDPE 则具有较高的结晶度和较好的拉伸、断裂强度和抗冲击性。因此，将 LDPE、LLDPE 和 HDPE 三种聚乙烯树脂通过不同配方比例进行共混就可以获得性能优异的聚乙烯树脂专用料。
所谓共混是将国产 HDPE、LDPE、LLDPE 与助剂按一定比例共混、挤出、造粒形成共混料，再生产滴灌用管材。通过对进口微滴灌管材的研究，分析共混聚乙烯管材中 LDPE、LLDPE 和 HDPE 的不同配比，得出了三组共混材料配方。根据配方所制得的管材炭黑分散性较好、具有一定的强度且具有较好的耐光氧老化性。以 LDPE 和 LLDPE 为基础，通过共混的方法制备出改性滴灌管专用料 DG‐3 和 DG‐4。生产的滴灌带拉伸形变小于 5%，爆破压力大于0.3MPa，具有较为优异的性能。

交联改性专用料的开发

交联改性聚乙烯是通过交联的方式使得聚乙烯形成三维网状结构，从而很好地提高其物理机械性能。交联方式主要有过氧化物交联、硅烷交联、辐射交联三种。

过氧化物交联

过氧化物交联是通过交联剂过氧化物的受热分解而产生自由基。自由基与聚乙烯大分子链上的氢产生交换，获得带有自由基的聚乙烯大分子。两个或多个带有自由基的大分子链产生化学键的结合，从而形成多链条网状分子结构。以 LLDPE 为基础树脂，在挤压造粒过程中添加过氧化物引发剂，使聚合物分子链发生微交联，开发出性能优异的改性 LLDPE 滴灌管专用树脂料。也通过添加过氧化物的方法拓宽 LLDPE（线性低密度聚乙烯）的分子量排布，提高其加工性能，成功制得 LLDPE 滴灌管专用材料，并确定了其生产配方及工艺。这种滴灌管材具有较高的拉伸强力和伸长率，热稳定性高，且具有较好的可加工性。

硅烷交联

硅烷交联改性是指以硅烷作为接枝剂，在引发剂过氧化物的作用下将硅烷接枝到聚乙烯大分子链上，然后带有硅烷的大分子链通过硅烷的水解缩合产生交联。通过正交实验设计研究了硅烷交联聚乙烯的配方，并开发出硅烷交联聚乙烯管材专用料。

辐射交联

辐射交联是指在不使用交联剂的前提下，利用 X 射线、γ射线等对聚乙烯进行辐射，使得聚乙烯大分子链上产生自由基，这些大分子链上的自由基相互结合产生交联。用高能电子束辐射交联线性低密度聚乙烯/ 高密度聚乙烯/低密度聚乙烯/ 乙烯‐醋酸乙烯酯共聚物(LLDPE/ HDPE/ LDPE/ EVA) 管材，对辐射工艺、材料性能进行研究，制备

了性能优异的聚乙烯热膨胀管。

新型复合管道材料

除了树脂材料管，在农田灌溉和农业土木工程中广泛使用一种非织造布复合结构的复合材料管。这种管材由塑料管架、非织造布过滤层和保护层三层结构组成。其中，塑料管架起支撑和固定作用；非织造布过滤层具有较好的过滤性和渗透性；最外层采用丙纶纱网作为保护层，防止外力的破坏。因非织造材料具有纤维材料特有的高柔韧性，且特有的三维网状结构更是赋予了非织造材料较好的过滤性能，故而其应用于农业灌溉中时可以很好的解决管材柔韧性不足和易堵塞的问题。

除了非织造材料，生物性纤维、碳纤维等纤维材料在管道材料增强增韧性研究中也有着大量的应用。纤维、非织造布等纺织材料的加入一方面使得管道材料抗撕裂强度增加，另一方面可以明显提高管道材料的柔韧性，改善传统树脂管道脆性高的缺点。以树脂为基体，纤维等纺织材料为增强体的复合管道材料已经成为管道材料研究的新热点。梁春玲利用热轧法和渗入法将竹纤维与多种树脂进行复合，制得竹—塑多元复合材料。这种复合材料具有较大的抗拉、抗压强度，较高的弹性模量，由此种复合材料制得的管道在强度和韧性方面都有明显的改善。采用熔融浸渍的方法制备了连续碳纤维增强聚苯硫醚（PPS）复合管材，这种管材具有优良的耐水性能。
滴灌管材发展展望

目前普遍使用的聚乙烯、聚氯乙烯滴灌管已经很好地解决了管材的强度和刚性问题，但是在柔韧性、抗老化性、抗堵塞性等方面还有一些缺陷。传统的聚乙烯管道脆性较高，不易弯曲，这在管道铺设过程中带来很大困难，而且其耐压、耐拉性不好，在地下滴灌应用中易被损坏。此外，聚乙烯塑料管耐光氧老化性不好，在地面滴灌时长时间暴露易老化变脆，使用周期短。

改性后的 PE、PVC 管道虽然一定程度上改善了管道的强度和韧性，但仍不够理想。由于滴灌是依靠毛细管和滴水器实现的，细微的孔口和流道易被水中的杂志堵塞。因此，滴灌用水对水质要求较高，这也使得滴灌工程的成本大大提高。滴水器的材料一般也都是聚乙烯或者聚氯乙烯，易老化受损。且在滴灌系统管道设置时根据植株的排布在一条滴灌管线上往往需要几十个甚至更多的滴水器，这无疑又增加了成本。众所周知，滴灌系统的高成本已经成为限制其应用与发展的主要问题。如果可以通过改进管道材料，利用管道材料自身的渗水性取代滴水器达到滴灌的效果，将从根本上解决滴灌成本高的问题。我认为，这将是滴灌系统及管材研究发展的一个有意义的方向。

随着水资源紧缺的问题日益严重，农业节水灌溉也越来越受重视。滴灌技术作为节水灌溉最有效的方式具有广阔的发展空间。近几十年来，农业滴灌技术飞速发展，已经成为农业灌溉领域不可或缺的技术成员。但是，滴灌系统也存在着成本高等许多问题。在滴灌管材方面，开发高强高韧性、耐久性管道材料，利用材料自身渗水性替代滴水器改善滴灌系统将是未来发展的重要方向。总之，滴灌系统完善、管道材料研究的路还很长，也期待更快更新的发展。