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連續濕潤帶的益處

連續濕潤帶的益處

灌溉是為了將水分精準且均勻地送到植物根部。要達成這個目標,我們必須先認識土壤中主導水分移動的兩大關鍵力量,一個是負責水分在土壤中向四周擴散的毛細作用,另一個則是主導水分垂直下滲的重力作用。

當水分進入土壤後,這兩種力量會同時發生並相互拉扯,最終在滴頭下方形成一個個類似洋蔥形狀的濕潤球。

這兩大力量,在不同土壤質地間的作用差異極大。從左上角第一張圖可以看出,砂土 (sand)因為粒徑大、大孔隙多,毛細作用較微弱,水分難以向側向移動,反而容易受重力牽引向深層流失;相反地,黏土 (clay)的孔隙細小,毛細現象活躍,水分的側向擴散範圍就會明顯增加。壤土 (loam)則是在兩者之間。

而灌溉方式也會影響水分在田間的分布。對於噴灌或淹灌等傳統灌溉方式, 田間的水分流動主要受到重力主導,因此田區高低不平會顯著影響水分均勻度。 右上角第二張圖片就展示了這個現象,上方是理想狀態完全平整的高均勻度田區;但現實往往如圖片下方這樣,水會往低處流,造成水分分布不均勻。

再來,傳統溝灌時,給水集中在灌溉溝中,為了確保溝尾也能獲得足夠水分, 田頭往往會過量給水,導致大量水分受重力牽引往下滲,就有可能發生深層滲漏, 甚至將肥料一起帶進地下水層。

相較之下,滴灌在適當的管路設計與規劃下,能從各個出水孔同時間較為穩定地給水。如果使用壓力補償型滴灌帶,也能夠相對適應地形上的變化。並且避免過量給水,也能降低深層滲漏的風險。

而除了田區水分均勻度這個橫向的分布,既然灌溉的目的是為了讓植物吃到水,那我們就應該盡量針對根圈的活躍範圍給水。

進一步觀察左下角第三張圖中根系的吸水效率。可以看到,在水份充足的條件下,植物吸水是集中在表層根圈,而最頂端上半部的根圈更包辦了高達 70% 的吸水貢獻。這意味著雖然根系能扎得很深,但最主要吸水吸肥的活躍區域還是在淺層的特定區域。

所以更為高效的滴灌管理,應該是要善用毛細作用,並減少重力的下滲,這正是許多農友追求連續濕潤帶的原因。

假使滴灌帶的孔距過大、滴帶流速過快、或土壤毛細作用差,滴灌時田間就會出現一個個獨立的濕潤球。而且農民為了讓兩個滴頭中間的根系喝到水,就會拉長灌溉時間,但這時又會導致出水點下方的土壤水分飽和,導致由重力主導讓水分流失到有效根圈外。

但假設改成使用孔距較密的滴管帶,如右下角第四張圖所呈現的,相鄰的濕潤球就有機會能在短時間內彼此交疊,形成橫向連貫的濕潤區,這時候整排作物都能在有效根圈內吸到水,也可以縮短灌溉時間,避免發生深層滲漏。

從作物需求的出發點來思考,也是大家在規劃灌溉設計時,能夠考量的重要因素。也祝福大家未來都能收穫滿滿喔。



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