節(jié)水灌溉機(jī)械要走出中國(guó)范兒
生態(tài)惡化,粗放型灌溉模式必須要改
“人多地少是我國(guó)的基本國(guó)情,要用占9%的耕地去供養(yǎng)占20%的人口,我們不得不提高耕地復(fù)種指數(shù),甚至在生態(tài)脆弱地區(qū)墾荒種地,這對(duì)水資源需求量很大。”日前,農(nóng)技中心節(jié)水處處長(zhǎng)高祥照在第三屆中國(guó)農(nóng)機(jī)手大賽“節(jié)水灌溉講堂”上講到。我國(guó)每年用水5800億方,其中農(nóng)業(yè)用水3600億方,占62%。但我國(guó)水資源僅占的6%,年缺口300億方,每年受災(zāi)面積高達(dá)4~5億畝、損失糧食600億斤。
雖然,我國(guó)于上世紀(jì)90年代就開始推廣節(jié)水灌溉,但以“小白龍”為主,農(nóng)民拉著水管在地里澆水。這種灌溉模式仍然屬于粗放型大水漫灌,浪費(fèi)很嚴(yán)重而且效率很低,3個(gè)人1天才灌七八畝地,新疆500畝的棉花地要14個(gè)人灌半個(gè)月。水利條件稍好的地方有溝渠灌溉,但由于蒸發(fā)量大,水資源利用率依然很低。此外,溝渠的修建,占用了約14%的耕地,又造成了耕地資源的浪費(fèi)。
不僅如此,粗放型農(nóng)田灌溉模式還是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“肥多、藥多、膜多、投入多”的主因之一。以施肥為例,傳統(tǒng)的犁地翻土施撒固體肥料,化肥實(shí)際利用率僅為20%。比如最常見的氮肥尿素,極易溶于水。據(jù)一項(xiàng)調(diào)查顯示,如果在施肥后灌溉,作物對(duì)尿素的實(shí)際吸收率一般維持在15%左右。由于化肥使用率低,農(nóng)民不得不增加化肥使用量,對(duì)土壤、水資源造成了嚴(yán)重污染。
近年來(lái),通過發(fā)展集雨灌溉、地膜覆蓋作業(yè),我國(guó)西北年均降水量300毫米左右的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)曾創(chuàng)下了玉米畝產(chǎn)達(dá)1500斤的農(nóng)業(yè)奇跡。但那里屬于本不應(yīng)該發(fā)展農(nóng)業(yè)的生態(tài)脆弱區(qū),耕種會(huì)破壞沙質(zhì)土壤表面的保護(hù)殼、降低土壤蓄水能力,成為我國(guó)北方沙塵暴源頭之一。所以,應(yīng)當(dāng)在中東部地區(qū)大力發(fā)展節(jié)水灌溉,提高水資源利用率和糧食總產(chǎn)量,在生態(tài)脆弱區(qū)退耕還林保持我國(guó)生態(tài)環(huán)境的平衡。
“在生態(tài)約束趨緊的情況下,大力推行節(jié)水灌溉已經(jīng)刻不容緩。”高祥照說(shuō),而且節(jié)水本身不僅是省水,更能省肥省藥,是推進(jìn)化肥、農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)的關(guān)鍵途徑。
立足國(guó)情,推廣節(jié)水灌溉機(jī)械要因地制宜
為發(fā)展節(jié)水灌溉,于2012年開始大力推廣大型噴灌機(jī)。這是一種廣泛應(yīng)用于歐美的先進(jìn)節(jié)水灌溉機(jī)械,一次性灌溉面積可達(dá)上千畝,既節(jié)水又。
江蘇華源節(jié)水股份有限公司總經(jīng)理邱志鵬介紹說(shuō),大型噴灌機(jī)要求單口機(jī)井出水量在60噸以上,歐美水資源相對(duì)豐富沒有問題。而我國(guó)地下水資源如此充沛的地區(qū)卻不多,在中西部地區(qū)出水量太小根本無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。
大型噴灌機(jī)還對(duì)地塊有要求,需要土地規(guī)模連片,不能有溝、不能有渠、不能有樹、不能有電線桿,不然就轉(zhuǎn)不了。一臺(tái)大型噴灌機(jī)效率的時(shí)候要達(dá)到500畝以上才能產(chǎn)生效益,否則就不劃算。在目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)分散的情況下,它也是不大適用的。因此,在我國(guó)大部分地區(qū),體型龐大、單次灌溉面積大的大型噴灌機(jī)難以“施展拳腳”。
同時(shí),我國(guó)也從以色列引進(jìn)了微型滴灌技術(shù)和設(shè)備。以色列國(guó)土面積狹小、極為缺水,設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、大田農(nóng)業(yè)很少。與之截然相反,我國(guó)以大田農(nóng)業(yè)居多、設(shè)施農(nóng)業(yè)較少。“滴灌節(jié)水效率很高,適合在設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)推廣,要在大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣成本太高,農(nóng)民難以接受。”邱志鵬說(shuō)。
“因此,我國(guó)發(fā)展節(jié)水灌溉,不可能完全照搬某一的模式,一定要根據(jù)國(guó)情進(jìn)行自主創(chuàng)新。”邱志鵬說(shuō),我國(guó)各地區(qū)自然環(huán)境差異大,要根據(jù)各地自然環(huán)境特點(diǎn)因地制宜地選擇灌溉設(shè)備,所以我國(guó)一定是多種灌溉模式并存。
機(jī)藝融合,將水肥一體化與噴灌機(jī)結(jié)合使用
“我國(guó)大田農(nóng)業(yè)為主、規(guī)?;潭炔桓叩霓r(nóng)情,決定了中型噴灌機(jī)是節(jié)水灌溉適用機(jī)械。”邱志鵬說(shuō),中型卷盤式噴灌機(jī)機(jī)動(dòng)靈活、自動(dòng)化程度高、投資低,適合大中小不同規(guī)模作物的規(guī)?;鳂I(yè),是適用性較廣的灌溉裝備之一。
傳統(tǒng)國(guó)產(chǎn)卷盤式噴灌機(jī),采用國(guó)外上世紀(jì)80年代技術(shù),存在傳動(dòng)級(jí)數(shù)多、驅(qū)動(dòng)單元效率低和機(jī)械式速度控制偏差大的問題,致使設(shè)備能耗高、灌溉均勻度低。
“對(duì)此,我們進(jìn)行了四處關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,解決了傳統(tǒng)卷盤式噴灌機(jī)存在的問題。”邱志鵬介紹,一是研發(fā)太陽(yáng)能供電的直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)變速箱,入機(jī)壓力降低10%、耗能低;二是采用蝸輪蝸桿+直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)組合,傳動(dòng)效率提高20%,體積減小10%;三是建立了卷盤綜合參數(shù)傳感與速度控制技術(shù),速度偏差由國(guó)內(nèi)普遍存在的20%降低到5%左右,灌溉均勻度超出標(biāo)準(zhǔn);四是建立灌水量-移動(dòng)速度決策方法,操作簡(jiǎn)單,只需輸入灌水量,即可自行運(yùn)行。該設(shè)備單條作業(yè)、機(jī)動(dòng)靈活,可以有效應(yīng)對(duì)地面坑渠,地塊腹寬70米、長(zhǎng)度10米即可作業(yè)。同時(shí),可根據(jù)地塊長(zhǎng)度延伸作業(yè),不受限制。只需3噸水就可以作業(yè),也更加符合我國(guó)缺水的實(shí)際。
這種光伏電驅(qū)動(dòng)卷盤式噴灌機(jī)節(jié)水噴灌效果比大田漫灌節(jié)省30%以上,自動(dòng)化程度較高,一臺(tái)機(jī)器就可以作業(yè)200畝地,一個(gè)人能控制4臺(tái)左右。“不少種糧大戶和農(nóng)機(jī)合作社已經(jīng)認(rèn)識(shí)到科學(xué)灌溉對(duì)于增產(chǎn)增收的作用,而且還能成為一項(xiàng)新的農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)內(nèi)容,農(nóng)民自行采購(gòu)設(shè)備增多,慢慢扭轉(zhuǎn)灌溉機(jī)械對(duì)政府水利項(xiàng)目過度依賴局面。”農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)推廣總站總工程師徐振新說(shuō)。
“機(jī)藝融合是農(nóng)機(jī)發(fā)展的方向。我們與華源正在研究將水肥一體化和噴灌機(jī)結(jié)合起來(lái),在節(jié)水的同時(shí)節(jié)肥。”江蘇大學(xué)教授湯躍說(shuō),難點(diǎn)在水肥分配關(guān)系,要精準(zhǔn),多了不行少了也不行。少了達(dá)不到效果,多了等于肥料丟失了。
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