節(jié)水灌溉機械要走出中國范兒
生態(tài)惡化,粗放型灌溉模式必須要改
“人多地少是我國的基本國情,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種指數(shù),甚至在生態(tài)脆弱地區(qū)墾荒種地,這對水資源需求量很大。”日前,農(nóng)技中心節(jié)水處處長高祥照在第三屆中國農(nóng)機手大賽“節(jié)水灌溉講堂”上講到。我國每年用水5800億方,其中農(nóng)業(yè)用水3600億方,占62%。但我國水資源僅占的6%,年缺口300億方,每年受災面積高達4~5億畝、損失糧食600億斤。
雖然,我國于上世紀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,浪費很嚴重而且效率很低,3個人1天才灌七八畝地,新疆500畝的棉花地要14個人灌半個月。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。
不僅如此,粗放型農(nóng)田灌溉模式還是我國農(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)一項調(diào)查顯示,如果在施肥后灌溉,作物對尿素的實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,對土壤、水資源造成了嚴重污染。
近年來,通過發(fā)展集雨灌溉、地膜覆蓋作業(yè),我國西北年均降水量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1500斤的農(nóng)業(yè)奇跡。但那里屬于本不應該發(fā)展農(nóng)業(yè)的生態(tài)脆弱區(qū),耕種會破壞沙質(zhì)土壤表面的保護殼、降低土壤蓄水能力,成為我國北方沙塵暴源頭之一。所以,應當在中東部地區(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,而且節(jié)水本身不僅是省水,更能省肥省藥,是推進化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動的關(guān)鍵途徑。
立足國情,推廣節(jié)水灌溉機械要因地制宜
為發(fā)展節(jié)水灌溉,于2012年開始大力推廣大型噴灌機。這是一種廣泛應用于歐美的先進節(jié)水灌溉機械,一次性灌溉面積可達上千畝,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,大型噴灌機要求單口機井出水量在60噸以上,歐美水資源相對豐富沒有問題。而我國地下水資源如此充沛的地區(qū)卻不多,在中西部地區(qū)出水量太小根本無法運轉(zhuǎn)。
大型噴灌機還對地塊有要求,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。一臺大型噴灌機效率的時候要達到500畝以上才能產(chǎn)生效益,否則就不劃算。在目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營分散的情況下,它也是不大適用的。因此,在我國大部分地區(qū),體型龐大、單次灌溉面積大的大型噴灌機難以“施展拳腳”。
同時,我國也從以色列引進了微型滴灌技術(shù)和設備。以色列國土面積狹小、極為缺水,設施農(nóng)業(yè)發(fā)達、大田農(nóng)業(yè)很少。與之截然相反,我國以大田農(nóng)業(yè)居多、設施農(nóng)業(yè)較少。“滴灌節(jié)水效率很高,適合在設施農(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。
“因此,我國發(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)國情進行自主創(chuàng)新。”邱志鵬說,我國各地區(qū)自然環(huán)境差異大,要根據(jù)各地自然環(huán)境特點因地制宜地選擇灌溉設備,所以我國一定是多種灌溉模式并存。
機藝融合,將水肥一體化與噴灌機結(jié)合使用
“我國大田農(nóng)業(yè)為主、規(guī)?;潭炔桓叩霓r(nóng)情,決定了中型噴灌機是節(jié)水灌溉適用機械。”邱志鵬說,中型卷盤式噴灌機機動靈活、自動化程度高、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)國產(chǎn)卷盤式噴灌機,采用國外上世紀80年代技術(shù),存在傳動級數(shù)多、驅(qū)動單元效率低和機械式速度控制偏差大的問題,致使設備能耗高、灌溉均勻度低。
“對此,我們進行了四處關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,解決了傳統(tǒng)卷盤式噴灌機存在的問題。”邱志鵬介紹,一是研發(fā)太陽能供電的直流電機直接驅(qū)動變速箱,入機壓力降低10%、耗能低;二是采用蝸輪蝸桿+直齒圓柱齒輪的傳動組合,傳動效率提高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),速度偏差由國內(nèi)普遍存在的20%降低到5%左右,灌溉均勻度超出標準;四是建立灌水量-移動速度決策方法,操作簡單,只需輸入灌水量,即可自行運行。該設備單條作業(yè)、機動靈活,可以有效應對地面坑渠,地塊腹寬70米、長度10米即可作業(yè)。同時,可根據(jù)地塊長度延伸作業(yè),不受限制。只需3噸水就可以作業(yè),也更加符合我國缺水的實際。
這種光伏電驅(qū)動卷盤式噴灌機節(jié)水噴灌效果比大田漫灌節(jié)省30%以上,自動化程度較高,一臺機器就可以作業(yè)200畝地,一個人能控制4臺左右。“不少種糧大戶和農(nóng)機合作社已經(jīng)認識到科學灌溉對于增產(chǎn)增收的作用,而且還能成為一項新的農(nóng)機作業(yè)服務內(nèi)容,農(nóng)民自行采購設備增多,慢慢扭轉(zhuǎn)灌溉機械對政府水利項目過度依賴局面。”農(nóng)業(yè)部農(nóng)機推廣總站總工程師徐振新說。
“機藝融合是農(nóng)機發(fā)展的方向。我們與華源正在研究將水肥一體化和噴灌機結(jié)合起來,在節(jié)水的同時節(jié)肥。”江蘇大學教授湯躍說,難點在水肥分配關(guān)系,要精準,多了不行少了也不行。少了達不到效果,多了等于肥料丟失了。
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