李純

節(jié)水灌溉機械要走出中國范兒

李純

在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水資源緊缺問題越來越突出。我國現(xiàn)有耕地中灌溉面積9.25億畝、旱作近10億畝，年灌溉用水3600億方，缺口300億方，每年受災面積4億～5億畝，損失糧食600億斤。以國產(chǎn)卷盤式噴灌機為代表的節(jié)水灌溉裝備成為實現(xiàn)水資源高效利用，化解地下水超采危機，降低農(nóng)業(yè)勞動成本，保證我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。

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，要用占世界7%的耕地去供養(yǎng)占世界21%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?！比涨?，全國農(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”上說。我國每年用水5800億方，其中農(nóng)業(yè)用水3600億方，占62%。但我國水資源僅占世界的6%，年缺口300億方，每年受災面積4億～5億畝，損失糧食600億斤。

雖然，我國從20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?！备呦檎照f，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，國家于2012年開始大力推廣大型噴灌機。這是一種廣泛應用于歐美國家的先進節(jié)水灌溉機械，一次性灌溉面積可達上千畝，既節(jié)水又高效。

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，歐美國家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最高的時候要達到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(shè)備。以色列國土面積狹小、極為缺水，設(shè)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(shè)施農(nóng)業(yè)較少?！暗喂喙?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?！鼻裰均i說。

“因此，我國發(fā)展節(jié)水灌溉，絕對不可能完全照搬某一國家的模式，一定要根據(jù)國情進行自主創(chuàng)新?！鼻裰均i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(shè)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)模化程度不高的現(xiàn)實，決定了中型噴灌機是節(jié)水灌溉適用機械?！鼻裰均i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20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(shè)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?！鼻裰均i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，灌溉均勻度超出國家標準；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(shè)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)水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?！安簧俜N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(shè)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?！鞭r(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。