四川丘陵地區(qū)高效節(jié)水技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展研究

胡曉陽

四川省宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 644000

1 引言

我國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)短缺的國(guó)家，水資源的可利用量只有4 700 億立方米，人均占有量約2 400立方米，不足世界水平的1/4，居世界第109 位，屬全世界13 個(gè)貧水國(guó)家之一。農(nóng)業(yè)既是用水行業(yè)，還是缺水行業(yè)，年用水3 600 億立方米，年缺水約300 億立方米。目前，農(nóng)業(yè)每年受旱面積200 萬公頃（3 億畝）以上，農(nóng)村還有2 400 萬人飲水困難，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成了很大的損失。

在現(xiàn)實(shí)中，農(nóng)業(yè)用水占我國(guó)用水總量的72%。而農(nóng)業(yè)用水效率較低，一般僅在45%左右，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，積極推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)行開源與節(jié)流并舉，是從根本上解決農(nóng)業(yè)缺水問題的重要措施。開展農(nóng)業(yè)節(jié)水是建立節(jié)水型社會(huì)的關(guān)鍵。推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源可持續(xù)利用的內(nèi)在要求，將會(huì)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、資源重新配置、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整和變革產(chǎn)生深刻的影響。無論現(xiàn)在還是將來，它都會(huì)對(duì)改善和優(yōu)化人們的生產(chǎn)方式、生活方式和生存方式發(fā)揮十分重要的作用。

2 我國(guó)主要節(jié)水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

一是噴灌技術(shù)，就是利用水泵和管道系統(tǒng)，在一定的壓力下把水噴到空中，碎成細(xì)小的水滴，均勻降落在田間，供給作物水分的一種灌溉方式。它又稱噴灑灌溉，噴灌的類型多樣化，在我國(guó)使用較多的有固定管道式噴灌、半移動(dòng)式管道噴灌、大型平移噴灌機(jī)、中小型噴灌機(jī)組等類型。有較顯著的省水增產(chǎn)效益，是一種比較先進(jìn)的灌水技術(shù)。

二是我國(guó)微灌技術(shù)的試驗(yàn)研究是從1974 年引進(jìn)墨西哥滴灌設(shè)備開始的，當(dāng)時(shí)有三個(gè)試點(diǎn)，面積約5.3 公頃（80 畝），都取得了顯著的增產(chǎn)、省水效果。此后，我國(guó)在學(xué)習(xí)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)情,本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于安裝和便于推廣的原則，開始了微灌技術(shù)開發(fā)和設(shè)備研制之路，歷經(jīng)20多年的發(fā)展，大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。

20 世紀(jì)80 年代初以前，以中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、遼寧省水科所等單位為代表。我國(guó)于1980 年研制生產(chǎn)的第一代成套滴灌設(shè)備，填補(bǔ)了我國(guó)沒有滴灌設(shè)備產(chǎn)品的空白。

20 世紀(jì)80 年代是我國(guó)微灌設(shè)備產(chǎn)品改進(jìn)和應(yīng)用試驗(yàn)研究與試點(diǎn)推廣階段。在此階段，微灌設(shè)備研制與生產(chǎn)廠家逐漸多了起來，微灌試驗(yàn)研究取得了豐碩成果，從試驗(yàn)研究發(fā)展到了試點(diǎn)推廣應(yīng)用。

進(jìn)入90 年代后，一方面隨著我國(guó)水資源緊缺狀況的日益加劇，特別是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以“兩高一優(yōu)”為方向的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，迫切需要先進(jìn)的微灌技術(shù)和高質(zhì)量的設(shè)備。外國(guó)技術(shù)雖好，但價(jià)格昂貴，因此，國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)廠家直接引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)線，使我國(guó)微灌設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅度提高。水利部等有關(guān)部門組織制定了微灌產(chǎn)品和微灌工程技術(shù)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)健康發(fā)展微灌技術(shù)提供了設(shè)備技術(shù)和質(zhì)量保證，使我國(guó)的微灌技術(shù)趨于成熟。

三是智能技術(shù)、信息技術(shù)與節(jié)水技術(shù)的融合。2000 年至2020 年，智能技術(shù)、信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，也迅速融入農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展和普及中，智能技術(shù)、智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的深入應(yīng)用，帶來了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新的模式和新的方向。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的調(diào)整，噴灌、微灌等技術(shù)快速應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而使高效節(jié)水技術(shù)和智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G 等技術(shù)融合為一門新的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)。由于成本及地理區(qū)域等因素的影響，目前這些先進(jìn)的技術(shù)主體應(yīng)用者為農(nóng)業(yè)公司、各類專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)大戶等擁有一定經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力的群體，主要集中應(yīng)用在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面?？萍季褪巧a(chǎn)力，先進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，將會(huì)體現(xiàn)出較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，高新技術(shù)的融入為高效節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用和普及帶來了很好的示范。

據(jù)估計(jì)，到2050 年，我國(guó)的人口數(shù)量及工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值都將達(dá)到最高峰，到那時(shí)，缺水會(huì)達(dá)到前所未有的程度。而從全球水資源情況來看，水資源總量是一定的，雖然在多種條件下，可用水會(huì)增加，但是，高效用水、節(jié)約用水是必由之路。我國(guó)農(nóng)業(yè)用水占總用水量的72%，節(jié)約農(nóng)業(yè)用水將具有重要意義。就目前來說，噴灌是最有效的節(jié)水和高效用水方法之一。與一般地面灌溉方式相比，噴灌能提高水利用系數(shù)30% ～50%，而且，噴灌不僅具有節(jié)水效果，同時(shí)還有增產(chǎn)、省地、保土、保肥、適應(yīng)性強(qiáng)、可綜合利用及便于實(shí)現(xiàn)噴灌機(jī)械化自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。因此，在實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化過程當(dāng)中，噴灌將起到非常重要的作用。

3 節(jié)水技術(shù)發(fā)展的宏觀環(huán)境

3.1 干旱缺水成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的主要因素。

3.2 粗放的灌溉方法和灌水技術(shù)不適應(yīng)“兩高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。

3.3 水環(huán)境的惡化，已經(jīng)危及到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，是生態(tài)環(huán)境惡化的重要組成部分。

3.4 噴灌、微灌技術(shù)是我國(guó)高效節(jié)水技術(shù)的重要組成部分，是解決我國(guó)部分地區(qū)水荒、改善水環(huán)境的重要手段。

3.5 噴灌、微灌技術(shù)可以提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，提高農(nóng)民收入，減少水資源損耗。

3.6 智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G 等技術(shù)和噴灌技術(shù)融合應(yīng)用將是我國(guó)高效節(jié)水技術(shù)發(fā)展的方向。

4 丘陵地區(qū)節(jié)水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

以宜賓市為例，宜賓市境內(nèi)江河縱橫，湖泊、水庫(kù)也多，年雨量也較豐富。但農(nóng)業(yè)的灌溉方式仍然是以傳統(tǒng)的串灌、漫灌為主。工業(yè)用水不受限制，既造成了水資源的大量浪費(fèi)，又不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。而且加劇了農(nóng)田農(nóng)藥化肥的污染擴(kuò)散，這與當(dāng)前我國(guó)進(jìn)行的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是極不相稱的。2000年后丘陵地區(qū)開始逐步引入高效節(jié)水技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用主要在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、集約化等方面，2010 年后高效節(jié)水技術(shù)開始從單一的噴灌技術(shù)應(yīng)用逐步發(fā)展到智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G 等技術(shù)的綜合應(yīng)用，整體趨勢(shì)發(fā)展較好，但是丘陵地區(qū)應(yīng)用噴灌技術(shù)的區(qū)域相對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積而言依然還是占比較少。由于先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用較多，需要使用者和管理者具有一定的文化素質(zhì)，而當(dāng)前農(nóng)村由于高素質(zhì)的人員穩(wěn)定性不夠，尤其單戶農(nóng)戶對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用有一定難度，這是以后需要研究和解決的問題。

目前丘陵地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入不高，單戶農(nóng)戶面臨地塊較小、人員缺失、技術(shù)缺失、資金等問題。如何才能有效推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的普及呢？根據(jù)調(diào)研的情況來看，引進(jìn)適合本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況高效節(jié)水技術(shù)，同時(shí)具備以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，利于噴灌技術(shù)推廣應(yīng)用。

一是工作性能要可靠。

二是實(shí)施成本不能過高。

三是使用時(shí)效長(zhǎng)，效率高、簡(jiǎn)單方便。

四是易于操作和檢修。

五是加快農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合，加快土地流轉(zhuǎn)等工作，盡快形成土地規(guī)?；?、集約化使用，便于高新技術(shù)的推廣應(yīng)用。

5 節(jié)水技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益基本分析

這里以噴灌技術(shù)應(yīng)用為例，做一個(gè)基本經(jīng)濟(jì)效益分析，僅供參考。

5.1 設(shè)備投資、運(yùn)用綜合分析

5.1.1 投資水平 常規(guī)下移動(dòng)式噴灌整個(gè)系統(tǒng)投資水平在1 200 ～2 000元/畝之間（主要依據(jù)噴灌系統(tǒng)所選材料及設(shè)備的價(jià)格等因素）。包括電源、動(dòng)力、泵、管線、噴頭及相關(guān)附件，沒包括遠(yuǎn)程智能控制等設(shè)備，按常規(guī)使用技術(shù)預(yù)算。

5.1.2 材料消耗及年運(yùn)行管理費(fèi)用 根據(jù)園林、大棚噴灌系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，材料消耗及年運(yùn)行管理費(fèi)用在300元/畝左右。包括噴灌帶消耗年費(fèi)用、系統(tǒng)運(yùn)行管理費(fèi)用、系統(tǒng)年折舊費(fèi)、配件消耗補(bǔ)充及年度維修費(fèi)用。

5.1.3 節(jié)水效益 噴灌技術(shù)較地面灌溉節(jié)水幅度在30%～40%之間。

5.1.4 增產(chǎn)效益 平均農(nóng)作物增產(chǎn)幅度10% ～40%之間。

5.1.5 節(jié)約生產(chǎn)成本 采用噴灌技術(shù)，每年降低農(nóng)作物生產(chǎn)成本約200元/畝。

5.1.6 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 噴灌技術(shù)的應(yīng)用，可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率3 ～5倍，甚至更高。

6 丘陵地區(qū)節(jié)水技術(shù)發(fā)展基本途徑

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及我國(guó)地域特色經(jīng)濟(jì)的興起，四川丘陵地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)也在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展的過程中涌現(xiàn)出了不少規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)的模式。為了提高農(nóng)經(jīng)作物的綜合品質(zhì)，采用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)裝備就是一種技術(shù)手段，高效節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用就是四川丘陵地區(qū)未來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。為做好高效節(jié)水技術(shù)的發(fā)展與推廣，必須做好以下幾個(gè)方面。

6.1 加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)宣傳

利用各種媒體向農(nóng)戶大力宣傳展示農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)給生產(chǎn)帶來的優(yōu)勢(shì)，以及使用該項(xiàng)技術(shù)能取得的經(jīng)濟(jì)效果。

6.2 建立節(jié)水技術(shù)基地

在每個(gè)具備條件的縣、區(qū)、鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、農(nóng)業(yè)公司、專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)大戶等建立高效節(jié)水技術(shù)示范基地，向農(nóng)戶充分展示節(jié)水技術(shù)的實(shí)用性、優(yōu)越性、高效性。

6.3 進(jìn)行節(jié)水技術(shù)典型示范

政府倡導(dǎo)建立農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)，充分利用節(jié)水技術(shù)，展示現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)科技手段。用事實(shí)、用效益說話，引導(dǎo)農(nóng)戶走科技致富的道路。

6.4 進(jìn)行節(jié)水技術(shù)管理培訓(xùn)

對(duì)應(yīng)用和即將應(yīng)用高效節(jié)水技術(shù)的農(nóng)戶進(jìn)行節(jié)水技術(shù)培訓(xùn)，以便更好地應(yīng)用節(jié)水技術(shù)，提高土地的單位面積產(chǎn)量，充分體現(xiàn)節(jié)水技術(shù)的高性價(jià)比。

6.5 全面提供節(jié)水技術(shù)咨詢和技術(shù)指導(dǎo)

節(jié)水技術(shù)得以全面發(fā)展，使農(nóng)戶得到更好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)裝備，并能充分了解技術(shù)裝備的使用和工作性能，相關(guān)技術(shù)部門必須給應(yīng)用該技術(shù)的農(nóng)戶提供全面的技術(shù)咨詢和技術(shù)指導(dǎo)，保證節(jié)水技術(shù)在農(nóng)村的推廣應(yīng)用。同時(shí)，為節(jié)水技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用提供充分的技術(shù)保障。

7 丘陵地區(qū)高效節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

7.1 農(nóng)作物的精準(zhǔn)灌溉技術(shù)

以信息技術(shù)為手段，控制水的流量，按照農(nóng)作物的需要進(jìn)行供給，主要包括水和肥料，也就是水肥一體化技術(shù)和信息技術(shù)的有效融合，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。這里水肥一體化技術(shù)可以看作節(jié)水技術(shù)應(yīng)用功能的擴(kuò)大版。

7.2 信息技術(shù)的應(yīng)用

這里指的信息技術(shù)是高度的智能化、智慧化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化等技術(shù)，具體一些就是指人工智能AI 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、多媒體等，這些信息技術(shù)的融入使得自動(dòng)化、遠(yuǎn)程控制化等高效節(jié)水技術(shù)得以飛躍式發(fā)展。

7.3 綜合利用節(jié)水灌溉技術(shù)

發(fā)展四川丘陵地區(qū)高效節(jié)水技術(shù)、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)用合適的節(jié)水灌溉方式，綜合利用不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，以期達(dá)到更好的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益是大勢(shì)所趨，根據(jù)本地的實(shí)際情況，因地制宜開發(fā)和引進(jìn)節(jié)水技術(shù)。根據(jù)每個(gè)市、區(qū)、縣的農(nóng)業(yè)具體情況，來選擇噴灌技術(shù)設(shè)備的類型以及相應(yīng)配套設(shè)施，最大限度地發(fā)揮噴灌技術(shù)設(shè)備的作用。國(guó)際上公認(rèn)節(jié)水灌溉50%的潛力在管理方面。世界上節(jié)水發(fā)達(dá)國(guó)家如以色列、日本、美國(guó)等之所以節(jié)水工作搞得好，一半歸功于管理工作。因此，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)在建設(shè)過程中不斷探索管理模式，切實(shí)找到適合所需的管理方法。

高效節(jié)水技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)必然是工作自動(dòng)化，農(nóng)作物監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、精準(zhǔn)智能化，技術(shù)控制遠(yuǎn)程化，信息數(shù)據(jù)化，這些技術(shù)的融合充分體現(xiàn)出不同節(jié)水技術(shù)的綜合利用。隨著科技的發(fā)展，高新技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合越加緊密，這將為鄉(xiāng)村振興發(fā)展提供新的動(dòng)力源泉。