噴微灌發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望                                             

                         

                               崔光昊  

      1   我國的水資源現(xiàn)狀與農(nóng)業(yè)用水狀況分析 

                                                                               

      水是生命之源，水是維持生態(tài)系統(tǒng)功能和支撐地球社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展不可替代的資源。隨著水資源危機的加劇和水資源質(zhì)量的下降，世界范圍的水問題日益嚴(yán)重。我國水資源僅占世界總量的6％，是比耕地資源(占世界總量的9％)更緊缺的資源，水資源不足已成為嚴(yán)重制約我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。目前我國人均水資源占有量僅為2800 m3，只相當(dāng)于世界平均水平的1／4，同時水資源還存在分布不均的問題，淮河以北的廣大北方地區(qū)擁有全國60％的土地，卻只有15％的水資源。農(nóng)業(yè)是我國用水最多的產(chǎn)業(yè)，用水總量4000億m3，占總用水量的70％以上，其中農(nóng)田灌溉用水量3600億～3800億m3，占農(nóng)業(yè)用水量的90％一95％。農(nóng)業(yè)灌溉每年平均缺水300多億m3，平均每年受旱面積2146．67萬幡，占全國耕地的1／5，成災(zāi)面積860萬拼，每年因旱災(zāi)減產(chǎn)糧食100億～150億kg[1’8'10]。然而，我國水資源短缺與水資源浪費并存的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。農(nóng)田灌溉水的利用率低，平均僅為45％左右；農(nóng)業(yè)用水的效率不高，農(nóng)田灌溉水的利用效率僅有1．0 kg／m3左右。因灌溉方式不合理，造成水資源浪費嚴(yán)重、利用效率低下，加劇了水資源短缺的現(xiàn)狀。

       根據(jù)水利部、中國工程院等部門的預(yù)測，我國農(nóng)業(yè)用水必須維持零增長或負(fù)增長，才能保證我國用水安全和生態(tài)安全，緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發(fā)展節(jié)水灌溉。
        1.1  我國節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀     

       節(jié)水灌溉技術(shù)是比傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)明顯節(jié)約用節(jié)水灌溉技術(shù)是比傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)明顯節(jié)約用水和高效用水的灌水技術(shù)的總稱。節(jié)水灌溉技術(shù)大致可分為節(jié)水灌溉工程技術(shù)和節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)。

       目前，我國耕地面積為1．3億hm2，其中有效灌溉面積5586．67萬hm2，占耕地面積的43％。根據(jù)《中國水利年鑒2003))的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2002年底，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積為1866．67萬肼占有效灌溉面積的33．4％；其中噴灌和微灌面積246．6667萬瞄，占節(jié)水灌溉面積的13．2％，占有效灌溉面積的4．4％；低壓管道輸水灌溉面積415．6667萬hm2，占節(jié)水灌溉面積的22．3％；其余為渠道防滲灌溉控制面積，占節(jié)水灌溉面積的64．5％；由此可見，我國有一半以上的耕地面積沒有灌溉設(shè)施，屬于“望天田”；2／3的有效灌溉面積還在沿用傳統(tǒng)落后的灌溉方法。在節(jié)水灌溉面積中，采用現(xiàn)代先進(jìn)節(jié)水灌溉方式的微乎其微，絕大部分只是按低標(biāo)準(zhǔn)初步進(jìn)行了節(jié)水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30％。因此，我國的節(jié)水灌溉面積尤其是高效節(jié)水灌溉面積都存在著巨大的發(fā)展空間和潛力。
        1.2  噴灌技術(shù) 

        噴灌是利用水泵加壓或自然落差將水通過壓力管道送到田間，經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，均勻噴灑在土壤上，為作物正常生長提供必要水分條件的一種先進(jìn)灌水方法。噴灌技術(shù)與傳統(tǒng)的地面灌溉相比，噴灌灌水均勻、節(jié)水、增產(chǎn)、省力、節(jié)地、適應(yīng)性強，同時還可以調(diào)節(jié)田間小氣候、防止干熱風(fēng)和霜凍對作物的傷害，可廣泛地應(yīng)用與除水稻外的大田作物以及果樹等。噴灌有多種形式，不同的噴灌形式適應(yīng)不同的場合，發(fā)展噴灌要因地制宜，才能充分發(fā)揮其節(jié)水和增產(chǎn)效果。 

 

      從世界各國灌溉現(xiàn)狀看，雖然大部分灌溉仍然采用地面灌溉，但噴灌已呈現(xiàn)出一個顯著的發(fā)展趨勢，特別是在歐美等發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快。目前，世界噴灌面積已超過2000X10^4hm^2,其中美國和前蘇聯(lián)的噴灌面頰=積超過670X10^4hm^2,占全部灌溉面積的40%左右，英國、德國、奧地利、丹麥、瑞典、日本等國是旱地灌溉面積的90%以上采用噴灌。 

      我國噴灌、微灌面積占同期有效灌溉面積的比例略高于印度。遠(yuǎn)低于美國、法國、西班牙等發(fā)達(dá)國家。1954年我國首次采用折射式噴頭在上海進(jìn)行了蔬菜噴灌試驗，20世紀(jì)60年代我國又開發(fā)研制成功了渦輪蝸桿式噴頭。到20世紀(jì)90年代后期，全國已形成噴灌面積約126X10^4hm2。到2001年底，累計我國新發(fā)展純噴灌面積144.6X10^4hm2。噴灌技術(shù)的大力發(fā)展是我國農(nóng)業(yè)取得了比較顯著的節(jié)水、增產(chǎn)效益。 

       噴灌主要分管道式噴灌和機組式噴灌兩大類。各自又包括各種不同的形式，每種形式都有各自的適應(yīng)場所，在噴灌發(fā)展形式上，世界各國各有特色。發(fā)達(dá)國家以發(fā)展機械噴灌為主，美國主要采用中心支軸式、滾移式、平移式等大型噴灌機。我國除少數(shù)大型農(nóng)場使用大中型噴灌機外，其他地方主要推廣的是管道式噴灌和較小型機組。 

我國目前噴灌面積僅占同期有效灌溉面積的1－2％，大大低于80年代末以色列50％和美國40％的先進(jìn)水平，即使按有關(guān)預(yù)測目標(biāo)本世紀(jì)末達(dá)到130ha，所占比例也僅2－3％，仍是很低的。因此應(yīng)廣泛引進(jìn)、吸收消化國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，盡快形成具有中國特色的噴灌節(jié)水技術(shù)。我國噴灌的發(fā)展趨勢為：(1)低壓節(jié)能；(2)多目標(biāo)利用；(3)適應(yīng)農(nóng)民聯(lián)戶經(jīng)營或土地較大規(guī)模集中經(jīng)營的普及型大中型噴灌機；(4)改進(jìn)設(shè)備，提高性能；(5)產(chǎn)品日趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
     1.3  微灌技術(shù) 

      微灌技術(shù)是一種相對最為省水的灌溉方式，是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)，包括滴灌、微噴灌、滲灌等，它是通過低壓管道和滴頭或其它灌水器，以持續(xù)、均勻和受控的方式向作物根系輸送所需水分（及養(yǎng)分）。微灌技術(shù)具有顯著的節(jié)水(微灌一般比地面灌溉節(jié)水30－50％，比噴灌節(jié)水15－20％)、節(jié)能和增產(chǎn)效果，對土壤、地形和作物種類適應(yīng)性強，并易于實現(xiàn)自動控制，具有誘人的推廣應(yīng)用前景
     1.3.1 滴灌技術(shù) 

滴灌技術(shù)利用管道將水通過直徑約10mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進(jìn)行局部灌溉。它是目前干旱區(qū)水地區(qū)最有效的一種節(jié)水灌溉方式，其中水的利用率可達(dá)95%。滴灌技術(shù)是一種低水頭灌溉，它適合大面積長期種植的高稈作物，如果園、葡萄園的灌溉，也適合蔬菜、花卉等經(jīng)濟(jì)作物、大面積農(nóng)作物以及溫室大棚的灌溉；在干旱缺水的地方亦可用于大田作物灌溉，還可用于高揚程抽水灌區(qū)及地形起伏較大地區(qū)的灌溉，同時在透水性強、保水性差的砂質(zhì)土壤和咸水地區(qū)也有一定的發(fā)展前進(jìn)。 

      世界滴灌技術(shù)發(fā)展最有代表性是國家首推以色列，其溫室種植90%采用滴灌。我國1974年引進(jìn)墨西哥滴灌設(shè)備。20世紀(jì)90年代以后，隨著內(nèi)鑲式滴灌管、壓力補償式滴頭和滴灌管、薄壁滴灌帶先后在我國開發(fā)成功，式滴灌技術(shù)得到了較大面積的推廣，而且滴灌已由果樹、蔬菜等少數(shù)經(jīng)濟(jì)作物轉(zhuǎn)向行播大田作物是灌溉，如新疆棉花滴灌發(fā)展十分迅速，取得了良好的節(jié)水增產(chǎn)效果，由此還誕生了一種新的節(jié)水灌溉技術(shù)——膜下滴灌。這種稱為膜下滴灌的節(jié)水技術(shù)在我國新疆地區(qū)推廣應(yīng)用了11.33X10^4hm2,我國因此成為世界上農(nóng)田采用滴灌節(jié)水技術(shù)規(guī)模最大的國家。  
    1.3.2 微噴灌技術(shù) 

      微噴灌是通過低壓管道系統(tǒng)，以小的的流量將水噴灑到土壤表面進(jìn)行灌溉的一種灌水方法。 

微噴灌技術(shù)具有噴水流量小，工作壓力低，配套功率低，噴水高度低、噴水直徑小、水滴細(xì)小、噴灑均勻、受風(fēng)的影響很小，設(shè)備輕巧、移動方便、管件齊全、裝卸簡單以及適于分散地塊和一家一戶使用等特點。 

       微噴灌工程是一種新型的灌水工程。它在投資、使用方面具有一定的優(yōu)越性，因此它的發(fā)展前景十分廣闊。隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各地的微噴灌技術(shù)和其工程發(fā)展十分迅速。 

        1.3.3 滲灌技術(shù) 

        滲灌是一種地下灌溉技術(shù)。許多國內(nèi)外從事節(jié)水灌溉研究的學(xué)者認(rèn)為：地下灌溉不僅機理上、技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上，而且在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源保護(hù)和高效利用等方面董事具有發(fā)展前途的灌溉技術(shù)。 

滲灌技術(shù)可適用于不同區(qū)域、各種地形及土壤的多種作物的灌溉。具有大幅度節(jié)水、節(jié)能、改善作物生長環(huán)境，控制病蟲害，實現(xiàn)增產(chǎn)、增效的作用；深莞技術(shù)是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中最先進(jìn)的灌溉技術(shù)之一，它的適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍廣；滲灌可以用于鹽堿地，因為滲灌系統(tǒng)減少了田間供水量，不產(chǎn)生深層滲漏，可以防止鹽堿地上常發(fā)生的水分大量滲漏導(dǎo)致鹽分上升的現(xiàn)象。 

       現(xiàn)代滲灌技術(shù)及成套設(shè)備是國外一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過十幾年的反復(fù)研究、試驗而獲得成功的先進(jìn)灌溉技術(shù)。目前，應(yīng)用范圍集中在果樹、蔬菜、花卉、城市草坪和一些免耕的大田作物。 

       1993年我國首次引進(jìn)美國的滲灌技術(shù)在一些地方進(jìn)行了示范田工作，取得了良好的效益。1995年以后我國不少企業(yè)和研究單位先后試制生產(chǎn)出塑料及橡塑滲灌管，并進(jìn)行了大量的應(yīng)用試驗，把滲灌技術(shù)的應(yīng)用擴展到土豆、葡萄、小麥及人參等作物的灌溉中。 

       我國微灌技術(shù)雖有較大的發(fā)展，但仍存在一定的問題，而且與發(fā)達(dá)國家還有很大距離，主要包括以下幾點：一是微灌設(shè)備種類少，性能差，生產(chǎn)工藝水平還比較落后，材質(zhì)不耐老化；二是微灌系統(tǒng)抗防堵塞研究不夠深入，過濾設(shè)備等水凈化裝置種類少，造成了微灌系統(tǒng)的報廢；三是我國目前的微灌主要集中在果菜等經(jīng)濟(jì)作物，大田作物微灌技術(shù)及適應(yīng)設(shè)備亟待研究解決。 

        我國微灌的發(fā)展趨勢及進(jìn)一步研究方向為：①設(shè)備種類多樣化、低成本、節(jié)能和適合推廣普及；②微灌產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化及耐用可靠；③微灌自動化和多目標(biāo)利用（如施肥和施用化學(xué)藥劑）；④微灌防堵塞的材料（如塑料）配方。