新形勢下我國滴灌技術(shù)發(fā)展謅議

趙德杰 韓啟彪

摘要

滴灌是一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，在我國有著廣闊的應(yīng)用前景。文章結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)的新形勢，對我國滴灌技術(shù)未來的發(fā)展趨勢進行了探討，認為未來我國滴灌可在規(guī)模化、低能耗、集成技術(shù)和自動化等方面加大研究力度，為滴灌技術(shù)提供技術(shù)支撐和研究依據(jù)。

關(guān)鍵詞 滴灌；規(guī)模化；低能耗；集成；自動化

中圖分類號S275.5文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）05-332-02

Views on the Development of Drip Irrigation Technology in China under New Situation

ZHAO De-jie1， HAN Qi-biao2*

（1. Shanxi Water Conservancy Technical College， Yuncheng， Shanxi 044004； 2. Farmland Irrigation Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Water-saving Agriculture of Henan Province， Xinxiang， Henan 453002）

AbstractDrip irrigation is an efficient water-saving irrigation technique， which has a board application prospect in China. Combined with the new situation of agricultural production in China， the development of irrigation technology was discussed. It showed that in future the drip irrigation should be improved in four aspects， namely， a broad-scale drip irrigation system， low energy technology， technology integration and automation technology. This research could provide some technical support and research basis for drip irrigation development.

Key wordsDrip irrigation； Broad-scale； low energy technology； integration； automation

基金項目國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2011-AA100507）；國家自然科學(xué)基金資助項目（51309225）。

作者簡介

趙德杰（1981-），男，山西運城人，助教，碩士，從事農(nóng)田節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。*通訊作者，韓啟彪（1984-），男，江蘇徐州人，助理研究員，從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail：hanbiaoedu@126.com。

收稿日期2014-12-15

滴灌是目前世界上最先進的節(jié)水灌溉方式之一，滴灌具有節(jié)水、節(jié)肥、省工等諸多優(yōu)點。目前我國現(xiàn)有滴灌面積二三百萬hm2，在我國西北內(nèi)陸、東北四省、兩廣地區(qū)等均已有大規(guī)模應(yīng)用。而隨著我國水資源短缺形勢的不斷加劇，滴灌在我國的推廣面積將越來越大，有著廣泛的應(yīng)用前景。

與此同時，近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村改革的不斷深入，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件有了新的變化。面對我國農(nóng)業(yè)出現(xiàn)的新形勢，探討如何進一步合理發(fā)展滴灌技術(shù)，為促進我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供一定的技術(shù)支撐，具有重要意義。

1我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新形勢

1.1農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程加快

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)農(nóng)村和糧食安全問題歷來都被黨和政府重視。尤其是近年來，中央對農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民的關(guān)注和政策資金的投入力度不斷加大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到了跨越式發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)已切實從過去的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程加快。

1.1.1

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件增強。農(nóng)業(yè)機械、水利和鄉(xiāng)村公路是最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“硬件”。近年來我國農(nóng)業(yè)機械化推廣迅速，機械化水平不斷提高。就小麥、玉米等適宜應(yīng)用滴灌的作物而言，目前我國小麥已基本實現(xiàn)了從播種到收獲全程機械化作業(yè)；2012年我國玉米收獲的機械化普及率也達到了40%[1]；新疆作為我國主要的商品棉產(chǎn)區(qū)，也已大范圍地應(yīng)用機采棉技術(shù)。機械化的推廣使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式快速轉(zhuǎn)變，已具備實現(xiàn)規(guī)模化作業(yè)的手段。與此同時，我國農(nóng)田水利、鄉(xiāng)村公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進一步加強，目前全國有效灌溉面積已達到624×105 hm2，占總耕地面積的51.5%[2]；而到“十一·五”期末，全國農(nóng)村公路里程達到345.5萬km[3]，便利的農(nóng)村公路為農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)的專業(yè)化和社會化創(chuàng)造了條件。

1.1.2

規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營模式擴大。

規(guī)模呈現(xiàn)效益，規(guī)模化、集約化生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征。近年來，隨著國家政策調(diào)整和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的改變，我國農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營不斷擴大。一方面，土地流轉(zhuǎn)速度加快，規(guī)模化農(nóng)業(yè)園區(qū)、新型農(nóng)業(yè)科技公司等不斷涌現(xiàn)；另一方面，農(nóng)民合作社等聯(lián)合生產(chǎn)模式不斷增多，參與的農(nóng)民人數(shù)不斷增加。據(jù)報道，到2013年6月底，我國登記在冊的農(nóng)民專業(yè)合作社已有82.8萬家，實有成員達6 540多萬戶[4]。

1.2農(nóng)業(yè)資源、能源緊張

1.2.1

耕地和水資源。由于我國非農(nóng)建設(shè)占地越來越多和耕地土壤污染逐漸嚴重，我國現(xiàn)有耕地總量和人均耕地面積都在逐年減少。數(shù)據(jù)顯示，從2010年到2012年底，我國耕地總面積由77 350.65 hm2下降到72 674.87 hm2，減少了4 675.78 hm2[5]。隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速擴張，目前耕地資源守住12×108 hm2的紅線壓力越來越大。而作為作物生長不可缺少的水資源，現(xiàn)在也短缺嚴重，農(nóng)業(yè)用水緊張。據(jù)報道，我國已進入嚴重缺水期，全國農(nóng)田灌溉用水缺口達300多億m3[6]。

1.2.2

能源。

能源是人類文明生存和進步的物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國經(jīng)濟社會高速發(fā)展的重要支撐。我國雖然是世界第2大能源生產(chǎn)國，但由于人口眾多，人均能源擁有量低，目前人均煤炭和水力資源擁有量僅有世界平均水平的50%，而人均石油和天然氣的占有量僅為1/15。但與此同時，我國也是能源消耗大國，目前部分能源已依賴進口，價格居高不下，而部分地區(qū)電能甚至仍需計劃調(diào)配，能源狀況捉衿露肘。

總之，目前我國農(nóng)業(yè)資源、能源緊張，利用強度高，如何保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻的資源、能源挑戰(zhàn)。

1.2.3

環(huán)境。由于罔顧生態(tài)、片面追求高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況客觀存在，目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素和環(huán)境被破壞嚴重。過度墾田使得草原生態(tài)惡化，過量使用農(nóng)藥化肥造成農(nóng)田面源污染嚴重和土壤退化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物和農(nóng)村生活垃圾污染對生態(tài)環(huán)境的影響也愈顯嚴重。

1.3農(nóng)村人口結(jié)構(gòu)變化

1.3.1

數(shù)量。近年來，由于城鄉(xiāng)收入的差距，農(nóng)民進城務(wù)工增多，農(nóng)村勞動力不斷減少，勞動力結(jié)構(gòu)性不足普遍存在。目前5億農(nóng)民中已有近2.3億人主要從事非農(nóng)產(chǎn)業(yè)，其中以青壯年為主，占農(nóng)民總量60%以上的新生代農(nóng)民工不愿意回鄉(xiāng)務(wù)農(nóng)，許多地方留鄉(xiāng)務(wù)農(nóng)的僅為婦女和老人，農(nóng)民兼業(yè)化、老齡化和空心化現(xiàn)象日趨明顯。耕作缺人手、農(nóng)村缺人才、建設(shè)新農(nóng)村缺人力，未來“誰來種地”和“怎樣種地”成為急需思考和解決的難題。

1.3.2

人才結(jié)構(gòu)。目前，我國農(nóng)民職業(yè)素養(yǎng)低，小學(xué)及以下文化程度比重超過50%。但隨著農(nóng)業(yè)大環(huán)境的利好以及大學(xué)生就業(yè)環(huán)境的變化，實用人才和知識分子開始回流農(nóng)村，目前大學(xué)生村官選拔制度已基本在全國推廣開來，農(nóng)村實用人才占農(nóng)村勞動力的比重為1.6%[6]，高素質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者等具有鮮明時代特征的新型職業(yè)農(nóng)民的出現(xiàn)，成為社會主義新農(nóng)村建設(shè)中的生力軍。這些人善于思考，樂于接受新事物，愿意通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形勢改變從土地獲得更高利益，農(nóng)業(yè)發(fā)展“后繼有人”。

總之，目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨新形勢和新問題：農(nóng)業(yè)已開始走上規(guī)模化和現(xiàn)代化道路，新型職業(yè)農(nóng)民更傾向于使用新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備以節(jié)省人力物力成本，這使得滴灌等先進節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展空間越來越大。但農(nóng)業(yè)資源和能源壓力大，勞動力成本高，滴灌技術(shù)在我國如何進一步推廣和應(yīng)用，農(nóng)業(yè)新形勢下我國滴灌如何發(fā)展，需要認真總結(jié)與分析。

2 未來滴灌發(fā)展方向

2.1滴灌規(guī)模化

規(guī)模化滴灌是應(yīng)對目前土地流轉(zhuǎn)和集中、農(nóng)村人口結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然需要，也是帶來農(nóng)業(yè)高效益的必然選擇。在新疆、甘肅等西北內(nèi)陸地區(qū)，動輒幾百畝地的棉花滴灌工程已很常見。可以預(yù)見，隨著土地流轉(zhuǎn)工作的加快，大規(guī)模農(nóng)業(yè)園區(qū)會進一步出現(xiàn)，滴灌工程規(guī)模會進一步擴大，幾百畝上千畝的滴灌工程會變得常見。而在內(nèi)地，除了蔬菜、果樹等高經(jīng)濟作物外，小麥、玉米等大田作物也極有可能應(yīng)用滴灌。這種規(guī)模化的滴灌發(fā)展形勢在技術(shù)上應(yīng)以規(guī)模化滴灌為出發(fā)點，優(yōu)化滴灌管網(wǎng)水力性能和設(shè)計方法，研究擴大滴灌管網(wǎng)布設(shè)長度及經(jīng)濟性理論，并適當(dāng)研制大流量滴灌設(shè)備，如大流量過濾、施肥設(shè)備等。

2.2低能耗滴灌技術(shù)

作為一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，滴灌對緩解我國農(nóng)業(yè)水資源短缺、提高我國灌溉水利用效率有重要作用。然而，作為灌溉中的“貴族”，滴灌運行成本高、投資高已成為制約滴灌技術(shù)在我國推廣的主要原因，目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能源消耗嚴重，未來能源利用更加堪憂。在此背景下，通過降低滴灌系統(tǒng)運行能耗進一步降低滴灌系統(tǒng)運行費用和投資成本，為實現(xiàn)滴灌技術(shù)的“雙節(jié)”（節(jié)水、節(jié)能）開拓新路，無疑對滴灌的發(fā)展會產(chǎn)生不小的推動作用。為切實降低能耗，從滴灌設(shè)備水力學(xué)角度優(yōu)化灌水器性能，開發(fā)低能耗滴灌系統(tǒng)或許是未來滴灌技術(shù)研究的重要方面。

2.3滴灌技術(shù)集成應(yīng)用

水肥氣熱是作物生長的主要環(huán)境要素，研究表明，通過滴灌系統(tǒng)可輔助實現(xiàn)直接向作物根區(qū)傳遞肥料、氣體和熱量，精確調(diào)控作物根區(qū)微環(huán)境，進而提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，強調(diào)滴灌技術(shù)的集成應(yīng)用，將是未來滴灌發(fā)展的重要方面。目前，水肥一體化技術(shù)及設(shè)備已成為滴灌系統(tǒng)的一大優(yōu)勢，未來可繼續(xù)推廣應(yīng)用，而地下滴灌加氣、加熱的生態(tài)效果及相關(guān)設(shè)備等方面仍需進一步深入探究。值得一提的是，以后滴灌技術(shù)的集成不止是發(fā)揮滴灌自身集成效益，還需跟農(nóng)藝、耕種等相關(guān)節(jié)水方式結(jié)合，如現(xiàn)在已推廣應(yīng)用的膜下滴灌技術(shù)，即是節(jié)水灌溉與農(nóng)藝措施的集成結(jié)合，而未來強調(diào)地面種植模式、田畦構(gòu)造等與滴灌的有效集成，也可為節(jié)水灌溉和滴灌技術(shù)的推廣提供新的模式。

2.4滴灌的自動化和智能化

隨著我國農(nóng)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營模式的快速發(fā)展和農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移帶來的農(nóng)村勞力減少等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新局面的出現(xiàn)，合理發(fā)展滴灌，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)以降低資源能源消耗，減少雇工投入以降低勞力成本順理成章，這使得滴灌的自動化和智能化的發(fā)展也成為必然。可以預(yù)見，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的加快、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對農(nóng)業(yè)滴灌自動化和智能化技術(shù)的要求會越來越迫切。自動化、智能化技術(shù)能克服人的主觀性，提高操作準確性，可嚴格按照滴灌制度進行操作，顯著降低人力浪費。發(fā)展精準農(nóng)業(yè)是社會發(fā)展的需求，所以滴灌自動化技術(shù)在國外已得到了大規(guī)模應(yīng)用，而在國內(nèi)剛剛起步。因此，大力推廣滴灌自動化技術(shù)，勢在必行。應(yīng)致力于研制電磁閥等硬件設(shè)備，改善產(chǎn)品質(zhì)量，研制人機交互性好的軟件，改進人機互動方式；研究設(shè)計及管理理念，促進人的思維方式的改變。

2.5滴灌技術(shù)基層服務(wù)推廣體系建設(shè)

滴灌技術(shù)的進一步發(fā)展離不開田間持續(xù)的中試、推廣和應(yīng)用。而目前我國農(nóng)村滴灌技術(shù)人才儲備薄弱，真正懂行的滴灌專業(yè)技術(shù)人員稀少，農(nóng)技基層服務(wù)落后，滴灌研究與農(nóng)民應(yīng)用的中間銜接點底蘊不足，這些已嚴重制約了滴灌技術(shù)的發(fā)展和推廣。筆者在調(diào)研時發(fā)現(xiàn)部分園區(qū)對滴灌的要求甚至僅僅是能出水就行，明顯存在對滴灌可實現(xiàn)精準灌溉的作用認識不足。因此，要保障滴灌技術(shù)的進一步發(fā)展，需要加快建設(shè)滴灌技術(shù)基層服務(wù)推廣體系，探討灌溉技術(shù)人員進村的合理機制和辦法，鼓勵支持滴灌科研單位和高校、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會和中介組織開展形式多樣的農(nóng)技服務(wù)，建立健全滴灌技術(shù)基層服務(wù)推廣體系。

3 結(jié)語

在我國經(jīng)濟社會改革不斷深入的背景下，深入探討和牢牢把握當(dāng)前農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展特點，及時分析調(diào)整滴灌技術(shù)與設(shè)備研究研發(fā)思路，從容應(yīng)對農(nóng)業(yè)灌溉的新形勢，整合資源，對發(fā)展規(guī)模化滴灌技術(shù)、低能耗滴灌技術(shù)與裝備、滴灌技術(shù)集成以及滴灌的自動化和智能化等方面展開研究，建立健全滴灌技術(shù)基層服務(wù)推廣體系，可為滴灌發(fā)展提供強有力的科研

支撐，能有效推動滴灌產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

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責(zé)任編輯徐麗華責(zé)任校對李巖