節水灌溉施肥設備發展現狀探究

◎ 張佐鵬　浙江水利水電學院

節水灌溉施肥設備發展現狀探究

◎ 張佐鵬浙江水利水電學院

節水灌溉施肥設備在保證農民增產增收、提高農業水肥利用效率和生態保護等方面起到關鍵作用。經過多年發展，我國節水灌溉設備在理論研究、技術改進和推廣應用等方面取得了很大進步，微灌產品在生產規模上基本可以滿足當前節水灌溉的發展需要，但也存在一些問題，由于研發能力薄弱，產品質量、技術性能和可靠性等方面有待于提高。重視基礎性研究，努力提高我國自主創新能力，研發多功能、智能化、低成本、低消耗的節水灌溉設備是今后的發展趨勢。

節水灌溉 施肥 現狀 趨勢

1.前言

節水灌溉施肥技術是采用灌溉施肥裝置將肥液精準地輸送到作物根區附近的灌水施肥式，具有顯著的節水增產效果。目前我國是世界上最大的肥料消費國，年消費量達到4400多萬噸，不論是施肥總量還是單位面積上的施肥量，都居世界前列。但是肥料的平均利用效率大概30%，水肥一體化技術為高效利用水肥資源提供了新途徑和新方法，它具有節水、節肥、節地、防止環境污染等諸多優點。施肥裝置是水肥一體化系統的基本設備，通常將該裝置安裝在灌溉系統的首部，而其性能的好壞直接影響整個灌溉施肥系統的質量。當前，我國施肥裝置類型、型號和規格有很多種，主要以低中檔為主，高檔產品較少。本文歸納總結了國內外節水灌溉設備發展情況，分析了我國節水灌溉施肥設備的發展趨勢以及存在的問題，這將有利于節水灌溉施肥設備行業的健康發展。

2.微灌設備發展現狀

微灌早在上世紀中葉開始應用，以色列、西班牙、美國、日本等國家在該技術研究上一直處于世界領先水平。近些年來，美國的微灌面積增長很快，在2010年達到1.53×106公頃，是世界上微灌技術推廣最快的國家之一。以色列水資源嚴重匱乏，國家投入大量資金用于研究開發節水灌溉技術與設備，該國百分之八十以上的灌溉面積都采用微灌技術，是全世界節水灌溉技術發展的楷模。我國滴灌技術發展始于1974年，當時主要引進墨西哥的滴灌設備，在二十世紀八十年代開始仿造和改進。在九十年代后期，國內一些科研單位對滴灌產品進行自主研發，經過四十多年的學習和改進，我國開發了一系列滴灌產品，滴灌產品類型和系列基本配套，形成了灌水器、管件、過濾器、施肥設備和控制安全裝置等五大類，特別是新疆農八師研制的一次性可回收利用的滴灌帶，在新疆乃至全國得到大面積推廣。同時我國滴灌技術標準也日趨完善，制定了與滴灌技術相關的行業標準和國家標準，涉及到管理、工程技術、產品質量等級等，有些省、市、直轄市根據自身發展情況和目標，還制定了地方標準。

一些學者在滴灌施肥條件下對水肥運移規律、灌網水力學、系統優化和水肥遷移模型等進行了大量研究，獲得了一些應用性成果。同時打破了以往模仿和仿制微灌產品的手段，開始對灌水器、凈化過濾器、施肥器等關鍵設備進行機理性研究。基本上形成了膜下滴灌、固定式微灌、移動式微灌和低壓滴灌等符合我國國情的微灌技術和應用模式。

2.1灌水器

灌水器類型和規格逐漸增多，技術越來越先進，按照灌水器和毛管的連接方式，灌水器大體上分為兩類：一是單個滴頭，二是將滴頭和滴灌管合為一體，也叫滴灌管（帶）。滴頭類型有孔口滴頭、可調式滴頭、壓力補償式滴頭。滴灌管（帶）主要有內鑲柱式、內鑲片式，側翼迷宮式等。滴頭間距通常在30cm～100cm之間，管壁厚為0.15mm～2.00mm。其中最先進的當屬壓力補償式滴頭，它可以通過改變水流通道的大小調節流量，同時有自沖洗功能、灌水均勻性好、適應性強的優點。

2.2過濾器

國內過濾器設備，由第一代立式銅篩網過濾器發展為多重材質的篩網是過濾器、不銹鋼過濾器、疊片式過濾器等；由構造簡單的篩網式過濾器發展為旋流水砂分離器、砂石過濾器和組合式過濾站。美國、以色列、澳大利亞等發達國家的離心式過濾器、疊片式過濾器以及砂石過濾器的類型和規格比較齊全，而且具有手動、半自動或全自動反沖功能，自動反沖洗控制技術已經很成熟，具有先進的全自動吸式網式過濾器、盤式清洗過濾系統。

2.3施肥裝置

當前滴灌施肥裝置主要有文丘里、壓差式、水力驅動比例施肥器、注肥泵、全自動灌溉施肥機和自壓施肥等。按照肥液濃度的穩定性分為兩類，第一類：文丘里、全自動灌溉施肥機、注肥泵和水力驅動比例施肥器等屬于按比例施肥，能夠精準控制施肥比例但是價格很高，其中，全自動灌溉施肥機可以進行編程，通過控制器進行控制；而壓差施肥罐和自壓施肥在施肥過程中，肥液濃度逐漸減小，施肥比例不能控制但價格較低，操作簡單可以大規模推廣。

2.3.1管件

國內節水灌溉管件和管材經過最近十幾年的高速發展，已經形成規模化和系列化。在灌溉工程中通常采用聚氯乙烯或聚乙烯材質的管材和相配套的連接管件，國內生產此類產品的廠家很多，產品質量和以色列、美國等發達國家相比，還存在一定差距。由于生產設備落后以及材料工藝不精，產品在國際上沒有競爭力，但是在生產規模、數量、質量、規格基本上可以滿足我國節水灌溉發展需求。

2.3.2控制裝置

發達國家的灌溉控制器、電磁閥、電磁流量計等自動控制監測產品發展較為成熟，節水灌溉控制系統已經可以完整配套。自動控制流量調節器、專用施肥閥、進氣閥、排氣閥和壓力調節閥等產品在我國開始逐步形成多樣化。另外，我國自動化程度低，過濾器、施肥器、閥門、采集監測等自動化控制發展落后，使得整套節水灌溉施肥設備運行管理不方便。

3.存在的問題

（1）灌水器質量和性能有待于進一步提高。目前我國的節水灌溉設備在生產制造上過于追求低成本，降低壁厚造成灌水器制造工藝落后，沒有質量優越的壓力補償式滴頭進入市場，面對滴灌棘手的問題，例如負壓吸泥、根系入侵滴口造成灌水器堵塞等現象，我國生產的灌水器無法解決。（2）國內產品在規格系列化、穩定性、持久性等方面存在問題，例如網式過濾器存在型號少，金屬網容易銹蝕、骨架強度不夠、膠圈密封性差易漏水等問題。（3）文丘里施肥器性能不穩定、水頭損失太大，多數廠家沒有提供施肥的流量和水頭損失的關系。（4）壓力流量控制調節器，進排氣閥等規格少，沒有形成系列化。配套管件不成熟，規格不全，造成連接處易漏水，給施工造成很多不便。（5）環境問題。由于大量使用化工產品，有的產品只使用一次，但是如何進行回收利用再利用，還沒有得到有效處理，造成白色、黑色污染。

4.結語

近幾年來，我國微灌技術發展較快，對節水灌溉設備也進行了大量研究，但是在實際使用中發現，低檔產品最多，中檔、高檔產品生產和研制相對落后，高檔產品的生產滿足不了市場需求，主要依靠進口。此外，群眾對節水灌溉認可度不高，技術推廣應用有一定阻力。總之，節水灌溉施肥技術是目前全世界公認的可以顯著提高水肥利用效率的措施，而在中國還沒有得到足夠重視，所以還有很廣的發展空間。與此同時，應該對節水灌溉施肥設備的使用現狀進行詳細調查，對其運行性能以及適用地區進行研究，開發適合我國各地區的產品并進行大力示范，充分發揮該項技術的優點，保證我國節水灌溉事業可持續發展。

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