我國黃淮麥區常見冬灌方式效果對比分析

蔡東明 鄧寶英 雷和濤 楊永軍 賀勇

摘要：我國是嚴重缺水的國家，人均水資源占有量只有世界平均水平的1/4，而作為我國賴以生存的第2主糧小麥，其生產的水成本是驚人的“斤糧噸水”消耗極大，因此如何在保證小麥生產水平的基礎上，找到一種節約水資源的冬灌方式是急待解決的問題。本文將大水漫灌、微噴灌及噴灌3種常見方式進行對比分析顯示，使用微噴灌綜合效果最好。

關鍵詞：小麥;冬灌;對比

引言

目前全球淡水資源僅占其總水量的2.5%，其中70%以上被凍結在南極和北極的冰蓋中，加上難以利用的高山冰川和永凍積雪，有86%的淡水資源難以利用。人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%。我國的淡水資源雖然總量為28000億m3占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大名列世界第4，但是我國的人均水資源占有量只有2300m3，僅為世界平均水平的1/4，因此我國是一個嚴重缺水的國家。水利是農業的命脈，農業生產需要消耗遠遠大于生活用水量的水資源，據調查作為我國賴以生存的第2主糧小麥，其生產的水成本是驚人的“斤糧噸水”，就是每產出0.5kg小麥籽粒，小麥從播種到收獲需要消耗大約1t水。因此節水灌溉是相關農業科研院所急待研究的尖端課題，那么怎樣在保證小麥品質產量不下降的基礎上減少其對水資源的消耗呢？將傳統冬灌方式大水漫灌、最新節水灌溉研究成果微噴灌以及正在示范推廣的半固定式噴灌技術進行對比分析認為微噴灌節約水資源、適用范圍廣、省時省力、灌溉效果最好。

1大水漫灌

大水漫灌是在田間不做任何溝埂，灌水時任其在地面漫流，憑借重力作用浸潤土壤，是一種比較粗放的灌水方法，也是最原始最不節水的灌溉方式。大水漫灌均勻性差容易產生積水，影響小麥正常呼吸進而阻礙其生長發育，而且因為深層滲漏和地表徑流嚴重浪費水資源，并且容易造成地下水位抬高導致土壤鹽堿化，在發達國家已經逐漸被淘汰。但由于成本低投入少，在多數發展中國家中仍然被廣泛采用。據統計大水漫灌的水利用率僅為40%～60%，就是說50%水被白白浪費掉了，顯然這種古老落后的冬灌方式是不可取的。

2微噴灌技術

2.1微噴灌技術簡介

微噴灌是微噴帶灌溉的簡稱，微噴帶灌溉不同于傳統冬灌，澆的對象不是土壤而是小麥，它采用全程管網低壓直接將水輸送給小麥根系和周圍土壤以及小麥葉面，水從主管的分支微噴帶上無數有序排列的小孔噴出，直射到空中的水流就能形成類似細雨的效果。微噴帶又稱多孔管、噴水帶、噴灌帶、微噴灌管，是在可壓扁的塑料軟管上采用機械或激光方法直接加工小孔，進行微噴灌的節水灌溉設備（見圖1）。

2.2微噴灌技術的優點

2.2.1節約水資源

微噴灌技術基本上不產生深層滲漏和地表徑流，因此最大限度的減少了消耗，節約了水資源，微噴灌技術與大水漫灌相比節水大約50%～60%。

2.2.2微噴灌技術不會破壞土壤結構

因為微噴灌技術用水量適宜，不產生深層滲漏，因此不會造成地下水位抬高導致土壤鹽堿化破壞土壤結構。

2.2.3微噴灌可以改善小麥生長發育的外部條件

微噴灌可增加空氣濕度，在水溫低于氣溫時，微噴灌可將水在空氣中升溫從而增加地溫，因此有利于作物生長發育。

2.2.4微噴灌不會產生板結，不會妨礙小麥正常生長

2.2.5微噴灌設備在小麥秋播后鋪設，收獲前收回

期間可以根據需要多次使用，使用時只需1人管理水源，省時省力。

2.2.6微噴灌技術適用范圍廣

微噴灌技術不受地形地貌限制，微噴帶鋪設到哪里水就可以灌到哪里。

2.2.7安裝簡單

微噴灌技術安裝簡單，只需短暫培訓即可勝任安裝工作。

2.2.8材料成本低便于推廣

根據測算安裝微噴灌，投入成本只有400元/667m2左右。

但同時，微噴灌技術還存在一些不足，例如易受雜草作物莖稈的阻擋而影響噴灑質量。

3半固定式噴灌技術

3.1半固定式噴灌技術簡介

噴灌是利用噴頭等專用設備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地表和作物表面的灌水方法。噴灌可分為固定式噴灌和半固定式噴灌。固定式噴灌需要地下鋪設管道，然后加壓水由地上噴頭噴出。因其工程量較大容易堵塞，整地時易損毀因此被逐漸淘汰。國內最新半固定式噴灌技術研究成果是西北農林科技大學節水研究院，研制的半固定式太陽能噴灌機，它有加壓設備（柴油泵）、管道、移動式噴頭3部分組成，加壓設備將水加壓后通過管道從移動式噴頭呈扇形噴出，太陽能回收設備通過管道牽引移動式噴頭，以20～50m/h速度移動，達到模擬人工降雨的效果（見圖2）。

3.2半固定式噴灌技術優點

3.2.1節約水資源

據測算半固定式噴灌與大水漫灌相比節水大約30%～50%。

3.2.2保持水土

半固定式噴灌的水滴直徑和強度可根據土壤質地進行調整，不會產生沖刷，避免水、土、肥的流失。

3.2.3節約土地

采用半固定式噴灌技術可節省大約3%～7%的田間溝渠面積，提高了土地利用率。

3.2.4節省勞動力

半固定式噴灌提高了灌溉機械化程度和自動化程度，大大減輕了勞動強度，節省勞動力。

3.2.5適應性強

半固定式噴灌不受地形坡度和土壤透水性的限制，適應性強，可以適用于平原丘陵，砂質土、黏質土土壤。

3.2.6提高產量

半固定式噴灌便于嚴格控制土壤水分，保持土壤肥力。同時可以調節田間小氣候，在炎熱季節起到降低葉面溫度的作用，并沖掉莖葉上的塵土，有利于植物的呼吸和光合作用達到增產效果，并可同時改善小麥品質。

3.2.7適用范圍較廣

半固定式噴灌不僅可用于小麥等農作物灌溉，而且可用于園林草地、花卉灌溉，同時可兼作噴灑肥料、農藥等。

3.3半固定式噴灌技術缺點

3.3.1受風和空氣濕度影響大

當風速在5.5～7.9m/s即4級風以上時能吹散水滴，使噴灌均勻度大大降低飄移損失也會增大。當空氣濕度過低時蒸發損失加大。通過在寧夏、陜西、云南、河南、湖北、北京、福建、新疆等8個省市的統一實測，在相對濕度為30%～62%、風速0.24～6.39m/s的情況下，半固定式噴灌水資源損失為7%～28%。

3.3.2耗能較大

為了噴灑均勻必須給水加一定壓力，消耗較大能源（柴油泵或汽油泵）。

3.3.3投資成本高

一臺半固定式太陽能噴灌機的價格在8～10萬。

4評價與分析

4.1節約水資源方面

傳統大水漫灌方式因為受到地形地貌坡度的影響，導致局部積水、深層滲漏和地表徑流，因此嚴重浪費水資源，水利用率只有40%～60%。而微噴灌技術不受地形地貌坡度的影響，根據實驗對比測算微噴灌技術與大水漫灌相比節水大約50%～60%，半固定式噴灌技術與大水漫灌相比節水大約30%～50%。

4.2灌溉效果方面

傳統大水漫灌因地形凹凸不平及存在坡度，有的地方澆不上有的地方植株被完全淹沒，導致小麥葉片因不能正常呼吸而死亡，并且下滲不均勻灌溉效果差。微噴灌技術不受地形地貌坡度的影響，不論高低噴灑都十分均勻，一般情況下噴灑大約2h左右地表會產生積水，此時地下已均勻下滲約20cm達到灌溉要求。半固定式噴灌太陽能回收設備通過管道牽引移動式噴頭最慢速度是20m/h，通過實測顯示下滲深度為5cm，這個深度如遇干燥空氣很快地表就干了，因此不能產生反復上凍消結而優化土壤結構的冬灌效果，就此已向研制者建議能否將牽引速度降至5～10m/h。

4.3灌溉成本方面

大水漫灌至少需要雇2～3人現在農村勞動力短缺，青壯年不愿待在農村都外出打工，冬灌又臟又累雇1人每天120元，冬灌成本大約280元/667m2。微噴灌技術投入成本400元/667m2左右。半固定式噴灌技術除一次性采購設備需要8～10萬外，還需柴油等其它耗材，經折舊計算成本大約600元/667m2（不包括后期維修費用）。

5結論

經過對比分析傳統大水漫灌方式浪費水資源嚴重應該盡快淘汰。微噴灌技術相比大水漫灌節水大約50%～60%，而且灌溉效果良好有利于小麥生長發育，并且投入成本低便于推廣。半固定式噴灌技術沒有完全達到冬灌目的，設備還需調試改進。我國冬小麥主產區在黃淮流域每年可以收獲大約1.2億t優質冬小麥，如果按照微噴灌技術可以節水50%來估算，生產1.2億t小麥節約的水資源至少可以供給5千萬人口使用，相當于半個四川省的人口。水是生命之源，沒有水一切生命都不能生存。我國是一個嚴重缺水的國家，節約用水人人有責，小麥冬灌只是農業用水的1個方面，還可以從工業用水，海水淡化等方面考慮，以避免我國未來出現中東某些地區水比油貴的現象。

參考文獻

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