淺論我國大力推廣平移式噴灌機的適宜性
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摘要:我國自1976年開始引進并自主生產(chǎn)圓形噴灌機和平移式噴灌機,在2010年前后達到一個安裝高峰期,隨后進入平穩(wěn)推進期。但時至今日,很多種地大戶和農(nóng)民對平移式噴灌機依然很陌生,其中一個原因就是沒有做到因地制宜的設計和推廣。在很多政府節(jié)水灌溉項目中過多設計了圓形噴灌機和卷盤式噴灌機,但圓形噴灌機因為四個角無法灌溉導致很多地角漏噴,卷盤式噴灌也因為高能耗的問題始終無法得到經(jīng)濟有效的解決。受多種因素影響,最適合中國地塊形狀的平移式噴灌機卻很少規(guī)劃設計,一些項目即使采用了平移式噴灌機,也因設計不合理導致設備閑置,給國家資源造成很大浪費。
一、 引 言
漢字里的“田”字,始見于商代甲骨文及金文,象形字。這個字形很像在一大片土地上畫出三橫三縱的九個方格,表示阡(豎線代表縱向田?。┠埃M線代表橫向田?。┛v橫無數(shù)的井田,有的甲骨文像畸形的地畝。簡體甲骨文將三橫三縱的阡陌簡化為一橫一縱的“十”。 (李學勤 編.字源.天津:天津古籍出版社,2013.07)為了澆灌方便,在傳統(tǒng)灌溉中都會將田地按照一定的寬度打上壟或田埂,這也就是我們經(jīng)常說“畦田”。同時,為了方便作業(yè),又分成了很多大小不一的地塊,地塊之間往往會有機耕道、土渠、河道、防風林等,從高空往下看,我國大部分的土地像是被人為切割好的一塊塊的長條地塊。
和中國迥異的是,美國農(nóng)業(yè)以大農(nóng)場為主,以圓形噴灌機為主要形式的機械化灌溉是其主要形式。20世紀40年代,美國人Frank Zybach把他研制的自走式噴灌(最早的圓形噴灌機)用于他自己的農(nóng)場,并于1952年申請發(fā)明專利,1954年VALLEY公司開始生產(chǎn)并推向市場。伴隨著技術更新,圓形噴灌機在美國得到迅速推廣,到1978年美國大約有5000套設備運行,到1998年達到驚人的15萬套,今天美國全境約有22萬套噴灌機在服務。其中95%的設備為圓形噴灌機,平移機的數(shù)量相對不多。
從高空往下看,美國噴灌機澆灌出來的土地像極了大餅子,在噴灌機相對集中的內(nèi)布拉斯加州、堪薩斯州、科羅拉多州等地方,噴灌圈密密麻麻的有序分布著。
大型噴灌機具有自動化程度高、控制面積大、灌溉均勻度高、能耗小且兼具施肥功能等優(yōu)點, 非常適用規(guī)?;r(nóng)業(yè)發(fā)展節(jié)水灌溉的需要, 是國內(nèi)外備受青睞的大型節(jié)水灌溉設備之一。
二、我國大型噴灌機的發(fā)展
我國大型噴灌機技術的研究開始于1976 年, 由于受到我國農(nóng)業(yè)體制和經(jīng)濟體制的影響, 引進推廣工作一波三折, 大致經(jīng)歷了起步階段( 1976- 1978 年) ; 引進和關鍵部件公關階段( 1979- 1986 年) ; 完善提高和穩(wěn)妥推廣階段( 1987- 1997 年) ;技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化階段( 1998 年至今)。(金宏智. 大型噴灌機技術在我國的應用與發(fā)展[ J ] . 節(jié)水灌溉,1998)
時至今日,大型噴灌機在國內(nèi)也并沒有大規(guī)模的發(fā)展起來,主要集中在內(nèi)蒙古、黑龍江、寧夏、陜西榆林等地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國現(xiàn)有存量噴灌機大概在10000臺左右,當然這個數(shù)字只是根據(jù)行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)銷售情況推斷出來。其中平移式噴灌機大約在400套左右,和美國的比例大致相當。
如上文所述,我國的土地以長方形的條田為主,完全有別于美國的大農(nóng)場,且我國人均耕地面積更與美國大相徑庭,在美國圓形噴灌機的四個地角大部分都沒有種植作物,只有極少數(shù)安裝了費用高昂的地角系統(tǒng)。如果說在地少人稀的內(nèi)蒙古一些地方可以按照美國大農(nóng)場安裝圓形噴灌機外,絕大多數(shù)的中國土地上應該更適合的覆蓋率更高平移式噴灌機。
三、我國發(fā)展平移式噴灌機的優(yōu)勢
1、現(xiàn)有地塊優(yōu)勢。我國絕大多數(shù)的地塊都是長條地形,這些地形非常適合平移機的使用,因地制宜,這是最大的優(yōu)勢。
2、平移式噴灌機覆蓋率較高,達到98%。我國人均耕地面積較少,單位面積產(chǎn)量較高,在一定程度上使得種植者對每一寸土地都很愛惜并充分利用。平移式噴灌機相較于圓形噴灌機大大增加了灌溉面積。
3、平移式噴灌機設備運行長度可達3000米,當?shù)貕K長寬比超過2:1時,相較于圓形噴灌機,平移式噴灌機在畝均造價上更有優(yōu)勢。
4、相對于其他灌溉方式,平移式噴灌機使用壽命長達20年,如果把一次性投入平均按照每年的畝均投資來算,是非常經(jīng)濟的。
5、平移式噴灌機灌溉均勻度要高于圓形噴灌機,真正實現(xiàn)水肥一體化。和圓形噴灌機隨著設備延長則噴頭的灌溉面積就相應增加不同,平移機上每個噴頭的灌溉面積是一樣的,也就意味著所有平移式噴灌機上噴嘴大小都相同,這樣也就減少了圓形噴灌機上噴頭變化帶來的均勻度下降。同時,較高的灌溉均勻度使得搭載施肥系統(tǒng)和施藥系統(tǒng)成為現(xiàn)實。
6、平移式噴灌機可以就地利用現(xiàn)有河道和排水溝。
四、平移式噴灌機在應用推廣中存在的問題
1、在推廣使用大形噴灌機時不講因地制宜。在沒有使用條件的地方出現(xiàn)了推廣失敗的教訓,有使用條件的地方卻拒絕推廣使用,嚴重損害了用戶的切身利益。(金宏智. 大型噴灌機技術在我國的應用與發(fā)展[ J ] . 節(jié)水灌溉,1998)
2、規(guī)劃設計時未充分考慮水資源平衡和環(huán)境評估。以內(nèi)蒙古為例,為了大力發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè),大型噴灌機有一段時間是大躍進式的發(fā)展。由于長期以來連年干旱,目前正使用的大型噴灌機絕大多數(shù)抽取地下水進行灌溉,在工程規(guī)劃設計初期,一般只進行簡單的水資源需求平衡分析,很少進行環(huán)境評估分析。這種只追求短期利益、缺少全局思想、不科學的設計推廣模式導致過多開采地下水、造成地下水位下降。
由于前期規(guī)劃和調(diào)查工作欠仔細,個別規(guī)劃地區(qū)井水量不足甚至不出水,導致大型噴灌機無法正常灌溉,只能重新選址打井,浪費人力財力;在大型噴灌機的噴頭配置與機組運行參數(shù)確定時應考慮土壤質地,避免發(fā)生大面積的地表徑流,但技術人員往往忽略這個關鍵問題;農(nóng)戶缺乏大型噴灌機的基本灌溉理論與技術,不能科學地根據(jù)作物生育期需水要求實施灌溉,不了解灌水定額與機組運行參數(shù)的關系。(嚴海軍、朱勇、白更、余鵬飛.對內(nèi)蒙古推廣使用大型噴灌機的思考)
內(nèi)蒙古有很多大量閑置的噴灌機,這兩年市場上流通的二手噴灌機,都是因為之前沒有做到充分論證盲目上馬的項目設備,不僅造成國有資產(chǎn)流失,同時對噴灌行業(yè)是一個沉重打擊,給不少地方政府一個錯誤信號,認為使用噴灌機就一定導致地下水下降,其實這是不正確的認識,相比傳統(tǒng)漫灌大型噴灌機還是能夠節(jié)水40%。
3、噴灌工程與中國農(nóng)村現(xiàn)行體制不配套。目前中國80% 以上的耕地是由一家一戶的農(nóng)戶經(jīng)營,地塊小,種植作物不統(tǒng)一,且國內(nèi)市場上的圓形噴灌設備大多數(shù)適用于大規(guī)模、機械化的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn),不適應小戶經(jīng)營模式,這是造成目前發(fā)展噴灌技術困難的一個重要原因。(范永申,王全九,周慶峰,段福義,王正奇,陳震.中國噴灌技術發(fā)展面臨的主要問題及對策)
4、平移式噴灌機技術要求高,既有對土地坡度要求,也有對供水、供電、設備校直、設備導向的要求,比圓形噴灌機技術復雜很多。受制于技術因素,目前國內(nèi)噴灌機廠還是以生產(chǎn)傳統(tǒng)的圓形噴灌機為主,從事灌溉設計工作的專業(yè)院所也對平移式噴灌機知識掌握不足,這樣就形成“廠家生產(chǎn)不了,設計院不會設計,業(yè)主不敢使用”的情況。
5、缺失資金支持。種地大戶因平移式噴灌機的高覆蓋率、高均勻度、操作簡單等因素對設備非常感興趣,但是一次性投入高,投資回報率低,極大的限制了平移式噴灌機的推廣和應用。
五、平移式噴灌機推廣使用中要實現(xiàn)的幾個突破
1、產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性和可靠性
目前國內(nèi)噴灌機廠家已經(jīng)在這方面進行了做了不少工作。在供水方面,漂浮式自清洗吸水裝置可以有效利用現(xiàn)有河道,不再要求專門修建混凝土渠,大大節(jié)省工程投資;利用柴油發(fā)動機直連水泵技術,解決大流量需求的平移式噴灌機供水。在設備校直方面,個別廠家已經(jīng)實現(xiàn)了GPS導向,在鋼絲繩導向方面與國際品牌基本無差距。在使用壽命上面,部分廠家開始注意細節(jié),在各部件的防銹、防紫外線、防盜、防褪色、防水、防灰塵等方面做了不少工作。在產(chǎn)品配套方面,對真空泵、離心泵、手壓泵、柴油機組等方面應用選型具備了相對豐富的經(jīng)驗。
2、開發(fā)多種平移式噴灌機機型,對不同的地塊量身定做
目前我國部分生產(chǎn)廠家已經(jīng)具備生產(chǎn)多種形式平移式噴灌機的能力,包括兩輪托管式、兩輪水渠式、四輪托管式、四輪水渠式、兩翼式噴灌機、旋轉式噴灌機、萬能型噴灌機、移動式滴管系統(tǒng)、水肥藥聯(lián)合灌溉植保機等機型,有的已經(jīng)可以出口到澳大利亞、新西蘭等發(fā)達國家,參與國際競爭。
3、因地制宜,在適合平移式噴灌機的地區(qū)加大政策傾斜力度
在我國河南、山東、河北、安徽等糧食主產(chǎn)區(qū),土地流轉有一定規(guī)模,可以根據(jù)現(xiàn)有地塊,充分利用現(xiàn)有河道、排水溝等開展平移式噴灌機水肥一體化試點,目前不少種地大戶對平移式噴灌機的興趣大大超過了圓形噴灌機。
六、結語
我國大型噴灌機的發(fā)展要趕上世界先進水平還有很長一段路要走,我們應該有嚴謹?shù)目茖W思路,不一定要盲目發(fā)展或限制大型噴灌機,在地形適合的地方應因地制宜的大力發(fā)展平移式噴灌機。
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