摘要:我国自1976年开始引进并自主生产圆形喷灌机和平移式喷灌机,在2010年前后达到一个安装高峰期,随后进入平稳推进期。但时至今日,很多种地大户和农民对平移式喷灌机依然很陌生,其中一个原因就是没有做到因地制宜的设计和推广。在很多政府节水灌溉项目中过多设计了圆形喷灌机和卷盘式喷灌机,但圆形喷灌机因为四个角无法灌溉导致很多地角漏喷,卷盘式喷灌也因为高能耗的问题始终无法得到经济有效的解决。受多种因素影响,最适合中国地块形状的平移式喷灌机却很少规划设计,一些项目即使采用了平移式喷灌机,也因设计不合理导致设备闲置,给国家资源造成很大浪费。
一、 引 言
汉字里的“田”字,始见于商代甲骨文及金文,象形字。这个字形很像在一大片土地上画出三横三纵的九个方格,表示阡(竖线代表纵向田埂)陌(横线代表横向田埂)纵横无数的井田,有的甲骨文像畸形的地亩。简体甲骨文将三横三纵的阡陌简化为一横一纵的“十”。 (李学勤 编.字源.天津:天津古籍出版社,2013.07)为了浇灌方便,在传统灌溉中都会将田地按照一定的宽度打上垄或田埂,这也就是我们经常说“畦田”。同时,为了方便作业,又分成了很多大小不一的地块,地块之间往往会有机耕道、土渠、河道、防风林等,从高空往下看,我国大部分的土地像是被人为切割好的一块块的长条地块。
和中国迥异的是,美国农业以大农场为主,以圆形喷灌机为主要形式的机械化灌溉是其主要形式。20世纪40年代,美国人Frank Zybach把他研制的自走式喷灌(最早的圆形喷灌机)用于他自己的农场,并于1952年申请发明专利,1954年VALLEY公司开始生产并推向市场。伴随着技术更新,圆形喷灌机在美国得到迅速推广,到1978年美国大约有5000套设备运行,到1998年达到惊人的15万套,今天美国全境约有22万套喷灌机在服务。其中95%的设备为圆形喷灌机,平移机的数量相对不多。
从高空往下看,美国喷灌机浇灌出来的土地像极了大饼子,在喷灌机相对集中的内布拉斯加州、堪萨斯州、科罗拉多州等地方,喷灌圈密密麻麻的有序分布着。
大型喷灌机具有自动化程度高、控制面积大、灌溉均匀度高、能耗小且兼具施肥功能等优点, 非常适用规模化农业发展节水灌溉的需要, 是国内外备受青睐的大型节水灌溉设备之一。
二、我国大型喷灌机的发展
我国大型喷灌机技术的研究开始于1976 年, 由于受到我国农业体制和经济体制的影响, 引进推广工作一波三折, 大致经历了起步阶段( 1976- 1978 年) ; 引进和关键部件公关阶段( 1979- 1986 年) ; 完善提高和稳妥推广阶段( 1987- 1997 年) ;技术创新和产业化阶段( 1998 年至今)。(金宏智. 大型喷灌机技术在我国的应用与发展[ J ] . 节水灌溉,1998)
时至今日,大型喷灌机在国内也并没有大规模的发展起来,主要集中在内蒙古、黑龙江、宁夏、陕西榆林等地区。据不完全统计,我国现有存量喷灌机大概在10000台左右,当然这个数字只是根据行业内的生产销售情况推断出来。其中平移式喷灌机大约在400套左右,和美国的比例大致相当。
如上文所述,我国的土地以长方形的条田为主,完全有别于美国的大农场,且我国人均耕地面积更与美国大相径庭,在美国圆形喷灌机的四个地角大部分都没有种植作物,只有极少数安装了费用高昂的地角系统。如果说在地少人稀的内蒙古一些地方可以按照美国大农场安装圆形喷灌机外,绝大多数的中国土地上应该更适合的覆盖率更高平移式喷灌机。
三、我国发展平移式喷灌机的优势
1、现有地块优势。我国绝大多数的地块都是长条地形,这些地形非常适合平移机的使用,因地制宜,这是最大的优势。
2、平移式喷灌机覆盖率较高,达到98%。我国人均耕地面积较少,单位面积产量较高,在一定程度上使得种植者对每一寸土地都很爱惜并充分利用。平移式喷灌机相较于圆形喷灌机大大增加了灌溉面积。
3、平移式喷灌机设备运行长度可达3000米,当地块长宽比超过2:1时,相较于圆形喷灌机,平移式喷灌机在亩均造价上更有优势。
4、相对于其他灌溉方式,平移式喷灌机使用寿命长达20年,如果把一次性投入平均按照每年的亩均投资来算,是非常经济的。
5、平移式喷灌机灌溉均匀度要高于圆形喷灌机,真正实现水肥一体化。和圆形喷灌机随着设备延长则喷头的灌溉面积就相应增加不同,平移机上每个喷头的灌溉面积是一样的,也就意味着所有平移式喷灌机上喷嘴大小都相同,这样也就减少了圆形喷灌机上喷头变化带来的均匀度下降。同时,较高的灌溉均匀度使得搭载施肥系统和施药系统成为现实。
6、平移式喷灌机可以就地利用现有河道和排水沟。
四、平移式喷灌机在应用推广中存在的问题
1、在推广使用大形喷灌机时不讲因地制宜。在没有使用条件的地方出现了推广失败的教训,有使用条件的地方却拒绝推广使用,严重损害了用户的切身利益。(金宏智. 大型喷灌机技术在我国的应用与发展[ J ] . 节水灌溉,1998)
2、规划设计时未充分考虑水资源平衡和环境评估。以内蒙古为例,为了大力发展马铃薯产业,大型喷灌机有一段时间是大跃进式的发展。由于长期以来连年干旱,目前正使用的大型喷灌机绝大多数抽取地下水进行灌溉,在工程规划设计初期,一般只进行简单的水资源需求平衡分析,很少进行环境评估分析。这种只追求短期利益、缺少全局思想、不科学的设计推广模式导致过多开采地下水、造成地下水位下降。
由于前期规划和调查工作欠仔细,个别规划地区井水量不足甚至不出水,导致大型喷灌机无法正常灌溉,只能重新选址打井,浪费人力财力;在大型喷灌机的喷头配置与机组运行参数确定时应考虑土壤质地,避免发生大面积的地表径流,但技术人员往往忽略这个关键问题;农户缺乏大型喷灌机的基本灌溉理论与技术,不能科学地根据作物生育期需水要求实施灌溉,不了解灌水定额与机组运行参数的关系。(严海军、朱勇、白更、余鹏飞.对内蒙古推广使用大型喷灌机的思考)
内蒙古有很多大量闲置的喷灌机,这两年市场上流通的二手喷灌机,都是因为之前没有做到充分论证盲目上马的项目设备,不仅造成国有资产流失,同时对喷灌行业是一个沉重打击,给不少地方政府一个错误信号,认为使用喷灌机就一定导致地下水下降,其实这是不正确的认识,相比传统漫灌大型喷灌机还是能够节水40%。
3、喷灌工程与中国农村现行体制不配套。目前中国80% 以上的耕地是由一家一户的农户经营,地块小,种植作物不统一,且国内市场上的圆形喷灌设备大多数适用于大规模、机械化的集约化农业生产,不适应小户经营模式,这是造成目前发展喷灌技术困难的一个重要原因。(范永申,王全九,周庆峰,段福义,王正奇,陈震.中国喷灌技术发展面临的主要问题及对策)
4、平移式喷灌机技术要求高,既有对土地坡度要求,也有对供水、供电、设备校直、设备导向的要求,比圆形喷灌机技术复杂很多。受制于技术因素,目前国内喷灌机厂还是以生产传统的圆形喷灌机为主,从事灌溉设计工作的专业院所也对平移式喷灌机知识掌握不足,这样就形成“厂家生产不了,设计院不会设计,业主不敢使用”的情况。
5、缺失资金支持。种地大户因平移式喷灌机的高覆盖率、高均匀度、操作简单等因素对设备非常感兴趣,但是一次性投入高,投资回报率低,极大的限制了平移式喷灌机的推广和应用。
五、我国平移机技术已趋于成熟
1、产品质量的稳定性和可靠性
目前国内喷灌机厂家已经在这方面进行了做了不少工作。在供水方面,漂浮式自清洗吸水装置可以有效利用现有河道,不再要求专门修建混凝土渠,大大节省工程投资;利用柴油发动机直连水泵技术,解决大流量需求的平移式喷灌机供水。在设备校直方面,个别厂家已经实现了GPS导向,在钢丝绳导向方面与国际品牌基本无差距。在使用寿命上面,部分厂家开始注意细节,在各部件的防锈、防紫外线、防盗、防褪色、防水、防灰尘等方面做了不少工作。在产品配套方面,对真空泵、离心泵、手压泵、柴油机组等方面应用选型具备了相对丰富的经验。
2、开发多种平移式喷灌机机型,对不同的地块量身定做
目前我国部分生产厂家已经具备生产多种形式平移式喷灌机的能力,包括两轮托管式、两轮水渠式、四轮托管式、四轮水渠式、两翼式喷灌机、旋转式喷灌机、万能型喷灌机、移动式滴管系统、水肥药联合灌溉植保机等机型,有的已经可以出口到澳大利亚、新西兰等发达国家,参与国际竞争。
六、结语
在我国河南、山东、河北、安徽等粮食主产区,土地流转有一定规模,可以根据现有地块,充分利用现有河道、排水沟等开展平移式喷灌机水肥一体化试点,目前不少种地大户对平移式喷灌机的兴趣大大超过了圆形喷灌机。
我国大型喷灌机的发展要赶上世界先进水平还有很长一段路要走,我们应该有严谨的科学思路,不一定要盲目发展或限制大型喷灌机,在地形适合的地方应因地制宜的大力发展平移式喷灌机。
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