中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 蘭才有

國際上一般將噴灌、微灌(含滴灌、微噴灌、涌泉灌等，下同)和低壓管道輸水灌溉統(tǒng)稱為壓力管道灌溉，
大體上就是國內(nèi)所說的節(jié)水灌溉。
　在現(xiàn)階段和今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會和農(nóng)村生產(chǎn)力發(fā)展水平的實(shí)際情況，我國的節(jié)水灌溉技
術(shù)體系中，除了噴灌、微灌和低壓管道輸水灌溉三種灌溉方式外，還包括渠道防滲、雨水集蓄利用、抗旱保苗注水灌、改進(jìn)的地表灌溉等。與之相對應(yīng)的節(jié)水灌溉設(shè)備主要包括噴灌設(shè)備、微灌設(shè)備、低壓管道輸水管材和管件、抗旱保苗注水灌機(jī)具、行走式節(jié)水灌設(shè)備、閘管灌設(shè)備、波涌灌設(shè)備、土地平整機(jī)具、用水管理計(jì)量儀表和設(shè)備、各種監(jiān)測控制設(shè)備以及大口徑管道安裝、大中型渠道襯砌等現(xiàn)場施工安裝專用機(jī)具和設(shè)備。
　　一、我國發(fā)展節(jié)水灌溉的重要意義　

　　我國年平均降水總量約6．23萬億立方米，可通過水循環(huán)更新的地表水和地下水的年平均水資源量為2．83萬億立方米。按1997年人口統(tǒng)計(jì)，我國人均水資源量為2200立方米，約為世界平均值的1／4，世界排名第121位，是全球13個貧水國之一。預(yù)測到2030年我國人口達(dá)到16億時(shí)，人均水資源量將降低到1760m3，接近世界水資源緊缺國家最低標(biāo)準(zhǔn)水平。水資源短缺，已對我國的經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，成為2020年實(shí)現(xiàn)全面小康社會目標(biāo)所面臨的重大挑戰(zhàn)之。
　20世紀(jì)90年代以來，我國農(nóng)業(yè)年均受旱面積達(dá)2000萬公頃，平均每年因旱災(zāi)減產(chǎn)糧食250億-300億公斤。水資源短缺已嚴(yán)重制約著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，成為干旱地區(qū)農(nóng)民貧困的重要原因之一。
　 與此同時(shí)，我國水土流失面積達(dá)356萬平方公里，占國土面積的37％，每年流失的土壤總量達(dá)50億噸。嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致土地退化、草場沙化、生態(tài)惡化，造成河道和湖泊泥沙淤積，加劇了江河下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害。
　目前，我國農(nóng)業(yè)用水量約為4000億立方米，占全國總用量的68％；其中灌溉用水為3600億-3800億立方米，占農(nóng)業(yè)用水的90％以上，農(nóng)業(yè)灌溉用水是真正的用水大戶。但其灌溉效率低下，用水浪費(fèi)現(xiàn)象也相當(dāng)嚴(yán)重。全國灌溉水利用系數(shù)和單方水糧食生產(chǎn)率分別為0．43和1．0公斤左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家0．70-0．80和2．0公斤以上的水平。
　 與傳統(tǒng)的大水漫灌相比，采用管道輸水和渠道防滲可節(jié)水20％-30％，噴灌可節(jié)水50％，微灌可節(jié)水60％-70％，膜下滴灌可節(jié)水80％以上，地下滴灌(滲灌)的節(jié)水率更高。除節(jié)約灌溉用水外，發(fā)展節(jié)水灌溉還可以提高土地利用率，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，并提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。
　 隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)一步發(fā)展，水資源的戰(zhàn)略性地位日漸凸現(xiàn)，發(fā)展節(jié)水灌溉已經(jīng)成為緩解我國水資源緊缺矛盾的戰(zhàn)略選擇，不但是保證國家供水安全、糧食安全和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需要，也是恢復(fù)和建設(shè)良好生態(tài)系統(tǒng)的需要，并有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)村水利現(xiàn)代化。
　　二、國內(nèi)外節(jié)水灌溉發(fā)展現(xiàn)狀
　　１、國外概況　　美國的有效灌溉面積為2553萬公頃，不足我國的一半，但噴灌和微灌面積占54．4％。以色列則全部采用微灌和噴灌，其中微灌占一半以上。瑞典、英國、奧地利、德國、法國、丹麥、匈牙利、捷克、羅馬尼亞等國家，噴灌和微灌面積占灌溉面積的比例都達(dá)到了80％以上。
　近20年來，全世界的微灌面積平均以每年33％的速度增長，總面積已達(dá)到377萬公頃。其中以色列、美
國、法國、澳大利亞、南非、約旦、塞浦路斯等國家微灌面積占灌溉面積的比例超過了5％；美國微灌面積達(dá)105萬公頃，占世界微灌總面積的27．9％；近10年間，印度微灌面積增加了3．72倍。我國微灌面積僅占灌溉面積的0．5％左右，已落后于與我國在水資源、人口、土地面積和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等方面相近的印度。
　 低壓管道輸水在國外也很受重視，美國有近一半的大型灌區(qū)實(shí)現(xiàn)了輸水管道化；日本早在20世紀(jì)80 年代，就有一半以上的新建農(nóng)田輸水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了管道化。在舊灌區(qū)改造中，加拿大的伯塔灌區(qū)、澳大利亞的倫馬
克灌區(qū)都將原有的渠系改建成了地下輸水管道。
　 2．國內(nèi)概況 　目前，我國耕地面積為1．3億公頃，其中有效灌溉面積5587萬公頃，占耕地面積的43％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2002年底，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積為1867萬公頃，占有效灌溉面積的33．4％；其中噴灌和微灌面積247萬公頃，占節(jié)水灌溉面積的13．2％，占有效灌溉面積的4．4％；低壓管道輸水灌溉面積415萬公頃，占節(jié)水灌溉面積的22．3％；其余為渠道防滲灌溉控制面積，占節(jié)水灌溉面積的64.5% 由此可見，全國一半以上的耕地沒有灌溉保障，三分之二的有效灌溉土地仍在沿用傳統(tǒng)落后的方法。在節(jié)水灌溉面積中，采用現(xiàn)代先進(jìn)節(jié)水灌溉方式的微乎其微，絕大部分只是按低標(biāo)準(zhǔn)初步進(jìn)行了節(jié)水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30％。我國的節(jié)水灌溉面積尤其是高效節(jié)水灌溉面積存在著巨大的發(fā)展空間和潛力。

　　三、國內(nèi)外節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢
　1．節(jié)水灌溉發(fā)展，噴灌和微灌將進(jìn)一步擴(kuò)大我國噴灌和微灌面積的數(shù)量以及占灌溉面積的比例都很小，與我國水資源的緊缺形勢和生產(chǎn)力發(fā)展水平極不相適應(yīng)?？梢灶A(yù)測，未來我國節(jié)水灌溉發(fā)展的總體趨勢是，噴灌和微灌等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用面積將進(jìn)一步擴(kuò)大，而其他簡易節(jié)水灌溉方式的發(fā)展速度將減緩。
　　2．輸水方式的發(fā)展趨勢是逐步實(shí)現(xiàn)管道化 國內(nèi)外的大量實(shí)踐證明，近距離土渠輸水的損失為10％—40％，而遠(yuǎn)距離土渠輸水的損失甚至高達(dá)50％以上。 防滲渠道雖可減少或避免滲漏損失，但仍存在蒸發(fā)損
失，泄露損失也比管道輸水嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)資料對我國目前節(jié)水灌溉工程的投資統(tǒng)計(jì)，渠道防滲的畝投資為
200-400元，而管道輸水為160-300元，前者比后者畝投資高40—100元。此外，與渠道防滲相比，管道輸水還
具有使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低、便于管理等優(yōu)點(diǎn)。因此，在我國未來農(nóng)業(yè)節(jié)水中，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展管道輸水，在北方井灌區(qū)尤其重要。
3．低壓節(jié)能是噴灌技術(shù)的發(fā)展方向 隨著世界能源緊張局勢的加劇，近年來，歐、美、以色列等許多國家都在研制低壓節(jié)能型噴頭，用以替代十幾年前廣泛采用的中高壓噴頭。在新建的農(nóng)業(yè)和城市綠地噴灌工程
中，普遍采用低壓噴頭；中心支軸式和平移式噴灌機(jī)以
前都采用旋轉(zhuǎn)式噴頭，目前全世界幾乎都改為低壓散射式噴頭；絞盤式噴灌機(jī)的典型配套形式是配帶單個高壓噴頭的噴灌車，近年來出現(xiàn)了桁架式噴灌車，配帶幾十只低壓散射式噴頭。采用低壓噴頭除了降低能耗，
減少運(yùn)行費(fèi)用外，還可減少漂移損失，提高灌水均勻性和灌溉水利用率。
4．中心支軸式(也稱圓形)噴灌機(jī)，是近期噴灌機(jī)組發(fā)展的主要機(jī)型之一 與其他噴灌機(jī)組相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是自動化程度高，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)簡單，省工、省時(shí)、省力，并易于實(shí)現(xiàn)精確施肥、施藥。1997年，美國曾有學(xué)者對各種灌溉方式的投資效益做過評價(jià)，認(rèn)為中心支軸式噴灌機(jī)的設(shè)備購置費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用比地面灌溉還低20％，節(jié)省的費(fèi)用完全可以補(bǔ)償該機(jī)組圓形作業(yè)時(shí)漏灌土地上的損失。美國、加拿大等人均耕地面積多的國家，大量采用該機(jī)型。歐洲各國的人均耕地面積較少，其代表機(jī)型是絞盤式噴灌機(jī)，近年來也開始采用該機(jī)型。東歐、南美、中東和非洲的一些發(fā)展中國家，包括我們的鄰國蒙古，近年來也開始看好這類機(jī)型。
5．滴灌技術(shù)和設(shè)備發(fā)展加速，地下滴灌(包括滲灌)更具發(fā)展?jié)摿? 由于滴灌技術(shù)的不斷完善和成熟，滴灌設(shè)備的價(jià)格和工程投資持續(xù)下降，近年來滴灌在全世界的應(yīng)用面積高速增長。與地面滴灌相比，地下滴灌具有一次安裝多年受益、不影響耕種作業(yè)、灌溉水利用率極高(有報(bào)道認(rèn)為可達(dá)98％)、可節(jié)省大量鋪放和回收管道的勞動力等優(yōu)點(diǎn)，顯示出了廣闊的發(fā)展前景。目前，國外的地下滴灌主要用于葡萄、果樹、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物。我國近年來除這些作物外，已開始在棉花、甘蔗等作物上試用，并取得成效。
6．壓力補(bǔ)償式灌水器是微灌尤其是滴灌灌水器的發(fā)展方向 微灌系統(tǒng)工作壓力低，對水源壓力波動和
地面高程變化非常敏感。為了保證灌水均勻度，在設(shè)計(jì)微灌系統(tǒng)時(shí)，常常需要增加許多壓力調(diào)節(jié)裝置，不但設(shè)備投資增加，使用維護(hù)管理也非常麻煩。近年來，國外的微灌設(shè)備制造廠商都傾力研發(fā)壓力補(bǔ)償式灌水器。由于該類灌水器技術(shù)復(fù)雜，加工精度高，生產(chǎn)難度大， 因而價(jià)格偏高，使推廣應(yīng)用受到一定影響。但隨著大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)水平的提高，價(jià)格隨之下降，該類灌水器將會逐步替代目前我國大量采用的非壓力補(bǔ)償式灌水器。
7．提高產(chǎn)業(yè)化能力，大幅降低節(jié)水灌溉設(shè)備造價(jià)和工程項(xiàng)目投資，是加快我國節(jié)水灌溉發(fā)展的前提大幅度降低節(jié)水灌溉設(shè)備造價(jià)和工程項(xiàng)目投資，才能使廣大農(nóng)民買得起，用得上。滴灌曾一度被認(rèn)為屬于“貴族農(nóng)業(yè)”，不可能用于大田作物。1996年，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)剛開始搞棉花滴灌時(shí)，以色列某公司的畝投資最低報(bào)價(jià)是2500元。經(jīng)過兵團(tuán)多年不懈努力，目前棉花膜下滴灌設(shè)備的初始一次性投資已降到300元以下，是國外同類產(chǎn)品的1／8，每畝地年成本只需120元左右。據(jù)報(bào)道，到2003年底，兵團(tuán)的滴灌面積已發(fā)展到27萬公頃，不但節(jié)水效果好，經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著，引發(fā)了干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水、增效雙勝利的一場“革命”。
8．提高節(jié)水灌溉設(shè)備的機(jī)械化和自動化水平是未來發(fā)展的主要趨勢趨勢之一 近年來，許多國家灌溉設(shè)備的機(jī)械化和自動化水平都在不斷提高。在美國，一些大型農(nóng)場的中心支軸式噴灌機(jī)群配備有氣象站、遙控監(jiān)視系統(tǒng)和智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候無人自動作業(yè)。一些國家的花卉、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物以及園林綠地灌溉，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)中央計(jì)算機(jī)全程自動控制。
四、影響我國節(jié)水灌溉發(fā)展的主要因素
1．國家、各級政府和有關(guān)部門對節(jié)水灌溉發(fā)展的支持力度不夠一是對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)的投入不足，灌溉設(shè)施是農(nóng)田水利建設(shè)的重要組成部分，但多年來，政府和有關(guān)部門只重視開源和新建灌區(qū)工程的
建設(shè)，而把末級渠系和田間配套設(shè)施基本上推給了農(nóng)民。我國的農(nóng)民還比較窮，種糧的比較效益低，農(nóng)民無
力購買節(jié)水灌溉設(shè)備；二是對節(jié)水灌溉設(shè)備企業(yè)缺少 政策和資金支持。節(jié)水灌溉設(shè)備季節(jié)性強(qiáng)，企業(yè)流動資
金大，目前政府尚未將節(jié)水灌溉設(shè)備列入涉農(nóng)物資范圍，生產(chǎn)企業(yè)還不能在稅收、貸款等方面享受相關(guān)的優(yōu)
惠政策。
2．多數(shù)企業(yè)缺乏自主創(chuàng)新能力 水利部門從奧地利引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)的ZY系列金屬搖臂式噴頭，全國一
度曾有不少于20家企業(yè)仿制，就連該系列噴頭的一個明顯缺陷也原封不動的“繼承”了下來。又如浙江沿海
地區(qū)的幾家噴頭制造企業(yè)，原來是給國外訂單加工，后來轉(zhuǎn)向國內(nèi)市場，雖然產(chǎn)品質(zhì)量較好，但企業(yè)對產(chǎn)品的性能和用途知之甚少，自然也就談不上改進(jìn)和創(chuàng)新。另外，從原廠分化出來的輕小型噴灌機(jī)和人工拆移管道式噴灌系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)，基本上也都是利用原廠的技術(shù)和銷售渠道，產(chǎn)品多年一貫制。絕大多數(shù)節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品也還都是大路貨，一些技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大的關(guān)鍵產(chǎn)品還依賴進(jìn)口，另有相當(dāng)一部分符合我國國情的產(chǎn)品尚未開發(fā)研制或批量生產(chǎn)。
3．盲目引進(jìn)適當(dāng)引進(jìn)國外新產(chǎn)品進(jìn)行消化、吸收和再創(chuàng)新，會對行業(yè)發(fā)展和整體水平的提高起到推進(jìn)作用。但不符合我國國情的盲目引進(jìn)，不但花費(fèi)了大量外匯，也挫傷了農(nóng)民發(fā)展節(jié)水灌溉的積極性。絞盤式噴灌機(jī)是歐洲國家的主要機(jī)型之一，其配置和作業(yè)方式充分考慮了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)場規(guī)模和農(nóng)民保有的拖拉機(jī)狀況。我國先后引進(jìn)了3000多臺，加上國內(nèi)仿制生產(chǎn)的，保有量已達(dá)5000臺左右，但至今有一半以上擱置不用。其原因一是該噴灌機(jī)與我國的農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模、田塊大小、水井涌水量和耕作習(xí)慣不相適應(yīng)，二是與我國多數(shù)農(nóng)民現(xiàn)有的拖拉機(jī)不配套，并缺少合適的配套水泵。
4．農(nóng)業(yè)區(qū)劃和農(nóng)田規(guī)劃中，未充分考慮與相應(yīng)節(jié)水灌溉模式及設(shè)備的有機(jī)結(jié)合在歐洲，大多數(shù)國家農(nóng)
田的基本單元為400m×400m，相對應(yīng)的灌溉設(shè)備是人工拆移管道式噴灌系統(tǒng)和絞盤式噴灌機(jī)。由于農(nóng)田規(guī)
劃和灌溉設(shè)備之間互相協(xié)調(diào)，使灌溉工程的設(shè)計(jì)，灌溉設(shè)備的選購、使用、維護(hù)和更新等都變得簡單，也有利于降低灌溉系統(tǒng)的一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用。目前，我國的農(nóng)業(yè)區(qū)劃和農(nóng)田規(guī)劃主要考慮防護(hù)林網(wǎng)和傳統(tǒng)的地表灌溉方式，在一定程度上影響了噴灌、微灌等先進(jìn)節(jié)水灌溉方式的推廣應(yīng)用。
5．企業(yè)的生產(chǎn)和銷售脫節(jié)，多數(shù)企業(yè)未建立售前售后服務(wù)體系 美國、以色列等國的灌溉設(shè)備公司之所以能在我國取得成功，很重要的一條就是他們都有一支實(shí)力強(qiáng)大的銷售服務(wù)隊(duì)伍和一套完善的技術(shù)支撐體系。其銷售服務(wù)隊(duì)伍中不但有設(shè)備專家，也有灌溉專家和農(nóng)藝專家。膜下滴灌之所以能在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)大面積推廣應(yīng)用，也與新疆天業(yè)等公司完善的全程服務(wù)密不可分。但目前行業(yè)內(nèi)的絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)和銷售脫節(jié)，銷售人員只是在“賣東西”，而不是提供配套成龍的設(shè)備、技術(shù)和服務(wù)。
6．管理體制和政策不完善，缺乏推行節(jié)約用水的激勵機(jī)制 目前，我國的灌區(qū)沒有經(jīng)營管理自主權(quán)，灌
區(qū)的收入來源主要依靠收取水費(fèi)。在單方水費(fèi)價(jià)格固定的條件下，灌區(qū)收取水費(fèi)的多寡取決于供水量的多少。一些灌區(qū)為了自身的利益，甚至鼓勵用戶多用水；有的灌區(qū)節(jié)約了水，但被無償?shù)卣{(diào)給了其他部門，無利可圖。另外，許多灌區(qū)按灌溉面積收取水費(fèi)，農(nóng)民節(jié)約用水不能在經(jīng)濟(jì)上得到補(bǔ)償，認(rèn)為購買節(jié)水灌溉設(shè)備是白花錢。因此，不管是管理部門還是用水戶，都缺乏節(jié)約用水的積極性。

摘自《農(nóng)機(jī)科技推廣》2005年4期