導(dǎo)語(yǔ)：灌溉產(chǎn)業(yè)化技術(shù)管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系的產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題ZHANGAai-xi,ZHENGCheng-hai

(TheSemi-aridAgricultureEngineeringAndTechnologyResearchCentreOf

P.R.China,Shijiazhuang050051,China)

Abstract:

Keywords:Higheffichion;Fieldwatersaving

1．河北省水資源現(xiàn)狀：

1.1水資源現(xiàn)狀：

我國(guó)已被公認(rèn)為貧水國(guó)家，在對(duì)149個(gè)國(guó)家和地區(qū)的統(tǒng)計(jì)中，中國(guó)人均水資源占有量：2300立方米/人，僅排在第109位。

河北省人口占全國(guó)的5%，耕地占全國(guó)的6%，水資源只占全國(guó)的0.7%，居全國(guó)第29位；降雨量居全國(guó)第23位。我省人均可用水資源量為305立方米/人，約為全國(guó)人均可用水資源的1/7左右。畝均208立方米，占全國(guó)畝均用水量的1/9。

河北省地下水超采已超過(guò)1000億立方米，是全國(guó)之最。出現(xiàn)了全國(guó)最大、世界罕見(jiàn)的4萬(wàn)平方公里的地下水超采漏斗區(qū)和5萬(wàn)平方公里的地下沉降區(qū)，并因此引起一系列的地質(zhì)、生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題。所超采的地下水中有一半是很難補(bǔ)給的深層后備水源；如不采取有效措施，中東部深層地下水有可能在20年內(nèi)被采光。

有關(guān)院士和權(quán)威專家認(rèn)為，解決北方干旱半干旱地區(qū)的水安全問(wèn)題，僅靠南水北調(diào)，只能緩解遠(yuǎn)不能根本解決北方干旱缺水問(wèn)題，必須大力推廣先進(jìn)實(shí)用型節(jié)水灌溉技術(shù)。

河北省屬資源型缺水地區(qū)，解決水的問(wèn)題，一方面要靠開源，一方面要靠節(jié)流。

缺水是我省經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性制約因素。缺水影響工業(yè)年產(chǎn)值約200億元，由于缺水影響農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，加重農(nóng)民負(fù)擔(dān)，全省每年有150~250萬(wàn)公頃農(nóng)田因干旱缺水而減產(chǎn)，40~60萬(wàn)公頃農(nóng)田由春播轉(zhuǎn)為夏種，年均減產(chǎn)糧食25億公斤左右。因缺水全省有一半人口飲用水不合標(biāo)準(zhǔn)，其中940多萬(wàn)人飲用高氟水，300多萬(wàn)人飲水困難。大力推行節(jié)約用水及建立節(jié)水型社會(huì)已刻不容緩。

加速推廣和建立高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系勢(shì)在必行。首先在占總用水量70%的農(nóng)業(yè)用水領(lǐng)域開展節(jié)水，是我們面向21世紀(jì)，建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省的重要而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)，是我國(guó)我省節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性要求。

2．河北的對(duì)策：

針對(duì)我省嚴(yán)重用水形勢(shì)，省委、省政府從全省經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，明確提出了河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展制約在水、潛力在水，希望也在水。強(qiáng)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)首先要解決水的問(wèn)題。并制定了在全省建立一個(gè)計(jì)劃用水、節(jié)約用水、良性運(yùn)行機(jī)制的節(jié)水戰(zhàn)略。在省委、省政府節(jié)水戰(zhàn)略指導(dǎo)下，各行各業(yè)都行動(dòng)起來(lái)了。

在充分分析了國(guó)內(nèi)外、省內(nèi)外大量資料，針對(duì)我省水資源匱乏，農(nóng)業(yè)用水理念陳舊，先進(jìn)節(jié)水技術(shù)裝備缺乏，廣大農(nóng)民參與不足的情況，河北省邀請(qǐng)中國(guó)工程院資深院士曾德超教授來(lái)我省講解由他主持完成的經(jīng)過(guò)農(nóng)業(yè)部組織鑒定的研究成果“中國(guó)實(shí)用型現(xiàn)代高科技田間節(jié)水高效環(huán)保灌溉技術(shù)體系”，并征得其同意將該科研成果結(jié)合我省農(nóng)業(yè)節(jié)水現(xiàn)實(shí)情況，進(jìn)行大面積產(chǎn)業(yè)化示范推廣。

該技術(shù)體系理念新穎、科學(xué)，易于實(shí)施，節(jié)水效果顯著。該項(xiàng)目的實(shí)施符合國(guó)家和河北省節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，可帶動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)社會(huì)資源的合理配置。

3．國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：

3.1國(guó)外現(xiàn)狀：

在發(fā)達(dá)國(guó)家，普遍采用比我們更先進(jìn)的田間灌溉技術(shù)，采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，按田塊各部位土壤土層不同和作物生育期不同的生理需求而變量灌水的田間灌溉制度（或稱田間灌水計(jì)劃）。灌溉方式主要有噴灌、滴灌、低能耗精密灌溉（LEPA）、地下滲灌、波涌灌、溝灌、畦灌、大型機(jī)組灌溉等。

3.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：

我國(guó)水利部門在水資源開發(fā)利用、跨流域供水，修建大、中、小型水庫(kù)和機(jī)井，對(duì)灌區(qū)水資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配管理，推廣渠道襯砌，管道化輸水，噴灌、微灌等先進(jìn)的灌溉技術(shù)設(shè)備等方面，獲得了輝煌的節(jié)水效果。

在田間灌溉制度方面，我國(guó)農(nóng)業(yè)上有大水漫灌的習(xí)慣和多灌多產(chǎn)的錯(cuò)誤觀念。這一方面是用水不花錢，另一方面是來(lái)水時(shí)間不可靠所造成。既然灌溉水來(lái)了就多灌飽灌，以防下一次來(lái)水時(shí)間和數(shù)量上的不可靠。另外，一般農(nóng)民對(duì)地下水污染和地下水持續(xù)下降所帶來(lái)的對(duì)人類生存的潛在危機(jī)難于體會(huì)和把握。

50年代后期，在丁穎院士等科學(xué)工作者的建議下，全國(guó)建立了400多個(gè)灌溉試驗(yàn)站，通過(guò)蒸滲儀等設(shè)備，對(duì)水稻、小麥、玉米、棉花等主要作物的需水量、需水規(guī)律進(jìn)行了長(zhǎng)期的系統(tǒng)研究，提出了適合各地區(qū)主要作物的灌溉制度。同時(shí)，各地農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站通過(guò)長(zhǎng)期的、大量的試驗(yàn)研究工作，對(duì)我國(guó)各地區(qū)的作物需水量、灌溉制度和節(jié)水高效栽培模式及本地區(qū)的主要作物一年灌幾次水，在哪個(gè)生育期灌，灌多少等進(jìn)行了大量的研究工作。對(duì)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、水資源管理、流域水量分配計(jì)劃、水權(quán)談判等提供了依據(jù)，對(duì)節(jié)水灌溉亦提出了范例和模式。

3.3存在的問(wèn)題：

但是，在灌溉流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，即占我國(guó)灌溉總面積97％的田間地面灌溉，落后的理念仍處于支配地位。粗放的田間灌溉制度和灌溉方式造成田間水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，幾乎使前功盡棄。針對(duì)我國(guó)國(guó)情，選擇投資低的先進(jìn)適用的調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)和新的節(jié)水裝備進(jìn)行推廣應(yīng)用，是現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性要求。

在我國(guó)目前的情況下，要大面積普遍應(yīng)用常規(guī)的技術(shù)密集的工程節(jié)水措施，如：采用大型噴灌機(jī)和固定式噴灌等技術(shù)與設(shè)備，投資過(guò)大（見(jiàn)表1），是不現(xiàn)實(shí)的。

表1到2030年我國(guó)要解決水安全問(wèn)題所需投資對(duì)比表

采用技術(shù)

投資（億元）

傳統(tǒng)工程節(jié)水技術(shù)

4417

調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)

72~135

注：以上為到2030年全國(guó)灌溉面積要發(fā)展到9億畝，灌溉水保持在4000億米3要解決水安全問(wèn)題所需投資

3.4推廣本技術(shù)的意義：

隨著水資源的日益緊缺，農(nóng)業(yè)用水實(shí)行收費(fèi)勢(shì)在必行，陳舊落后的灌溉理念和傳統(tǒng)粗放的灌溉模式必將退出歷史舞臺(tái)，取而代之的是先進(jìn)的按需供水的調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量田間高效節(jié)水環(huán)保灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確灌溉是科學(xué)灌溉的必然結(jié)果，是我國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。不僅是農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展的要求。也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之急需。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)節(jié)水產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)有重大意義。

本項(xiàng)目所采取的技術(shù)將以很小的投入，解決國(guó)內(nèi)常規(guī)方法無(wú)法解決的田間灌溉節(jié)水、節(jié)能和防止地下水污染等問(wèn)題。

4．調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系：

4.1核心技術(shù)：

其核心技術(shù)是“實(shí)時(shí)變量灌溉”和“調(diào)虧灌溉”。該成果通過(guò)了農(nóng)業(yè)部組織的鑒定。項(xiàng)目總體達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

調(diào)虧灌溉——調(diào)整并保證作物最佳虧水度，確保作物高產(chǎn)出高效益。

實(shí)時(shí)變量灌溉——根據(jù)作物品種、生育期、地塊位置、氣象等諸多因素的不同，實(shí)時(shí)制定灌溉制度，變量灌溉。

采用本技術(shù)將實(shí)現(xiàn)“測(cè)土施水”、“變澆地為澆作物”——這是以極小投入實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)水節(jié)能的關(guān)鍵，也是現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想在農(nóng)業(yè)節(jié)水上的應(yīng)用。

4.2技術(shù)路線：

本技術(shù)采用的技術(shù)路線不同于傳統(tǒng)的技術(shù)路線，它體現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)時(shí)地變量地對(duì)待灌溉問(wèn)題的思想，即“測(cè)土施水（灌溉），變澆地為澆作物”。

其技術(shù)路線如下：

作物根區(qū)土壤水分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)——作物需水短期預(yù)報(bào)——選定灌溉策略（調(diào)虧類型MAD、EAD、RDI）——確定灌水方式——確定灌水時(shí)間和灌水量——定時(shí)定量灌溉。

實(shí)用型現(xiàn)代高科技田間節(jié)水高效環(huán)保灌溉技術(shù)體系包含如下技術(shù)環(huán)節(jié)：（1）通過(guò)在田區(qū)、田塊代表地點(diǎn)，對(duì)根區(qū)土壤水勢(shì)在作物生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；（2）利用氣象數(shù)據(jù)對(duì)作物耗水量進(jìn)行短期預(yù)報(bào)；（3）根據(jù)可資利用的植物水生理規(guī)律，農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)總結(jié)，作物節(jié)水高效栽培模式與經(jīng)驗(yàn)（如商丘模式、吳橋模式等），或從高效利用水資源，從最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益上考慮選定灌溉策略；（4）在根區(qū)土層有效水量收支平衡的基礎(chǔ)上，制定田塊灌水日期、灌水量、灌水順序與部位等，對(duì)田塊灌溉作出日程安排，這就是田塊實(shí)時(shí)灌溉制度制定技術(shù)；（5）開發(fā)或選用適當(dāng)?shù)牡孛婀啵ㄆ韫唷瞎?、軟管灌——小黑龍）、噴灌和各種微噴滴灌的量水裝置，以求灌水定量；（6）進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)行各種田間灌水方法的技術(shù)細(xì)節(jié)，尤其是量大面廣的各類地面灌，采用低能耗灌水設(shè)備與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)按時(shí)按量按所要求的部位灌水。

4.3本技術(shù)體系的節(jié)水效果及實(shí)用性：

本技術(shù)采用的核心設(shè)備為高度智能化設(shè)備，高度集成，簡(jiǎn)便易行，操作十分方便。初高中畢業(yè)水平的農(nóng)民經(jīng)短期培訓(xùn)即可掌握。

本技術(shù)適合于各種作物，不論現(xiàn)有灌溉方式如何，均可以實(shí)施本項(xiàng)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水。在河北省，從張家口壩上風(fēng)蝕沙化區(qū)到邯鄲的井灌區(qū)，從西部太行山小流域區(qū)到沿海鹽堿地區(qū)，均可應(yīng)用本技術(shù)。

本技術(shù)對(duì)各種灌溉方式下均可適用，無(wú)論在噴灌、滴灌、管灌還是地面灌都可以與本技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)水效果。

4.4投入與產(chǎn)出分析：

達(dá)到同樣節(jié)水效果（節(jié)水30%~40%）,采用本技術(shù)僅需要傳統(tǒng)技術(shù)的幾十份之一（1/80~1/20），僅是南水北調(diào)工程投資的1/10。

表2本技術(shù)與幾種節(jié)水技術(shù)的比較

技術(shù)措施

節(jié)水率

（%）

投資

（元/畝）

備注

現(xiàn)有工程節(jié)水灌溉技術(shù)

渠道襯砌與輸水管道化

30~40

200

半移動(dòng)式噴灌

30~40

300

平移式噴灌

30~50

400

微灌、滴灌

50~80

800

本技術(shù)

調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)

~35

8~15

微灌條件下

~40

8~15

軟管畦灌條件下

5．社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析（見(jiàn)表3）：

本技術(shù)具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三大效益，也是一項(xiàng)以社會(huì)效益巨大為特征，關(guān)系到子孫后代生存的德政工程。

我國(guó)現(xiàn)有耕地20億畝，有效灌溉面積8億畝，其中節(jié)水灌溉面積為2.8億畝（到2000年）。到2030年，全國(guó)缺水高達(dá)1300-2600億米3，其中農(nóng)業(yè)缺水500-700億米3，要解決水糧安全問(wèn)題，灌溉面積要發(fā)展到6000萬(wàn)hm2用水量要從現(xiàn)在的4000億米3增加到6650億米3，農(nóng)業(yè)節(jié)水有很大的發(fā)展空間。

本技術(shù)體系具有節(jié)水、節(jié)電、節(jié)肥和環(huán)保多重效益。若投資9000萬(wàn)元，用五六年的時(shí)間，推廣203萬(wàn)畝，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)水1.83億立方米，折合人民幣2.9億元；節(jié)電0.33億度，折合人民幣0.15億元;減少大量肥力損失；減少潛在污水0.25億噸；五年增加就業(yè)機(jī)會(huì)5萬(wàn)人。

若投資22億元，推廣4000萬(wàn)畝，則每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)水36億立方米，折合人民幣60億元；節(jié)電6.6億度，折合人民幣3.1億元;并可減少大量肥力損失；減少潛在污水5.0億噸；增加就業(yè)機(jī)會(huì)100萬(wàn)人。

達(dá)到每年節(jié)約或引入單方水的投資：本項(xiàng)目為0.61元/立方米；南水北調(diào)為：5.71元/立方米。

節(jié)水36億立方米/年，相當(dāng)于南水北調(diào)（中線）工程投資200多億元才能達(dá)到入口水量（見(jiàn)表3）。

表3調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量灌溉技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目社會(huì)效益分析匯總表

采用

技術(shù)

推廣

面積

（萬(wàn)畝）

總投資

（億元）

年節(jié)/增水

節(jié)電

減少肥力損失

（億噸）

減少潛在污水

（億噸）

增加每

方水的

投資

（元/米3）

增加就

業(yè)機(jī)會(huì)

（萬(wàn)人）

節(jié)水量

（億米3）

折價(jià)

(億元)

節(jié)電量

（億度）

折價(jià)

(億元)

氮

磷

鉀

調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量灌溉技術(shù)

203

0.9

1.83

2.9

0.33

0.15

0.25

0.61

5

2000

11

18.3

30

3.3

1.5

2.5

0.61

50

4000

22

36

60

6.6

3.1

5.0

0.61

100

南水北調(diào)中線工程

>200

35

5.71

本項(xiàng)目的實(shí)施將對(duì)增加就業(yè)機(jī)會(huì)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)農(nóng)村新的勞動(dòng)組織形式的誕生，促進(jìn)農(nóng)村城鎮(zhèn)化，解決我省現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題都具有重大積極意義。

6．實(shí)施本技術(shù)體系所面臨的障礙與對(duì)策：

6.1實(shí)施本技術(shù)的主要障礙：

目前，農(nóng)村經(jīng)營(yíng)規(guī)模普遍較小，水資源政策體系和水價(jià)體系尚未建立,不利于調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極參與節(jié)水。另外，農(nóng)民對(duì)水危機(jī)問(wèn)題和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題難于體會(huì)和把握。節(jié)水事業(yè)應(yīng)以政府投入為主，而我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)尚欠發(fā)達(dá)，政府投入嚴(yán)重不足，并且一時(shí)難以大幅度提高，而且傳統(tǒng)理念仍占統(tǒng)治地位，基層干部群眾對(duì)水資源危機(jī)認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足，造成節(jié)水灌溉先進(jìn)技術(shù)難以大面積推廣。

6.2應(yīng)采取的對(duì)策：

針對(duì)存的問(wèn)題與當(dāng)前面臨的障礙，我們只能積極應(yīng)對(duì)。本技術(shù)以極小的投入產(chǎn)生顯著的節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保效益，大力推廣本技術(shù)是我們發(fā)展精確農(nóng)業(yè)和推進(jìn)農(nóng)業(yè)工業(yè)化的必由之路。推廣本技術(shù)，應(yīng)從大農(nóng)場(chǎng)和經(jīng)營(yíng)規(guī)模較大的地方做起，向周邊地區(qū)輻射，強(qiáng)化水危機(jī)意識(shí)，加強(qiáng)教育培訓(xùn)，轉(zhuǎn)變觀念。打好示范基地建設(shè)的基礎(chǔ)，抓好主要點(diǎn)儀器設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化、國(guó)產(chǎn)化這一關(guān)鍵。以政府資金為引導(dǎo)，充分發(fā)揮政府、地方、農(nóng)民和企業(yè)及中介機(jī)構(gòu)的積極性。

7.小結(jié)：

調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)具有簡(jiǎn)便易行，投資較小，適應(yīng)面廣等特點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家均已普遍應(yīng)用。針對(duì)國(guó)情采用“國(guó)產(chǎn)化”了的技術(shù)和“中國(guó)化”的技術(shù)路線及中國(guó)特色的推廣方案，以較小的投入解決我國(guó)北方田間節(jié)水灌溉問(wèn)題，投入少，且具有顯著的節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)效益，可以為水資源的可持續(xù)利用，農(nóng)業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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