灌溉產業化技術管理論文

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調控虧缺度型實時變量高效環保田間節水灌溉技術體系的產業化問題ZHANGAai-xi,ZHENGCheng-hai

(TheSemi-aridAgricultureEngineeringAndTechnologyResearchCentreOf

P.R.China,Shijiazhuang050051,China)

Abstract:

Keywords:Higheffichion;Fieldwatersaving

1．河北省水資源現狀：

1.1水資源現狀：

我國已被公認為貧水國家，在對149個國家和地區的統計中，中國人均水資源占有量：2300立方米/人，僅排在第109位。

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

河北省地下水超采已超過1000億立方米，是全國之最。出現了全國最大、世界罕見的4萬平方公里的地下水超采漏斗區和5萬平方公里的地下沉降區，并因此引起一系列的地質、生態和環境問題。所超采的地下水中有一半是很難補給的深層后備水源；如不采取有效措施，中東部深層地下水有可能在20年內被采光。

有關院士和權威專家認為，解決北方干旱半干旱地區的水安全問題，僅靠南水北調，只能緩解遠不能根本解決北方干旱缺水問題，必須大力推廣先進實用型節水灌溉技術。

河北省屬資源型缺水地區，解決水的問題，一方面要靠開源，一方面要靠節流。

缺水是我省經濟與社會發展的關鍵性制約因素。缺水影響工業年產值約200億元，由于缺水影響農業增產增收，加重農民負擔，全省每年有150~250萬公頃農田因干旱缺水而減產，40~60萬公頃農田由春播轉為夏種，年均減產糧食25億公斤左右。因缺水全省有一半人口飲用水不合標準，其中940多萬人飲用高氟水，300多萬人飲水困難。大力推行節約用水及建立節水型社會已刻不容緩。

加速推廣和建立高效環保田間節水灌溉技術體系勢在必行。首先在占總用水量70%的農業用水領域開展節水，是我們面向21世紀，建設經濟強省的重要而緊迫的戰略任務，是我國我省節水農業發展的戰略性要求。

2．河北的對策：

針對我省嚴重用水形勢，省委、省政府從全省經濟可持續發展的戰略出發，明確提出了河北省經濟發展制約在水、潛力在水，希望也在水。強調發展經濟首先要解決水的問題。并制定了在全省建立一個計劃用水、節約用水、良性運行機制的節水戰略。在省委、省政府節水戰略指導下，各行各業都行動起來了。

在充分分析了國內外、省內外大量資料，針對我省水資源匱乏，農業用水理念陳舊，先進節水技術裝備缺乏，廣大農民參與不足的情況，河北省邀請中國工程院資深院士曾德超教授來我省講解由他主持完成的經過農業部組織鑒定的研究成果“中國實用型現代高科技田間節水高效環保灌溉技術體系”，并征得其同意將該科研成果結合我省農業節水現實情況，進行大面積產業化示范推廣。

該技術體系理念新穎、科學，易于實施，節水效果顯著。該項目的實施符合國家和河北省節水農業發展規劃，可帶動農業節水高技術產業成長和相關產業發展，引導和調動社會資源的合理配置。

3．國內外現狀及發展趨勢：

3.1國外現狀：

在發達國家，普遍采用比我們更先進的田間灌溉技術，采用實時監測，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、大型機組灌溉等。

3.2國內現狀：

我國水利部門在水資源開發利用、跨流域供水，修建大、中、小型水庫和機井，對灌區水資源進行優化調配管理，推廣渠道襯砌，管道化輸水，噴灌、微灌等先進的灌溉技術設備等方面，獲得了輝煌的節水效果。

在田間灌溉制度方面，我國農業上有大水漫灌的習慣和多灌多產的錯誤觀念。這一方面是用水不花錢，另一方面是來水時間不可靠所造成。既然灌溉水來了就多灌飽灌，以防下一次來水時間和數量上的不可靠。另外，一般農民對地下水污染和地下水持續下降所帶來的對人類生存的潛在危機難于體會和把握。

50年代后期，在丁穎院士等科學工作者的建議下，全國建立了400多個灌溉試驗站，通過蒸滲儀等設備，對水稻、小麥、玉米、棉花等主要作物的需水量、需水規律進行了長期的系統研究，提出了適合各地區主要作物的灌溉制度。同時，各地農業科研機構和農業試驗站通過長期的、大量的試驗研究工作，對我國各地區的作物需水量、灌溉制度和節水高效栽培模式及本地區的主要作物一年灌幾次水，在哪個生育期灌，灌多少等進行了大量的研究工作。對水利工程的規劃設計、水資源管理、流域水量分配計劃、水權談判等提供了依據，對節水灌溉亦提出了范例和模式。

3.3存在的問題：

但是，在灌溉流程的最后一個環節，即占我國灌溉總面積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嚴重，幾乎使前功盡棄。針對我國國情，選擇投資低的先進適用的調虧型實時變量高效環保田間節水灌溉技術和新的節水裝備進行推廣應用，是現代節水農業發展的戰略性要求。

在我國目前的情況下，要大面積普遍應用常規的技術密集的工程節水措施，如：采用大型噴灌機和固定式噴灌等技術與設備，投資過大（見表1），是不現實的。

表1到2030年我國要解決水安全問題所需投資對比表

采用技術

投資（億元）

傳統工程節水技術

4417

調虧型實時變量高效環保田間節水灌溉技術

72~135

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

3.4推廣本技術的意義：

隨著水資源的日益緊缺，農業用水實行收費勢在必行，陳舊落后的灌溉理念和傳統粗放的灌溉模式必將退出歷史舞臺，取而代之的是先進的按需供水的調控虧缺度型實時變量田間高效節水環保灌溉技術，實現精確灌溉是科學灌溉的必然結果，是我國節水農業發展的必然趨勢。不僅是農業節水發展的要求。也是國民經濟可持續發展之急需。對國民經濟發展和農業節水產業優化升級有重大意義。

本項目所采取的技術將以很小的投入，解決國內常規方法無法解決的田間灌溉節水、節能和防止地下水污染等問題。

4．調虧型實時變量田間節水灌溉技術體系：

4.1核心技術：

其核心技術是“實時變量灌溉”和“調虧灌溉”。該成果通過了農業部組織的鑒定。項目總體達到了國內領先水平。

調虧灌溉——調整并保證作物最佳虧水度，確保作物高產出高效益。

實時變量灌溉——根據作物品種、生育期、地塊位置、氣象等諸多因素的不同，實時制定灌溉制度，變量灌溉。

采用本技術將實現“測土施水”、“變澆地為澆作物”——這是以極小投入實現大幅度節水節能的關鍵，也是現代精準農業核心思想在農業節水上的應用。

4.2技術路線：

本技術采用的技術路線不同于傳統的技術路線，它體現了精準農業的實時地變量地對待灌溉問題的思想，即“測土施水（灌溉），變澆地為澆作物”。

其技術路線如下：

作物根區土壤水分實時監測——作物需水短期預報——選定灌溉策略（調虧類型MAD、EAD、RDI）——確定灌水方式——確定灌水時間和灌水量——定時定量灌溉。

實用型現代高科技田間節水高效環保灌溉技術體系包含如下技術環節：（1）通過在田區、田塊代表地點，對根區土壤水勢在作物生長過程中進行實時監測；（2）利用氣象數據對作物耗水量進行短期預報；（3）根據可資利用的植物水生理規律，農業技術試驗總結，作物節水高效栽培模式與經驗（如商丘模式、吳橋模式等），或從高效利用水資源，從最優經濟效益、生態效益上考慮選定灌溉策略；（4）在根區土層有效水量收支平衡的基礎上，制定田塊灌水日期、灌水量、灌水順序與部位等，對田塊灌溉作出日程安排，這就是田塊實時灌溉制度制定技術；（5）開發或選用適當的地面灌（畦灌、溝灌、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）進一步改進現行各種田間灌水方法的技術細節，尤其是量大面廣的各類地面灌，采用低能耗灌水設備與技術，實現按時按量按所要求的部位灌水。

4.3本技術體系的節水效果及實用性：

本技術采用的核心設備為高度智能化設備，高度集成，簡便易行，操作十分方便。初高中畢業水平的農民經短期培訓即可掌握。

本技術適合于各種作物，不論現有灌溉方式如何，均可以實施本項技術，并實現高效節水。在河北省，從張家口壩上風蝕沙化區到邯鄲的井灌區，從西部太行山小流域區到沿海鹽堿地區，均可應用本技術。

本技術對各種灌溉方式下均可適用，無論在噴灌、滴灌、管灌還是地面灌都可以與本技術結合，實現顯著的節水效果。

4.4投入與產出分析：

達到同樣節水效果（節水30%~40%）,采用本技術僅需要傳統技術的幾十份之一（1/80~1/20），僅是南水北調工程投資的1/10。

表2本技術與幾種節水技術的比較

技術措施

節水率

（%）

投資

（元/畝）

備注

現有工程節水灌溉技術

渠道襯砌與輸水管道化

30~40

200

半移動式噴灌

30~40

300

平移式噴灌

30~50

400

微灌、滴灌

50~80

800

本技術

調虧型實時變量高效環保田間節水灌溉技術

~35

8~15

微灌條件下

~40

8~15

軟管畦灌條件下

5．社會經濟效益分析（見表3）：

本技術具有社會、經濟、生態三大效益，也是一項以社會效益巨大為特征，關系到子孫后代生存的德政工程。

我國現有耕地20億畝，有效灌溉面積8億畝，其中節水灌溉面積為2.8億畝（到2000年）。到2030年，全國缺水高達1300-2600億米3，其中農業缺水500-700億米3，要解決水糧安全問題，灌溉面積要發展到6000萬hm2用水量要從現在的4000億米3增加到6650億米3，農業節水有很大的發展空間。

本技術體系具有節水、節電、節肥和環保多重效益。若投資9000萬元，用五六年的時間，推廣203萬畝，每年可實現節水1.83億立方米，折合人民幣2.9億元；節電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；五年增加就業機會5萬人。

若投資22億元，推廣4000萬畝，則每年可實現節水36億立方米，折合人民幣60億元；節電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；增加就業機會100萬人。

達到每年節約或引入單方水的投資：本項目為0.61元/立方米；南水北調為：5.71元/立方米。

節水36億立方米/年，相當于南水北調（中線）工程投資200多億元才能達到入口水量（見表3）。

表3調虧型實時變量灌溉技術產業化項目社會效益分析匯總表

采用

技術

推廣

面積

（萬畝）

總投資

（億元）

年節/增水

節電

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

業機會

（萬人）

節水量

（億米3）

折價

(億元)

節電量

（億度）

折價

(億元)

氮

磷

鉀

調虧型實時變量灌溉技術

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

南水北調中線工程

>200

35

5.71

本項目的實施將對增加就業機會，拉動經濟增長，促進農業節水產業優化升級，促進農村新的勞動組織形式的誕生，促進農村城鎮化，解決我省現實問題和國民經濟可持續發展等問題都具有重大積極意義。

6．實施本技術體系所面臨的障礙與對策：

6.1實施本技術的主要障礙：

目前，農村經營規模普遍較小，水資源政策體系和水價體系尚未建立,不利于調動農民積極參與節水。另外，農民對水危機問題和農業的可持續發展問題難于體會和把握。節水事業應以政府投入為主，而我國目前經濟尚欠發達，政府投入嚴重不足，并且一時難以大幅度提高，而且傳統理念仍占統治地位，基層干部群眾對水資源危機認識嚴重不足，造成節水灌溉先進技術難以大面積推廣。

6.2應采取的對策：

針對存的問題與當前面臨的障礙，我們只能積極應對。本技術以極小的投入產生顯著的節水、節能、環保效益，大力推廣本技術是我們發展精確農業和推進農業工業化的必由之路。推廣本技術，應從大農場和經營規模較大的地方做起，向周邊地區輻射，強化水危機意識，加強教育培訓，轉變觀念。打好示范基地建設的基礎，抓好主要點儀器設備的產業化、國產化這一關鍵。以政府資金為引導，充分發揮政府、地方、農民和企業及中介機構的積極性。

7.小結：

調控虧缺度型實時變量高效環保田間節水灌溉技術具有簡便易行，投資較小，適應面廣等特點，發達國家均已普遍應用。針對國情采用“國產化”了的技術和“中國化”的技術路線及中國特色的推廣方案，以較小的投入解決我國北方田間節水灌溉問題，投入少，且具有顯著的節水、節能、環保等社會效益，可以為水資源的可持續利用，農業及國民經濟可持續發展做出應有的貢獻。

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