◎ 張佐鵬　浙江水利水電學(xué)院

節(jié)水灌溉施肥設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀探究

◎ 張佐鵬浙江水利水電學(xué)院

節(jié)水灌溉施肥設(shè)備在保證農(nóng)民增產(chǎn)增收、提高農(nóng)業(yè)水肥利用效率和生態(tài)保護(hù)等方面起到關(guān)鍵作用。經(jīng)過多年發(fā)展，我國節(jié)水灌溉設(shè)備在理論研究、技術(shù)改進(jìn)和推廣應(yīng)用等方面取得了很大進(jìn)步，微灌產(chǎn)品在生產(chǎn)規(guī)模上基本可以滿足當(dāng)前節(jié)水灌溉的發(fā)展需要，但也存在一些問題，由于研發(fā)能力薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能和可靠性等方面有待于提高。重視基礎(chǔ)性研究，努力提高我國自主創(chuàng)新能力，研發(fā)多功能、智能化、低成本、低消耗的節(jié)水灌溉設(shè)備是今后的發(fā)展趨勢。

節(jié)水灌溉 施肥 現(xiàn)狀 趨勢

1.前言

節(jié)水灌溉施肥技術(shù)是采用灌溉施肥裝置將肥液精準(zhǔn)地輸送到作物根區(qū)附近的灌水施肥式，具有顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果。目前我國是世界上最大的肥料消費國，年消費量達(dá)到4400多萬噸，不論是施肥總量還是單位面積上的施肥量，都居世界前列。但是肥料的平均利用效率大概30%，水肥一體化技術(shù)為高效利用水肥資源提供了新途徑和新方法，它具有節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)地、防止環(huán)境污染等諸多優(yōu)點。施肥裝置是水肥一體化系統(tǒng)的基本設(shè)備，通常將該裝置安裝在灌溉系統(tǒng)的首部，而其性能的好壞直接影響整個灌溉施肥系統(tǒng)的質(zhì)量。當(dāng)前，我國施肥裝置類型、型號和規(guī)格有很多種，主要以低中檔為主，高檔產(chǎn)品較少。本文歸納總結(jié)了國內(nèi)外節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展情況，分析了我國節(jié)水灌溉施肥設(shè)備的發(fā)展趨勢以及存在的問題，這將有利于節(jié)水灌溉施肥設(shè)備行業(yè)的健康發(fā)展。

2.微灌設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

微灌早在上世紀(jì)中葉開始應(yīng)用，以色列、西班牙、美國、日本等國家在該技術(shù)研究上一直處于世界領(lǐng)先水平。近些年來，美國的微灌面積增長很快，在2010年達(dá)到1.53×106公頃，是世界上微灌技術(shù)推廣最快的國家之一。以色列水資源嚴(yán)重匱乏，國家投入大量資金用于研究開發(fā)節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備，該國百分之八十以上的灌溉面積都采用微灌技術(shù)，是全世界節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的楷模。我國滴灌技術(shù)發(fā)展始于1974年，當(dāng)時主要引進(jìn)墨西哥的滴灌設(shè)備，在二十世紀(jì)八十年代開始仿造和改進(jìn)。在九十年代后期，國內(nèi)一些科研單位對滴灌產(chǎn)品進(jìn)行自主研發(fā)，經(jīng)過四十多年的學(xué)習(xí)和改進(jìn)，我國開發(fā)了一系列滴灌產(chǎn)品，滴灌產(chǎn)品類型和系列基本配套，形成了灌水器、管件、過濾器、施肥設(shè)備和控制安全裝置等五大類，特別是新疆農(nóng)八師研制的一次性可回收利用的滴灌帶，在新疆乃至全國得到大面積推廣。同時我國滴灌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也日趨完善，制定了與滴灌技術(shù)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，涉及到管理、工程技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量等級等，有些省、市、直轄市根據(jù)自身發(fā)展情況和目標(biāo)，還制定了地方標(biāo)準(zhǔn)。

一些學(xué)者在滴灌施肥條件下對水肥運(yùn)移規(guī)律、灌網(wǎng)水力學(xué)、系統(tǒng)優(yōu)化和水肥遷移模型等進(jìn)行了大量研究，獲得了一些應(yīng)用性成果。同時打破了以往模仿和仿制微灌產(chǎn)品的手段，開始對灌水器、凈化過濾器、施肥器等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行機(jī)理性研究。基本上形成了膜下滴灌、固定式微灌、移動式微灌和低壓滴灌等符合我國國情的微灌技術(shù)和應(yīng)用模式。

2.1灌水器

灌水器類型和規(guī)格逐漸增多，技術(shù)越來越先進(jìn)，按照灌水器和毛管的連接方式，灌水器大體上分為兩類：一是單個滴頭，二是將滴頭和滴灌管合為一體，也叫滴灌管（帶）。滴頭類型有孔口滴頭、可調(diào)式滴頭、壓力補(bǔ)償式滴頭。滴灌管（帶）主要有內(nèi)鑲柱式、內(nèi)鑲片式，側(cè)翼迷宮式等。滴頭間距通常在30cm～100cm之間，管壁厚為0.15mm～2.00mm。其中最先進(jìn)的當(dāng)屬壓力補(bǔ)償式滴頭，它可以通過改變水流通道的大小調(diào)節(jié)流量，同時有自沖洗功能、灌水均勻性好、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點。

2.2過濾器

國內(nèi)過濾器設(shè)備，由第一代立式銅篩網(wǎng)過濾器發(fā)展為多重材質(zhì)的篩網(wǎng)是過濾器、不銹鋼過濾器、疊片式過濾器等；由構(gòu)造簡單的篩網(wǎng)式過濾器發(fā)展為旋流水砂分離器、砂石過濾器和組合式過濾站。美國、以色列、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家的離心式過濾器、疊片式過濾器以及砂石過濾器的類型和規(guī)格比較齊全，而且具有手動、半自動或全自動反沖功能，自動反沖洗控制技術(shù)已經(jīng)很成熟，具有先進(jìn)的全自動吸式網(wǎng)式過濾器、盤式清洗過濾系統(tǒng)。

2.3施肥裝置

當(dāng)前滴灌施肥裝置主要有文丘里、壓差式、水力驅(qū)動比例施肥器、注肥泵、全自動灌溉施肥機(jī)和自壓施肥等。按照肥液濃度的穩(wěn)定性分為兩類，第一類：文丘里、全自動灌溉施肥機(jī)、注肥泵和水力驅(qū)動比例施肥器等屬于按比例施肥，能夠精準(zhǔn)控制施肥比例但是價格很高，其中，全自動灌溉施肥機(jī)可以進(jìn)行編程，通過控制器進(jìn)行控制；而壓差施肥罐和自壓施肥在施肥過程中，肥液濃度逐漸減小，施肥比例不能控制但價格較低，操作簡單可以大規(guī)模推廣。

2.3.1管件

國內(nèi)節(jié)水灌溉管件和管材經(jīng)過最近十幾年的高速發(fā)展，已經(jīng)形成規(guī)模化和系列化。在灌溉工程中通常采用聚氯乙烯或聚乙烯材質(zhì)的管材和相配套的連接管件，國內(nèi)生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家很多，產(chǎn)品質(zhì)量和以色列、美國等發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定差距。由于生產(chǎn)設(shè)備落后以及材料工藝不精，產(chǎn)品在國際上沒有競爭力，但是在生產(chǎn)規(guī)模、數(shù)量、質(zhì)量、規(guī)格基本上可以滿足我國節(jié)水灌溉發(fā)展需求。

2.3.2控制裝置

發(fā)達(dá)國家的灌溉控制器、電磁閥、電磁流量計等自動控制監(jiān)測產(chǎn)品發(fā)展較為成熟，節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)已經(jīng)可以完整配套。自動控制流量調(diào)節(jié)器、專用施肥閥、進(jìn)氣閥、排氣閥和壓力調(diào)節(jié)閥等產(chǎn)品在我國開始逐步形成多樣化。另外，我國自動化程度低，過濾器、施肥器、閥門、采集監(jiān)測等自動化控制發(fā)展落后，使得整套節(jié)水灌溉施肥設(shè)備運(yùn)行管理不方便。

3.存在的問題

（1）灌水器質(zhì)量和性能有待于進(jìn)一步提高。目前我國的節(jié)水灌溉設(shè)備在生產(chǎn)制造上過于追求低成本，降低壁厚造成灌水器制造工藝落后，沒有質(zhì)量優(yōu)越的壓力補(bǔ)償式滴頭進(jìn)入市場，面對滴灌棘手的問題，例如負(fù)壓吸泥、根系入侵滴口造成灌水器堵塞等現(xiàn)象，我國生產(chǎn)的灌水器無法解決。（2）國內(nèi)產(chǎn)品在規(guī)格系列化、穩(wěn)定性、持久性等方面存在問題，例如網(wǎng)式過濾器存在型號少，金屬網(wǎng)容易銹蝕、骨架強(qiáng)度不夠、膠圈密封性差易漏水等問題。（3）文丘里施肥器性能不穩(wěn)定、水頭損失太大，多數(shù)廠家沒有提供施肥的流量和水頭損失的關(guān)系。（4）壓力流量控制調(diào)節(jié)器，進(jìn)排氣閥等規(guī)格少，沒有形成系列化。配套管件不成熟，規(guī)格不全，造成連接處易漏水，給施工造成很多不便。（5）環(huán)境問題。由于大量使用化工產(chǎn)品，有的產(chǎn)品只使用一次，但是如何進(jìn)行回收利用再利用，還沒有得到有效處理，造成白色、黑色污染。

4.結(jié)語

近幾年來，我國微灌技術(shù)發(fā)展較快，對節(jié)水灌溉設(shè)備也進(jìn)行了大量研究，但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)，低檔產(chǎn)品最多，中檔、高檔產(chǎn)品生產(chǎn)和研制相對落后，高檔產(chǎn)品的生產(chǎn)滿足不了市場需求，主要依靠進(jìn)口。此外，群眾對節(jié)水灌溉認(rèn)可度不高，技術(shù)推廣應(yīng)用有一定阻力?？傊?，節(jié)水灌溉施肥技術(shù)是目前全世界公認(rèn)的可以顯著提高水肥利用效率的措施，而在中國還沒有得到足夠重視，所以還有很廣的發(fā)展空間。與此同時，應(yīng)該對節(jié)水灌溉施肥設(shè)備的使用現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，對其運(yùn)行性能以及適用地區(qū)進(jìn)行研究，開發(fā)適合我國各地區(qū)的產(chǎn)品并進(jìn)行大力示范，充分發(fā)揮該項技術(shù)的優(yōu)點，保證我國節(jié)水灌溉事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1]臧小平，鄧蘭生，鄭良永，等.不同灌溉施肥方式對香蕉生長和產(chǎn)量的影響[J].物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2009，15(2)：484-487.

[2]吳勇，高祥照，杜森，等．大力發(fā)展水肥一體化加快建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2011，(12):19-22.

[3]王留運(yùn)，姚宛艷，韓棟，等.我國微灌企業(yè)和設(shè)備產(chǎn)品存在的問題及整改舉措建議[J].節(jié)水灌溉，2008，（7）：46-48.

[[4]李光永，龔時宏，黃興法，等．我國微灌技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、潛力、差距與創(chuàng)新戰(zhàn)略［C］．中國節(jié)水農(nóng)業(yè)科技論壇.

[5]王建東，龔時宏，許迪，等.地表滴灌條件下水熱耦合遷移數(shù)值模擬與驗證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.2010，26(12)：66-71.

[6]王虎，王旭東，趙世偉.滴灌施肥條件下土壤水分和硝態(tài)氮的分布規(guī)律[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報.2008,17(6)：309-314.

[7]王賀賀，吳普特，朱德蘭，等.微灌毛管環(huán)狀和樹狀布置對灌水均勻性的影響[J].節(jié)水灌溉.2013(3)：53-56.

[8]周興，魏正英，苑偉靜，等.壓力補(bǔ)償灌水器流固耦合計算方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2013，29(2)：30-36.

[9]劉煥芳，劉飛，谷趁趁，等.自清洗網(wǎng)式過濾器水力性能試驗[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2012,30(2):203-208.

[10]孫艷琦，牛文全.文丘里管結(jié)構(gòu)參數(shù)對其水力性能的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2010，38(2)：211-218.