增效農(nóng)業(yè)話節(jié)水
——北京中農(nóng)天陸訪談錄

靳宏梅，許慶廣

（中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司，北京 100083）

我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，雖然水資源總量較多，但由于是人口大國，所以人均水資源占有率極低。我國水資源在地區(qū)之間的分布不均勻，導(dǎo)致我國對(duì)水資源的開發(fā)利用上存在著較大的難度。我國耕地面積較多，這些耕地是國民糧食的主要來源，所以農(nóng)業(yè)用水量需求較大，但在許多農(nóng)村，仍沿用傳統(tǒng)的地面灌水技術(shù)，存在著水渠滲漏的情況，導(dǎo)致灌溉水的利用率極低，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。所以推廣高效的節(jié)水灌溉技術(shù)迫在眉睫，本刊就此采訪了中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司（簡(jiǎn)稱中農(nóng)天陸）市場(chǎng)部和項(xiàng)目部相關(guān)負(fù)責(zé)人，一起探討目前節(jié)水灌溉現(xiàn)狀，以期有所指導(dǎo)和引領(lǐng)。

訪談對(duì)象：中農(nóng)天陸市場(chǎng)部主管靳宏梅

請(qǐng)您談一下節(jié)水灌溉的意義。

靳宏梅：針對(duì)我國目前農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀，推行節(jié)水灌溉很有必要。節(jié)水灌溉是采取最有效的技術(shù)措施，使較少的灌溉水量能夠創(chuàng)造最佳的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)行節(jié)水灌溉工程可以減少灌溉過程中勞動(dòng)力的配置，提高水資源的利用率。高效的灌溉技術(shù)不僅可以改善土壤性狀，同時(shí)還可同易溶性肥料、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、內(nèi)吸殺蟲劑等相溶后供給作物，減少中耕、施肥、噴藥、鋤草等的作業(yè)次數(shù)和勞動(dòng)力投入，節(jié)省了大量的人力物力。通過節(jié)水灌溉，農(nóng)作物得到及時(shí)的灌溉，提高了灌溉效率，緩解部分地區(qū)水資源短缺問題，能有效促進(jìn)糧食增產(chǎn)增收。此外，節(jié)水灌溉還能實(shí)現(xiàn)節(jié)地、節(jié)電等效益。

我國整體上來講是一個(gè)缺水的國家，目前主要有哪些值得推廣的節(jié)水灌溉技術(shù)呢？簡(jiǎn)要介紹一下吧。

靳宏梅：現(xiàn)行推廣的技術(shù)主要有滴灌、微噴灌、小管出流灌溉、微潤(rùn)灌溉、痕量灌溉、噴灌等，應(yīng)用比較廣泛的是滴灌、微噴灌和噴灌技術(shù)。下面我從灌溉原理及技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)方面簡(jiǎn)單講一下。

滴灌不破壞土壤結(jié)構(gòu)，土壤內(nèi)部的水、肥、氣、熱可保持適宜于作物生長(zhǎng)的良好狀態(tài)，蒸發(fā)損失較小，不產(chǎn)生地面徑流，幾乎沒有深層滲漏，是一種省水的灌溉方式。滴灌的主要特點(diǎn)是灌水量小，灌水器流量為2～12 L/h，因此，一次灌水延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，灌水的周期短，可以做到小水勤灌。滴灌需要的工作壓力低，能夠較準(zhǔn)確地控制灌水量，可減少無效的棵間蒸發(fā)，降低水資源的浪費(fèi)量。

滴灌可適用于蔬菜、果樹、經(jīng)濟(jì)作物以及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之處是滴頭易結(jié)垢和堵塞，因此應(yīng)對(duì)水源進(jìn)行嚴(yán)格的過濾處理。

微噴灌是通過低壓管道系統(tǒng)，利用折射、旋轉(zhuǎn)或輻射式微型噴頭將微量水均勻地噴灑到作物區(qū)域的精準(zhǔn)灌溉技術(shù)。微噴灌時(shí)水流以較大的流速由微噴頭噴出，在空氣阻力的作用下粉碎成細(xì)小的水滴降落在地面或作物葉面。

微噴灌對(duì)土壤地形的適應(yīng)性較強(qiáng)，可在較為復(fù)雜的地形下正常工作；可對(duì)作物根部、土壤均勻灌溉，形成良好的水肥氣熱環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。微噴頭口徑小、壓力大，有很大的霧化指標(biāo)，能夠提高空氣濕度，降低小環(huán)境溫度，調(diào)節(jié)局部氣候，適合作用于木耳等喜陰濕的菌類作物。目前廣泛應(yīng)用于蔬菜、花卉、果樹、藥材等種植場(chǎng)所，以及扦插育苗、飼養(yǎng)場(chǎng)所等區(qū)域的加濕降溫。不足之處在于相較于地面灌溉，一次性投資較大，且對(duì)水質(zhì)要求較高。

噴灌是借助水泵和管道系統(tǒng)或利用自然水源的落差，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。噴灌可提高土地利用率，防止土壤沖刷和鹽漬化、不破壞土壤結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制等。突出的優(yōu)點(diǎn)在于使農(nóng)田灌溉由傳統(tǒng)的人工作業(yè)變成半機(jī)械化、機(jī)械化，甚至自動(dòng)化作業(yè)。但是噴灌在空氣中損失較大、耗能，需要較高的投資。噴灌的應(yīng)用范圍較廣，適用于各種地形、土質(zhì)下的果樹、花卉、苗圃、城市園林綠化等。

訪談對(duì)象：中農(nóng)天陸項(xiàng)目管理部經(jīng)理許慶廣

談到節(jié)水，離不開水肥一體化技術(shù)，作為項(xiàng)目管理部負(fù)責(zé)人，您能簡(jiǎn)要介紹一下該項(xiàng)技術(shù)嗎？

圖1為高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)波磨的實(shí)拍照片，圖1(a)波磨的測(cè)量波長(zhǎng)為150 mm，最大谷深0.11 mm；圖1(b)波磨的測(cè)量波長(zhǎng)約為120 mm，最大谷深為0.05 mm。

許慶廣：水肥一體化技術(shù)是將施肥與灌溉結(jié)合在一起的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。水肥一體化是借助壓力系統(tǒng)（或地形自然落差），將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配對(duì)成肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相溶后，通過管道和滴頭形成均勻、定時(shí)、定量地浸潤(rùn)作物根系生長(zhǎng)發(fā)育區(qū)域，使主要根系土壤始終保持疏松和適宜的含水量。

水肥一體化中最為重要的一環(huán)為自動(dòng)施肥系統(tǒng)，可根據(jù)作物不同生長(zhǎng)時(shí)期的需肥規(guī)律，以全水溶性肥為原料，精確控制養(yǎng)分比例，精準(zhǔn)配制各種作物所需的液體配方肥料，按需定量自動(dòng)化施肥。水肥一體化技術(shù)在大田、果樹、設(shè)施農(nóng)業(yè)均有廣泛應(yīng)用。水肥一體化技術(shù)是節(jié)水節(jié)肥的一項(xiàng)重要技術(shù)，尤其是在我國水資源嚴(yán)重短缺的情況下，很有必要進(jìn)行大力推廣。

請(qǐng)您結(jié)合案例具體講解一下水肥一體化的整個(gè)操作系統(tǒng)及其產(chǎn)生的效益情況。

許慶廣：那就以水肥一體化技術(shù)應(yīng)用較好的設(shè)施溫室水肥一體化及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，闡述該技術(shù)的具體應(yīng)用情況。

該項(xiàng)目共涉及日光溫室9棟、冷棚6棟，實(shí)施面積1.4萬m2。主要種植作物為西瓜。根據(jù)客戶對(duì)灌溉施肥及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的需求，主要設(shè)計(jì)并實(shí)施包括“溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)控制”“水肥一體化監(jiān)測(cè)控制”子系統(tǒng)、“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”和“辦公室監(jiān)控設(shè)備”4個(gè)版塊。其核心技術(shù)為“溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)控制”和“水肥一體化監(jiān)測(cè)控制”系統(tǒng)。水肥一體化系統(tǒng)包括恒壓供水系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、營養(yǎng)液消毒系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)。

恒壓供水系統(tǒng)以管網(wǎng)水壓（或用戶用水流量）為設(shè)定參數(shù)，通過微機(jī)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)（PID），使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值：即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量亦相應(yīng)減小，這樣就保證了用戶對(duì)水壓和水量的要求，同時(shí)達(dá)到了提高供水品質(zhì)和供水效率的目的。該系統(tǒng)確保了管道壓力始終處于穩(wěn)定的值，避免由于壓力不穩(wěn)導(dǎo)致管道破裂等情況的發(fā)生。

過濾系統(tǒng)包括離心過濾器、砂石過濾器和疊片過濾器，離心過濾器主要分離水中含有的大量沙子及石塊，在滿足過濾要求的條件下，分離466～1 166 μm砂石的能力可達(dá)到92%～98%。砂石過濾器通過均質(zhì)等粒徑石英砂形成砂床作為過濾載體進(jìn)行立體深層過濾，起到很好的一級(jí)過濾。疊片過濾器屬于反沖洗過濾器，疊片過濾器可以過濾細(xì)小的雜質(zhì)，當(dāng)壓差達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)反沖洗開啟，將雜質(zhì)沖洗出過濾系統(tǒng)。經(jīng)過上述過濾系統(tǒng)，水源完全滿足了灌溉的要求。

施肥系統(tǒng)主要是安裝了自動(dòng)灌溉施肥機(jī)，該自動(dòng)灌溉施肥機(jī)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)肥液的EC值和pH，并可按照設(shè)定的條件進(jìn)行自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)灌溉和施肥，節(jié)省大量的人工，減少肥料的投入。

營養(yǎng)液消毒系統(tǒng)主要對(duì)原營養(yǎng)液進(jìn)行消毒，主要采用紫外線消毒器和微納米消毒機(jī)進(jìn)行消毒，這兩種消毒設(shè)備的同時(shí)使用，很好地對(duì)營養(yǎng)液進(jìn)行了消毒處理，使?fàn)I養(yǎng)液符合種植要求，防止病蟲害的傳播。

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，可以根據(jù)設(shè)定的參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無人值守，確保種植系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)主要是整個(gè)項(xiàng)目所涉及的管路，包括主管道和支管道以及末端灌水管道，根據(jù)甲方要求進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)，以高效、高標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到整個(gè)水肥一體化項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求。

該項(xiàng)目取得了巨大成功，西瓜667 m2產(chǎn)量提高30%以上，效益提高1.2萬元，綜合經(jīng)濟(jì)效益翻了一番。

除了該項(xiàng)目外，其實(shí)我們還有很多比較成功的節(jié)水灌溉項(xiàng)目。例如內(nèi)蒙古烏海市的水肥一體化項(xiàng)目，建設(shè)面積約5 000 m2,種植作物為黃瓜和西紅柿，種植方式為無土栽培，灌溉方式為滴箭灌溉，將連棟溫室分為3個(gè)灌溉單元，利用自動(dòng)灌溉施肥機(jī)實(shí)現(xiàn)每個(gè)區(qū)的自動(dòng)灌溉和施肥。作物長(zhǎng)勢(shì)良好，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

請(qǐng)您談?wù)勀壳坝心男┱咝晕募岢隽斯?jié)水灌溉的要求？

許慶廣：根據(jù)國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要（2012—2020）的規(guī)劃，到2020年全國農(nóng)田有效灌溉面積達(dá)到6.7×107hm2，新增節(jié)水灌溉工程面積2.0×107hm2，其中新增高效節(jié)水灌溉工程面積1.0×107hm2以上。2012—2015年國家新增高效節(jié)水灌溉工程面積3.3×106hm2，也就意味著“十三五”期間，我國需新增高效節(jié)水灌溉面積6.7×106hm2以上，建設(shè)面積較“十二五”接近翻倍。2016年發(fā)改委等多部委印發(fā)的《全民節(jié)水行動(dòng)計(jì)劃》要求“發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉”“結(jié)合灌溉設(shè)施建設(shè)水肥一體化等技術(shù)，提高水肥資源利用效率”。國務(wù)院印發(fā)的《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020年）》明確提出了“到2020年，農(nóng)業(yè)灌溉用水總量基本穩(wěn)定，化肥、農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)”“加快實(shí)施‘互聯(lián)網(wǎng)+’現(xiàn)代農(nóng)業(yè)行動(dòng)”。另外，各地方也相繼出臺(tái)了好多相關(guān)政策，積極響應(yīng)國家號(hào)召，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。

對(duì)于節(jié)水農(nóng)業(yè)的未來您又有怎樣的看法？

許慶廣：談起節(jié)水農(nóng)業(yè)這個(gè)話題，不得不提一下以色列。以色列與我國西部地區(qū)極為相似，都屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)，但是以色列長(zhǎng)期致力于發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，在水資源調(diào)配、廢水利用、創(chuàng)新灌溉技術(shù)等方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，非常值得我們借鑒。在以色列，水資源被列為國家戰(zhàn)略資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配；同時(shí)，滴灌技術(shù)不斷發(fā)展更新，并從滴灌技術(shù)中派生出埋藏式、噴灑式、散布式灌溉；污水回用系統(tǒng)也是不斷完善，處理過的污水可用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)。

在我國，由于人們節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，節(jié)水技術(shù)與農(nóng)藝技術(shù)、施肥技術(shù)不配套等原因，在高效節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展上還存在許多問題，應(yīng)引起有關(guān)方面的高度關(guān)注。

在推進(jìn)中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的快速發(fā)展，除了國家及地方的政策扶持，還需要通過“產(chǎn)、學(xué)、研、用”進(jìn)行有效結(jié)合，同時(shí)促進(jìn)國內(nèi)外農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉行業(yè)的交流與合作，引進(jìn)國際節(jié)水灌溉發(fā)展的新理念、新模式、新業(yè)態(tài)、新科技，打造中國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉新高地。