新疆滴灌自動化技術存在的問題及對策

新疆滴灌自動化技術存在的問題及對策

陳林1，程蓮2

(1.新疆天業(集團)有限公司,新疆石河子832000；2.國家節水灌溉工程技術研究中心(新疆)，新疆石河子832000)

摘要：隨著滴灌技術在新疆的快速發展,滴灌自動化技術的推廣趨向成熟,但目前仍存在不容忽視的問題。通過分析新疆滴灌自動化技術發展背景與發展現狀,指出存在的問題及相應發展對策,以便促進新疆滴灌逐漸向低能耗、集約化、自動化、智能化方向發展。

關鍵詞：新疆；滴灌自動化；對策

收稿日期：2015-06-03

基金項目：國家“863”項目——主要糧食作物滴灌關鍵技術與裝備(2011AA100508)。

作者簡介：陳林(1976-)，男，高級農藝師，主要從事高效節水灌溉和水稻節水研究；E-mail:270457471@qq.com。

為保障國家糧食安全，我國需要大力發展節水農業[1]。順應國內外農業高效節水技術發展趨勢，我國把提高灌溉水利用率、作物水分生產效率和單方水農業生產效益作為主要目標，朝著低能耗、集約化、自動化、智能化方向發展。新疆節水農業發展開始由“規模擴張”轉變為“提質增效”，從高效節水向高效用水轉變[2]，這一目標的確定，為滴灌自動化技術的快速推廣提供了有利條件。

1大田滴灌自動化技術發展背景

1.1　大田滴灌技術快速發展

新疆農業節水灌溉經歷了從大水漫灌、噴灌和膜下滴灌的3個階段，走出了一條借鑒與自主創新相結合的節水灌溉發展之路，已成為我國在大田農業生產中應用節水滴灌技術范圍最廣、面積最大、發展最快的地區之一，成為我國農業節水滴灌技術應用的樣板。從1999年起，新疆兵團先后出臺了相關政策，推動了膜下滴灌技術的大面積推廣，產生了顯著的經濟、社會和生態效益[3]。在兵團的示范及推廣下，新疆自治區也對高效節水灌溉工程給予了政策和資金支持。到2014年新疆農業高效節水灌溉面積累計達267萬hm2，其中滴灌面積占90%以上。

1.2　多種作物應用滴灌技術

新疆從大田棉花應用膜下滴灌試點開始，逐步開展不同區域、多種作物滴灌技術應用研究，作物由棉花等大田經濟作物逐步擴展到糧食作物和

園藝果樹作物，且增產幅度很大。滴灌玉米可增產38.7%，節水35.7%，收益增加247.69元/667m2；滴灌小麥平均產量為570kg/667m2，增產32%，節水40%，收益增加200元/667m2。2013年，兵團奇臺農場滴灌玉米最高產量為1 511.74kg/667m2；2009年，新疆石河子市148團7連滴灌春小麥10.7 hm2,產量實收806kg/667m2。水稻膜下滴灌栽培技術經新疆天業10年研究也獲得重大突破，該技術突破了傳統種植水稻的“水作”方式，全生育期無水層、不起壟，實現了水稻鋪管、鋪膜、精量播種一體機械作業有機結合，灌溉用水從2 000 m3/667m2下降到700 m3/667m2，節水65%[4]，2012年經兵團組織專家現場鑒定產量達到836.9kg/667m2，達到國內領先水平。成熟的滴灌農藝配套措施能確保農民收入的提高，帶動了農民投資的積極性，也使農民愿意為滴灌自動化技術增加投入。

1.3　滴灌發展前景廣闊

大田膜下滴灌技術作為一項先進的灌水技術，它成為現代化農業的技術平臺，精準播種、精準施肥等技術也得到廣泛應用，有效提升了新疆農業生產現代化水平，使新疆農業整體處于國內領先水平。滴灌技術實現了精準(精準播種、精準灌水、精準施肥等)、高效(勞動效率高、增產幅度大)、節約(節水、節能、節地、節肥等)、環保(環境友好、鹽漬土改良利用等)、易控(機械化、自動化、集約化)，也促進我國農業向規模化、集約化、標準化、信息化方向發展。這將是實現干旱區大田作物農業現代化的必由之路，其發展前景非常廣闊。

2新疆大田自動化滴灌的發展與應用概況

2003年，兵團第七師130團率先在大田棉花上開發和應用了智能化滴灌控制，并于2004年和2005年逐步提高完善，這套系統將滴灌技術、土壤水分檢測技術和農業生產經驗結合起來，利用移動通訊GSM網絡實現了精準農業灌溉。2005年，第一師3團建成2 000 hm2棉田滴灌自動化控制系統，由團場自主設計、聯合研發的棉田膜下自動化滴灌智能化分析決策系統，以其節水、省勞力、自動化程度高、分析決策準確等因素榮獲2006年國家信息產業部頒發的“優秀項目獎”，通過3團的示范帶動效應，帶動了第一師各團場的自動化技術發展，為其后向全兵團擴展打下了良好的基礎。兵團第八師從2006年開始在148團首期建設滴灌自動化大田126 hm2，補助1 000元/667m2，其后在145團、149團、150團陸續開始建設自動化滴灌系統，補助300元/667m2，截止2013年，累計建設3 000 hm2[5]。

目前，全兵團共建設大田自動化滴灌面積約2.7萬hm2，實際使用面積約1.2萬hm2，主要集中在第一師、第七師、第八師。新疆自治區從2008年哈密市南戈壁項目區建成第一個自動化控制系統以來，11個地(州)已累計建成1.2萬hm2高效節水自動化控制系統，其中哈密地區0.33萬hm2、阿勒泰地區0.23萬hm2、昌吉州0.23萬hm2、吐魯番地區0.12萬hm2，主要種植棉花、玉米、小麥、苜蓿、苗木等作物。新疆每年新增大田自動化滴灌面積約1萬～1.33萬hm2，以棉花為例，與常規灌溉相比，節水11.8%，氮肥利用率達到56.5%，磷肥利用率達到21.8%，灌水均勻度提高到94.3%，農工管理面積增加到10～13.4 hm2，勞動生產率提高1.45倍，棉花增產10.3%以上。

3新疆大田自動化滴灌技術應用存在的問題

3.1系統造價仍然偏高

滴灌自動化經過近10年的發展從畝投入上千元已經降低到目前三四百元，產品也從國外進口發展為國產為主，但系統造價目前仍然偏高，還有較大的降價空間。主要是系統本身的硬件投入,如性能穩定的電磁閥多為國外產品,價格較高；其次，缺乏配套自動化滴灌系統使用的小流量大流道抗堵滴灌帶，普遍使用的是1.38 L/h以上的滴頭流量，易堵塞，灌水面積小。田間電磁閥的使用量大是造成滴灌自動化成本高的主要原因。

3.2系統設備質量不可靠

直接從國外引進的灌溉自動化系統產品沒有針對農用水質進行專業性開發和改進，在功能上不能完全滿足國內農戶的個性化需求。目前，國內各企業生產的滴灌帶的合格率較低，近3年的平均合格率為64%，2011年合格率僅為53%。目前現有的滴灌系統或多或少地存在低壓運行狀態，一旦實行自動化灌溉，整個系統處于正常的壓力下，地面設備包括一些連接管件的質量問題就會暴露出來，損壞和漏水情況加重。很多用戶可能誤認為是自動化系統帶來的問題，這樣會給滴灌自動化的推廣造成負面影響。

3.3農用滴灌電磁閥缺乏統一標準

國內自主研發的電磁閥產品由于公司規模、研發能力等限制，其產品性能良莠不齊，缺乏統一標準對其規范，不同廠家的灌溉自動化系統不能實現信息共享，導致產品在更新和安裝方面不能統一，給用戶造成了很大的麻煩。

3.4自動化設備的管理不完善

目前很多自動化系統的管理者、使用者和維護者沒有得到很好的培訓，對設備的性能、特點和日常維護不甚了解，操作、維護不熟練。每年重復的拆卸和安裝工作，加上保管不善造成設備損壞、零部件丟失現象嚴重。這些問題如果由供貨商承擔責任會使得供貨商不堪重負，供貨服務不及時也會造成設備利用率下降。

3.5自動化系統配置缺乏實用性

目前除田間閥門控制以外，只有利用土壤濕度信息進行輔助決策具有一定的實用價值，其它僅限于科研使用和示范。一方面供貨商抱著多賣設備的心理向用戶推薦“最先進”、“最全面”的自動化系統，使用戶購進了一些不太實用的設備；另一方面自動化控制系統在規劃設計和應用管理中缺乏與農藝技術的有機結合，造成很多系統的增產效果不理想。從而影響用戶信心，影響推廣速度。

3.6節水灌溉工程企業缺乏相應的等級認證

節水企業的技術創新力量薄弱，導致開發出的產品是原有產品的簡單延伸，不能實現產品的升級換代。目前，因節水灌溉行業沒有水利部及相關權威部門的標準，在節水灌溉工程招標中大多采用建設部頒發的水利工程總承包資質作為招標投標資質要求，導致在項目招標過程中，一些地方小企業、建筑工程等非灌溉行業的施工企業，甚至沒有節水灌溉工程施工能力和經驗的企業參與投標并中標，對高效節水灌溉工程的質量及實施效果有較大影響，同時工程維護及售后服務無法保障。

4新疆大田自動化滴灌技術發展對策

4.1制定相應技術標準

過去的滴灌設計往往偏重于考慮水利可用性，造成滴灌系統適應性差、管理不方便，應加強以用戶為中心的設計理念，把自動化系統作為一個重要手段加以考慮，盡快制定和完善大田滴灌自動化設計、滴灌農用電磁閥、控制系統等相應的標準或技術條件。

4.2加快自動化專用灌水器的研究和產品的升級換代

目前，我國自動化滴灌技術已相對成熟，初步具備大規模應用的條件。使用者越來越趨向于普通農戶，因此灌溉自動化的操作方式要向直觀、簡潔、實用的方向發展，在配套產品研發上，今后應重點推廣低壓補償式滴灌帶、小流量高抗堵滴灌帶、高效能水泵、低能耗過濾器、大管徑低壓系列管材等低能耗滴灌產品。

4.3加快智能化決策系統及控制系統的研發

現階段的灌溉信息化建設以實現灌溉自動化為主,應留有接收和執行智能化決策信息的接口和能力。加大農學、水利、信息化的專家對智能決策系統的研發力度,取得成果后為自動控制系統提供決策數據，形成自動化推動智能化并促進自動化的良性循環。

4.4加大對節水設備市場的管理

將產品認證作為節水灌溉建設采購相關產品的必備條件，逐漸將簡陋、低水平的家庭式、作坊式企業摒棄出節水市場。逐步擴大節水灌溉自動化技術在各種大田作物上的推廣應用，政府在推廣過程中給予相應的補貼政策。

4.5服務體系的轉變和升級

隨著大田滴灌自動控制灌溉技術的推廣，營銷模式將發生較大變化。以滴灌系統為銷售單位的基礎上附加專家信息系統服務，采用“產品加技術”打包銷售的理念，通過采集反饋的信息在專家信息服務平臺上進行系統分析決策，可在網上對用戶進行服務。

4.6加強對基層農戶的宣傳和培訓

加強用戶培訓，提高認識，協調滴灌設計系統和生產管理的關系，提高輪灌制度設計水平，將管理模式與自動化系統有機統一，充分發揮自動滴灌系統的優勢和潛力。

參考文獻:

[1]逢煥成.我國節水灌溉技術現狀與發展趨勢分析[J].中國土壤與肥料,2006(5):1-7.

[2]王棟.節水灌溉產業存在問題及對策研究[J].農村水利,2014(5):13-16.

[3]尹飛虎,周建偉,董云社,等,兵團滴灌節水技術的研究與應用進展[J].新疆農墾科技,2010(1):3-7.

[4]郭慶人，陳林.水稻膜下滴灌栽培技術在我國發展的優勢及前景分析[J].中國稻米,2012,18(4):36-39.

[5]張婷,白安龍.自動化滴灌系統在新疆農業灌溉中的應用前景[J].石河子科技，2009(1):18-19.

Problems Existing in Automatic Technology for Drip Irrigation in Xinjiang and Relevant Countermeasures

CHEN Lin1, CHENG Lian2

(1. Xinjiang Tianye [group] Co., Ltd. Shihezi 832000, China; 2. National Center of Efficient Irrigation Engineering and Technology Research Center-Xinjiang, Shihezi 832000, China)

Abstract:With the rapid development of drip irrigation system in Xinjiang, the popularization of automatic drip-irrigation technology is getting mature. However, there still exist some problems which cannot be ignored. In order to upgrade the current drip-irrigation system in Xinjiang to the level of low-energy, intensification, automation, and intelligence, this paper reviewed the process of developing automatic drip-irrigation technology in Xinjiang and its current status, and also identified the existing problems and proposed relevant countermeasures.

Key Word: Xinjiang; Automatic drip irrigation; Countermeasures