我國黃淮麥區(qū)常見冬灌方式效果對比分析

蔡東明 鄧寶英 雷和濤 楊永軍 賀勇

摘要：我國是嚴重缺水的國家，人均水資源占有量只有世界平均水平的1/4，而作為我國賴以生存的第2主糧小麥，其生產(chǎn)的水成本是驚人的“斤糧噸水”消耗極大，因此如何在保證小麥生產(chǎn)水平的基礎上，找到一種節(jié)約水資源的冬灌方式是急待解決的問題。本文將大水漫灌、微噴灌及噴灌3種常見方式進行對比分析顯示，使用微噴灌綜合效果最好。

關(guān)鍵詞：小麥;冬灌;對比

引言

目前全球淡水資源僅占其總水量的2.5%，其中70%以上被凍結(jié)在南極和北極的冰蓋中，加上難以利用的高山冰川和永凍積雪，有86%的淡水資源難以利用。人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%。我國的淡水資源雖然總量為28000億m3占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大名列世界第4，但是我國的人均水資源占有量只有2300m3，僅為世界平均水平的1/4，因此我國是一個嚴重缺水的國家。水利是農(nóng)業(yè)的命脈，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要消耗遠遠大于生活用水量的水資源，據(jù)調(diào)查作為我國賴以生存的第2主糧小麥，其生產(chǎn)的水成本是驚人的“斤糧噸水”，就是每產(chǎn)出0.5kg小麥籽粒，小麥從播種到收獲需要消耗大約1t水。因此節(jié)水灌溉是相關(guān)農(nóng)業(yè)科研院所急待研究的尖端課題，那么怎樣在保證小麥品質(zhì)產(chǎn)量不下降的基礎上減少其對水資源的消耗呢？將傳統(tǒng)冬灌方式大水漫灌、最新節(jié)水灌溉研究成果微噴灌以及正在示范推廣的半固定式噴灌技術(shù)進行對比分析認為微噴灌節(jié)約水資源、適用范圍廣、省時省力、灌溉效果最好。

1大水漫灌

大水漫灌是在田間不做任何溝埂，灌水時任其在地面漫流，憑借重力作用浸潤土壤，是一種比較粗放的灌水方法，也是最原始最不節(jié)水的灌溉方式。大水漫灌均勻性差容易產(chǎn)生積水，影響小麥正常呼吸進而阻礙其生長發(fā)育，而且因為深層滲漏和地表徑流嚴重浪費水資源，并且容易造成地下水位抬高導致土壤鹽堿化，在發(fā)達國家已經(jīng)逐漸被淘汰。但由于成本低投入少，在多數(shù)發(fā)展中國家中仍然被廣泛采用。據(jù)統(tǒng)計大水漫灌的水利用率僅為40%～60%，就是說50%水被白白浪費掉了，顯然這種古老落后的冬灌方式是不可取的。

2微噴灌技術(shù)

2.1微噴灌技術(shù)簡介

微噴灌是微噴帶灌溉的簡稱，微噴帶灌溉不同于傳統(tǒng)冬灌，澆的對象不是土壤而是小麥，它采用全程管網(wǎng)低壓直接將水輸送給小麥根系和周圍土壤以及小麥葉面，水從主管的分支微噴帶上無數(shù)有序排列的小孔噴出，直射到空中的水流就能形成類似細雨的效果。微噴帶又稱多孔管、噴水帶、噴灌帶、微噴灌管，是在可壓扁的塑料軟管上采用機械或激光方法直接加工小孔，進行微噴灌的節(jié)水灌溉設備（見圖1）。

2.2微噴灌技術(shù)的優(yōu)點

2.2.1節(jié)約水資源

微噴灌技術(shù)基本上不產(chǎn)生深層滲漏和地表徑流，因此最大限度的減少了消耗，節(jié)約了水資源，微噴灌技術(shù)與大水漫灌相比節(jié)水大約50%～60%。

2.2.2微噴灌技術(shù)不會破壞土壤結(jié)構(gòu)

因為微噴灌技術(shù)用水量適宜，不產(chǎn)生深層滲漏，因此不會造成地下水位抬高導致土壤鹽堿化破壞土壤結(jié)構(gòu)。

2.2.3微噴灌可以改善小麥生長發(fā)育的外部條件

微噴灌可增加空氣濕度，在水溫低于氣溫時，微噴灌可將水在空氣中升溫從而增加地溫，因此有利于作物生長發(fā)育。

2.2.4微噴灌不會產(chǎn)生板結(jié)，不會妨礙小麥正常生長

2.2.5微噴灌設備在小麥秋播后鋪設，收獲前收回

期間可以根據(jù)需要多次使用，使用時只需1人管理水源，省時省力。

2.2.6微噴灌技術(shù)適用范圍廣

微噴灌技術(shù)不受地形地貌限制，微噴帶鋪設到哪里水就可以灌到哪里。

2.2.7安裝簡單

微噴灌技術(shù)安裝簡單，只需短暫培訓即可勝任安裝工作。

2.2.8材料成本低便于推廣

根據(jù)測算安裝微噴灌，投入成本只有400元/667m2左右。

但同時，微噴灌技術(shù)還存在一些不足，例如易受雜草作物莖稈的阻擋而影響噴灑質(zhì)量。

3半固定式噴灌技術(shù)

3.1半固定式噴灌技術(shù)簡介

噴灌是利用噴頭等專用設備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地表和作物表面的灌水方法。噴灌可分為固定式噴灌和半固定式噴灌。固定式噴灌需要地下鋪設管道，然后加壓水由地上噴頭噴出。因其工程量較大容易堵塞，整地時易損毀因此被逐漸淘汰。國內(nèi)最新半固定式噴灌技術(shù)研究成果是西北農(nóng)林科技大學節(jié)水研究院，研制的半固定式太陽能噴灌機，它有加壓設備（柴油泵）、管道、移動式噴頭3部分組成，加壓設備將水加壓后通過管道從移動式噴頭呈扇形噴出，太陽能回收設備通過管道牽引移動式噴頭，以20～50m/h速度移動，達到模擬人工降雨的效果（見圖2）。

3.2半固定式噴灌技術(shù)優(yōu)點

3.2.1節(jié)約水資源

據(jù)測算半固定式噴灌與大水漫灌相比節(jié)水大約30%～50%。

3.2.2保持水土

半固定式噴灌的水滴直徑和強度可根據(jù)土壤質(zhì)地進行調(diào)整，不會產(chǎn)生沖刷，避免水、土、肥的流失。

3.2.3節(jié)約土地

采用半固定式噴灌技術(shù)可節(jié)省大約3%～7%的田間溝渠面積，提高了土地利用率。

3.2.4節(jié)省勞動力

半固定式噴灌提高了灌溉機械化程度和自動化程度，大大減輕了勞動強度，節(jié)省勞動力。

3.2.5適應性強

半固定式噴灌不受地形坡度和土壤透水性的限制，適應性強，可以適用于平原丘陵，砂質(zhì)土、黏質(zhì)土土壤。

3.2.6提高產(chǎn)量

半固定式噴灌便于嚴格控制土壤水分，保持土壤肥力。同時可以調(diào)節(jié)田間小氣候，在炎熱季節(jié)起到降低葉面溫度的作用，并沖掉莖葉上的塵土，有利于植物的呼吸和光合作用達到增產(chǎn)效果，并可同時改善小麥品質(zhì)。

3.2.7適用范圍較廣

半固定式噴灌不僅可用于小麥等農(nóng)作物灌溉，而且可用于園林草地、花卉灌溉，同時可兼作噴灑肥料、農(nóng)藥等。

3.3半固定式噴灌技術(shù)缺點

3.3.1受風和空氣濕度影響大

當風速在5.5～7.9m/s即4級風以上時能吹散水滴，使噴灌均勻度大大降低飄移損失也會增大。當空氣濕度過低時蒸發(fā)損失加大。通過在寧夏、陜西、云南、河南、湖北、北京、福建、新疆等8個省市的統(tǒng)一實測，在相對濕度為30%～62%、風速0.24～6.39m/s的情況下，半固定式噴灌水資源損失為7%～28%。

3.3.2耗能較大

為了噴灑均勻必須給水加一定壓力，消耗較大能源（柴油泵或汽油泵）。

3.3.3投資成本高

一臺半固定式太陽能噴灌機的價格在8～10萬。

4評價與分析

4.1節(jié)約水資源方面

傳統(tǒng)大水漫灌方式因為受到地形地貌坡度的影響，導致局部積水、深層滲漏和地表徑流，因此嚴重浪費水資源，水利用率只有40%～60%。而微噴灌技術(shù)不受地形地貌坡度的影響，根據(jù)實驗對比測算微噴灌技術(shù)與大水漫灌相比節(jié)水大約50%～60%，半固定式噴灌技術(shù)與大水漫灌相比節(jié)水大約30%～50%。

4.2灌溉效果方面

傳統(tǒng)大水漫灌因地形凹凸不平及存在坡度，有的地方澆不上有的地方植株被完全淹沒，導致小麥葉片因不能正常呼吸而死亡，并且下滲不均勻灌溉效果差。微噴灌技術(shù)不受地形地貌坡度的影響，不論高低噴灑都十分均勻，一般情況下噴灑大約2h左右地表會產(chǎn)生積水，此時地下已均勻下滲約20cm達到灌溉要求。半固定式噴灌太陽能回收設備通過管道牽引移動式噴頭最慢速度是20m/h，通過實測顯示下滲深度為5cm，這個深度如遇干燥空氣很快地表就干了，因此不能產(chǎn)生反復上凍消結(jié)而優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)的冬灌效果，就此已向研制者建議能否將牽引速度降至5～10m/h。

4.3灌溉成本方面

大水漫灌至少需要雇2～3人現(xiàn)在農(nóng)村勞動力短缺，青壯年不愿待在農(nóng)村都外出打工，冬灌又臟又累雇1人每天120元，冬灌成本大約280元/667m2。微噴灌技術(shù)投入成本400元/667m2左右。半固定式噴灌技術(shù)除一次性采購設備需要8～10萬外，還需柴油等其它耗材，經(jīng)折舊計算成本大約600元/667m2（不包括后期維修費用）。

5結(jié)論

經(jīng)過對比分析傳統(tǒng)大水漫灌方式浪費水資源嚴重應該盡快淘汰。微噴灌技術(shù)相比大水漫灌節(jié)水大約50%～60%，而且灌溉效果良好有利于小麥生長發(fā)育，并且投入成本低便于推廣。半固定式噴灌技術(shù)沒有完全達到冬灌目的，設備還需調(diào)試改進。我國冬小麥主產(chǎn)區(qū)在黃淮流域每年可以收獲大約1.2億t優(yōu)質(zhì)冬小麥，如果按照微噴灌技術(shù)可以節(jié)水50%來估算，生產(chǎn)1.2億t小麥節(jié)約的水資源至少可以供給5千萬人口使用，相當于半個四川省的人口。水是生命之源，沒有水一切生命都不能生存。我國是一個嚴重缺水的國家，節(jié)約用水人人有責，小麥冬灌只是農(nóng)業(yè)用水的1個方面，還可以從工業(yè)用水，海水淡化等方面考慮，以避免我國未來出現(xiàn)中東某些地區(qū)水比油貴的現(xiàn)象。

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