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膜下滴灌:节水农业领域的重大突破

发布时间:2010-03-23   来源:中国青年报   作者:   浏览次数:


    “节水60%以上,节地5%,节约肥料、种子40%、降低人工费用70%、作物增产30%以上。”这是科技部在全国拥有自主知识产权国家发明专利奖颁奖词中对新疆石河子“膜下滴灌”技术的评语。

  
    滴灌技术的出现已有半个世纪的历史,是世界上公认的最先进的节水技术之一,但由于其高投入使用户对其使用望而却步,有“贵族农业”之称。即使在美国等发达国家,该项技术也多用于水果、蔬菜等高附加值作物。

  
    滴灌技术在我国推广应用的二十多年中,仅限于现代农业科技示范的领域。1997年,新疆天业集团本着“成本低、性能好、农民用得起”的原则,用“引进、吸收、提升、创新”的办法,将国内成熟的地膜覆盖技术与国外先进的滴灌技术进行集成创新,以普通大田作物为目标,开发出低成本的“天业膜下滴灌系统”。

  
    “膜下滴灌”是将地膜栽培技术与滴灌技术有机结合,即在滴灌带或滴灌毛管上覆盖一层地膜。它使传统的浇地,变成给浇作物。农民形象地比喻是给作物“打点滴”。水流顺滴孔直达作物根部,使土壤始终保持疏松和最佳含水状态,加之地膜覆盖,水分蒸发大大减少,农田用水量仅为常规灌溉的50%。

  
    天业集团通过不懈的努力和技术引进消化创新,一举突破了滴灌技术走向大田的价格障碍。

  
    大田滴灌技术有效节约了水资源,同时引发了农业生产生活的一系列革命性的变化。该项技术的运用起源于新疆石河子市,逐步推向新疆各地,并进入国内和国外市场。经过十多年的实践,该项技术已全面应用在大田作物栽培,在全国已累计推广3675万亩,为农民增收73.5亿元,在境外累计推广3.57万亩,成为中国节水灌溉行业的龙头企业。

  
    膜下滴灌技术在大田推广应用,正在掀起干旱区农业技术改革的一场现代化革命。

  
    膜下滴灌技术的创新,一举突破了滴灌技术走向大田的价格障碍,成功应用于大田农作物

  
    新疆石河子采用膜下滴灌技术,创造了农田大面积应用在规模上的世界领先。

  
    石河子从1996年开始进行小面积的试验,1999年大面积推广应用,到2009年滴灌应用面积已经达到251万亩,占全农八师种植面积304.8万亩的82.4%,其中,棉花滴灌面积达到100%。加上新疆生产建设兵团以及其他地域的使用面积,总量达到了近1800万亩,在规模上创造了农田大面积应用规模上的世界领先。

  
    很多人认为,膜下滴灌技术并不是什么复杂的技术,从试验走向大田似乎是一个很简单的过程,算不上什么突破。

  
    但实践证明,膜下滴灌技术走向大田不仅是一项技术活动,更是一项社会经济活动。

  
    仅经济活动而言,以我国引进以色列滴灌技术为例,新疆石河子地区1995年欲引进滴灌技术,以当时每亩地最低要价2400元的价格,令新疆农民无法接受。

  
    就当前来说,在我国南方,如广西北海星星农场引进国外滴灌技术投入也在1800元/亩,广东湛江地区引进国外滴灌技术投入达1900元/亩,如此高的成本,从经济上阻碍了滴灌技术的广泛应用。

  
    生产出让农民用得起、质量信得过的节水灌溉器材,实现降价、降价、再降价,就成了天业集团孜孜以求的目标。降低滴灌带管壁,将水泵-过滤器设置为适用于我国的压力,合理铺设滴灌带长度……通过对滴灌带器材的每个环节进行系统攻关,设置适用于我国农村、农牧团场田间的滴灌带器材应用参数,最大限度地减少原料消耗、降低生产成本。

  
    由于生产滴灌带设施的生产设备已经降价近80%,“天业”牌滴灌带每米售价仅需0.2元,相当于国外产的同规、同质滴灌带价格的10%,滴灌带设施每亩投入仅有300元左右,是国外每亩滴灌带设施投入的1/8。其中,埋地的主管、过滤装置是一次投资,多年使用。

  
    2001年,天业集团又率先回收和再利用废旧滴灌带问题,解决了目前许多国家尚未解决的难题。这种使用过的滴灌带以旧换新,每米收0.12元加工费,使更多农民有能力使用滴灌技术,由此每米又节约6分。

  
    天业膜下滴灌技术平均一次性亩投资500元左右,其地下输水管道使用寿命可达20~50年,地面管件使用寿命3~5年,田间滴灌带每年更换一次,按全疆滴灌应用平均增收200元/亩计算,投资回收期不到3年。

  
    膜下滴灌技术可以在相同的种植条件下,实现节水60%以上,这无疑是农业节水灌溉的一次革命

  
    根据有关部门预测,到2030年我国农业缺水将达到500亿~700亿m3,这将严重影响我国粮食安全。

  
    随着我国工业化、城镇化、农业产业化和人口增长,我国粮食面积只能是稳中有降,因此,只有走农业高效节水、增产的路子,提高粮食单产,才能确保国家粮食安全。

  
    膜下滴灌技术可以在相同的种植条件下,与传统的大水漫灌相比,渠道防渗和管道输水可节水20-30%,喷灌节水50%,膜下滴灌节水75%左右。这无疑是农业节水灌溉的一次革命。

  
    石河子农八师136团地处欧亚大陆中心,古尔班通古特沙漠腹地,准噶尔盆地西南边缘,年平均降雨量仅有107毫米,蒸发量却高达2468毫米,属特干旱农业气候区。

  
    干旱缺水一直是制约136团农业生产发展的重要因素,因受缺水的影响,团场的耕地面积和农作物产量逐年减少。

  
    1998年,136团引进天业膜下滴灌节水技术,120亩棉花实验田当年亩产籽棉280公斤,比常规灌溉节水50%,亩增效益 300元。

  
    1999年,这个团又在6000亩新开垦的荒地上进行膜下滴灌技术推广实验,再次获得成功。136团看到了节水带来的好处,2004年136团与生产滴灌节水器材的新疆天业股份有限公司合作,一举投资1000余万元,新增膜下滴灌面积2万亩,使这个团的节水灌溉面积占到全团总灌溉面积的52%。

  
    136团3连的土地是典型的干旱区沙地,在2005年膜下滴灌技术使用之前,该连共有5000亩耕地,职工生活水平较低。至2005年,3连共开垦土地只有2000亩,但是全连现在的土地面积却在13600亩左右。其中,2005年后进行耕种的大部分土地,都是膜下滴灌节水项目应用后重新开发的可耕地,膜下滴灌技术的节水效果是显而易见的。

  
    3连职工付贵民说:“3连的水资源是非常紧缺的,如果没有使用膜下滴灌技术,我是不可能再多种70亩耕地,亩产不可能提高50公斤左右,每亩多收入260元左右。如果现在让我不再使用这个技术,我肯定不愿意。”

  
    中国工程科学院6位院士经过调研、分析,得出科学鉴定:亩均节水50%以上,每亩可节水200多立方米。

  
    据统计,2006年新疆推广面积840万亩,每年节水14.5亿立方米,年均节水相当于投资百亿元建设的15座大型水库。2007年石河子垦区推广173万亩,年均节水相当于北京密云水总库容的18%。

  
    有专家算过这样一笔账:新疆目前的实际灌溉面积是6000万亩,一年耗用灌溉水资源总量442亿立方米,而真正在灌溉中有效使用为210亿立方米。假设新疆全部建成绿洲现代节水灌溉系统工程,可节水达280亿立方米。关键的是,节水农业是根本性的,具有长远意义。

  
    大田膜下滴灌技术在粮食作物上应用增产效果十分显著,滴灌小麦连破单产纪录

  
    新疆兵团第八师、新疆天业集团近几年研究应用滴灌种植小麦取得了成功,开创了我国大面积应用滴灌技术种植小麦的先例。

  
    2008年种植小麦21.7万亩,其中16万亩小麦应用常规畦灌,平均单产340公斤/亩,5.7万亩应用滴灌种植小麦,平均单产420公斤/亩。其中,地处古尔班通古特沙漠南沿的干旱地区148团1.54万亩滴灌春小麦,平均单产431.7公斤/亩,比上年使用常规灌溉单产提高101.7公斤/亩;150团1.5万亩滴灌春麦平均单产420公斤/亩,与上年相比单产增加100公斤/亩。其中148团十连赵贵芝承包的60亩滴灌春小麦,单产实现605公斤/亩,创2008年农八师小麦最高纪录。

  
    经过科研人员的调查分析,以2008年当时的各种农业生产资料价格为参照,使用天业膜下滴灌技术种植春小麦与传统畦灌式灌溉节省肥料费、水费、机耕费、劳力等成本进行比较,每亩可减少投人98.34元左右。

  
    由于使用膜下滴灌技术,需要新增电费、滴灌设施和管理费、折旧费每亩约166.92元,每亩比传统方式需要多投入68.58元。但综合比较下来,滴灌春小麦比畦灌小麦每亩增加收入72.02元。

  
    经过调查比较,滴灌小麦投入1元,产出1.99元,而常规灌小麦投入1元,产出1.32元,滴灌小麦比常规灌小麦投产增幅50.7%;滴灌小麦每方水产2.08公斤小麦,常规灌小麦每方水产0.76公斤小麦,滴灌小麦比常规灌小麦水产比增幅137.97%,提高了水的利用率,增加了效益。

  
    显著的经济效益让广大农工和农民看到了科学技术的力量。2009年仅石河子垦区滴灌小麦面积就由2008年的5.7万亩增加到19万亩。

  
    在总结2008年推广膜下滴灌已取得的经验基础上,结合滴灌小麦栽培技术,集成了水肥偶合、作物化控等技术及配套农业机械,制订了滴灌小麦栽培技术规程,采用一管六行,滴灌带间距90cm,且布置在宽行,浅埋3cm左右,行距为12.5+12.5+20cm的模式,使石河子垦区2009年滴灌小麦生产水平又上新台阶。

  
    148团2.38万亩全部是滴灌春小麦,平均单产583公斤/亩;149团0.81万亩滴灌春小麦,平均单产605.8公斤/亩。其中148团七连13-2号条田承包户刘成福种植的160亩滴灌春小麦,经新疆生产建设兵团科技局组织专家实测单产806公斤/亩,创造了新疆兵团小麦最高产纪录。

  
    滴灌春小麦在兵团农八师大面积示范成功,极大地调动了新疆农户种植滴灌小麦的积极性,新疆兵团其它各师也借鉴八师的经验,积极开展滴灌小麦的试验,使2009年兵团滴灌小麦总面积达45万亩。

  
    除小麦外,石河子垦区还将膜下滴灌技术应用在玉米、水稻等粮食作物上,同样取得喜人的收益。

  
    2009年10月19日,石河子垦区400亩“膜下滴灌旱地种植水稻”开机收割。

  
    据有关专家检测,水稻平均亩产400多公斤,个别区域的产量突破了700公斤,而且,增长的空间还非常之大,达到800公斤以上的产量是完全有可能的。

  
    与传统水稻种植方式不同,“膜下滴灌水稻”采用机械化播种,集铺膜、施肥、播种、打孔、滴灌带铺设于一体,减少了育秧、插秧、施肥、除草等诸多环节,减轻劳动强度,解放生产力;节约用水,建设节约型社会;应对粮食危机,为实现干旱地区大面积推广水稻种植提供了确实可行的参考依据。

  
    传统稻田亩耗水在2500立方以上,滴灌水稻仅需750立方左右,节水高达70%以上。而且,随需滴水、随水滴肥和随水滴药,不仅有效地提高了水肥的利用率,同时增强了水稻抗旱、抗倒伏,抗病虫害的能力。

  
    这个项目的负责人介绍,这项革命性技术的诞生,彻底打破了千百年来水稻只能“浸泡”栽培的传统模式,是中国水稻生产的突破。

  
    水稻是中国最重要的粮食作物。传统方式种植水稻渗漏多、蒸发量大,而且费力、费钱、费水、费时间。1公斤玉米用0.368立方水就可浇灌出来,小麦则需要0.513立方水,产1公斤水稻则需要近1立方水。

  
    在新疆,一般新水稻田亩耗水在2500立方米以上。新疆因为缺水,使水稻无法大面积推广。而运用滴灌技术,水稻可节约水稻生产用水60%以上。

  
    旱地滴灌种植水稻技术借鉴了膜下滴灌栽培在多种作物上应用的成功经验,并依据膜下滴灌的技术原理,在水源不足的情况下发展起来一种新的水稻种植模式。与传统的水稻栽培不同,干播湿出,省去了育苗、插秧的工序;容易实现生产过程的机械化,成本低,劳动生产率高;省去渠、埂,土地利用率提高;采用膜下滴灌使水肥直接输送到水稻的根部,作物间的水分蒸发大大减少,灭草效果好;滴灌水稻具有很强的抗倒伏能力,这为大面积提高单产奠定了基础;如果产量和传统水稻相差无异的话,无论是经济效益还是经济价值,都是非常高的。

  
    目前,中国正面临着水资源日趋短缺的难题。近年来,原本水源充沛的长江流域也时常出现干旱天气,影响水稻的收成也就影响到国家的粮食安全。从2008年公布的粮食作物产量来看,小麦、玉米等农作物产量都达到历史最高水平,惟独水稻总产量在减少,其中一个重要原因就是水田在减少。

  
    滴灌栽培水稻,尤其适于在干旱缺水的地区。如果在西北干旱地区推广滴灌水稻,对中国粮食供应将具备战略意义。

  
    同时,这项技术被成功、广泛地应用到农业经济作物上,十年的实践证明,膜下滴灌技术扎根到哪里、哪里的作物单产就创历史最高水平,棉花、小麦、大豆、玉米、甘蔗、瓜果、蔬菜等多项现今全国单产最高纪录都是在应用滴灌技术后创造的。

  
    种棉,亩均增产籽棉26公斤左右,农民可增收70元;

  
    种番茄,亩均可增产80公斤左右,农民可增收80元;

  
    种玉米,亩均增产460公斤,农民可增收60元;

  
    种辣椒,亩均提高效益率68.71%,每亩纯收入增加773.9元;

  
    种大白萝卜节水40%,增产63%,亩增效1215元;

  
    新疆哈密淖毛湖农场种植哈密瓜,每亩苗株数由800株增加到1200株,亩收入由2500元左右增加到3800元以上。

  
    东北大庆地区种玉米,每亩苗株由原来3000株增加到6000株、提高效益73.3%、增加收益331.86元、节水22.24%;

  
    在河北张家口市,种生菜节水70%、增产43%、亩均增效1190元。

  
    在广西种甘蔗亩均增产2.61吨……

 
    目前,新疆建设兵团把“膜下滴灌技术”列为六大精准农业技术推广项目之一,棉花播种面积占到总播面积702万亩的87%。

  农八师149团场的农工李森合,2005年使用沟灌种棉花71亩,亩产籽棉300公斤,年收入5000元;2006年用膜下滴灌技术,在同样条田、播同样品种,亩产籽棉709公斤,年收入13.4万元,一年提高收益26倍多。

  
    因使用了膜下滴灌技术而走上富裕道路,在石河子和新疆兵团都有很多,他们已经成为利用农业生产新技术致富的典范,并正在影响着成千上万的农民。

  
    膜下滴灌技术在大田中的推广应用正在掀起干旱地区农业技术变革的一场现代化革命

  
    在有关部门的一份调查报告中称,膜下滴灌技术在大田中的推广应用正在掀起干旱地区农业技术变革的一场现代化革命。文章认为,由于“膜下滴灌”的影响,传统的播种、灌溉、施肥、病虫害防治、田间管理等一系列大田劳动,都将被机械化、自动化取代,农民从繁重的体力劳动中解放出来,生产与生活方式将同时得到根本性的转变。

  
    膜下滴灌技术,是全国、全球微滴灌节水技术的又一次转折性创新。

  
    使用大田膜下滴灌技术,在土地利用率、提高肥料利用率、生产率、减轻劳动强度等方面都显示出强大的优势。

  
    土地利用率高,省地。用滴灌方式种植粮食作物,田间不需开毛渠,土地利用率可提高5%左右,如滴灌春小麦田间苗数可现实增加2-2.5万穗/亩,有利增产。

  
    提高肥料利用率,省肥。作物全生育期可及时、均匀、精量地随水滴肥,防止作物早衰。即将肥料供应在根层区域,使根系及时吸收利用,提高了水、肥偶合效用,肥料利用率提高30%以上。

  
    省机力。节省了机车追肥、开沟、开毛渠、平毛渠等田间机力作业,田间无渠埂,提高了收割机工作效率,可节省机力费20元/亩左右,节约了油料。

  
    省劳力。田间不需要人工跟机车追肥或撒肥、人工灌水、开毛渠、修毛渠、收麦前割毛渠麦子、平毛渠等劳动,节约田间用工成本70元/亩,减轻了劳动强度,增加了管理定额,提高了劳动生产率。这样就可以减少农业劳力,让农民永远告别了“铁锹、马灯加雨衣”的传统种植灌溉方式,使农民从繁重的劳动中解放出来,为农业产业化和农业现代化的发展提供了人力。

  
    “天业”人把地膜覆盖种植技术和节水滴灌技术“无缝”对接的创新,不是一般意义上的创新,而是把节水滴灌器材与田间生产紧密结合的一种创新。它给人的启示是:节水滴灌器材的设计、研发、生产,不再是纯工业化的过程,而是融汇着农业生产的实际需要,同时把国家节水目标和农民增收目标通过技术创新有机结合起来。

  
    “天业”的膜下滴灌技术,在节水灌溉领域,创造了农田应用上的最大规模及高效节水器材的最低价格,并已成为全国膜下滴灌设备、产品的最大生产企业之一,这是全国农业节水领域取得的重大突破。

  
    原本的目标是实现节水灌溉,但让“天业”人没料到的是,他们的“膜下滴灌”灌溉技术将引发一场农业生产和生产方式的深刻变革。

  
    这项滴灌技术除了能大幅度提高农作物的产量、大幅度提升农业生产效率、提高土地利用率、提高作物市场竞争能力、提高资源利用率、提高农业生产可持续发展能力、成倍提高劳动生产率、提高农作物抵抗风险能力外,“天业”创新的滴灌技术带给农业和农民的远远不止这一个个提高。

  
    它还在更深的层次给农业带来革命性的变化。

  
    1.大幅度提升农作物的品质。滴灌技术以管网化的输配水为主,干、支、斗、毛渠全部用管道代替,能够及时、定量的为农作物提供各种有效养分,避免了常规灌溉过饱过饥、各种养分不足造成的品质不高现象。运用滴灌技术后,作物生长一般整体度高,成熟度好,进而提高了作物的品质。以新疆棉花生产为例,石河子棉花质量检验中心在对滴灌地棉花质检中罕见地发现了整批棉花纤维呈椭圆形,部分棉纤维甚至呈圆形,且棉纤维的长度的一致性高,有利于纺制高支棉布;还比如滴灌技术用于新疆哈密瓜种植后,哈密瓜的商品率达到70%,且大小较均匀。

  
    各种农作物果实均呈现出体大、饱满、光润的特点,为现代农业生产创造了基础条件。

  
    2.滴灌技术有利于生态环境的建设。新疆兵团第八师将农田节约出的灌溉水大量应用于饲草种植和荒漠植被的恢复,百万头的牲畜发展工程已进入后期阶段,干涸已久的下游自然湖泊也恢复了一些水域。

  
    3.滴灌技术为农业生产的安全创造了条件。管网化的人工控制可以准确掌控水、肥、药的施用量,确保农业产品的安全生产。灌溉水使用效率的成倍提高、大量中低产田、弃耕地、荒漠化改良,极大地拓展了粮食生产的土地资源,为国家粮食安全奠定生产基础。

  
    4.改变了传统的农业成本收益的价值观。滴灌技术的成本与传统农业相比,更加低廉,改变了农业成本的价值观。以种植棉花为例,种子播种之后,仅浇水就要六、七次,而且每浇一次,土壤就板结一次,就必须更重一次,占了耕种成本的很大一部分。膜下滴灌播种,土壤不板结,团粒不破坏,也不长草,节省了劳力费、机力费,大大降低了农民的种植成本,实践证明,采用滴灌技术每亩能够节省成本250-280元。滴灌技术除了降低种植成本以外,还增加了农民种植的收益,精准的农业浇灌方式和有效简明的操作方法,使农业种植的收益大大增加,改变了农业的收益观,据有关资料,膜下滴灌技术应用在棉花种植上,平均每亩纯收入约为2900元,比常规种植方式增收1000元以上。

    
    5.改变了传统的节水理论。由于水资源的短缺,传统的节水灌溉技术思维始终没有脱离“节水”二字。“天业”的滴灌技术,特别是膜下滴灌技术的应用,跳出了传统的“节水”概念,农民将增产增收、降低劳动强度、土地的利用等,作为使用滴灌技术的主要动力,对农民来说,节水成了非主要因素,这就为我国大面积推广应用滴灌技术创造了巨大源动力。

  
    它带来了农田水利输配水系统的革命。现行的灌溉系统一般是上游蓄水,配套干、支、斗、农、毛等明渠方式为农田输水。为提高水的利用率,我国各地投入大量资金进行防渗渠的建设,然而,在输水环节提高水利用率的传统节水方法已经走向极限,超量灌溉引发的农田盐碱化、荒漠化,已经成为影响新疆农业可持续发展的重大问题。膜下滴灌从根本上解决了渗漏问题,还降低了蒸腾作用,对流域性的生态建设具有无可替代的社会价值。

  
    6.带来了农业生产方式的变革。地头一座首部,通过干管、支管和毛管,将首部与数百亩地里的每一株作物相连。庄稼渴了饿了,农业工人就在风吹不着、日晒不着的首部房子里按下按钮,水分和养料就源源不断送去了!不再需要风吹日晒到地里开渠浇水、施肥、撒药。农民变成了农业生产装备的操作工。

  
    7.使农业生产关系发生深刻变化。滴灌自动化技术的应用,极大地提高了农业生产的集约化程度,随之而生的滴灌浇水站、滴灌服务站、滴灌器材门市部、滴灌专用肥厂站、过滤器生产厂、铺带精量播种机、滴灌工程服务公司等,促进了农业生产的专业化分工,催生出新兴产业,农业生产的人际关系变成了雇佣和被雇佣、服务和被服务,将传统农业单一的、一家一户的封闭生产关系,转变成社会化的分工协作关系。

  
    8.正带来一场农民生活方式的革命。滴灌劳动强度的降低、规模化的扩大、机械化、自动化程度的提高,使农村的各种劳力都能成为进行灌溉管理的操作人员。富裕的农民已开始进城买房,形成了农忙在田间、农闲在村里、冬季进城里的生活方式,这种生活方式的变化,也带动了团场小城镇建设的发展步伐,全面建设小康社会的蓬勃景象随处可见,正在逐步改变着兵团城乡的二元化结构。

  
    这些变革带来的影响绝不仅限于兵团和新疆。

  
    膜下滴灌技术在大田中的推广应用正在掀起干旱地区农业技术变革的一场现代化革命。

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