有關(guān)調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系的產(chǎn)業(yè)化問題

有關(guān)調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系的產(chǎn)業(yè)化問題

    摘要:簡(jiǎn)述了水資源匱乏的現(xiàn)狀,介紹了“國產(chǎn)化”了的技術(shù)體系的技術(shù)關(guān)鍵、技術(shù)路線、節(jié)水效果、適用性、投資情況。介紹了本技術(shù)的節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,指出了實(shí)施本技術(shù)所面臨的主要障礙和應(yīng)采取的對(duì)策。
    關(guān)鍵詞:調(diào)控虧水度 實(shí)時(shí)變量 高效環(huán)保 田間節(jié)水
    Key words:High effichion ;Field water saving
    1. 河北省水資源現(xiàn)狀:
    1.1水資源現(xiàn)狀:
    我國已被公認(rèn)為貧水國家,在對(duì)149個(gè)國家和地區(qū)的統(tǒng)計(jì)中,中國人均水資源占有量:2300立方米/人,僅排在第109位。
    河北省人口占全國的5%,耕地占全國的6%,水資源只占全國的0.7%,居全國第29位;降雨量居全國第23位。我省人均可用水資源量為305立方米/人,約為全國人均可用水資源的1/7左右。畝均208立方米,占全國畝均用水量的1/9。
    河北省地下水超采已超過1000億立方米,是全國之最。出現(xiàn)了全國最大、世界罕見的4萬平方公里的地下水超采漏斗區(qū)和5萬平方公里的地下沉降區(qū),并因此引起一系列的地質(zhì)、生態(tài)和環(huán)境問題。所超采的地下水中有一半是很難補(bǔ)給的深層后備水源;如不采取有效措施,中東部深層地下水有可能在20年內(nèi)被采光。
    有關(guān)院士和權(quán)威專家認(rèn)為,解決北方干旱半干旱地區(qū)的水安全問題,僅靠南水北調(diào),只能緩解遠(yuǎn)不能根本解決北方干旱缺水問題,必須大力推廣先進(jìn)實(shí)用型節(jié)水灌溉技術(shù)。
    河北省屬資源型缺水地區(qū),解決水的問題,一方面要靠開源,一方面要靠節(jié)流。
    缺水是我省經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性制約因素。缺水影響工業(yè)年產(chǎn)值約200億元,由于缺水影響農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收,加重農(nóng)民負(fù)擔(dān),全省每年有150~250萬公頃農(nóng)田因干旱缺水而減產(chǎn),40~60萬公頃農(nóng)田由春播轉(zhuǎn)為夏種,年均減產(chǎn)糧食25億公斤左右。因缺水全省有一半人口飲用水不合標(biāo)準(zhǔn),其中940多萬人飲用高氟水,300多萬人飲水困難。大力推行節(jié)約用水及建立節(jié)水型社會(huì)已刻不容緩。
    加速推廣和建立高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系勢(shì)在必行。首先在占總用水量70%的農(nóng)業(yè)用水領(lǐng)域開展節(jié)水,是我們面向21世紀(jì),建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省的重要而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù),是我國我省節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性要求。
    2. 河北的對(duì)策:
    針對(duì)我省嚴(yán)重用水形勢(shì),省委、省政府從全省經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā),明確提出了河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展制約在水、潛力在水,希望也在水。強(qiáng)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)首先要解決水的問題。并制定了在全省建立一個(gè)計(jì)劃用水、節(jié)約用水、良性運(yùn)行機(jī)制的節(jié)水戰(zhàn)略。在省委、省政府節(jié)水戰(zhàn)略指導(dǎo)下,各行各業(yè)都行動(dòng)起來了。
    在充分分析了國內(nèi)外、省內(nèi)外大量資料,針對(duì)我省水資源匱乏,農(nóng)業(yè)用水理念陳舊,先進(jìn)節(jié)水技術(shù)裝備缺乏,廣大農(nóng)民參與不足的情況,河北省邀請(qǐng)中國工程院資深院士曾德超教授來我省講解由他主持完成的經(jīng)過農(nóng)業(yè)部組織鑒定的研究成果“中國實(shí)用型現(xiàn)代高科技田間節(jié)水高效環(huán)保灌溉技術(shù)體系”,并征得其同意將該科研成果結(jié)合我省農(nóng)業(yè)節(jié)水現(xiàn)實(shí)情況,進(jìn)行大面積產(chǎn)業(yè)化示范推廣。
    該技術(shù)體系理念新穎、科學(xué),易于實(shí)施,節(jié)水效果顯著。該項(xiàng)目的實(shí)施符合國家和河北省節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,可帶動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)社會(huì)資源的合理配置。
    3. 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì):
    3.1國外現(xiàn)狀:
    在發(fā)達(dá)國家,普遍采用比我們更先進(jìn)的田間灌溉技術(shù),采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),按田塊各部位土壤土層不同和作物生育期不同的生理需求而變量灌水的田間灌溉制度(或稱田間灌水計(jì)劃)。灌溉方式主要有噴灌、滴灌、低能耗精密灌溉(LEPA)、地下滲灌、波涌灌、溝灌、畦灌、大型機(jī)組灌溉等。
    3.2國內(nèi)現(xiàn)狀:
    我國水利部門在水資源開發(fā)利用、跨流域供水,修建大、中、小型水庫和機(jī)井,對(duì)灌區(qū)水資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配管理,推廣渠道襯砌,管道化輸水,噴灌、微灌等先進(jìn)的灌溉技術(shù)設(shè)備等方面,獲得了輝煌的節(jié)水效果。
    在田間灌溉制度方面,我國農(nóng)業(yè)上有大水漫灌的習(xí)慣和多灌多產(chǎn)的錯(cuò)誤觀念。這一方面是用水不花錢,另一方面是來水時(shí)間不可靠所造成。既然灌溉水來了就多灌飽灌,以防下一次來水時(shí)間和數(shù)量上的不可靠。另外,一般農(nóng)民對(duì)地下水污染和地下水持續(xù)下降所帶來的對(duì)人類生存的潛在危機(jī)難于體會(huì)和把握。
    50年代后期,在丁穎院士等科學(xué)工作者的建議下,全國建立了400多個(gè)灌溉試驗(yàn)站,通過蒸滲儀等設(shè)備,對(duì)水稻、小麥、玉米、棉花等主要作物的需水量、需水規(guī)律進(jìn)行了長期的系統(tǒng)研究,提出了適合各地區(qū)主要作物的灌溉制度。同時(shí),各地農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站通過長期的、大量的試驗(yàn)研究工作,對(duì)我國各地區(qū)的作物需水量、灌溉制度和節(jié)水高效栽培模式及本地區(qū)的主要作物一年灌幾次水,在哪個(gè)生育期灌,灌多少等進(jìn)行了大量的研究工作。對(duì)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、水資源管理、流域水量分配計(jì)劃、水權(quán)談判等提供了依據(jù),對(duì)節(jié)水灌溉亦提出了范例和模式。
    3.3存在的問題:
    但是,在灌溉流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié),即占我國灌溉總面積97%的田間地面灌溉,落后的理念仍處于支配地位。粗放的田間灌溉制度和灌溉方式造成田間水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,幾乎使前功盡棄。針對(duì)我國國情,選擇投資低的先進(jìn)適用的調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)和新的節(jié)水裝備進(jìn)行推廣應(yīng)用,是現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性要求。
    在我國目前的情況下,要大面積普遍應(yīng)用常規(guī)的技術(shù)密集的工程節(jié)水措施,如:采用大型噴灌機(jī)和固定式噴灌等技術(shù)與設(shè)備,投資過大(見表1),是不現(xiàn)實(shí)的。
    表1 到2030年我國要解決水安全問題所需投資對(duì)比表
    采 用 技 術(shù)
    投 資(億元)
    傳統(tǒng)工程節(jié)水技術(shù)
    4417
    調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量高效環(huán)保田間節(jié)水灌溉技術(shù)
    72~135
    注:以上為到2030年全國灌溉面積要發(fā)展到9億畝,灌溉水保持在4000億米3要解決水安全問題所需投資
    3.4推廣本技術(shù)的意義:
    隨著水資源的日益緊缺,農(nóng)業(yè)用水實(shí)行收費(fèi)勢(shì)在必行,陳舊落后的灌溉理念和傳統(tǒng)粗放的灌溉模式必將退出歷史舞臺(tái),取而代之的是先進(jìn)的按需供水的調(diào)控虧缺度型實(shí)時(shí)變量田間高效節(jié)水環(huán)保灌溉技術(shù),實(shí)現(xiàn)精確灌溉是科學(xué)灌溉的必然結(jié)果,是我國節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。不僅是農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展的要求。也是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之急需。對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)節(jié)水產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)有重大意義。
    本項(xiàng)目所采取的技術(shù)將以很小的投入,解決國內(nèi)常規(guī)方法無法解決的田間灌溉節(jié)水、節(jié)能和防止地下水污染等問題。
    4. 調(diào)虧型實(shí)時(shí)變量田間節(jié)水灌溉技術(shù)體系:
    4.1核心技術(shù):
    其核心技術(shù)是“實(shí)時(shí)變量灌溉”和“調(diào)虧灌溉”。 該成果通過了農(nóng)業(yè)部組織的鑒定。項(xiàng)目總體達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。
    調(diào)虧灌溉——調(diào)整并保證作物最佳虧水度,確保作物高產(chǎn)出高效益。
    實(shí)時(shí)變量灌溉——根據(jù)作物品種、生育期、地塊位置、氣象等諸多因素的不同,實(shí)時(shí)制定灌溉制度,變量灌溉。
    采用本技術(shù)將實(shí)現(xiàn)“測(cè)土施水”、“變澆地為澆作物”——這是以極小投入實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)水節(jié)能的關(guān)鍵,也是現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想在農(nóng)業(yè)節(jié)水上的應(yīng)用。
    4.2技術(shù)路線:
    本技術(shù)采用的技術(shù)路線不同于傳統(tǒng)的技術(shù)路線,它體現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)時(shí)地變量地對(duì)待灌溉問題的思想,即“測(cè)土施水(灌溉),變澆地為澆作物”。
    其技術(shù)路線如下:
    作物根區(qū)土壤水分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)——作物需水短期預(yù)報(bào)——選定灌溉策略(調(diào)虧類型MAD、EAD 、RDI)——確定灌水方式——確定灌水時(shí)間和灌水量——定時(shí)定量灌溉。
    實(shí)用型現(xiàn)代高科技田間節(jié)水高效環(huán)保灌溉技術(shù)體系包含如下技術(shù)環(huán)節(jié):(1)通過在田區(qū)、田塊代表地點(diǎn),對(duì)根區(qū)土壤水勢(shì)在作物生長過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);(2)利用氣象數(shù)據(jù)對(duì)作物耗水量進(jìn)行短期預(yù)報(bào);(3)根據(jù)可資利用的植物水生理規(guī)律,農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)總結(jié),作物節(jié)水高效栽培模式與經(jīng)驗(yàn)(如商丘模式、吳橋模式等),或從高效利用水資源,從最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益上考慮選定灌溉策略;(4)在根區(qū)土層有效水量收支平衡的基礎(chǔ)上,制定田塊灌水日期、灌水量、灌水順序與部位等,對(duì)田塊灌溉作出日程安排,這就是田塊實(shí)時(shí)灌溉制度制定技術(shù);(5)開發(fā)或選用適當(dāng)?shù)牡孛婀?畦灌、溝灌、軟管灌——小黑龍)、噴灌和各種微噴滴灌的量水裝置,以求灌水定量;(6)進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)行各種田間灌水方法的技術(shù)細(xì)節(jié),尤其是量大面廣的各類地面灌,采用低能耗灌水設(shè)備與技術(shù),實(shí)現(xiàn)按時(shí)按量按所要求的部位灌水。
 

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