新疆滴灌自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題及對(duì)策

陳林1，程蓮2

(1.新疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司,新疆石河子832000；2.國(guó)家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心(新疆)，新疆石河子832000)

摘要：隨著滴灌技術(shù)在新疆的快速發(fā)展,滴灌自動(dòng)化技術(shù)的推廣趨向成熟,但目前仍存在不容忽視的問(wèn)題。通過(guò)分析新疆滴灌自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展背景與發(fā)展現(xiàn)狀,指出存在的問(wèn)題及相應(yīng)發(fā)展對(duì)策,以便促進(jìn)新疆滴灌逐漸向低能耗、集約化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新疆；滴灌自動(dòng)化；對(duì)策

收稿日期：2015-06-03

基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”項(xiàng)目——主要糧食作物滴灌關(guān)鍵技術(shù)與裝備(2011AA100508)。

作者簡(jiǎn)介：陳林(1976-)，男，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事高效節(jié)水灌溉和水稻節(jié)水研究；E-mail:270457471@qq.com。

為保障國(guó)家糧食安全，我國(guó)需要大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)[1]。順應(yīng)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)把提高灌溉水利用率、作物水分生產(chǎn)效率和單方水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益作為主要目標(biāo)，朝著低能耗、集約化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。新疆節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展開(kāi)始由“規(guī)模擴(kuò)張”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤豳|(zhì)增效”，從高效節(jié)水向高效用水轉(zhuǎn)變[2]，這一目標(biāo)的確定，為滴灌自動(dòng)化技術(shù)的快速推廣提供了有利條件。

1大田滴灌自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展背景

1.1　大田滴灌技術(shù)快速發(fā)展

新疆農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉經(jīng)歷了從大水漫灌、噴灌和膜下滴灌的3個(gè)階段，走出了一條借鑒與自主創(chuàng)新相結(jié)合的節(jié)水灌溉發(fā)展之路，已成為我國(guó)在大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用節(jié)水滴灌技術(shù)范圍最廣、面積最大、發(fā)展最快的地區(qū)之一，成為我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水滴灌技術(shù)應(yīng)用的樣板。從1999年起，新疆兵團(tuán)先后出臺(tái)了相關(guān)政策，推動(dòng)了膜下滴灌技術(shù)的大面積推廣，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益[3]。在兵團(tuán)的示范及推廣下，新疆自治區(qū)也對(duì)高效節(jié)水灌溉工程給予了政策和資金支持。到2014年新疆農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉面積累計(jì)達(dá)267萬(wàn)hm2，其中滴灌面積占90%以上。

1.2　多種作物應(yīng)用滴灌技術(shù)

新疆從大田棉花應(yīng)用膜下滴灌試點(diǎn)開(kāi)始，逐步開(kāi)展不同區(qū)域、多種作物滴灌技術(shù)應(yīng)用研究，作物由棉花等大田經(jīng)濟(jì)作物逐步擴(kuò)展到糧食作物和

園藝果樹(shù)作物，且增產(chǎn)幅度很大。滴灌玉米可增產(chǎn)38.7%，節(jié)水35.7%，收益增加247.69元/667m2；滴灌小麥平均產(chǎn)量為570kg/667m2，增產(chǎn)32%，節(jié)水40%，收益增加200元/667m2。2013年，兵團(tuán)奇臺(tái)農(nóng)場(chǎng)滴灌玉米最高產(chǎn)量為1 511.74kg/667m2；2009年，新疆石河子市148團(tuán)7連滴灌春小麥10.7 hm2,產(chǎn)量實(shí)收806kg/667m2。水稻膜下滴灌栽培技術(shù)經(jīng)新疆天業(yè)10年研究也獲得重大突破，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)種植水稻的“水作”方式，全生育期無(wú)水層、不起壟，實(shí)現(xiàn)了水稻鋪管、鋪膜、精量播種一體機(jī)械作業(yè)有機(jī)結(jié)合，灌溉用水從2 000 m3/667m2下降到700 m3/667m2，節(jié)水65%[4]，2012年經(jīng)兵團(tuán)組織專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)鑒定產(chǎn)量達(dá)到836.9kg/667m2，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。成熟的滴灌農(nóng)藝配套措施能確保農(nóng)民收入的提高，帶動(dòng)了農(nóng)民投資的積極性，也使農(nóng)民愿意為滴灌自動(dòng)化技術(shù)增加投入。

1.3　滴灌發(fā)展前景廣闊

大田膜下滴灌技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的灌水技術(shù)，它成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的技術(shù)平臺(tái)，精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)施肥等技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用，有效提升了新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平，使新疆農(nóng)業(yè)整體處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。滴灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)(精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)灌水、精準(zhǔn)施肥等)、高效(勞動(dòng)效率高、增產(chǎn)幅度大)、節(jié)約(節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)肥等)、環(huán)保(環(huán)境友好、鹽漬土改良利用等)、易控(機(jī)械化、自動(dòng)化、集約化)，也促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)向規(guī)?；⒓s化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化方向發(fā)展。這將是實(shí)現(xiàn)干旱區(qū)大田作物農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路，其發(fā)展前景非常廣闊。

2新疆大田自動(dòng)化滴灌的發(fā)展與應(yīng)用概況

2003年，兵團(tuán)第七師130團(tuán)率先在大田棉花上開(kāi)發(fā)和應(yīng)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(tǒng)將滴灌技術(shù)、土壤水分檢測(cè)技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，利用移動(dòng)通訊GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉。2005年，第一師3團(tuán)建成2 000 hm2棉田滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)，由團(tuán)場(chǎng)自主設(shè)計(jì)、聯(lián)合研發(fā)的棉田膜下自動(dòng)化滴灌智能化分析決策系統(tǒng)，以其節(jié)水、省勞力、自動(dòng)化程度高、分析決策準(zhǔn)確等因素榮獲2006年國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部頒發(fā)的“優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)”，通過(guò)3團(tuán)的示范帶動(dòng)效應(yīng)，帶動(dòng)了第一師各團(tuán)場(chǎng)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，為其后向全兵團(tuán)擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。兵團(tuán)第八師從2006年開(kāi)始在148團(tuán)首期建設(shè)滴灌自動(dòng)化大田126 hm2，補(bǔ)助1 000元/667m2，其后在145團(tuán)、149團(tuán)、150團(tuán)陸續(xù)開(kāi)始建設(shè)自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)，補(bǔ)助300元/667m2，截止2013年，累計(jì)建設(shè)3 000 hm2[5]。

目前，全兵團(tuán)共建設(shè)大田自動(dòng)化滴灌面積約2.7萬(wàn)hm2，實(shí)際使用面積約1.2萬(wàn)hm2，主要集中在第一師、第七師、第八師。新疆自治區(qū)從2008年哈密市南戈壁項(xiàng)目區(qū)建成第一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)以來(lái)，11個(gè)地(州)已累計(jì)建成1.2萬(wàn)hm2高效節(jié)水自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中哈密地區(qū)0.33萬(wàn)hm2、阿勒泰地區(qū)0.23萬(wàn)hm2、昌吉州0.23萬(wàn)hm2、吐魯番地區(qū)0.12萬(wàn)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(dòng)化滴灌面積約1萬(wàn)～1.33萬(wàn)hm2，以棉花為例，與常規(guī)灌溉相比，節(jié)水11.8%，氮肥利用率達(dá)到56.5%，磷肥利用率達(dá)到21.8%，灌水均勻度提高到94.3%，農(nóng)工管理面積增加到10～13.4 hm2，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高1.45倍，棉花增產(chǎn)10.3%以上。

3新疆大田自動(dòng)化滴灌技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

3.1系統(tǒng)造價(jià)仍然偏高

滴灌自動(dòng)化經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展從畝投入上千元已經(jīng)降低到目前三四百元，產(chǎn)品也從國(guó)外進(jìn)口發(fā)展為國(guó)產(chǎn)為主，但系統(tǒng)造價(jià)目前仍然偏高，還有較大的降價(jià)空間。主要是系統(tǒng)本身的硬件投入,如性能穩(wěn)定的電磁閥多為國(guó)外產(chǎn)品,價(jià)格較高；其次，缺乏配套自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)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(dòng)化成本高的主要原因。

3.2系統(tǒng)設(shè)備質(zhì)量不可靠

直接從國(guó)外引進(jìn)的灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品沒(méi)有針對(duì)農(nóng)用水質(zhì)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，在功能上不能完全滿足國(guó)內(nèi)農(nóng)戶(hù)的個(gè)性化需求。目前，國(guó)內(nèi)各企業(yè)生產(chǎn)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(xiàn)有的滴灌系統(tǒng)或多或少地存在低壓運(yùn)行狀態(tài)，一旦實(shí)行自動(dòng)化灌溉，整個(gè)系統(tǒng)處于正常的壓力下，地面設(shè)備包括一些連接管件的質(zhì)量問(wèn)題就會(huì)暴露出來(lái)，損壞和漏水情況加重。很多用戶(hù)可能誤認(rèn)為是自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)的問(wèn)題，這樣會(huì)給滴灌自動(dòng)化的推廣造成負(fù)面影響。

3.3農(nóng)用滴灌電磁閥缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的電磁閥產(chǎn)品由于公司規(guī)模、研發(fā)能力等限制，其產(chǎn)品性能良莠不齊，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其規(guī)范，不同廠家的灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)信息共享，導(dǎo)致產(chǎn)品在更新和安裝方面不能統(tǒng)一，給用戶(hù)造成了很大的麻煩。

3.4自動(dòng)化設(shè)備的管理不完善

目前很多自動(dòng)化系統(tǒng)的管理者、使用者和維護(hù)者沒(méi)有得到很好的培訓(xùn)，對(duì)設(shè)備的性能、特點(diǎn)和日常維護(hù)不甚了解，操作、維護(hù)不熟練。每年重復(fù)的拆卸和安裝工作，加上保管不善造成設(shè)備損壞、零部件丟失現(xiàn)象嚴(yán)重。這些問(wèn)題如果由供貨商承擔(dān)責(zé)任會(huì)使得供貨商不堪重負(fù)，供貨服務(wù)不及時(shí)也會(huì)造成設(shè)備利用率下降。

3.5自動(dòng)化系統(tǒng)配置缺乏實(shí)用性

目前除田間閥門(mén)控制以外，只有利用土壤濕度信息進(jìn)行輔助決策具有一定的實(shí)用價(jià)值，其它僅限于科研使用和示范。一方面供貨商抱著多賣(mài)設(shè)備的心理向用戶(hù)推薦“最先進(jìn)”、“最全面”的自動(dòng)化系統(tǒng)，使用戶(hù)購(gòu)進(jìn)了一些不太實(shí)用的設(shè)備；另一方面自動(dòng)化控制系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理中缺乏與農(nóng)藝技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，造成很多系統(tǒng)的增產(chǎn)效果不理想。從而影響用戶(hù)信心，影響推廣速度。

3.6節(jié)水灌溉工程企業(yè)缺乏相應(yīng)的等級(jí)認(rèn)證

節(jié)水企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新力量薄弱，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品是原有產(chǎn)品的簡(jiǎn)單延伸，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)換代。目前，因節(jié)水灌溉行業(yè)沒(méi)有水利部及相關(guān)權(quán)威部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)，在節(jié)水灌溉工程招標(biāo)中大多采用建設(shè)部頒發(fā)的水利工程總承包資質(zhì)作為招標(biāo)投標(biāo)資質(zhì)要求，導(dǎo)致在項(xiàng)目招標(biāo)過(guò)程中，一些地方小企業(yè)、建筑工程等非灌溉行業(yè)的施工企業(yè)，甚至沒(méi)有節(jié)水灌溉工程施工能力和經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)參與投標(biāo)并中標(biāo)，對(duì)高效節(jié)水灌溉工程的質(zhì)量及實(shí)施效果有較大影響，同時(shí)工程維護(hù)及售后服務(wù)無(wú)法保障。

4新疆大田自動(dòng)化滴灌技術(shù)發(fā)展對(duì)策

4.1制定相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

過(guò)去的滴灌設(shè)計(jì)往往偏重于考慮水利可用性，造成滴灌系統(tǒng)適應(yīng)性差、管理不方便，應(yīng)加強(qiáng)以用戶(hù)為中心的設(shè)計(jì)理念，把自動(dòng)化系統(tǒng)作為一個(gè)重要手段加以考慮，盡快制定和完善大田滴灌自動(dòng)化設(shè)計(jì)、滴灌農(nóng)用電磁閥、控制系統(tǒng)等相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件。

4.2加快自動(dòng)化專(zhuān)用灌水器的研究和產(chǎn)品的升級(jí)換代

目前，我國(guó)自動(dòng)化滴灌技術(shù)已相對(duì)成熟，初步具備大規(guī)模應(yīng)用的條件。使用者越來(lái)越趨向于普通農(nóng)戶(hù)，因此灌溉自動(dòng)化的操作方式要向直觀、簡(jiǎn)潔、實(shí)用的方向發(fā)展，在配套產(chǎn)品研發(fā)上，今后應(yīng)重點(diǎn)推廣低壓補(bǔ)償式滴灌帶、小流量高抗堵滴灌帶、高效能水泵、低能耗過(guò)濾器、大管徑低壓系列管材等低能耗滴灌產(chǎn)品。

4.3加快智能化決策系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的研發(fā)

現(xiàn)階段的灌溉信息化建設(shè)以實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化為主,應(yīng)留有接收和執(zhí)行智能化決策信息的接口和能力。加大農(nóng)學(xué)、水利、信息化的專(zhuān)家對(duì)智能決策系統(tǒng)的研發(fā)力度,取得成果后為自動(dòng)控制系統(tǒng)提供決策數(shù)據(jù)，形成自動(dòng)化推動(dòng)智能化并促進(jìn)自動(dòng)化的良性循環(huán)。

4.4加大對(duì)節(jié)水設(shè)備市場(chǎng)的管理

將產(chǎn)品認(rèn)證作為節(jié)水灌溉建設(shè)采購(gòu)相關(guān)產(chǎn)品的必備條件，逐漸將簡(jiǎn)陋、低水平的家庭式、作坊式企業(yè)摒棄出節(jié)水市場(chǎng)。逐步擴(kuò)大節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)在各種大田作物上的推廣應(yīng)用，政府在推廣過(guò)程中給予相應(yīng)的補(bǔ)貼政策。

4.5服務(wù)體系的轉(zhuǎn)變和升級(jí)

隨著大田滴灌自動(dòng)控制灌溉技術(shù)的推廣，營(yíng)銷(xiāo)模式將發(fā)生較大變化。以滴灌系統(tǒng)為銷(xiāo)售單位的基礎(chǔ)上附加專(zhuān)家信息系統(tǒng)服務(wù)，采用“產(chǎn)品加技術(shù)”打包銷(xiāo)售的理念，通過(guò)采集反饋的信息在專(zhuān)家信息服務(wù)平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)分析決策，可在網(wǎng)上對(duì)用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)。

4.6加強(qiáng)對(duì)基層農(nóng)戶(hù)的宣傳和培訓(xùn)

加強(qiáng)用戶(hù)培訓(xùn)，提高認(rèn)識(shí)，協(xié)調(diào)滴灌設(shè)計(jì)系統(tǒng)和生產(chǎn)管理的關(guān)系，提高輪灌制度設(shè)計(jì)水平，將管理模式與自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)統(tǒng)一，充分發(fā)揮自動(dòng)滴灌系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和潛力。

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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