增效农业话节水——北京中农天陆访谈录

靳宏梅，许庆广

（中农天陆微纳米气泡水科技有限公司，北京 100083）

我国是一个严重缺水的国家，虽然水资源总量较多，但由于是人口大国，所以人均水资源占有率极低。我国水资源在地区之间的分布不均匀，导致我国对水资源的开发利用上存在着较大的难度。我国耕地面积较多，这些耕地是国民粮食的主要来源，所以农业用水量需求较大，但在许多农村，仍沿用传统的地面灌水技术，存在着水渠渗漏的情况，导致灌溉水的利用率极低，造成水资源的严重浪费。所以推广高效的节水灌溉技术迫在眉睫，本刊就此采访了中农天陆微纳米气泡水科技有限公司（简称中农天陆）市场部和项目部相关负责人，一起探讨目前节水灌溉现状，以期有所指导和引领。

访谈对象：中农天陆市场部主管靳宏梅

请您谈一下节水灌溉的意义。

靳宏梅：针对我国目前农业用水现状，推行节水灌溉很有必要。节水灌溉是采取最有效的技术措施，使较少的灌溉水量能够创造最佳的生产效益和经济效益。实行节水灌溉工程可以减少灌溉过程中劳动力的配置，提高水资源的利用率。高效的灌溉技术不仅可以改善土壤性状，同时还可同易溶性肥料、植物生长调节剂、内吸杀虫剂等相溶后供给作物，减少中耕、施肥、喷药、锄草等的作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力物力。通过节水灌溉，农作物得到及时的灌溉，提高了灌溉效率，缓解部分地区水资源短缺问题，能有效促进粮食增产增收。此外，节水灌溉还能实现节地、节电等效益。

我国整体上来讲是一个缺水的国家，目前主要有哪些值得推广的节水灌溉技术呢？简要介绍一下吧。

靳宏梅：现行推广的技术主要有滴灌、微喷灌、小管出流灌溉、微润灌溉、痕量灌溉、喷灌等，应用比较广泛的是滴灌、微喷灌和喷灌技术。下面我从灌溉原理及技术的优缺点方面简单讲一下。

滴灌不破坏土壤结构，土壤内部的水、肥、气、热可保持适宜于作物生长的良好状态，蒸发损失较小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌溉方式。滴灌的主要特点是灌水量小，灌水器流量为2～12 L/h，因此，一次灌水延续时间较长，灌水的周期短，可以做到小水勤灌。滴灌需要的工作压力低，能够较准确地控制灌水量，可减少无效的棵间蒸发，降低水资源的浪费量。

滴灌可适用于蔬菜、果树、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞，因此应对水源进行严格的过滤处理。

微喷灌是通过低压管道系统，利用折射、旋转或辐射式微型喷头将微量水均匀地喷洒到作物区域的精准灌溉技术。微喷灌时水流以较大的流速由微喷头喷出，在空气阻力的作用下粉碎成细小的水滴降落在地面或作物叶面。

微喷灌对土壤地形的适应性较强，可在较为复杂的地形下正常工作；可对作物根部、土壤均匀灌溉，形成良好的水肥气热环境，促进作物生长。微喷头口径小、压力大，有很大的雾化指标，能够提高空气湿度，降低小环境温度，调节局部气候，适合作用于木耳等喜阴湿的菌类作物。目前广泛应用于蔬菜、花卉、果树、药材等种植场所，以及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。不足之处在于相较于地面灌溉，一次性投资较大，且对水质要求较高。

喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。喷灌可提高土地利用率，防止土壤冲刷和盐渍化、不破坏土壤结构，可调节地面气候且不受地形限制等。突出的优点在于使农田灌溉由传统的人工作业变成半机械化、机械化，甚至自动化作业。但是喷灌在空气中损失较大、耗能，需要较高的投资。喷灌的应用范围较广，适用于各种地形、土质下的果树、花卉、苗圃、城市园林绿化等。

访谈对象：中农天陆项目管理部经理许庆广

谈到节水，离不开水肥一体化技术，作为项目管理部负责人，您能简要介绍一下该项技术吗？

图1为高速铁路现场波磨的实拍照片，图1(a)波磨的测量波长为150 mm，最大谷深0.11 mm；图1(b)波磨的测量波长约为120 mm，最大谷深为0.05 mm。

许庆广：水肥一体化技术是将施肥与灌溉结合在一起的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统（或地形自然落差），将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配对成肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相溶后，通过管道和滴头形成均匀、定时、定量地浸润作物根系生长发育区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量。

水肥一体化中最为重要的一环为自动施肥系统，可根据作物不同生长时期的需肥规律，以全水溶性肥为原料，精确控制养分比例，精准配制各种作物所需的液体配方肥料，按需定量自动化施肥。水肥一体化技术在大田、果树、设施农业均有广泛应用。水肥一体化技术是节水节肥的一项重要技术，尤其是在我国水资源严重短缺的情况下，很有必要进行大力推广。

请您结合案例具体讲解一下水肥一体化的整个操作系统及其产生的效益情况。

许庆广：那就以水肥一体化技术应用较好的设施温室水肥一体化及物联网系统建设项目为例，阐述该技术的具体应用情况。

该项目共涉及日光温室9栋、冷棚6栋，实施面积1.4万m2。主要种植作物为西瓜。根据客户对灌溉施肥及应用物联网的需求，主要设计并实施包括“温室环境监测控制”“水肥一体化监测控制”子系统、“视频监控系统”和“办公室监控设备”4个版块。其核心技术为“温室环境监测控制”和“水肥一体化监测控制”系统。水肥一体化系统包括恒压供水系统、过滤系统、施肥系统、营养液消毒系统、自动控制系统、灌溉管网系统。

恒压供水系统以管网水压（或用户用水流量）为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节（PID），使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的。该系统确保了管道压力始终处于稳定的值，避免由于压力不稳导致管道破裂等情况的发生。

过滤系统包括离心过滤器、砂石过滤器和叠片过滤器，离心过滤器主要分离水中含有的大量沙子及石块，在满足过滤要求的条件下，分离466～1 166 μm砂石的能力可达到92%～98%。砂石过滤器通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体深层过滤，起到很好的一级过滤。叠片过滤器属于反冲洗过滤器，叠片过滤器可以过滤细小的杂质，当压差达到一定值时，自动反冲洗开启，将杂质冲洗出过滤系统。经过上述过滤系统，水源完全满足了灌溉的要求。

施肥系统主要是安装了自动灌溉施肥机，该自动灌溉施肥机可以自动调节肥液的EC值和pH，并可按照设定的条件进行自动化运行，实现了自动灌溉和施肥，节省大量的人工，减少肥料的投入。

营养液消毒系统主要对原营养液进行消毒，主要采用紫外线消毒器和微纳米消毒机进行消毒，这两种消毒设备的同时使用，很好地对营养液进行了消毒处理，使营养液符合种植要求，防止病虫害的传播。

自动控制系统主要对所有的设备进行自动控制，可以根据设定的参数运转，实现无人值守，确保种植系统的良好运行。

灌溉管网系统主要是整个项目所涉及的管路，包括主管道和支管道以及末端灌水管道，根据甲方要求进行管网设计，以高效、高标准为标准，达到整个水肥一体化项目设计要求。

该项目取得了巨大成功，西瓜667 m2产量提高30%以上，效益提高1.2万元，综合经济效益翻了一番。

除了该项目外，其实我们还有很多比较成功的节水灌溉项目。例如内蒙古乌海市的水肥一体化项目，建设面积约5 000 m2,种植作物为黄瓜和西红柿，种植方式为无土栽培，灌溉方式为滴箭灌溉，将连栋温室分为3个灌溉单元，利用自动灌溉施肥机实现每个区的自动灌溉和施肥。作物长势良好，经济效益可观。

请您谈谈目前有哪些政策性文件提出了节水灌溉的要求？

许庆广：根据国家农业节水纲要（2012—2020）的规划，到2020年全国农田有效灌溉面积达到6.7×107hm2，新增节水灌溉工程面积2.0×107hm2，其中新增高效节水灌溉工程面积1.0×107hm2以上。2012—2015年国家新增高效节水灌溉工程面积3.3×106hm2，也就意味着“十三五”期间，我国需新增高效节水灌溉面积6.7×106hm2以上，建设面积较“十二五”接近翻倍。2016年发改委等多部委印发的《全民节水行动计划》要求“发展农业节水灌溉”“结合灌溉设施建设水肥一体化等技术，提高水肥资源利用效率”。国务院印发的《全国农业现代化规划（2016—2020年）》明确提出了“到2020年，农业灌溉用水总量基本稳定，化肥、农药使用量零增长”“加快实施‘互联网+’现代农业行动”。另外，各地方也相继出台了好多相关政策，积极响应国家号召，大力发展节水农业。

对于节水农业的未来您又有怎样的看法？

许庆广：谈起节水农业这个话题，不得不提一下以色列。以色列与我国西部地区极为相似，都属于严重缺水地区，但是以色列长期致力于发展农业节水技术，在水资源调配、废水利用、创新灌溉技术等方面积累了大量的经验，非常值得我们借鉴。在以色列，水资源被列为国家战略资源进行统一调配；同时，滴灌技术不断发展更新，并从滴灌技术中派生出埋藏式、喷洒式、散布式灌溉；污水回用系统也是不断完善，处理过的污水可用于农业和工业。

在我国，由于人们节水意识不强，节水技术与农艺技术、施肥技术不配套等原因，在高效节水灌溉技术发展上还存在许多问题，应引起有关方面的高度关注。

在推进中国农业现代化的进程中，农业节水灌溉的快速发展，除了国家及地方的政策扶持，还需要通过“产、学、研、用”进行有效结合，同时促进国内外农业节水灌溉行业的交流与合作，引进国际节水灌溉发展的新理念、新模式、新业态、新科技，打造中国农业节水灌溉新高地。