我国黄淮麦区常见冬灌方式效果对比分析

蔡东明 邓宝英 雷和涛 杨永军 贺勇

摘要：我国是严重缺水的国家，人均水资源占有量只有世界平均水平的1/4，而作为我国赖以生存的第2主粮小麦，其生产的水成本是惊人的“斤粮吨水”消耗极大，因此如何在保证小麦生产水平的基础上，找到一种节约水资源的冬灌方式是急待解决的问题。本文将大水漫灌、微喷灌及喷灌3种常见方式进行对比分析显示，使用微喷灌综合效果最好。

关键词：小麦;冬灌;对比

引言

目前全球淡水资源仅占其总水量的2.5%，其中70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%。我国的淡水资源虽然总量为28000亿m3占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大名列世界第4，但是我国的人均水资源占有量只有2300m3，仅为世界平均水平的1/4，因此我国是一个严重缺水的国家。水利是农业的命脉，农业生产需要消耗远远大于生活用水量的水资源，据调查作为我国赖以生存的第2主粮小麦，其生产的水成本是惊人的“斤粮吨水”，就是每产出0.5kg小麦籽粒，小麦从播种到收获需要消耗大约1t水。因此节水灌溉是相关农业科研院所急待研究的尖端课题，那么怎样在保证小麦品质产量不下降的基础上减少其对水资源的消耗呢？将传统冬灌方式大水漫灌、最新节水灌溉研究成果微喷灌以及正在示范推广的半固定式喷灌技术进行对比分析认为微喷灌节约水资源、适用范围广、省时省力、灌溉效果最好。

1大水漫灌

大水漫灌是在田间不做任何沟埂，灌水时任其在地面漫流，凭借重力作用浸润土壤，是一种比较粗放的灌水方法，也是最原始最不节水的灌溉方式。大水漫灌均匀性差容易产生积水，影响小麦正常呼吸进而阻碍其生长发育，而且因为深层渗漏和地表径流严重浪费水资源，并且容易造成地下水位抬高导致土壤盐碱化，在发达国家已经逐渐被淘汰。但由于成本低投入少，在多数发展中国家中仍然被广泛采用。据统计大水漫灌的水利用率仅为40%～60%，就是说50%水被白白浪费掉了，显然这种古老落后的冬灌方式是不可取的。

2微喷灌技术

2.1微喷灌技术简介

微喷灌是微喷带灌溉的简称，微喷带灌溉不同于传统冬灌，浇的对象不是土壤而是小麦，它采用全程管网低压直接将水输送给小麦根系和周围土壤以及小麦叶面，水从主管的分支微喷带上无数有序排列的小孔喷出，直射到空中的水流就能形成类似细雨的效果。微喷带又称多孔管、喷水带、喷灌带、微喷灌管，是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光方法直接加工小孔，进行微喷灌的节水灌溉设备（见图1）。

2.2微喷灌技术的优点

2.2.1节约水资源

微喷灌技术基本上不产生深层渗漏和地表径流，因此最大限度的减少了消耗，节约了水资源，微喷灌技术与大水漫灌相比节水大约50%～60%。

2.2.2微喷灌技术不会破坏土壤结构

因为微喷灌技术用水量适宜，不产生深层渗漏，因此不会造成地下水位抬高导致土壤盐碱化破坏土壤结构。

2.2.3微喷灌可以改善小麦生长发育的外部条件

微喷灌可增加空气湿度，在水温低于气温时，微喷灌可将水在空气中升温从而增加地温，因此有利于作物生长发育。

2.2.4微喷灌不会产生板结，不会妨碍小麦正常生长

2.2.5微喷灌设备在小麦秋播后铺设，收获前收回

期间可以根据需要多次使用，使用时只需1人管理水源，省时省力。

2.2.6微喷灌技术适用范围广

微喷灌技术不受地形地貌限制，微喷带铺设到哪里水就可以灌到哪里。

2.2.7安装简单

微喷灌技术安装简单，只需短暂培训即可胜任安装工作。

2.2.8材料成本低便于推广

根据测算安装微喷灌，投入成本只有400元/667m2左右。

但同时，微喷灌技术还存在一些不足，例如易受杂草作物茎秆的阻挡而影响喷洒质量。

3半固定式喷灌技术

3.1半固定式喷灌技术简介

喷灌是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地表和作物表面的灌水方法。喷灌可分为固定式喷灌和半固定式喷灌。固定式喷灌需要地下铺设管道，然后加压水由地上喷头喷出。因其工程量较大容易堵塞，整地时易损毁因此被逐渐淘汰。国内最新半固定式喷灌技术研究成果是西北农林科技大学节水研究院，研制的半固定式太阳能喷灌机，它有加压设备（柴油泵）、管道、移动式喷头3部分组成，加压设备将水加压后通过管道从移动式喷头呈扇形喷出，太阳能回收设备通过管道牵引移动式喷头，以20～50m/h速度移动，达到模拟人工降雨的效果（见图2）。

3.2半固定式喷灌技术优点

3.2.1节约水资源

据测算半固定式喷灌与大水漫灌相比节水大约30%～50%。

3.2.2保持水土

半固定式喷灌的水滴直径和强度可根据土壤质地进行调整，不会产生冲刷，避免水、土、肥的流失。

3.2.3节约土地

采用半固定式喷灌技术可节省大约3%～7%的田间沟渠面积，提高了土地利用率。

3.2.4节省劳动力

半固定式喷灌提高了灌溉机械化程度和自动化程度，大大减轻了劳动强度，节省劳动力。

3.2.5适应性强

半固定式喷灌不受地形坡度和土壤透水性的限制，适应性强，可以适用于平原丘陵，砂质土、黏质土土壤。

3.2.6提高产量

半固定式噴灌便于严格控制土壤水分，保持土壤肥力。同时可以调节田间小气候，在炎热季节起到降低叶面温度的作用，并冲掉茎叶上的尘土，有利于植物的呼吸和光合作用达到增产效果，并可同时改善小麦品质。

3.2.7适用范围较广

半固定式喷灌不仅可用于小麦等农作物灌溉，而且可用于园林草地、花卉灌溉，同时可兼作喷洒肥料、农药等。

3.3半固定式喷灌技术缺点

3.3.1受风和空气湿度影响大

当风速在5.5～7.9m/s即4级风以上时能吹散水滴，使喷灌均匀度大大降低飘移损失也会增大。当空气湿度过低时蒸发损失加大。通过在宁夏、陕西、云南、河南、湖北、北京、福建、新疆等8个省市的统一实测，在相对湿度为30%～62%、风速0.24～6.39m/s的情况下，半固定式喷灌水资源损失为7%～28%。

3.3.2耗能较大

为了喷洒均匀必须给水加一定压力，消耗较大能源（柴油泵或汽油泵）。

3.3.3投资成本高

一台半固定式太阳能喷灌机的价格在8～10万。

4评价与分析

4.1节约水资源方面

传统大水漫灌方式因为受到地形地貌坡度的影响，导致局部积水、深层渗漏和地表径流，因此严重浪费水资源，水利用率只有40%～60%。而微喷灌技术不受地形地貌坡度的影响，根据实验对比测算微噴灌技术与大水漫灌相比节水大约50%～60%，半固定式喷灌技术与大水漫灌相比节水大约30%～50%。

4.2灌溉效果方面

传统大水漫灌因地形凹凸不平及存在坡度，有的地方浇不上有的地方植株被完全淹没，导致小麦叶片因不能正常呼吸而死亡，并且下渗不均匀灌溉效果差。微喷灌技术不受地形地貌坡度的影响，不论高低喷洒都十分均匀，一般情况下喷洒大约2h左右地表会产生积水，此时地下已均匀下渗约20cm达到灌溉要求。半固定式喷灌太阳能回收设备通过管道牵引移动式喷头最慢速度是20m/h，通过实测显示下渗深度为5cm，这个深度如遇干燥空气很快地表就干了，因此不能产生反复上冻消结而优化土壤结构的冬灌效果，就此已向研制者建议能否将牵引速度降至5～10m/h。

4.3灌溉成本方面

大水漫灌至少需要雇2～3人现在农村劳动力短缺，青壮年不愿待在农村都外出打工，冬灌又脏又累雇1人每天120元，冬灌成本大约280元/667m2。微喷灌技术投入成本400元/667m2左右。半固定式喷灌技术除一次性采购设备需要8～10万外，还需柴油等其它耗材，经折旧计算成本大约600元/667m2（不包括后期维修费用）。

5结论

经过对比分析传统大水漫灌方式浪费水资源严重应该尽快淘汰。微喷灌技术相比大水漫灌节水大约50%～60%，而且灌溉效果良好有利于小麦生长发育，并且投入成本低便于推广。半固定式喷灌技术没有完全达到冬灌目的，设备还需调试改进。我国冬小麦主产区在黄淮流域每年可以收获大约1.2亿t优质冬小麦，如果按照微喷灌技术可以节水50%来估算，生产1.2亿t小麦节约的水资源至少可以供给5千万人口使用，相当于半个四川省的人口。水是生命之源，没有水一切生命都不能生存。我国是一个严重缺水的国家，节约用水人人有责，小麦冬灌只是农业用水的1个方面，还可以从工业用水，海水淡化等方面考虑，以避免我国未来出现中东某些地区水比油贵的现象。

参考文献

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