发展我国设施农业节水灌溉技术的对策研究

发展我国设施农业节水灌溉技术的对策研究

杨培岭 李云开

（中国农业大学，北京100083）

摘要：大力推广农业节水灌溉，是从根本上解决我国农业缺水问题的重要措施。在设施农业上大力推广现代节水灌溉技术，将更有利于我国节水农业的稳步发展。作者分析了我国农业的特点和面临的水资源短缺的严峻状况；回顾了国内外设施农业的发展形势和节水灌溉技术与设备的应用现状。提出设施农业实施节水灌溉的重要性和今后大力发展设施农业节水灌溉技术的对策。

关键词：设施农业，节水灌溉

一、引言

我国是一个农业大国，建国50年来，农业得到很大发展，取得了以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口的举世瞩目的成就。当前，制约我国农业发展的主要因素是水资源严重的不足。我国水资源总量2．8万亿m3，居世界第6位，但因人多地广，按12.4亿人口计算，人均年占有量仅2260 m3，不足世界人均占有量的 l／4，居世界第109位，为13个贫水国之—。按现在灌溉用水统计，全国在中等干旱年农业缺水300亿m3。按“九五”发展目标测算，农业发展5000万亩灌溉面积需新增加用水量300亿m3，也就是说，到本世纪末需新增供水量600亿m3，才能保证农业的用水需要。农业用水资源的开发是很困难的，它投资大，见效慢，受地理条件和资金等限制较大，短期内不能解决大面积的农用灌溉问题，节水灌溉不失为一种行之有效解决水资源匮乏的好方法。大力推广农业节水灌溉，是从根本上解决我国农业缺水问题的重要措施。各级政府对节水灌溉都非常重视，采取了很多节水灌溉方式，并取得了较好的节水效果。从国家农业经济发展分布状况和投入产出效果的现状分析，首先，在设施农业上大力推广现代节水灌溉技术，将更有利于我国节水农业的稳步发展。采用先进的灌溉设备，根据作物生产过程中对水的需要，按时、按需对作物进行灌溉，产量高、品质好、节水明显，水的利用率可以达到90％以上。所以说，现代节水灌溉技术将是我国设施农业今后发展主要方向。

社会进步和科学发展至今日，任何一项单项技术对促进行业发展的能力都是相当有限的。面向21世纪社会发展的趋势，体现出科学的系统化和技术的集成化。多学科的技术集成是当前乃至将来社会迅速发展的动力。节水灌溉与设施农业作为一项系统工程更体现出对高技术集成要求的紧迫性。

二、 设施农业节水灌溉的发展现状

我国现有近90万hm2温室大棚，主要种植各种时令蔬菜、花卉和经济作物，绝大多数采用传统的畦灌，水的利用率只有40％，亩灌水定额为600—800m3，进入90年代我国开始大面积推广节水灌溉技术，先后开发和引进先进国家的温室灌溉设备，主要是滴灌、微灌和与之相配套的设备，促进了我国设施农业节水灌溉设备的生产和应用。大城市的郊区己开始大面积推广温室大棚滴灌设备，节水效果十分明显，亩灌水定额仅为300多m3，增产20%-100%，提高了作物的品质，节省劳力，为发展工厂化农业奠定了基础。

我国从1974年开始推广滴灌技术，主要是应用于果树的灌溉。二十多年来，我国滴灌技术的发展大致经历了三个阶段。80年代以前为第一阶段，此阶段主要是引进、消化和试制，在这期间引进了墨西哥的滴灌产品，安装在果园、自行开发了滴灌带和小管出流产品。

第二阶段为80年到90年代，属于缓慢发展阶段，主要是针对滴灌产品品种少，设备不配套，产品质量差等问题，对已有的产品进行改进，开发了孔口滴头、补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头，并在河北和山东建立了试验示范点，为我国节水灌溉设备的开发和应用起到了很大的推动作用，但由于科研投入不够，设备和技术都不过关，没有大面积推广开。第三阶段为90年代，由于北方地区连续多年的干旱，城市人口的急剧增加，菜篮子工程提到了日程上来。水资源短缺情况加剧，国家对节水灌溉农业十分重视，相对投入增加，同时也提出了发展高标准的设施农业的构想。在这种大背景的前提下，大城市的郊区和小城镇纷纷建立了设施农业的示范点，蔬菜温室大棚象雨后春笋一样发展起来，极大地促进了滴灌和微灌技术的发展。在这时期，主要是改进和研制出新的滴灌设备，如脉冲式滴灌设备、渗水头、补偿式滴灌管、压力调节器、过滤器、施肥器等设备，并且引进了以色列的部分先进技术和设备，使我国北方的果树滴灌、设施农业微灌及蔬菜保护地滴灌都有了较大的发展。同时，制定了滴灌设备技术标准和技术规范，开始对设施农业节水灌溉设备进行了系统的开发和研究。目前我国生产设施农业微灌设备的厂家主要有30多家，其中有近10家工厂能生产配套的产品，其它工厂主要是生产其中的一部分产品，生产的主要产品有：滴距为30、50、100 cm的滴灌管、薄壁式孔口滴灌带、补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器、压差式施肥器，各种规格的滴、喷灌支管等，这些产品大多属于试生产或小批量生产阶段，还没有形成大的批量，技术性能还有待于实际使用的考核和提高。

目前设施农业节水灌溉发展中存在的主要问题是：

渗灌和地下滴灌具有减少水分蒸发、向根系供水及时等优点。但国内目前从事的渗灌或地下滴灌工作中遇到的主要问题是制造工艺差和滴孔堵塞。由于加工工艺不过关导致渗灌管出流不均匀和由于管路供水停止后在滴孔处形成负压，导致滴头（孔）吸土堵塞的原因，大大限制了了这种微灌形式的推广。迄今为止，各国厂家尚未对此给予充分的注意。

在微灌的技术关键和前沿的研究和开发方面：如滴灌带、滴头的抗堵塞（泥沙、盐分、菌藻等）能力和实现灌溉-施肥、灌溉-施药以及灌溉-生长调节剂等的一体化联合运作以及地下微灌方面与国际水平和生产实践的要求还有很大的距离；微压力滴灌系统的研制和国产化工作尚未开展。微灌产品或寿命短、或价格高是制约我国微灌事业发展的症结。

三、国内外设施农业发展现状

1．国外

设施农业温室栽培虽然早有萌芽，但真正作为一个产业得到大规模的发展，只是到本世纪下半叶才开始的。目前设施农业最发达的国家有荷兰、以色列、美国，日本等。

(1)荷兰

荷兰国土在北纬52°—53°之间，与我国最北端的黑龙江漠河相当，日照时间短，大田种植粮食作物经济效益很低，适于发展温室生产。现有温室面积1200 hm2 。荷兰温室多为高大的玻璃温室，占世界的 l／4。其中一半以上种植花卉，年收人高达 110多亿美元，占全国农业总产值的35％。荷兰有700多农户从事温室花卉生产，每天向世界各国出口1700万技鲜花和170万盆花，鲜花出口占世界鲜花市场的60％以上，长期雄居榜首。

(2)以色列

以色列是二战后建立的犹太人国家，国土面积只有2．7万 km2 ，其中2／3的土地为丘陵和沙漠，由北向南年降雨量从600mm递减为30mm，变幅极大。而且，因受地中海气候的影响，夏季炎热无雨，淡水资源极端贫乏。其人均水资源只及中国的 1／6，不到全世界人均占有量的 1／30。恶劣的条件迫使以色列在水资源管理及节约利用方面投入了大量的才力和物力，也促使起形成了一套较为完整的水资源管理与利用科学体系。目前，该国的节水灌溉技术和产品均已走在了世界的前例。

以色列现有3000 hm2自控温室，覆盖材料多用塑料薄膜；骨架材料多为镀锌钢管和铝合金，每公顷投资最高达60多万美元(约合每亩35万元人民币，或每平方米500多元)。60％温室种植蔬菜，主要作物有西红柿、黄瓜和甜撇。以色列温室蔬菜生产产量相当高，全自动控制温室每年西红柿的产量可达500 t/hm2 (合每亩33．3吨)。

(3)美国

美国国土比较辽阔，自然、地理条件比较复杂，对设施农业的要求也就多种多样。这一点与我国类似。然而，该国经济发达，科技水平也高，因而温室发展很快。美国现有温室8000多 hm2 ，主要用来周年生产高品质的新鲜花卉和蔬菜。玻璃、薄膜、塑料板材都用得很普遍。骨架一般都经过很好的防腐处理，寿命长达20-30年。

(4)日本

战后日本塑料公社发展很快，并首先将塑料薄膜用作温室的覆盖物，取得了很好的效果。

其中绝大多数为塑料温室，占温室总面积的95.6到1995年，全日本已有温室近5万 hm2 ，

％。塑料温室主要种菜，玻璃温室以种花居多。

20多年来，日本比较注意植物工厂的发展。这些植树工厂以营养液栽培和环境自动控制为特点，让植物在最适当的温、湿、 CO2和营养物质条件下，周年平衡地生长。这种植物工厂的生产过程，与别的工厂的生产过程和管理方式相似，只不过生产的产品是植物而已。到1996年，日本的植物工程大约有700 hm2。有些植物工厂已经达到了实用化的水平。目前日本的植物工厂固定投资很大，多隶属于民间企业、财团和科研机构。他们认为植物工厂是一种先进的生产方式，有着未来市场的广阔前途，因而愿意对其设备和栽培方式进行超前开发。有些植物工厂不为赚钱，带有试验性质，起示范作用。

日本政府对植物工厂采取了一些扶持政策。农林水产省对符合条件的植物工厂实行25年长期低息融资，还以“蔬菜设施栽培高度化示范事业”的名目，每年对一两个植物工厂给予半额补助，补助规模连续4年维持在170亿日元的水平上。

以上所述诸国的设施农业均达到了比较高的水平。他们的温室设施的技术含量、作物的栽培技术、生产的组织管理等均达到了相当高的水平。因而他们的温室产品的产量高、品质好，经济效益就好。

2．国内

尤其自80年代以来，设施园艺面积的发展突飞猛进，到1998年，我国已建有约86.7万hm2[4]的温室和塑料大棚，是80年代初的119倍。对丰富人民的菜篮子，调剂丰淡余缺，起到了极大的作用。

我国建有约40多万hm2塑料大棚。塑料大棚是指跨度在6 m以上，中高2.6—3 m，长度在30 m以上的塑料薄膜覆盖的棚室。这类大棚，起初多用竹木搭建骨架。进入90年代以后，骨架逐渐被钢筋焊合衍架和装配式管结构骨架所取代。塑料大棚一般无加热设施，在北方地区，冬季一般不生产，主要用作春提早，秋延晚栽培反季节蔬菜。

日光温室主要以阳光为能源，不消耗或很少消耗矿物燃料为温室加热。为了更好地采集日光，这种温室全部取座北朝南，东西延伸的朝向；顶棚从北向南，呈向下倾坡面，覆盖透光塑料薄膜，辅以防寒保温被(或帘)。北、东、西三面为土筑的或砖砌的墙加保温层结构。顶棚的后坡盖秫秸加抹草泥，或用混凝土预制板。这种日光温室的骨架初期多为竹木结构，到90年代以后，已有用钢筋焊合或镀锌管装配式骨架结构．这种温室由于造价低，节能效果好，在北方农村得到了迅速推广。目前，全国共有日光温室50万hm2。对丰富人民的菜篮子，调剂丰淡余缺，起到了极大的作用。

由于塑料大棚和日光温室均为单栋结构，空间狭小，不便于机械作业，环境调控能力差，生产规模小，劳动生产率低，抵御自然灾害的能力差，产品的品质得不到保证，难于满足城乡人民对于丰富菜篮子的迅速增长的要求。从1980年到1995年15年间，我国先后从法国、

荷兰、罗马尼亚、日本等国引进了各种大型连栋温室近30hm2 ，国内有关单位自己也设计

引进温室由于造价高，能耗大，作物品种和栽培技术均不配套，建造了20多 hm2连栋温室。

所以多数未能获得满意的效果。有些温室被弃置一旁。1995年北京通县永乐店建立中以示范农场，从以色列引进了成套塑料温室设备，配以温室专用蔬菜和花卉种苗和自控管理软件，取得了较好的经济效益和社会效益。此后，仅1996年和1997年，上海、苏州、南昌、济南等大中城市，为解决菜篮子问题，又相继从以色列、荷兰、美国、法国、日本、韩国等引进了大型连栋温室30 hm2。 近年来中国农业大学、中国农业工程设计研究院等科研院所和高等院校，以及部分从事温室工程材料生产、施工的工厂和公司企业，在开发现代连栋温室方面，都做了不少有益的工作，采用了不少温室工程先进技术，缩短了与国际先进水平的差距。 然而，我国设施农业种植的蔬菜、花卉和经济作物，绝大多数采用传统的畦灌，水的利用率只有40％，亩灌水定额为600—800m3。进入90年代我国开始大面积推广节水灌溉技术，先后开发和引进先进国家的温室灌溉设备，主要是滴灌、微灌和与之相配套的设备，促进了我国设施农业节水灌溉设备的生产和应用。设施农业推广滴灌设备，节水效果十分明显，亩灌水定额仅为300多m3，增产20%-100%倍，提高了作物的品质，节省劳力，为发展工厂化农业奠定了基础。由于微灌用水量少，工作压力比喷灌低得多，所以可以节省能源。利用微灌系统直接向根部施入可溶性肥料，减少了肥料流失，提高肥效。

四、 大力发展我国设施农业节水灌溉的对策

我国人口众多，在解决吃粮问题的同时也不能忽略吃菜的问题。随着人们生活水平的提高，对时令蔬菜的需要量会越来越大，尤其是北方广大地区，对反季蔬菜的需求将会有很大的增加，供需矛盾会越来越突出，发展设施农业进行设施农业种植是解决这一问题行之有效的方法。发展设施农业种植再用传统的畦灌，不但是对水资源的浪费，对提高作物的产量和品质也是无益的，所以今后设施农业的灌溉方式，主要是大力发展节水型灌溉。逐步向适时适量，按需灌溉方向发展，这也是今后节水灌溉设备开发和研制的重要方向。概括起来，主要集中在如下几个方面。

1 多学科技术集成化

温室节水灌溉是一个系统工程，涉及的专业和领域比较多，单独的研制或生产某一个部件，都不能完全发挥系统的综合效益。

在温室农业生产中，合理灌溉技术的关键是控制灌水的均匀度，以适量的水进行适时灌溉，既能满足作物对水的需要，又不致造成温室土壤含水量和空气湿度过大，引起作物发生各种霉病，从而达到提高作物品质增加产量和节水节能的目的，这是设施农业节水灌溉设备研究的技术关键和追求的目标。欲达到此目的，就必须深入研究作物生长过程中的需水信息和环境因素。利用计算机自动控制灌水时间和灌水量，达到适时适量按需灌水。按照作物生长过程中对水、肥、药、环境等的需要，开发适合不同设施农业作物需要的设备，将灌溉、施肥、植保、栽培、管理和环境控制等技术有机结合，才能真正满足设施农业发展的需要。

2 灌溉系统多功能化

设施农业节水灌溉的发展是以水分高效利用、资源合理配置为宗旨，以最大限度提高设施的利用和产出效率为目的的。因此，灌溉系统也必须增强其多方位服务的功能。就目前现状看，a. 研究微灌条件下水、肥、药高效利用技术研究，包括精量注肥技术及设备、水动精量注肥器、精密低成本文丘里流量计等；b. 研制在微灌系统中具有最小结晶度的液体肥料；针对不同作物、不同蔬菜和不同果树研制相应的专用液体肥料；c. 以最优产量和品质及防止地下水污染为目标的N、P、K的高效利用技术研究；d. 基于水、肥高效利用目的，在微喷灌、滴灌条件下针对作物、瓜菜和果树用水需求的灌溉制度；e. N、P、K施用技术和根区盐分冲洗制度；f. 按照作物生长过程中对水、肥、药、环境等的需要，开发适合不同设施农业作物

需要的设备，以满足设施农业发展的需要等等，都是我们今后发展微灌事业的重要任务和努力方向。

3 灌溉系统国产化

今后设施农业的灌溉方式，主要是向适时适量，按需灌溉的节水型灌溉方向发展，在温室成套灌溉设备的开发与技术方面，我国还远落后于发达国家的水平，根据我国温室灌溉的现状，要达到适时适量灌溉，需要解决关键技术问题还很多，这些技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，还远远不能满足国内温室灌溉的需要。目前市场使用的温室灌溉关键设备中，进口产品占有了绝对的比重，而且仍在呈增长趋势。进口设备固然有质量好、品种全的优点，但其价格昂贵，大大制约了节水灌溉的迅速发展，而且有些产品也不适合我们的国情。因此，结合我国的国情，加速开发和研制适合我国国情的成套、适用、可靠、先进的节水灌溉成套设备，替代进口产品，是我们今后的重要任务和努力方向。

开发适合不同作物需要的滴灌管（带）、微喷头、具有自动反冲洗功能、水头损失小、过滤性能高的各类形式过滤器、灌溉专用控制阀、施肥泵、压力调节器、各种管路连接件、自动控制系统及相应软件等。这些技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，还远远不能满足国内节水灌溉的需要。

开发、研制和完善适合我国国情和农情的微灌系列设备，并促进形成产业化，是我国设施农业节水灌溉急需解决的技术问题，也是我国今后农业节水灌溉发展的总趋势。

参考文献

1 钱正英 《中国水利》 水利电力出版社 1996

2 国家统计局 《中国统计摘要》 中国统计出版社 1996

3 刘善建 人口、粮食、水 《水问题论坛》 1997（2）：9-23

4 张真和 李建伟 我国设施园艺的发展态势及问题探讨《农业工程学报》1998增刊，14:12-16

Study on the countermeasure of developing efficient irrigation

in protection agriculture

Yang Peiling Li Yunkai

（China Agricultural University，Beijng 100083）

Abstract：To enhance prove efficient irrigation in agriculture is the important measurement to resolve the water shortage problem in agriculture. Promoting efficient irrigation technology in protection agriculture will be advantage of stable development of efficient agriculture. The properties of agriculture and the situation of water resource shortage in China was analyzed in the paper. And present development of protected agriculture in domestic and international and efficient irrigation technology was reviewed. It indicated that using efficient irrigation technology in protected agriculture is very important and proposed the countermeasures to enhance application of efficient irrigation technology in protected agriculture.

Key words: protection agriculture, efficient irrigation

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3sy1.html