生命之起源,水為必然條件。沒有了水,地球上的生命將會枯竭。人類文明之數(shù)千年歷史,為水而奮斗是極其重要的篇章。如我國的鄭渠、靈渠及都江堰,埃及尼羅河兩岸歷史悠久的灌溉工程都是很好的例證。
20世紀以前,經(jīng)過數(shù)個世紀的探索,人類學會了攔河蓄水,筑渠引水,開畦灌溉的技術(shù)。但用水效率低下,局限了灌溉面積的擴大。生產(chǎn)足夠的糧食,為迅猛增長的人口提供食品,怎樣提高水的利用率成了20世紀一大難題。
1894年,一位名叫查爾斯·斯凱納的美國依阿華州人,發(fā)明了一種非常簡單的噴水系統(tǒng),開拓了人類利用機械設(shè)施節(jié)水灌溉的先河。1933年,美國加州一個叫澳滕·英格哈特的農(nóng)民發(fā)明了世界第一只搖臂噴頭,并注冊專利,由著名的雨鳥公司制造。這種新型噴頭的問世,對此后農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉起到了革命性的推動作用。采用搖臂噴頭噴水系統(tǒng)后,水的利用率大大提高,比大水漫灌可提高約50%以上。這樣,同樣的水可多灌50%的面積。美國農(nóng)業(yè)工程師協(xié)會(ASAE)在1990年舉行的“農(nóng)業(yè)工程50周年慶典”上為此授予雨鳥公司“歷史里程碑獎”。
二次世界大戰(zhàn)以后,美國的經(jīng)濟、技術(shù)飛速發(fā)展,以皮爾斯(Pierce)為先導的灌溉企業(yè)制造出多種快速連接鋁合金接頭,與薄壁鋁管連接,誕生了半固定及固定式薄壁噴灌系統(tǒng),使得大面積采用噴灌系統(tǒng)成為可能。半固定系統(tǒng)的優(yōu)點是造價低廉,對田間耕作無影響。缺點是人工搬動勞動強度大。固定式噴灌系統(tǒng)的優(yōu)點是勞動強度小,但造價高,對田間耕作有影響,適合于多年生作物灌溉。
為充分利用半固定式噴灌系統(tǒng)造價低的優(yōu)點,克服其勞動強度高的缺點,一種由機械驅(qū)動的類似于半固定系統(tǒng)的噴灌機在30年代晚期由一位叫哈里·法里斯通(Harry.Firestone)的人發(fā)明并投入使用?,F(xiàn)在仍有數(shù)家公司,如美國的維德(WadeCo.),萊克(Lake)、皮爾斯(Pierce)等在制造這種被稱為滾移式噴灌機(SideRoll或WheelMoving)的機器。其優(yōu)點是造價比固定式噴灌系統(tǒng)低,勞動強度比半固定式、手工搬管系統(tǒng)低,維修方便。這種機器結(jié)構(gòu)簡單,由一臺小馬力汽油機驅(qū)動。滾動輪由薄壁鍍鋅鋼板做成,管道為薄壁鋁合金管。適用于低干作物,如棉花、小麥、蔬菜、草皮、草場等的灌溉。
進入50年代,由于經(jīng)濟的快速發(fā)展,美國的勞務(wù)成本迅速上升。農(nóng)場主迫切需要勞動成本比滾移式噴灌機還要低廉的機器。
1952年,一位名叫弗蘭克(Frank)的科羅拉多州的農(nóng)民發(fā)明了一種水力驅(qū)動,自動轉(zhuǎn)圈,上邊懸掛噴頭的噴灌機具,取名為中心支軸式噴灌機(CenterPivot)。后來這種機器的生產(chǎn)權(quán)售給內(nèi)巴拉斯加州的伐利公司(即現(xiàn)在的維蒙特)。這種機器在70年代前多配置雨鳥公司生產(chǎn)的搖臂噴頭。其優(yōu)點是自動化程序高,灌溉勞務(wù)成本非常低;地形適應性強,不需要平地。缺點是土地利用率低(約78%)。60年代后,這種機器在地廣人稀、地勢不平坦的美國中部農(nóng)業(yè)區(qū)科羅拉多、內(nèi)巴拉斯基、堪薩斯廣泛推廣開來。
70年代,由于石油危機的影響,中心支軸式噴灌機的噴頭由搖臂噴頭改為低壓微噴噴頭,以達到節(jié)約能源的目的。此后,水力驅(qū)動也逐漸改變?yōu)殡娏︱?qū)動,可靠性越來越高。目前,美國總灌溉面積中,約31%采用中心支軸式系統(tǒng)灌溉。為提高土地利用率,后來又開發(fā)出平移式噴灌機(LateralMoving),但使用并不多。因為成本較高,維修不方便,能耗高。
還有一種叫卷盤式噴灌機的灌溉機具,廣泛流行于歐洲各地,起源于法國,適合于中、小農(nóng)場。整套機具配一支大噴槍,流量及射程非常大。這種機器使用靈活、方便,勞務(wù)成本低。但能耗高,噴水均勻度不好,對土壤侵蝕嚴重,對作物打擊強度太大。
盡管噴灌的用水效率大大高于傳統(tǒng)的地面灌溉技術(shù),但對于十分干旱少雨的地方來說,仍是不盡人意。因為噴灌要全面積濕潤,作物顆間的蒸發(fā)基本上是無效的。
40年代末期,一位叫希姆克·伯拉斯(Symcha.Blass)的以色列農(nóng)業(yè)工程師在英國發(fā)明了滴灌技術(shù)。50年代,他將此種技術(shù)帶回以色列的內(nèi)格夫沙漠地區(qū),應用于溫室內(nèi)灌溉。從60年代初開始,滴灌在以色列、美國加州得到廣泛推廣,主要應用于水果及蔬菜灌溉。滴灌的用水效率高達90%以上,主要歸因于無輸水損失,管理好的話可無深層滲漏,無地面徑流損失,直接入滲于根區(qū)使得作物棵間蒸發(fā)損失非常小。除用水效率非常高外,利用滴灌系統(tǒng)施肥,其效果更佳。可根據(jù)作物不同生長期需肥要求,準確地隨灌溉水施入不同的肥料,可使作物生長于優(yōu)水、肥環(huán)境中。滴灌不只使作物產(chǎn)量提高,節(jié)約水資源,而且可大大提高作物品質(zhì)。目前仍是全球為蓬勃發(fā)展的灌溉技術(shù)。
20世紀,噴灌、滴灌技術(shù)除在農(nóng)業(yè)上得到空前發(fā)展之外,城市園林綠化上也廣泛采用。草坪灌溉多用地埋式噴灌技術(shù),采用地埋式,主要出于景觀美化的目的。著名的制造商有美國雨鳥公司、Toro公司及Hunter公司。
80年代以來,不少企業(yè)及研究人員開始探討地下滴灌技術(shù)(簡稱SDI),將滴灌技術(shù)的優(yōu)點發(fā)揮到極致(無地面蒸發(fā)損失)。澳大利亞的昆士蘭,美國的加州、夏威夷等地,SDI廣泛應用于灌溉甘蔗及蔬菜,取得良好效果。雨鳥公司在我國新疆南部將滴灌帶埋于地下30厘米,用于鐵路防風林帶灌溉,也取得良好效果。SDI也有應用于草坪灌溉的,但取得較好效果的報告不多見,推廣較緩慢。雨鳥公司開發(fā)了一系列應用于園林花卉、行道樹灌溉的滴灌設(shè)備,在美國、加拿大等地廣受歡迎。
我國從70年代開始引進噴灌、滴灌技術(shù),80年代中期曾一度得到迅速發(fā)展。但因為經(jīng)濟及技術(shù)落后,不幾年即紛紛下馬。進入90年代中期,國家充分意識到我國水資源的短缺,重新大力推廣節(jié)水技術(shù)。經(jīng)過數(shù)年努力,已取得長足進步。引進消化吸收及仿制了不少條滴灌生產(chǎn)線。產(chǎn)品質(zhì)量比80年代有了很大進步。國內(nèi)著名滴灌生產(chǎn)廠家有:北京綠源公司、山東萊蕪塑料廠等。國內(nèi)噴頭生產(chǎn)廠家很多,但質(zhì)量優(yōu)秀且穩(wěn)定的不多。噴灌機具表現(xiàn)也不佳。
經(jīng)過前人在上一世紀的孜孜探索,灌溉水的利用技術(shù)已經(jīng)達到一個很高的水平。但淡水資源的短缺越來越嚴重,人類在新的世紀將面臨更嚴峻的挑戰(zhàn)。
進入21世紀,灌溉技術(shù)將會以前所未有的速度發(fā)展。許多灌溉專家預測21世紀的灌溉將朝著能耗及造價越來越低,效率越來越高(SDI將會大量推廣),高度自動化及高度智能化方向發(fā)展(計算機控制,精量灌溉)。
讓我們期待更多更新的節(jié)水灌溉技術(shù)在新世紀里誕生,使地球上的生命不斷延續(xù)下去。云南節(jié)水灌溉設(shè)備選擇云南潤農(nóng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備有限公司,高質(zhì)量保障,放心使用,更節(jié)水,更環(huán)保!歡迎咨詢我們!
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