節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展簡史

       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?dāng)?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(jì)以前，經(jīng)過數(shù)個世紀(jì)的探索，人類學(xué)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(kuò)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(jì)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(jī)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(jì)、技術(shù)飛速發(fā)展，以皮爾斯(Pierce)為先導(dǎo)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(diǎn)是造價低廉，對田間耕作無影響。缺點(diǎn)是人工搬動勞動強(qiáng)度大。固定式噴灌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是勞動強(qiáng)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(diǎn)，克服其勞動強(qiáng)度高的缺點(diǎn)，一種由機(jī)械驅(qū)動的類似于半固定系統(tǒng)的噴灌機(jī)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(Wade Co.)，萊克(Lake)、皮爾斯(Pierce)等在制造這種被稱為滾移式噴灌機(jī)(Side Roll或Wheel Moving)的機(jī)器。其優(yōu)點(diǎn)是造價比固定式噴灌系統(tǒng)低，勞動強(qiáng)度比半固定式、手工搬管系統(tǒng)低，維修方便。這種機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，由一臺小馬力汽油機(jī)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(jìn)入50年代，由于經(jīng)濟(jì)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(jī)還要低廉的機(jī)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(jī)具，取名為中心支軸式噴灌機(jī)(Center Pivot)。后來這種機(jī)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(jī)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(diǎn)是自動化程序高，灌溉勞務(wù)成本非常低；地形適應(yīng)性強(qiáng)，不需要平地。缺點(diǎn)是土地利用率低（約78%）。60年代后，這種機(jī)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(jī)的影響，中心支軸式噴灌機(jī)的噴頭由搖臂噴頭改為低壓微噴噴頭，以達(dá)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(jī)(Lateral Moving)，但使用并不多。因?yàn)槌杀据^高，維修不方便，能耗高。

　　還有一種叫卷盤式噴灌機(jī)的灌溉機(jī)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(jī)具配一支大噴槍，流量及射程非常大。這種機(jī)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(yán)重，對作物打擊強(qiáng)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?yàn)閲姽嘁娣e濕潤，作物顆間的蒸發(fā)基本上是無效的。

　　20世紀(jì)，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(diǎn)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(yīng)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(fēng)林帶灌溉，也取得良好效果。SDI也有應(yīng)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(yīng)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(jìn)噴灌、滴灌技術(shù)，80年代中期曾一度得到迅速發(fā)展。但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)及技術(shù)落后，不幾年即紛紛下馬。進(jìn)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(jìn)步。引進(jìn)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(jìn)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(jī)具表現(xiàn)也不佳。

　　經(jīng)過前人在上一世紀(jì)的孜孜探索，灌溉水的利用技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一個很高的水平。但淡水資源的短缺越來越嚴(yán)重，人類在新的世紀(jì)將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　進(jìn)入21世紀(jì)，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(yù)測21世紀(jì)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(jī)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(jì)里誕生，使地球上的生命不斷延續(xù)下去。