浅谈大型农田喷灌机械的抗旱优势
时间：2022-04-22 10:17:24
摘要：近几年由于地质灾害的频繁发生，农业受到社会领域的广泛关注，如何使农业更好的发展以满足国内外市场对农作物的大量需求是我国农业发展的首要问题，本文就大型农业喷灌机械在抗旱工作中应用的尝试进行了相关探讨。
Abstract: because of the geological disasters occur frequently in recent years, agricultural received extensive attention in the field of social, how to make the better development of agriculture to meet the high demand of markets at home and abroad on crops is a primary issue in the development of agriculture in our country, in this paper, the large agricultural irrigation machinery used in drought fighting work attempts to has carried on the related discussion.
Keywords: farmland irrigation and drought
中图分类号：TG249.2 文献标识码：A
一、基本情况
保尔雨星75-300TXPlus型喷灌机械是目前市场上最先进的大型喷灌设备，可采用喷枪和悬臂两种喷灌形式。喷枪式喷灌半径为40米，一次喷灌宽度68米，大约97垅。悬臂式喷灌臂长为26米，一次喷灌宽度34米，大约45垅。两种形式喷灌的特点，由于悬臂式喷灌距地面较近，受风力影响较小，喷洒均匀，相当于人工降雨，灌溉效果较好，但作业条件要求作物高度不超过1.2米。喷枪式喷灌是将水喷射到空中降落至耕地，适用性强，不受作物高度限制，但受风力影响较大，喷洒均匀性欠佳，而且有死角。
机械的动力来自于抗旱井提水压力，工作水头为50米，即在配套抗旱井提水设备动力时，除考虑正常提水扬程外，还要增加50米水头压力，保证喷灌机械正常工作。
配套输水管长度，目前多数用户采用700-800米。因此，理论上最远可控制距抗旱井700-800米范围内的地块。
二、试验情况
2010年6月吉林省西北部某试验区出现大范围旱情，4台保尔雨星75-300TXPlus型喷灌机全部投入抗旱灌溉，共抗旱浇地2700亩，其中有900亩浇灌两遍，相关对比情况如下：
（一）灌水定额
根据资料介绍，玉米作物苗期根系活动范围应该是在土壤20公分以内，补水深度不宜超过25公分。壤土田间持水率为25.2%（体积），失水达到田间持水率的60%为适宜抗旱灌溉期，则理论一次灌水量最多是田间持水率的40%，即每亩16.8立米。新购置的喷灌机械按照抗旱井出水量每小时40吨计算，水利用系数按97%考虑，平均每亩灌溉补水量为17.75立米，相当于降雨27毫米，补水数量比较理想。我省目前西部地区旱田玉米作物大水漫灌、管灌（小白龙）全生育期灌溉定额为每亩200-180立米，一般分三次灌水，一次灌水定额每亩67-60立米。实际各地多数农户都不按灌水定额灌溉，仅考虑眼前的作物生存用水或能接续到下次降雨，灌水数量每亩一般在50-40立米。即使这样，喷灌比大水漫灌还节水64.5%，比管灌节水55.6%。
（二）灌溉速度
保尔雨星75-300TXPlus型喷灌机械浇灌农田速度是6.5-7小时完成34米宽，300米长耕地浇灌，相当于15.3亩，大约1小时喷灌耕地2.35-2.19亩，机械行进速度为每小时46.16-42.86米。大水漫灌，按照每亩灌水量67－50立米计算，抗旱井出水量按每小时40吨考虑，平均每亩耗时1.67-1.25小时，大约每小时灌溉0.6-0.8亩；管灌（小白龙）每亩灌水定额按60－40立米计算，平均耗时1.50-1小时，大约每小时灌溉0.67-1亩。因此，喷灌是大水漫灌速度的2.94-2.74倍（与实际灌水数量比），是管灌的2.35-2.19倍（与实际灌水数量比）。如果耕地平整性差，提高倍数还会更高。
（三）灌溉效果
喷灌机械的灌溉效果明显好于大水漫灌或管灌效果。喷灌机械灌溉效果相当于人工降雨，不仅灌水均匀，不板结，而且改变了小范围的气候条件，更有利于作物生长。大水漫灌效果较差，主要体现在灌水的均匀性，由于大面积耕地平整程度很难控制，往往造成局部低洼处灌水过多，不但降低了地温，而且还影响了土壤的透气性；其次是对作物周围空气湿度影响较差，单纯靠地面蒸发很难实现快速提高局部空气湿度；其三是容易造成土壤板结。管灌虽然对大水漫灌进行了改进，但本质没变，只是灌水的单元进一步缩小。
（四）运行成本
此次仅对新购置的喷灌机械进行电力供水试验，柴油机发电或直接由柴油机提水试验还没有进行，有待于下一步完善。
按照设备配置要求，供水抗旱井需要配套18.5千瓦潜水电泵，以每小时灌溉2.19亩耕地计算，平均每亩耗电8.45度，按照农村用电每度0.525元，每亩灌溉用电4.44元；灌溉机械体积较大，每次运行后需要牵引动力车牵移，以20马力拖拉机为例，每天喷灌机械平均搬迁距离约2.5公里左右，每日浇灌耕地30.3亩，平均每亩搬迁动力耗油0.10升，大约需要0.63元。因此，在不考虑人工看管费、机械大修、岁修的情况下，喷灌机械运行成本为每亩5.07元，每垧需要76.05元。
大水漫灌运行成本，按照抗旱井出水量每小时40吨、灌水定额每亩67-50立米计算，考虑用18马力柴油机配套，每亩灌溉耗油4.52-3.38公斤，约28.47-21.3元（柴油按每公斤6.3元计算），每垧需要427.1-319.5元。用电力提水，考虑用11千瓦潜水电泵配套，每亩灌溉耗电18.43-13.75度，约9.67-7.22元，每垧145.14-108.3元。
管灌（小白龙）运行成本，同样按照抗旱井出水量每小时40吨，灌水定额按照每亩60-40立米计算，用18马力柴油机配套，每亩灌溉耗油4.05-2.70公斤，约25.51-17.01元（柴油按每公斤6.3元计算），每垧需要382.65-255.15元。用电力提水，考虑用同样11千瓦潜水电泵配套，每亩灌溉耗电16.5-11度，约8.66-5.78元，每垧129.9-86.7元。
因此，在同样用电情况下，喷灌机运行成本比大水漫灌运行成本每亩少4.6-2.15元，每垧少69-32.25元，比管灌（小白龙）运行成本每亩少3.59-0.71元，每垧少53.85-10.65元。在用油提水情况下（喷灌机仍然用电提水），喷灌机运行成本比大水漫灌运行成本每亩少23.4-16.23元，每垧少351-243.45元，比管灌（小白龙）运行成本每亩少20.44-11.94元，每垧少306.6-179.1元。
（五）配套成本
在不计抗旱井造价和农电输电线路的情况下，喷灌机械需配套的设备有潜水电泵、输水管、牵引机和喷灌机。按照项目采购价格，潜水电泵投资0.9万元，输水管投资1.5万元，喷灌机8.2万元，牵引机这次项目没有采购，四台喷灌机利用了现有一台的拖拉机牵引，折合每台配套四分之一台拖拉机，计入造价5000元，因此，一套喷共计配套投资11.1万元。
喷灌机的灌溉能力，考虑日作业14小时，每日可灌溉农田30.6亩，灌溉周期设为5天，每年每台喷灌机效益面积为153亩，如果每台机械使用寿命15年计算，效益总面积为2295亩，平均每亩设备投资49元，折算成垧投资735元。
大水漫灌或管灌配套设备比较简单，一般是一台泵、一台柴油机或一套潜水电泵，另加一定数量的输水管道。按照市场价格，每台长轴深井泵需要投资2800元左右，18马力柴油机2500元左右，11千瓦潜水电泵6800万元，输水管道每套设备按150米长计算，需要投资1500元。因此，一套大水漫灌柴油设备需要投资5300元，一套电力设备6800元；一套管灌柴油提水设备需要投资6800万元，一套电力抽水设备需要投资8300万元。如果按抗旱井出水量每小时40吨，灌水定额按每亩50-40立米，日提水时间14小时计算，每套提水设备每天可灌溉11.2-14亩，灌水周期按5天计算，每年每套设备可灌溉面积56-70亩。如果每套设备按照使用寿命8年计算，则大水漫灌柴油设备平均每亩投资11.83元，电力设备15.17元，折算成垧投资177.45元和227.55元；管灌柴油设备平均每亩12.14元，电力设备14.82元，折算成垧投资为182.1元和222.3元。
（六）浇灌效益
抗旱工程效益更多体现于减灾，取决于受旱程度，旱灾越大，效益越高。根据我省多年遭受旱灾实际情况分析，大旱之年农业受旱减产成灾平均达到60%左右，各地抗旱浇灌多数达到三次，如果每公顷玉米产量平均按18000斤计算，平均每亩每次浇灌效益240斤，每垧为3600斤，减少损失2520元（按每斤0.7元计算）。中等干旱年农业受旱减产成灾平均达到30%左右，各地抗旱浇灌多数达到二次，如果每公顷玉米产量平均按18000斤计算，平均每亩每次浇灌效益180斤，每垧为2700斤，减少损失1890元（按每斤0.7元计算）。一般干旱年平均农业受旱减产成灾一般在10%左右，各地多数采用一次抗旱浇灌，如果每公顷玉米产量平均按18000斤计算，平均每亩每次浇灌效益120斤，每公顷为1800斤，减少损失1260元（按每斤0.7元计算）。
三、结论
从抗旱应急角度分析，积极推广这种机械十分必要。这种灌溉机械不但抗旱应急效果好，抗旱灌溉速度较快，而且使用机动灵活，调度方便，比传统的灌溉方式节水效果十分突出，对于我省发展节水农业、推动农业可持续发展具有重要意义。但从推广条件上看也有不利因素，一是虽然喷灌范围较大，浇灌效率高，但与目前我省一家一户的农业生产方式存在矛盾，由于土地已经分割成条块，同一地块分属不同农户，推广应用受到限制，因此，耕地实行集约化经营或集中耕种后才能广泛应用。二是价格较贵，即使是中低档产品，配套也需要6-8万元，单个农户购置配套这种产品还是比较困难。
一是进一步开展示范推广。农业节水喷灌在抗旱中发挥了显著作用，效果较好，大大改善了当地的农业生产条件，降低劳动强度，节约劳动力。针对各地已经实现耕地集约的各种合作社、抗旱协会推广示范，既可以提高对抗旱浇灌的认识，体会到灌溉的效益，又可使临近地区农民切实看到发展高效节水灌溉的好处和实惠，从而促进农户转变观念，联合起来抵御旱灾，推动我省农业节水灌溉现代化建设。在组织各地进行项目推广工作时，要制定推广方案，合理布局，提高示范效果。推广工作之初，建议政府出台相关政策，实行大比例购置补贴，待这项工作成熟后逐渐降低补贴比例。
二是组织开展抗旱服务。待示范作用成熟后，适当时机用政策引导拥有大型喷灌设备的合作社或抗旱协会开展有偿抗旱服务，培育抗旱服务市场。但在开展抗旱服务之初，收费标准不能高于管灌运行成本与配套成本之和，否则促使农户继续使用管灌抗旱。经我们测算，用喷灌机械开展抗旱服务利润较低，建议实行政府补贴，只有农民真正体会到喷灌与管灌效果差异较大，减灾增收的较多，收费标准才能进一步提高，才能把这种抗旱服务完全推向市场。
