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关于在甘肃省河西走廊示范推广滴灌技术发展现代精准农业的探讨
  甘肃省水利科学研究所     梁仲锷 赵元忠  
    编辑:中国灌溉排水发展中心 归档时间:2003/1/17    

1、河西走廊基本概况:

河西干旱区地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇处,位于甘肃省境内黄河以西,东起乌鞘岭,西至甘新省界,从东向西延伸的1100km。该区历史悠久,曾是古老"丝绸之路"的重镇,也是我国经济、文化发展较早地区之一,其灌溉农业就有二千多年的历史。走廊按行政区划包括酒泉地区、嘉峪关市、张掖地区、金昌市、武威市五个地(市),总面积27.6万km2,占甘肃省总面积的60%以上,其中耕地面积970万亩,占全省耕地面积的18.2%,灌溉面积841万亩,占全省总灌溉面积的48.6%,草场面积3820万亩,占全省的二分之一。还有一千多万亩可垦荒地,其中近期可开发利用的宜农荒地500多万亩。河西走廊总人口448.6万人,其中农业人口343.4万人,有38%的农业劳动力长期从事农业活动。河西地区每年提供全省80%的净商品粮食,也是国家重要的商品粮基地。目前,已生产全省34.6%的粮食,41.3%的油料,87.4%的甜菜,90.4%的棉花,100%的啤酒花等。

河西走廊的地势特点是南北高,中间低,东西为狭长走廊,地形由三大部分构成;南部是高峻的祁连山,海拔3000~5000m,是河西走廊重要的水源地、冰川和涵养林景观;北部是长期剥蚀的残丘沙漠和戈壁;中部为走廊平原地带,是我国西北绿洲灌区的精华宝地。区内有石羊河、黑河、疏勒河三大内陆流域水系,是一个相对独立并有多种生态、生产类型和显明特色的内陆封闭绿洲灌区,具有典型的地理生态、资源和经济代表性。

由于特殊的地理位置和土壤、水源、气候条件,致使这片古老的绿洲有水即为良田,无水便是荒漠。该区长期以来,干旱少雨,水资源十分短缺,严重制约着这一地区工农业生产、生态建设及经济的发展。走廊从东至西年降雨量为36~160mm,而年蒸发量高达1500~2500mm,农业生产常年依赖于灌溉,没有灌溉,也就没有农业。该区灌溉水源主要来自祁连山区的融雪及山区降水补给,可利用的水资源量(包括地下水)约73.8亿立方米,作为内陆河流域水资源整体的地表水资源与地下水通过绿洲是不断转化的,上游灌溉回归水大都在下游转化为地面水逸出,再引用后,再次转化,有的转化2~3次。该区年地下水利用量28.3亿立方米,但重复利用的就占23.2亿立方米。

河西走廊土地资源丰富且土地肥沃,区内土地以水源切割成大小不等绿洲,共有较大绿洲18个,是走廊经济发展的核心地带,其中最大的武威绿洲3320km2,最小的敦煌南湖绿洲面积只有30km2。这里光照非常充足,全年日照时数3000~3300小时,年太阳幅射总量5.8×109~6.6×109J/m2,大于10℃的积温2930~3650℃,无霜期140~170天,昼夜温差13.9~16.3℃,有利于农作物生长发育,尤其有利于干物质积累和瓜果糖分积累。因此,是发展优质棉、油、糖、瓜果的理想基地,也是特种药材、设施农业、畜牧业发展的理想基地。

2、在河西走廊大面积推广滴灌精准农业的重要性与有利条件

从上述基本概况得知,干旱缺水是这个地区农业、生态、经济发展的瓶颈。建国以来,该区的水利建设得到国家和各级政府业务主管部门的高度重视和支持,当地政府和人民为此付出了艰辛的劳动,并做出了卓有成效的工作。在800多万亩灌溉面积中,大部分已实施了节水灌溉新技术,改变了过去长期大水漫灌、串灌的旧习。从八十年代开始,在河西大力推广百万亩常规节水灌溉及"低压管道输水"灌溉和喷、滴灌新技术,在完善渠系防渗衬砌及灌区配套的基础上,下大力气推广小畦灌溉,引进、示范推广喷、滴灌新技术,现已完成各类节水灌溉面积500多万亩,为缓解用水矛盾,促进当地工农业及生态建设起了积极作用。国家也花了很大投资来扶持该流域的水资源开发与利用。如:从1995年开始,利用世行贷款,投资28.6亿元建设的疏勒河灌溉及移民安置工程建设项目,灌溉面积81万亩;从黄河提水经十三级泵站,输水100多公里,将水送至石羊河下游绿洲灌溉区的民调工程;另有2001年2月21日召开的国务院第94次总理办公会议做出的"关于实施黑河流域节水工程"项目,利用三年时间,投资23.6亿元人民币,通过灌区节水改造,水资源合理调配,调整作物结构,保证中游农业持续发展及下游生态建设用水。这些重大决策的实施,对缓解河西地区的用水矛盾,调节地方水情,保护生态建设及农业可持续发展都起到重大作用,也对支撑和促进流域内经济和社会的可持续发展具有重要的现实意义和历史意义,同时也是长期以来解决该地区流域建设难得的发展机遇。疏勒河工程已基本建成并开始发挥效益,民勤调水已成功通水,黑河流域节水工程今年已启动实施,还有其它小型调水工程及节水改造工程都在抓紧实施。所有这些对我们在河西这样一个严重缺水的地区积极推广滴灌技术是非常难得的发展机遇。

尽管采取了上述水利工程措施和常规节水措施,但据测算,水资源短缺的矛盾依然存在,持续干旱和冰雪融水减少使有限的地表水资源呈现一个逐渐衰减的趋势。以河西三大流域上端的石羊河下游为例,五十年代地表来水5.8亿立方米,八十年代减为2.3亿立方米,九十年代则减至1.7亿立方米,目前还在继续减少。该区水资源利用已超出承载能力20%以上,致使地下水位急剧下降,生态环境受到严重破坏。整个河西地区河川径流开发利用程度已高达75%~80%,随着区域内工农业的不断发展及生态保护建设的进行,水资源短缺愈来愈突出。因此,在这一地区推广滴灌技术,有广阔的前景,也是缓解用水矛盾,提高灌区社会、经济、生态效益的重大举措。

从农业高新技术和农业可持续发展需要出发,推广滴灌技术势在必行。当前,河西地区农业和农村经济发展已进入了阶段性变化的新时期,由过去单纯追求粮食等农产品生产、大量发展吨粮田、大量开荒增加粮食总产转变到积极调整产业结构,依靠科技进步,努力发展"两高一优"农业上来;转变到发展农业(改造中低产田)与保护生态环境有机结合上来。这是贯彻中央农业发展政策、落实温家宝副总理指出的关于实现农业的"两个转变"指导思想的结果,对今后河西地区农业发展具有重大意义。

根据上述精神,河西走廊今后应根据当地气候、土壤、水资源条件,按照因地制宜,以水定地,因水种植,择优选择作物和灌溉方式的原则,以提高农业综合生产力、增加农民收入为重点,充分应用和示范推广农业高新技术,改变传统农业。当前,农业产业结构的调整对农田水利建设和农田灌水技术提出了新的、更高的要求。反之,先进节水灌溉技术的发展为产业结构调整提供了技术保障,并为当地社会经济发展起到了推动作用。我们在已建滴灌节水示范项目实施中均充分注意到灌溉与农业产业化调整的紧密结合。

滴灌技术起初主要用于果园等高效经济作物,随着农业作物结构的调整及市场经济的变化,滴灌技术已广泛应用在设施农业的日光温室和塑料大棚,以种植反季节蔬菜、瓜果、药材、花卉、苗木繁育及高效经济作物而创造出很高的经济效益,被广大农民群众普遍接受,从而保证了温室大棚滴灌的高投入、高效益,也显示了大田高效经济作物滴灌的良好效益,大大增强了发展后劲。以甘肃亚盛实业集团(上市公司)所属的国营下河清农场引进以色列滴灌设备建成的2万亩滴灌工程的实施运行情况为例:在实施的4000亩啤酒花、5000亩脱毒马铃薯、4000亩制种玉米,7000亩棉花大田滴灌系统上,经过两年的综合效益详细测试总结,啤酒花增效496元/亩,棉花295元/亩,马铃薯623元/亩,制种玉米358.4元/亩,2万亩滴灌平均增加效益431.7元/亩。按已实施工程的亩投资1200~1500元计,3~4年就可收回全部投资。根据大量实测资料分析,滴灌较地面灌亩节水40~48%,提高肥料利用率43%,增产15~25%,省工6~10个,节省占地5~10%,同时可减少地下水超采,保护生态环境,减少地面灌溉所造成的深层渗漏(包括肥料)所带来的环境污染问题。

另据古浪马路滩林场引进以色列设备建成的1万亩大田滴灌示范区资料分析,果园全生育期滴灌灌水175m3/亩,而地面沟灌需420m3/亩,相比减少245m3/亩,每亩节电120度,省工16个,果品增产20%以上。

设施农业的日光温室大棚在河西走廊已有长足的发展,主要生产反季节蔬菜。以武威高坝滴灌示范区为例:现已建成温室大棚滴灌系统,可增加产值4618元/亩,单方水效益(以黄瓜为例)44kg/m3,比大田地面沟灌14.8 kg/m3多29.2 kg/m3,水量由地面灌540m3/亩减少到225m3/亩,节水58%。临泽的大棚滴灌草莓、油桃滴灌示范比地面灌节水56%,节肥40%,亩增产值2865.6元。由省水利部门在河西组织的六个高效节水(滴灌)示范区综合研究资料分析,日光温室滴灌较大田沟灌节水60%~65%,增产25%~30%,平均亩增加效益428元。由此,高效节水灌溉的良好效益使受益群众得到最大实惠,也说明在河西走廊大力发展滴灌是帮助贫困地区群众脱贫致富的有效途径。

3、滴灌推广中存在的问题、解决的办法措施

3.1 存在的问题:

滴灌是精细灌溉,是科学用水的高新技术。在过去较长时间里,由于器材设备性能质量不够稳定,致使滴水均匀度低,抗堵塞能力差,塑料管材耐老化性不强,寿命短,管件不配套、漏水易脱落,施肥、过滤设备失灵,自动化控制系统不配套,用户掌握使用新技术能力弱。因此,在运行中故障多,可靠性差,稳定性、耐久性不够,导致滴灌效益不能正常发挥。加之,滴灌一次性投资较高,用户对投资回收产生较大疑虑,由此也大大挫伤了使用者的积极性。

其次,是滴灌的技术关键和前沿研究开发方面:如滴灌管、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~生长调节剂等一体化联合运作与国际水平和生产实践需要还有较大差距,微压力滴灌系统的研制和国产化工作开展不够,产品的寿命和价格也是影响我省滴灌事业发展的症结。

3.2 解决的办法和措施

针对上述存在的问题,我省在广泛吸收国内外先进滴灌技术成功经验的基础上,率先引进以色列耐特费姆(Netfilm)公司滴灌设备和技术,在河西走廊的古浪马路滩林场、国营下河清农场、国营生地湾农场建设4万亩滴灌试验示范区获得成功,并取得显著经济效益和社会效益。以此为契机,又与以色列耐特费姆公司合资经营年产1.2亿米滴灌管(带)生产线,合资公司建在兰州高新技术开发区,年内将有四条生产线投入运行,相继配套的管件、施肥、过滤、自动控制等设备,统一由合资公司组装配套,提供给广大用户。以此来解决滴灌推广中滴水均匀度,产品质量,设备配套,灌溉与优化施肥、施药、生长调节剂等联合运行的重大技术难题,并针对河西走廊应用滴灌成本较高的实际与不同作物对滴灌材料的技术要求不断进行改进,且将通过优化管理和技术革新使产品逐步达到国产化,大幅度降低产品价格,争取将滴灌管由原来1.2元/m降到0.8元/m,将滴灌带由原来0.4元/m降至0.25元/m,采用先进滴灌技术与高效种植经营相结合的方式,解决节水带来的成本问题。

充分利用国营农场的规模经营和以企业为龙头的管理经营和资金筹措的有利条件,有国家关于西部开发扶持发展特色农业的优惠政策,有已建成5.6万亩滴灌示范区的成功经验和取得显著经济效益和科研成果,有一批培训有素的专业技术人员和运行管理人员的优势,首先在河西国营农场发展以滴灌为依托的现代化规模农业,在技术上是可行的,在经济效益、社会效益和生态效益方面的发挥是有保障的。

4、 用滴灌发展农业高新科技示范的建议

以企业(公司)为龙头,带动各产业的高效持续运行,使公司成为高效农业的投资主体和经营主体的运行管理机制。采用"公司+农场+农户"的经营模式,以公司为负责主体进行承贷,实行业主制,为滴灌技术的推广、农业结构的调整、设施农业的发展在运行机制上提供保证。

根据调查,已建成规模较大的采用滴灌技术发展高效特色农业的示范园区多为国营农场和生产经营实体公司,他们均有规模经营的基础。例如:甘肃亚盛集团的酒泉下河清农场、酒泉生地湾农场、景泰的条山农场及武威黄羊河农场,古浪的马路滩林场,高台的骆驼城农场,张掖的石岗墩农场以及新疆的天业股份有限公司等都具有较大的经营规模和经济实力。从已建成的滴灌系统运行管理及效益来看都是显著的;农场依托滴灌综合配套技术,对各种作物的水、肥、土壤微量元素调节剂的滴灌控制技术以及田间管理等一系列成套技术进行了摸索、实践和研究,初步形成了符合当地实际的操作规程和技术标准,为实现高水平的节水高效农业的规模化经营打下了技术基础。这些技术也辐射到周边的农户,并用租赁农户土地的方式扩大灌溉面积,同时,指导和培训农民掌握滴灌技术和调整产业结构。农场有计划地指导农户种植作物品种,签订合同并按约定价格收购,带动周边地区的经济发展。这样就形成了龙头企业负责融资、投入,农场负责经营、销售、技术服务,农户负责劳务这样一个优势互补,各得其所,运行良好的"企业+农场+农户"的运行机制。

采用先进滴灌技术与优良品种相结合的种植经营方式,以大幅度提高设施农业及高效大田经济作物和林果业的效益为目标,使调整作物种植结构成为现实。

⑴.高效大田经济作物:依据已建成的滴灌示范区各种作物的经济效益分析成果,河西地区大田滴灌作物应以啤酒花、脱毒马铃薯、酿酒葡萄、棉花、中药材、制种玉米等高效作物的种植与示范推广为主,并建设相应的良种繁育基地。

⑵.设施农业及品种繁育:以温室大棚滴灌和无公害蔬菜示范种植为主,其中包括中椒7号,彩色大椒,吉祥一号南瓜,北京樱桃蕃茄及黄瓜,长茄,西红柿等;转基因蕃茄5号、7号,脱毒薯苗等优良品种的繁育;有机型无土栽培技术的应用;组培脱毒苗木技术示范;大棚滴灌花卉及名贵中药材的示范种植。并建设一定规模的组培、繁育基地及高科技农业研究室。

⑶.运用滴灌技术建设河西走廊生态防护林体系及经济林果:主要引进推广树种有抗旱防风能力强的沙枣、能源柳、红柳;廊坊速生杨(三胚体或四胚体);示范种植沙棘、仁用杏、花椒、枸杞、针叶松及当地有特色的早酥梨、李广杏、富士苹果、临泽小枣等。

以上种植业、养殖业、生态建设的发展,都必须按现代农业的要求来实施。随着我国加入WTO,国际市场对粮食、蔬菜、果品、等农产品的质量要求越来越严格,传统的常规种植经营方式已不能与国际市场接轨,只有运用先进的高新农业技术和手段才能达标,符合入世要求。目前,美国、以色列、欧洲等国家及台湾省的许多海外客商,都在利用河西的特殊气候条件和廉价劳动力来广泛进行农业经营合作和繁育各种农作物品种,从粮食作物到蔬菜、花卉;从牧草到林木种苗,经济效益都十分可观。

5.按照河西地区总体节水规划,积极推广以公司为经营主体的滴灌精准农业

甘肃省"十五"至二○一五年节水规划即将颁布实施,在此期间,河西走廊计划发展滴灌面积85万亩(包括黑河流域节水工程建设),这将给我们推广滴灌技术带来千载难逢的机遇。因此,我们要科学规划,精心设计,依照不同地区的实际情况,有重点地发展适合当地特点并且效益显著的特色精准农业,在充分提高经济效益的基础上,不断改进和完善灌溉设备的性能与质量,降低工程造价和运行成本,探索经营方式。

采用滴灌技术实施精准农业,可生产优质、高产、特色农林作物,可使单位面积收益成倍增长,同时大大节约用水量,在现有用水量的基础上扩大一定的灌溉面积和种草养畜发展生态林果业建设。河西地区宜农荒地十分丰富,只要有水、后备土地资源就可得到充分利用,同时,还可发展农副产品加工。可吸收大量的劳动力,使得扶贫型移民、开发性移民成为现实(如疏勒河移民的实施),而移民的成功又可减少干旱山区无水等极度贫困地区人为因素对环境的破坏,有利于退耕还林还草,改善生态平衡。

总结调查近些年滴灌发展设施农业的经营过程,除设备配套不齐全,产品质量不稳定等因素外,更重要的是投资和成本回收问题没有得到很好解决。滴灌没有形成规模经营,分散农户根本无力支持一次性的较大投资,即使国家投资形成滴灌能力,如何管理使用,产品出来找不到合适的销路,价格也受影响,这些都是制约滴灌发展的重要因素。目前,产品质量、设备配套问题已基本解决。最重要的是在河西地区应建立以龙头企业为经营主体,使投资、经营、管理、销售一体化,采用"公司+农场+农户"的经营模式,发展以滴灌为依托的现代精准农业,这在技术、经济和生态上是完全可行的。下河清等农场的示范结果已得结论,大田经济作物3~4年均可收回成本,设施日光温室大棚2~3年就可收回投资。滴灌的推广应用为河西干旱地区农业可持续发展找出了一条新路,并且在今后有广阔的发展前景。例如,张掖现有3.4万亩日光温室,大部分还采用地面沟灌,从产量、品质等方面都需提高,并安装滴灌系统;武威、白银等地大面积的日光温室的滴灌设施,正急待安装配套。另外,为给滴灌开辟更大的应用范围,由亚盛集团投资,在景泰高扬程引黄电灌区正在建设2万亩滴灌果园及经济作物,这将为引黄灌区滴灌发展提供科学依据。

5、 后河西地区发展滴灌精准农业的总体计划

必须加快体制创新,建立良性运行的机制。这是个大课题,也是迫切需要解决的问题。从前述典型示范区的调查总结来看,在河西干旱地区采用"公司+农场+农户"的经营模式,发展以滴灌为依托的现代精准农业在技术、经济和生态上是完全可行的。因此,建立以企业(公司)为龙头的经营主体机制,符合市场经济与加入WTO经济的运行规则。在这种运行机制条件下,明确产权管理制度,建立节水高效滚动发展的机制,以此来推动农业结构的调整,形成产业化经营,企业化管理,使公司真正成为发展滴灌技术的投资主体和经营主体。

a) 加大资金投入力度,多方筹措落实配套资金。节水灌溉是保护水资源、实现水资源优化配置、促进水资源可持续利用的主要途径,尤其对河西走廊显得更加重要。政府应将其纳入公共事业,加大资金投入力度,以保证国民经济的持续发展,尤其在发展初期,国家更应加大扶持力度。龙头企业应作为资金来源筹措的主要负责者,负责大部分产品回收、销售补偿、成本核算等,在保证经营农户基本生活收入的前提下,按合同分期偿还有偿资金,企业用偿还的资金可进一步发展。

b) 按照以水定地,因水种植,择优发展的原则,以现有水量为基准,因地制宜,全面做好河西地区发展滴灌节水技术的土地、用水分配规划和实施方案以及资金筹措办法和分年度实施规划。

c) 根据未来的市场发展,尤其考虑加入WTO以后国际市场的变化,切实做好市场预测和作物结构调整规划,实现品种多样化,产量适宜、生态互补,农林牧及加工、贮存、保鲜业协调发展的格局。

d) 进一步加强已建示范区的经营、管理工作,完善示范区的监测和试验研究,对已获成功的作物品种(如啤酒花,马铃薯等)及新发展的(引进、繁育)良种、蔬菜进行示范,掌握实施滴灌技术的水、肥、药、微量元素调节剂的控制方法和管理方法,并进行系统观测总结,尤其对它们的经济效益进行全面分析,形成规范化、标准化的操作、管理、经营规程,为大面积推广提供科学依据。

e) 在原有示范区基础上,继续选择建设有代表性的示范区,尤其在设施农业方面,树立样板,逐步推广。目前,亚盛集团计划在引黄灌区的景泰条山农场、武威的黄羊河农场、高台的骆驼城农场、金昌八一农场、敦煌市的国营敦煌农场再建五个2万亩共计10万亩滴灌示范区,以此来推动滴灌技术的不断发展,真正发挥示范区的示范作用。

f) 在引进以色列滴灌技术和设备的基础上,通过技术改造和设备更新,逐步实现滴灌产品的国产化,生产出适合西北干旱地区、满足不同作物需要的滴灌管材和配件。同时,进一步积极对外开辟新的投资、合资渠道,完善投资与融资政策,吸引调动企业、民间及海外客商的资金投入到河西节水高效农业开发建设上来。

g) 在推广滴灌技术过程中,更加注重多学科的技术集成化和灌溉系统多功能化的跟踪科学试验研究及相应的灌溉技术研究,应用科学技术来改造传统产业,使滴灌这项新技术在科学的基础上稳步发展。

⑴.充分利用现有农业高科技信息技术,完善农业技术的智能化科学管理,建立节水高效农业技术服务体系和专家系统,对已建的节水高效示范区进行定位跟踪监测和综合效能评价,应用专家信息技术与已取得的实践经验相结合的方法来指导生产实践。

⑵.滴灌技术的应用,目的不仅是节水,而且要以生产的产品达到优质高效为最终目标。因此,按照作物生产过程中对水、肥、药、环境的需要与灌溉设施紧密结合、协调一致的技术有机集合,必须应用计算机自动控制系统等先进管理手段,方可达到目标。

⑶.结合示范推广,应有针对性地进行滴灌条件下水、肥、药的高效利用技术研究;滴灌系统中具有最小结晶度的液体肥料,对不同作物、果树的专用液体肥料研究;以最优产量和品质及防止水质污染为目标的N.P.K高效利用技术研究;滴灌后土壤盐分变化研究;滴灌不同水质条件下的抗堵塞监测;各种作物、果树滴灌条件下的灌溉制度、需水量、需水规律研究等。

河西的水资源优化利用和生态环境保护,已得到国家和省上的高度重视和大力支持,通过多年不懈努力,有了良好的基础,广大农民和各级领导干部对发展高效节水有了共同的认识,高效节水示范区所取得的显著效益让我们看到了河西走廊农业现代化的光明前景。上述建议和总体计划在今后的实施过程中将会遇到种种困难,还需做大量的工作,但我们也相信,通过努力将会变为现实。我们将紧紧抓住西部大开发这个机遇,通过不懈努力,把河区走廊建成全国一流的高效节水农业示范区,建成水资源优化配置和高效利用、生态环境优化、经济社会与生态协调且可持续发展的经济区域。

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