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我国主要微灌产品现状浅析
  中国农机院节水灌溉工程装备中心     马学良 王虎  
    编辑:中国灌溉排水发展中心 归档时间:2006/5/17    

《中国节水技术政策大纲》中提到“鼓励发展微灌技术。在果树种植、设施农业、高效农业、创汇农业中大力推广微喷灌与滴灌技术;提倡微灌技术与地膜覆盖、水肥同步供给等农艺技术有机结合;鼓励在山丘区利用地面自然坡降发展自压微喷灌、滴灌、小管出流等微灌技术;鼓励结合雨水集蓄利用工程,发展和应用低水头重力式微灌技术;积极研究和开发低成本、低能耗、多用途的微灌设备。″ 显然,国家从政策导向上对于今后发展微灌技术给予了充分的重视和鼓励。微灌作为倍受瞩目的节水灌溉技术在近20年里得到快速发展。微灌面积超过10万hm2 的国家有美国、西班牙、中国、印度、澳大利亚、南非、以色列、法国、墨西哥、埃及和日本。我国微灌面积2005年达到60万hm2以上,是1991年30倍,增长速度已经位于世界前列。预计到2010年,完全有可能达到或接近100万hm2,微灌面积占全国灌溉面积比例由现在0.6%提高到2%左右,2010年,全国将形成年需求20-30亿元微灌器材的市场容量。有鉴于此,我国微灌产品生产和供应必须适应市场的需求势头,根据调研和有关文献资料,现将主要微灌产品的市场现状分析如下,供行业人士参考。

1 微灌灌水器的现状

1.1 扁平滴头式滴灌管

对于扁平滴头式滴灌管,我国经历了从仿制到生产线引进再到自主研发的发展阶段。北京绿源公司仿以色列NETAFIM的台风滴头,1996年研制并装备4条内镶式滴灌管生产线,年产0.15亿米,其后引进瑞土线缆公司生产线生产效率较高,每分钟生产速度120米,一条生产线年产滴灌带0.4亿米。北京绿源、成都源田、秦川节水、新疆天业、甘肃腾龙相继共引进了瑞土线缆公司8内镶扁平滴头式滴灌管生产线。后来新疆屯河节水科技有限公司从意大利引进3条生产线。新疆昌恒NETAFIM公司和甘肃瑞盛亚美特公司也安装了多条以色列进口的类似生产线。国内河北廊坊维克滴灌设备有限公司等厂家近年已经研制成功内镶扁平滴头式滴灌管生产线,并投入使用。河北廊坊春源、甘肃酒泉大禹、新疆兵团农六师、吉林白山喜丰等陆续装备了20多条国产线。全国此类生产线共34条,总生产能力约9.3亿米,占全国滴灌管生产能力的45%。产品壁厚从0.18-0.8mm,质量较好,均达到国标要求,市场供应有保障,是这些年滴灌工程中广泛采用的大宗产品之一,主要应用对象为棉花、葡萄、温室大棚等。

1.2 园柱滴头式滴灌管

1997年河北龙达引进雷鸥-美滋技术,年生产能力0.1亿米。由于成本高,推广速度不快。之后甘肃张掖轻工机械厂也开发出国内第一套园柱滴头式滴灌管生产线,因技术不够成熟推广受限,后基本没有使用。1998年山东莱芜塑料制品总厂引进意大利德国技术和设备制造紧凑型园柱滴头式滴灌管。紧凑型是相对而言,普通园柱滴头长度6-7厘米,紧凑型为3-4厘米,成本有所降低。2000年陕西和平科技公司和杨凌秦川节水公司开发研制类似生产线,并投入生产使用。后来,以色列艾森贝克公司和普拉斯托公司联合在新疆库儿勒设立滴灌管制造厂,安装1条园柱滴头式滴灌管生产线。河北国农也从瑞士等国引进相似滴灌管生产线1条。目前全国园柱滴头式滴灌管产品共11条生产线,形成年生产能力约1.45亿米,约占全国滴灌管生产能力的7%。该类滴灌管壁厚为0.6-1.2mm,结实耐用,寿命长,但受生产成本所限,其投入使用的数量远没有扁平滴头式滴灌管的数量大,主要应用在葡萄果树等露地果园和温室大棚,大田基本无力使用。类似进口产品还有韩国新东物产公司、以色列NAAN-DAN公司、美国托罗公司等生产的滴灌管。形成了国产为主,进口为辅的市场需求格局。

1.3 单翼迷宫式滴灌带

1998年新疆天业塑料股份公司从德国引进的薄壁滴灌带生产线,该线集拉管与灌水器流道一次成形,大幅度降低了滴灌带成本,后在引进的基础上两年多仿制出200多条该类型生产线并形成年产量10亿米能力,产品主要用于新疆棉花膜下滴灌使用。该产品制造成本低,基本上满足当地棉花要求一次投入低的需求,已在新疆较大面积使用。产品在初期使用出现过滴水均匀度不够、管带破裂及管件连接处漏水的现象,随着技术质量的提高有明显改善。该产品在价格上有绝对的优势,每米售价仅0.2元左右,每亩滴灌投资仅200-500元,很适合大田作物搞滴灌。但壁薄寿命短,抗堵塞性差,故使用一年就需要更新,这也是造成年需求量大的一个原因。由于单翼迷宫滴灌带产品技术不复杂,除新疆天业外,山东莱芜市等有单位也仿制多条线,销售到内蒙、新疆南疆等地。估计全国类似生产线500条左右,总生产能力达到11-15亿米。总的看来,产品滴水均匀度较国外进口同类产品(如以色列)尚有差距,外观略显粗糙。可以说是新疆膜下灌的迅速推广造就了单翼迷宫滴灌带的巨大的市场需求,创造了我国滴灌史上最快的一个奇迹,令国内外瞩目。此类滴灌带预计今后还会保持较大的市场需求强度,但产品质量必须得到提高,否则将会受到扁平滴头式滴灌管或其它类型滴灌带的冲击和替代,因为彼此价格差异越来越小,竞争不可避免。

1.4 压力补偿式滴灌管

压力补偿式滴灌管技术较复杂,设备开发难度较大,加上应用少,国内开发研制的步伐缓慢,国产压力补偿滴灌管效果始终达不到进口产品水平。1995年北京绿源公司从以色列普拉斯托公司引进KATIF压力补偿式滴头的生产技术和管上式滴灌管生产线,生产的产品管径12、16毫米,滴头流量2.3、3.75升。成都源田节水灌溉有限公司也自行开发类似的压力补偿滴头,销售量不大。新疆天业塑料股份公司后来从美国引进压力补偿式滴头的生产技术和生产设备,其滴头流量为:4、8、12升三种规格,没有达到预期效果。国内其它公司和部分大学也在一直积极研制并期望尽快推出相关产品,可迄今尚无重大进展。目前,以色列普拉斯托公司在北京建厂专门生产内镶压力补偿滴灌管,可能会使供应局面有所改观。进口产品有以色列NAANDAN公司、美国托罗公司和雨鸟公司生产系列压力补偿滴灌管。压力补偿滴灌管非常适应地势起伏大的果园和大田,单根铺设数百米,国外已经广泛使用,由于价格高,目前国内使用量有限,如果价格降低,预计需求将会出现显著增长。

1.5 地埋式滴灌管

与地表滴灌相比,地下滴灌(SDI)不用年年收放滴灌管或带,减少农事作业量,利于机械作业,节水效果更好,从发展角度看,地埋滴灌管将有可能更大范围替代现有的地表铺设滴灌管。地埋是国际上滴灌一个重要发展方向,但国内开发不够,少数厂家研发类似产品但质量有待提高。地埋式滴灌管与常规地表滴灌管的重要区别是滴头出水口设计成马鞍舌形或缝隙形,以便减轻根系侵入和负压回吸泥浆。据了解,澳大利亚T-TAPE滴灌带、NETAFIM滴灌管、普拉斯托PCND滴灌管、意大利虎牌滴灌带、托罗Drip-In地下滴灌管及国内个别产品可以达到地埋滴灌使用的要求。地下滴灌(SDI)在新疆试验推广超过十万亩,初步取得了成功经验,但同时也必须清醒认识到,地下滴灌存在一定的设计和应用难度,例如,早期出苗、根系侵入、负压回吸、灌水均匀度、堵塞监测等问题,所以采用地下滴灌设计环节非常重要,使用过程的管理也必须到位,否则容易出现严重后果。

1.6 滴头

这里滴头指可单独实现灌水的产品,可分为管间式和管上式、可调式和不可调式、可拆洗和不可拆洗式以及压力补偿和非压力补偿等多种类型的滴头。滴头一般适用于果树等大株距作物,根据果树位置灵活安装。管间滴头与直径8、10mm的PE管连接可以形成滴灌管,管间式滴头宽流道,多用于温室重力滴灌,且便于随意调整滴头距离,拆卸清洗方便。此外滴箭滴头也是滴头的一种形式,广泛应用于盆栽作物。相比国外如以色列和美国公司的产品,国内产品品种规格比较少,远没有形成系列化,质量更不在一个档次。滴头的开发研制应该成为今后的一个重头戏,不仅国内需要,国际市场也有较大需求量。

1.7 微喷头

通常认为喷嘴2.5mm以下,流量250升/时以下的喷头为微喷头。主要形式有折射式、旋转式、离心式、缝隙式等。早期研制生产的微喷头以折射式为主,折射式微喷头的优点是无运动部件,工作可靠,价格低,缺点水滴太微细,漂移损大大。1995年北京绿源引进以色列DAN公司微喷头技术,生产折射式、旋转式系列微喷头,流量40、70、120升/时,折射式有双向式、单向角式、带状、水束式、轻雾化。旋转式有方轮、小圆轮、单侧轮、双侧轮等。还可以根据需要配置防雾化器、压力流量调节器。中国农科院农田灌溉研究所开发的缝隙式微喷头和流量调节器,均形成系列化。近年国内东北、浙江余姚有十余家仿制国外产品,主要仿以色列PLASTRO、ELGO和 DAN公司等微喷头,有折射式、旋转式和喷雾式。微喷用途一是果树,二是温室地插或悬挂,三是露地园艺种植,此外城市绿化也有应用。总的看,仿制水平不断提高,而且也有了一定自主研发产品如阻尼式中射程微喷头,但质量普遍不如国外类似产品,突出表现在制造偏差大,水量分布均匀性差,抗老化性差和可靠性差,厂家多数没有适宜的质量检测台。至今,国内许多微喷头产品尚为空白,如压力补偿微喷头、防虫微喷头等。

1.8 微喷带

推广量较大的有,台湾禾育公司三福牌微喷水带,日本住友公司和日本三井公司生产厚壁微喷水带,这些产品材质好,寿命长,喷幅大,价格高。韩国公司制造微喷水带,壁薄价格便宜,近年在中国销售量上升。国产的如双翼环能技术公司、辽宁丹东渤海节水灌溉公司、福建新兴农业灌溉公司和安徽天安公司生产的多规格微喷水带,价格便宜,市场需求明显,正在逐步替代进口产品。微喷水带利于移动作业,单位面积投资小,受到农民欢迎。除了农业,园林草坪的绿化也开始采用微喷带,特别是新种草坪。微喷带的特点决定了在节水灌溉中享有不可或缺的一席。

1.9 稳流器

稳流器是小管出流的重要装置,由天津英特泰克公司和津瑞丰公司等多家生产,已经形成系列,共有5、10、15、20、30、40、50、60升多种流量规格。以稳流器为核心的小管出流技术适宜果树特别是地势起伏的山区果园灌水。另外,配套的分流管也研发并向市场提供。近年来小管出流在新疆、北京、河北、山东一带推广较多。

1.10 渗灌管

主要有北京环太平洋新技术有限公司生产直径10mm渗灌管和北航润土科技有限公司生产的直径12mm的渗灌管。此外,石家庄塑胶总厂、山东莱芜塑料制品总厂和河南华源现代渗灌科技开发公司也曾经生产过渗灌管。渗灌管推广数量不大,尚处于试应用阶段,主要应用在果树和绿化树木,限于技术特点,渗灌管今后相当长时间里不会形成大范围应用。

2 微灌配套设备的现状

2.1过滤装置

我国较早研制和生产微灌过滤设备和施肥设备的企业是北京通捷机电公司及部分微灌企业,后来为适应新疆本地,兵团石河子天露节水设备有限责任公司也开始仿制和研发。目前国内产品有筛网过滤器、叠片式过滤器、旋流式水沙分离器和砂石过滤器,由于起点低,技术力量弱,产品系列化、标准化差,难以满足微灌发展的要求,微灌工程首部过滤器不少倾向选择国外产品。我国在过滤器方面与国外相比差距较大。如以色列、美国、西班牙等砂石过滤器、离心过滤器和网式叠片过滤器,尤其是叠片过滤器国外品种规格较全,如以色列ARKAL公司和西班牙阿速德公司系列叠片过滤器,且自动反冲洗控制技术比较成熟。自动控制过滤器国内研发十分缓慢,网式自动化反冲洗过滤器只有莱芜塑料制品总厂一家研制,基本没推广,武汉水利水电大学研制自动反冲洗砂石过滤器,尚处于推广初期。国内滴灌生产厂家大多都配套生产过滤器,仿制为主,其中1″塑料网式过滤器产量较大。近年来国内用户越来越认识到叠片过滤器的优点,需求开始增多,但市场上除了以色列、西班牙和韩国产品外,很难寻觅和采购。北京科洁水处理设备公司在消化国外技术的基础上研发出系列自动过滤器,包括电机驱动卧式、立式过滤器、水驱动卧式、立式过滤器,依靠压差预定值自动启动排污冲洗,产品除了工业应用,灌溉上也开始初步投放市场,弥补国内空白。总的看来,国内微灌大流量过滤器有待开发,叠片过滤器2″和2″以上的规格基本还是空白。

2.2 施肥装置

1)压差式施肥罐 施肥设备常用的是旁通施肥罐。这种施肥罐具有结构简单、价格较低,移动方便,不需要外界动力,对系统流量和压力变化不敏感等优点。其缺点是施肥罐必须承受系统内的压力(包括水位),肥料溶液浓度不平衡,不易实现自动化,罐体防腐要求高等。目前生产有10升、16升、30升、50升、100升、150升等规格施肥罐。

2)文丘里吸肥器 文丘里施肥器在我国应用量仅次于压差式,注肥效果略好于压差式,但水头损失大。文丘里吸肥器接口有螺纹和承插式,规格主要有3/4″、1″。

3)水驱动比例注肥器 主要为进口产品,有法国的DOSATRON、美国DOSAMATIC、德国MSR水动注肥泵及以色列TEFEN。法国的DOSATRON肥料农药混合器代表了当今国际领先水平。工作原理是:水流进入混合器内,驱动主活塞,与之相连的注入器活塞跟随上下运动,从而吸入待注的物品溶液进入混合室,特点是不用电力依靠水压驱动,能调节浓度,有较好精度控制。工作压力0.3~6。0bar,可调整0.2%~10%的注入比例。每小时流量10升~20吨/时。较普通压差式施肥精度有很大提高。在中国推广的主要型号:DI16、DI45、D8R等,比例施肥器主要应用在温室和一些较大规模微灌工程,数量不多,通常也用于畜禽饲养加药和工业领域添加。此外,以色列AMIAD公司的液压脉冲式注肥泵也特别适用于无法提供外部电力的场所,可直接利用管道水压力工作,原理上属于比例注肥。国内在比例注肥器方面基本属于空白。

4)全自动施肥设备 进口设备以色列爱尔达公司较著名,在国内推广也相对多一些,其产品采用水泵加压多个文丘里注入,可以做到自动配比施肥种类和比例。其Fertimix、Fertigal自动灌溉施肥机能够将水与营养物质在混合器中充分混合而配制成作物生长所需的营养液,然后根据用户设定的灌溉施肥程序通过灌溉系统适时适量地供给作物,适用于温室无土栽培。还有一种施肥机FertJet采用旁通管与灌溉系统相连,更适合大型农田灌溉。国内企业也仿制了少量施肥机,如北京福锐曼公司的温室自动施肥设备等有一定应用,和进口产品尚有较大差距。

2.3控制阀

国内灌溉控制阀空白,依赖进口,主要进口以色列、美国等国产品。电磁阀接口规格有3/4″、1″、11/2″、2″、3″、4″。国外产品通常将减压和电磁控制两个功能合二为一,用于控制不同地形条件下的管道压力稳定和保护,使输水管道不因压力波动而爆裂损坏。以色列BERMAD水力驱动隔膜控制阀门,由外接水压、气压或电磁信号控制其开关,有水力控制阀、电磁控制阀、水力控制减压阀、电磁控制减压阀。耐特菲姆多功能昆特调压电磁阀主要用于于农业、园林和工业系统中的各种管线压力的调节与开闭,具有手动与自动两种功能,电磁阀工作电压有为24伏交流与24伏直流可选。国外还有可编程灌溉阀,电池供电,不需接线。可实现全自动灌溉,操作像使用电子表一样简单。可编三个独立运行的程序,可选阀门规格有:¾"、1"、1½"、2"。

2.4控制器

国内灌溉控制器研发较薄弱,依赖进口。主要进口以色列、美国、澳大利亚等国产品。应用较多的主要为灌溉程序控制器,控制单个电磁阀或多站电磁阀。美国雨鸟ESP-MC控制8站、12站、16站、24站、32站40站,最多控制120个电磁阀。美国HUNTER公司和托罗公司等也有系列化的程序控制器。控制形式从原来的走线控制阀门演变到RTU解码控制或者无线遥控。计算机集中控制系统也有应用,基本以进口设备为主,如以色列爱尔达、GALCON、TAGIL系列控制器,用户可使用多台水泵控制水源进行供水,并连接多种型号和数量的传感器进行全程自动化测控,如气象站、土壤湿度计、环境温度计和蒸发计量仪等;国内中国农大、南京农机所、北京福锐曼公司等曾开发灌溉控制相关产品装置,但多局限在示范试点上,需要进一步完善。

2.5 压力调节器

国产曾生产简易3/4″,1″,11/4″压力调节器,较大规格产品至今空白,工程使用的压力调节器多数依靠进口。进口的直动式压力调节阀为塑料或黄铜壳体,不受各种肥料、农药和化学品腐蚀,外壳清楚标识水流方向,可根据滴灌或微喷的要求,调换不同数值的的不锈钢调节弹簧,可调压力型有4种不同压力定值可供选择。大的减压阀往往同时具有电磁控制功能,适用于各种农业喷滴灌系统的主管道压力调控,流量范围在25-260方/小时。适用于大中型面积地块的支管道的田间压力控制和均衡,最适宜地埋滴灌系统。可有效防止阀门丢失和机械化耕作导致的损坏。

2.6 进排气阀

国产有部分产品代用,多数靠进口。有莱芜塑料制品厂、山西水科所生产简易进排气阀和湖北云梦喷灌机厂KQ42X-10快速空气阀。国外以色列ARI公司产品规格全,1″、2″双向空气阀安装在农业、园林喷滴灌管路或各种压力管道输水系统的始、末端或不同高程变化处,有效地释放管路系统、过滤器、水箱及其它容易存气处的空气,或向管道中及时吸入空气, 保证系统正常运行。1/2“真空阀安装在滴灌系统(主要是地埋式滴灌系统)的田间阀门的出水口处,用于防止滴头在系统停水时回吸所造成的堵塞。

2.7 安全阀

国产有部分产品代用,多数靠进口。湖北云梦喷灌机厂也只有一种规格的安全阀。进口安全释压阀规格有2″、3″、4″,材质有碳钢、纯塑、不锈钢,用于微灌各种输水金属管道、PVC管道和PE、PP管道超压保护作用。快速释压安全阀一般旁接于管道上,当压力超过设置的压力值时,或管道内压力波动幅度超过设定值时,或水锤破坏压力超过管材承受能力时,释压阀在0.2秒内,立即全部打开,将超过的压力通过水流释放出,从而起到保护管道的作用。当管道内压力降至安全值内时,阀门缓慢关闭,不会引起二次管道压力波动或次生水锤,正常耐压标准最低为16bar。

2.8 计量表

国内计量表通常选用普通水表用于灌溉,如LXS选翼式水表和水平螺翼式水表,自动灌溉一般选用以色列合资武汉ARAD水表产品,专业的自动水表阀及流速计国内为空白,国外常用的自动水表阀及流速计集涡轮式水表和隔膜驱动控制阀与一体。并具不同的型号以适用于不同的用途。涡轮式水表的计量精确度可达±2%,同时与水表一体的控制阀可以同步进行开关控制或调节压力、流量的控制。国外还生产一种自动计量阀,用于小规模的自动灌溉系统及向小型水箱自动充水的阀门,当过流水量达到预设值后自动关闭,可以精确地控制过流量,有效节约用水。

2.9管材及管件

国内微灌管材和管件经过多年发展基本能够满足要求。微灌工程中大多用聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(UPVC)管和相应管件,国内多个厂家的产品质量和配套规格基本适应微灌发展要求,在此不加详述。

3 微灌产品的发展建议

3.1 积极研制,填补空白产品

需要填补空白的产品主要有:新型流道经济型滴灌带;微灌产品检测装置;压力补偿微喷头、防虫微喷头、无桥架微喷头等;厚壁宽幅微喷水带;系列叠片过滤器及反冲洗叠片过滤器;自动反冲洗控制过滤器控制器及三向控制阀、反冲洗阀;组合式大流量过滤器;水驱动比例注肥器;水力控制阀、电磁控制阀、水力控制减压阀、电磁控制减压阀;可编程灌溉阀;RTU解码控制和无线遥控装置;可调型直动式压力调节阀;系列化双向空气阀及真空阀;系列化快速释压安全阀;自动水表阀及流速计;甘油压力表等。目的是逐步减少对进口产品的依赖,为微灌长期健康发展增强后劲。

3.2 加强研制,改善薄弱产品

急待改善的薄弱产品主要有:内镶压力补偿滴灌管;单翼迷宫滴灌带;地埋滴灌管;管上式可调式和可拆洗式以及压力补偿滴头系列;折射式、旋转式、离心式、缝隙式微喷头;系列化稳流器及稳流旁通、三通;渗灌管;电机驱动连续自动网式过滤机;文丘里全自动施肥设备;微灌计算机集中控制系统;土壤湿度计;系列压力调节器;滴灌管带快速连接旁通;低压灌溉PE管材等。尽快提升我国微灌产品的综合制造能力。

3.3 扩大规模,发展优势产品

相对优势产品主要有:内镶扁平滴头式滴灌管;内镶扁平滴头式滴灌管成套生产线;园柱滴头式滴灌管产品;薄壁经济型微喷带等。在保证质量前提下,努力形成规模化、均衡化生产,供应国内并积极出口。

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