我國(guó)噴灌機(jī)專家訪問(wèn)圓形噴灌機(jī)的故鄉(xiāng)

　　美國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉面積之最

　　內(nèi)布拉斯加州位于美國(guó)中西部，面積約20萬(wàn)平方公里，人口約190萬(wàn)，是全美主要的牛肉、豬肉、玉米及大豆產(chǎn)區(qū)。根據(jù)2007年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全州的耕地總面積為1.3億畝，全美排名第七，其中牧草種植面積543.9萬(wàn)畝(第九)、作物種植面積1.2億畝(第七)，閑置面積741萬(wàn)畝。同年，全州灌溉農(nóng)田面積約為0.5億畝，約占全州耕地總面積的40%，占全美農(nóng)田灌溉面積的15%，排名全美第一。在1998-2013十五年間，全美圓形和平移式噴灌機(jī)(主要以圓形噴灌機(jī)為主)占灌溉總面積從35%上升到48%，同期地面灌溉所占比重由50%下降至36%，可見(jiàn)圓形噴灌機(jī)在美國(guó)還在不斷地發(fā)展。

　　圓形噴灌機(jī)的世界

　　內(nèi)布拉斯加全州大約72%的灌溉面積采用噴灌，其中絕大多數(shù)采用圓形噴灌機(jī)進(jìn)行灌溉。全州的“圓形噴灌機(jī)節(jié)水計(jì)劃”正在幫助這些圓形噴灌機(jī)在水管理上變得更加效率。另外，大約28%的灌溉面積采用地面灌溉，其中絕大多數(shù)采用溝灌方式。地下滴灌灌溉面積不足1%。

　　精細(xì)的水肥管理更加重要

　　內(nèi)布拉斯加州處于一個(gè)巨大的地下蓄水層(Ogalla Aquifer)之上。因此，全州主要依靠地下水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。截止2007年，灌溉用井?dāng)?shù)量超過(guò)9萬(wàn)眼，灌溉用水井的安裝在上世紀(jì)70年代達(dá)到高峰，此后每十年新增灌溉用水井約1萬(wàn)眼。灌溉面積的蓬勃發(fā)展在內(nèi)布拉斯加州某些地區(qū)引起了地下水位的下降，當(dāng)?shù)卣扇×斯芾泶胧﹣?lái)限制地下水資源的使用。

　　監(jiān)測(cè)顯示，某些地區(qū)地下水的氮含量在升高，可能是灌溉中氮肥通過(guò)土壤滲漏到地下水層。滲漏最嚴(yán)重的地區(qū)發(fā)生在地面灌溉(尤其是漫灌)的沙質(zhì)土壤。因此，政府提倡科學(xué)水肥管理，同時(shí)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)地下水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，以防止地下水水質(zhì)的下降。

　　內(nèi)布拉斯加州大學(xué)林肯分校

　　本人美國(guó)之行主要訪問(wèn)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校(University ofNebraska Lincoln)，簡(jiǎn)稱UNL，股神沃倫·巴菲特的母校，是美國(guó)中西部久負(fù)盛名的公立綜合性大學(xué)，其農(nóng)業(yè)科學(xué)與自然資源學(xué)院長(zhǎng)期居于世界領(lǐng)先地位，化工精算等專業(yè)亦在全美處于領(lǐng)先地位。該校成立于1869年，是政府贈(zèng)地大學(xué)，也是內(nèi)布拉斯加大學(xué)州內(nèi)的旗艦大學(xué)(最大的綜合性大學(xué))在各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域均享有聲譽(yù)，產(chǎn)生了4位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。大學(xué)的主要任務(wù)是教學(xué)、研究和推廣服務(wù)。2014年秋季學(xué)期全校注冊(cè)學(xué)生總?cè)藬?shù)為25006人，其中中國(guó)留學(xué)生超過(guò)800人。

　　此次主要訪問(wèn)了內(nèi)布拉斯加林肯大學(xué)東校區(qū)(East Campus)的生物系統(tǒng)工程系(Biological systems Engineering，原農(nóng)業(yè)工程系)和農(nóng)學(xué)系(Agronomy and Horticulture)，并與灌溉領(lǐng)域相關(guān)專家進(jìn)行座談。生物系統(tǒng)工程系有三個(gè)專業(yè)：農(nóng)業(yè)工程、生物系統(tǒng)工程和機(jī)械系統(tǒng)管理專業(yè)。根據(jù)全美U.S.News工程排名，該系的研究生教育排名第8(8/37)。目前，該系全職教職員工超過(guò)40人。該系主要從事的灌溉的教授有Derrel Martin、Suat Irmak、Derek Heeren等。主要研究方向包括：土壤-水資源-灌溉工程;氣候變化對(duì)水資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響;地表能量平衡變化的測(cè)量和模擬;作物水利用效率;蒸騰現(xiàn)象;土壤水運(yùn)行模擬;變量灌溉施肥的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用，調(diào)虧灌溉，河道堤岸侵蝕等。本次訪問(wèn)與Derek Heeren博士討論了圓形噴灌機(jī)變量灌溉技術(shù)的研究進(jìn)展。

　　除了在校園與專家座談之外，農(nóng)學(xué)系的Haishun Yang博士還陪同參觀了內(nèi)布拉斯加大學(xué)農(nóng)業(yè)與自然資源研究中心中南區(qū)試驗(yàn)站(Clay Center)，參觀了正在水肥一體化的平移式噴灌機(jī)，與試驗(yàn)站的技術(shù)員交流正在開(kāi)展的試驗(yàn)情況。此外，還與Haishun Yang博士交流了他們課題組正在開(kāi)發(fā)的在線灌溉指導(dǎo)工具Cornsoywater(http://hprcc-agron0.unl.edu/cornsoywater/public_html/Home.php)。這是一款面向農(nóng)民的智能灌溉系統(tǒng)管理工具，農(nóng)民可以在軟件上自動(dòng)連接谷歌地圖定義自己的多塊農(nóng)田，并定義作物(玉米或大豆)，軟件內(nèi)嵌有作物模型和內(nèi)布拉斯加州的土壤地圖以及實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，農(nóng)民只需要輸入自己農(nóng)田的土壤類型以及播種時(shí)大致的水分含量，軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算每天的蒸發(fā)蒸騰量，再通過(guò)鏈接的氣象站點(diǎn)自動(dòng)獲得氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水量平衡計(jì)算。當(dāng)軟件計(jì)算出地塊種植的作物需要灌溉時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)信息給農(nóng)民，提醒可能需要灌溉。

　　瑞克公司

　　本次訪問(wèn)了位于內(nèi)布拉斯加州內(nèi)德士勒(Deshler)的瑞克制造有限公司總部。美國(guó)瑞克制造有限公司(Reinke Manufacturing Company, Inc.)是全球最大、最早的電動(dòng)圓形噴灌機(jī)(中心支軸式)制造和相關(guān)零配件生產(chǎn)廠商之一。目前，該公司在全球有三個(gè)工廠，分別位于內(nèi)布拉斯加州德士勒、堪薩斯州貝爾維爾和中國(guó)北京。公司創(chuàng)始人理查德·瑞克先生于1954年在德士勒的家庭農(nóng)場(chǎng)成立了瑞克制造有限公司，并于1968 年設(shè)計(jì)并制造出世界上第一臺(tái)電動(dòng)正反轉(zhuǎn)圓形噴灌機(jī)。

　　在工作人員帶領(lǐng)下參觀了公司全部廠房車間，瑞克公司擁有全自動(dòng)化的鍍鋅廠房、自動(dòng)制管生產(chǎn)線、全自動(dòng)化焊接機(jī)器人，可生產(chǎn)不同規(guī)格的鍍鋅管、不銹鋼管、鋁管及內(nèi)襯PE管。近幾年公司又投入精力專注于噴灌機(jī)智能化控制和變量灌溉技術(shù)方面研究，可為客戶提供ReinCloud云端控制應(yīng)用等服務(wù)。同時(shí)重視新技術(shù)和新設(shè)備的田間試驗(yàn)和考核。

　　林賽公司

　　本次訪問(wèn)了位于美國(guó)內(nèi)布拉斯加州奧馬哈(Omaha)的林賽公司總部。美國(guó)林賽公司(Lindsay Corporation)創(chuàng)建于1955年，在全球建有5家制造工廠：美國(guó)、法國(guó)、巴西、南非和中國(guó)，是全球最大的中心支軸式和平移式噴灌系統(tǒng)出口商和營(yíng)銷商之一，目前全球有超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)來(lái)自林賽公司的中心支軸式噴灌機(jī)灌溉著世界上超過(guò)600萬(wàn)公頃的土地。林賽公司致力于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究，F(xiàn)ieldNET無(wú)線灌溉管理系統(tǒng)為快捷、高效控制噴灌機(jī)、尾槍、灌溉泵站、施肥裝置提供了全套技術(shù)方案。除了制造噴灌機(jī)之外，林賽公司還生產(chǎn)泵站過(guò)濾系統(tǒng)、移動(dòng)護(hù)欄及道路安全產(chǎn)品。

　　林賽公司的創(chuàng)始人Paul Zimmerer先生開(kāi)始從事農(nóng)業(yè)設(shè)備的業(yè)務(wù)，1968年他的兩個(gè)兒子開(kāi)始制造最早的Zimmatic 圓形噴灌機(jī)，并于1977年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。在訪問(wèn)中有幸在私人農(nóng)場(chǎng)內(nèi)見(jiàn)證了史上第5臺(tái)Zimmatic 圓形噴灌機(jī)仍在工作，目前抽取養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物與雨水的混合液對(duì)大豆或玉米進(jìn)行污水灌溉，據(jù)農(nóng)場(chǎng)主介紹，此方式已安全使用近20年，沒(méi)有對(duì)地下水、土壤、農(nóng)產(chǎn)品及周圍空氣產(chǎn)生危害。這種技術(shù)值得在國(guó)內(nèi)種養(yǎng)結(jié)合的規(guī)模化農(nóng)場(chǎng)推廣。

　　此外還訪問(wèn)了苜蓿種植戶，與農(nóng)場(chǎng)主交流苜蓿灌溉技術(shù)，當(dāng)?shù)馗刹莓a(chǎn)量約1噸/畝，每年收四茬。受全球玉米價(jià)格大幅下跌，原本應(yīng)明年換茬改種玉米，但農(nóng)場(chǎng)主還是堅(jiān)持繼續(xù)再種苜蓿，相對(duì)而言苜蓿價(jià)格更穩(wěn)定，產(chǎn)量也可以保證。再次證明，美國(guó)農(nóng)民也都是追求利潤(rùn)為終極目標(biāo)。在全球化的時(shí)代，美國(guó)農(nóng)民更了解市場(chǎng)行情(而我國(guó)吉林農(nóng)民也深受玉米價(jià)格下跌，盲目改種西瓜而賠本巨虧)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　(1)灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要性毋庸置疑，而不同地區(qū)應(yīng)選擇適合本地的節(jié)水灌溉方式。在美國(guó)，噴灌在所有節(jié)水灌溉方式中占有很大比例。內(nèi)布拉斯加州農(nóng)戶長(zhǎng)時(shí)間選擇使用圓形噴灌機(jī)，證明圓形噴灌機(jī)具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)(全自動(dòng)程度高、人工成本低、灌溉效率高、使用壽命長(zhǎng)、適合丘陵地塊、水肥一體化等)。以圓形噴灌機(jī)為平臺(tái)，發(fā)展更加省水省肥的灌溉施肥決策是灌溉業(yè)未來(lái)發(fā)展的重中之重。

    (2)美國(guó)噴灌機(jī)企業(yè)極為重視產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)研發(fā)，加工裝備和檢測(cè)手段先進(jìn)，而且擁有獨(dú)特專利技術(shù)及產(chǎn)品，絕不簡(jiǎn)單仿制;同時(shí)這些企業(yè)特別注重售后服務(wù)和推廣示范，并與相關(guān)高校聯(lián)合研發(fā)和推廣。

    (3)智能化灌溉是美國(guó)灌溉企業(yè)和大學(xué)研究的重要方向。無(wú)論是林賽正在開(kāi)發(fā)的無(wú)線田間控制系統(tǒng)FieldNET，還是瑞克公司開(kāi)發(fā)的云平臺(tái)ReinCloud以及內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校開(kāi)發(fā)的Cornsoywater灌溉管理軟件，都是為了減輕農(nóng)戶灌溉決策負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)更為智能化和精確化管理的工具。

    (4)圓形噴灌機(jī)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水、省肥、增產(chǎn)、降本，綜合效益在很多方面是優(yōu)于滴灌、管灌等灌溉技術(shù)，但是如何讓農(nóng)民能夠自愿購(gòu)買噴灌機(jī)，是需要噴灌機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、專家學(xué)者、基層農(nóng)技推廣人員和農(nóng)戶共同努力，美國(guó)也同樣面臨這方面的問(wèn)題。在全球化的今天，中國(guó)必須要培養(yǎng)既懂技術(shù)、又懂經(jīng)營(yíng)的新型職業(yè)農(nóng)民。

    文/中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 嚴(yán)海軍院長(zhǎng)