【正文】 膜下滴灌系統(tǒng)工程建設(shè)項目第一章 緒 論 膜下滴灌簡介膜下滴灌是把工程節(jié)水——滴灌與農(nóng)藝節(jié)水——覆膜栽培兩項技術(shù)集成的一項嶄新的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，從而產(chǎn)生了一系列新的功能，它是干旱綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一項具有可控性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的關(guān)鍵技術(shù)。膜下滴灌這一關(guān)鍵技術(shù)是把滴灌帶（毛管）鋪于地膜之下，同時嫁接其它有關(guān)技術(shù)和管道輸水技術(shù)以及水資源可持續(xù)利用的供水技術(shù)，構(gòu)成大田膜下滴灌系統(tǒng)工程。具體說是在傳統(tǒng)灌溉的斗口設(shè)供水站，水源可用渠水、井水等，包括泥沙過濾系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和施肥、量測裝置等，用塑料干、支管代替斗、農(nóng)、毛渠，用滴灌帶代替溝、畦、漫灌，以膜下滴灌為主，兼用秸稈等覆蓋技術(shù)和其它灌溉技術(shù)，如微噴、微噴帶、滲灌、地下灌、涌泉灌、管灌等，以適應(yīng)各種作物和喬木、灌木、人工草地的灌水要求。天業(yè)滴灌系統(tǒng)是在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)八師石河子市大田膜下滴灌栽培技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，引進(jìn)、消化、改造了國外滴灌帶生產(chǎn)設(shè)備后，以生產(chǎn)一次性可回收塑料滴灌帶為主形成的大田滴灌系統(tǒng)，使用時播種、覆膜、鋪帶一次完成。滴灌帶直徑16mm，每米重12～13g，～，滴頭間距40cm不等，鋪設(shè)長度在滴頭間距30cm時播種棉花75米左右，～2公頃（20~30畝）。通過大田試驗顯示出：滴灌具有明顯的節(jié)水效果；同時，膜下滴灌有顯著的壓鹽作用，可能解決旱區(qū)綠洲農(nóng)田次生鹽漬化（以下簡稱鹽化）難題；一年使用一次的薄壁型滴灌帶便于機械化鋪設(shè)，并解決多年使用滴灌帶出現(xiàn)的堵塞和塑料老化等問題，當(dāng)年由生產(chǎn)廠家回收造粒又不需要冬季儲存，還可降低投入；地產(chǎn)化是降低投入最有效的方式。天業(yè)集團1997年秋著手地產(chǎn)化，開始引進(jìn)設(shè)備，1998年形成了生產(chǎn)能力，從而促進(jìn)了1999年石河子墾區(qū)示范推廣膜下滴灌面積近2000公頃（3萬畝），（25萬畝），（12萬畝）；（78萬畝），其中農(nóng)八師為2萬公頃（30萬畝）；（170萬畝），（80萬畝）。兵團從二十世紀(jì)七十年代末開始至今，（122萬畝）。目前，旱區(qū)噴灌正在改為滴灌。實踐表明噴灌不是旱區(qū)節(jié)水灌溉的關(guān)鍵技術(shù)。幾年來，天業(yè)滴灌系統(tǒng)不斷改進(jìn)，塑料管件的價格不斷降低（）。這樣，天業(yè)滴灌系統(tǒng)解決了大田膜下滴灌的技術(shù)可靠性和經(jīng)濟可行性。通過試驗研究又解決了應(yīng)用河水膜下滴灌技術(shù)難題，并在農(nóng)八師144團、農(nóng)二師30團進(jìn)行改進(jìn)示范。2002年，農(nóng)八師13142等團對河水膜下滴灌又有新的發(fā)展和完善。表 天業(yè)塑料滴灌管件價格降低過程年份內(nèi)容199619971998199920012003說明天業(yè)引進(jìn)設(shè)備天業(yè)仿制改造設(shè)備綠源毛管大田試驗萊蕪毛管大田試驗天業(yè)產(chǎn)品大田應(yīng)用━━━━━━━━━━━━━━━━━━井水滴灌棉花畝投入與年費用以色列產(chǎn)品毛管投入1200內(nèi)鑲式滴灌管ф16mm，,，十年折舊，七通連接一管兩行棉花，畝用800米談判索價1800元/畝，未采用毛管年費用120北京綠源產(chǎn)品毛管投入800內(nèi)鑲式滴灌管，1元/米，五年折舊毛管年費用160山東萊蕪產(chǎn)品毛管投入480單翼迷宮式滴灌帶ф16mm，，使用一年，其余同上毛管年費用480天業(yè)產(chǎn)品投入500滴灌帶同萊蕪，使用一年，其余同上。干支管340元，十年折舊年費用194投入300七通改輔管，一帶四行棉花，十年折舊年費用120投入250210輔管改插管，支管變薄，干支管150元，十年折舊2003年毛管以舊換新，年費用11575說明：不含井泵和電力系統(tǒng)投入， 滴灌帶（管）通稱毛管 膜下滴灌的突出優(yōu)點是“三性”膜下滴灌有許多優(yōu)點，在旱區(qū)綠洲是一項節(jié)水農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。其突出的優(yōu)點為可控性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性。 可控性關(guān)鍵技術(shù)可控性主要表現(xiàn)在三個方面，即淋鹽豐產(chǎn)、節(jié)水抑鹽和自動化灌水。（1）淋鹽優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)滴灌帶鋪設(shè)在膜下，不僅減少了水分的棵間蒸發(fā)，而且水滴進(jìn)入土壤后使鹽分溶解，并向左右下方擴散，一直把鹽分淋洗到濕潤峰的邊緣。而濕潤峰中心部分則形成了一個淡化區(qū)。據(jù)實測，（13m3/畝）時，濕潤峰半徑約42cm，淡化區(qū)半徑約35cm，淡化區(qū)的根系總量占總根量的90%。膜下滴灌不但能使可溶性肥分隨水滴施入土壤，而且還可以定時定量地滿足植株的水肥需求，使水肥鹽光熱氣優(yōu)化耦合，使作物的光能利用率趨于最大。按照最大光能利用率——凈光能利用率——凈初級產(chǎn)量——到最大經(jīng)濟產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，達(dá)到淋鹽豐產(chǎn)（提高質(zhì)量、增加產(chǎn)量）的目的。在光合作用理想狀態(tài)下，最大總光能利用率可達(dá)10%①，全生育期平均可達(dá)到5%②。凈光能利用率如果為4%，可以計算出最大凈初級產(chǎn)量（以根莖葉花果實的干物質(zhì)重量計），如石河子墾區(qū)4月中旬到10月中旬生長期內(nèi)平均到達(dá)地面的太陽有效輻射能為16108J/m2，則最大凈初級產(chǎn)量為16108107＝。根據(jù)石河子大學(xué)作物高產(chǎn)研究中心試驗，皮棉與干物質(zhì)重量比為1：，畝產(chǎn)100kg（）皮棉，=，則凈光能利用率接近1%；苜蓿每公頃產(chǎn)干草約4500kg（300kg/畝）（未計根）。可見，石河子墾區(qū)兩種主要作物的凈光能利用率接近1%，如達(dá)到4%最大值還可翻兩番。經(jīng)濟產(chǎn)量豐產(chǎn)空間也可能會翻兩番。膜下滴灌是把水肥直接灌到作物主根區(qū)，作物主根區(qū)上有地膜覆蓋，下有濕潤峰，杜絕了水分滲漏，抑制了強烈蒸發(fā)，水肥基本上在這個相對封閉的空間運移。生產(chǎn)實踐上，灌水量從田間持水量到枯萎點都是有效的，可以任意控制，可溶性肥料和植保藥劑生長素等都可隨水滴入。這種可控性使水肥鹽光熱氣優(yōu)化耦合，能逐步提高作物的光能利用率，不斷提高豐產(chǎn)水平，最大光能利用率是其豐產(chǎn)的上限。（2）節(jié)水抑鹽農(nóng)八師炮臺水土改良試驗站用水表值班測讀的數(shù)據(jù)表明，在農(nóng)八師中部具有代表性的121團試驗田里，熟地棉花膜下滴灌全生育期灌水量不超過3000m3/公頃（200m3/畝），比墾區(qū)傳統(tǒng)灌溉平均6000m3/公頃（400m3/畝）節(jié)水一半。根據(jù)中國工程院山侖院士研究，黃土高原上旱作作物需水量中，棵間蒸發(fā)占45%③，而植株有效用水量（蒸騰、蒸發(fā)、化合）為55%。石河子墾區(qū)棉花需水量500mm（330m3/畝），其中棵間蒸發(fā)量約為150m3 ，有效用水量180m3。膜下滴灌節(jié)水200m3，可以認(rèn)為杜絕了斗口以下斗農(nóng)毛渠和田間的深層滲漏約1050m3/公頃（70m3/畝）；抑制了強烈的棵間蒸發(fā)量130m3，占傳統(tǒng)灌溉棵間蒸發(fā)量150m3的87%。畝耗水量200m3中，除滿足180m3有效用水量外，還有20m3的棵間蒸發(fā)。這樣，基本上可以說明傳統(tǒng)灌溉與膜下滴灌斗口以下灌溉水的來龍去脈。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)還需在石河子墾區(qū)進(jìn)一步進(jìn)行實地試驗驗證?？瞄g蒸發(fā)不僅是旱區(qū)綠洲農(nóng)田的無效蒸發(fā)，更是有害蒸發(fā)。因為，它是土壤次生鹽漬化的動力，即水分蒸發(fā)后，鹽分留在耕層。形成鹽化的另一個條件是灌溉水的不斷下滲，淺層地下水位升高到接近臨界深度，含鹽的潛水不斷向耕層運移，成為鹽化的來源。膜下滴灌抑制了強烈的棵間蒸發(fā)，不但節(jié)水而且抑制了鹽化的動力，同時杜絕了田間滲漏；若干年后，淺層地下水位可下降到3～5米以內(nèi)，基本上可以根治綠洲農(nóng)田鹽化這一世界性的難題?？梢哉f膜下滴灌一舉三得：節(jié)水、抑鹽、杜絕田間滲漏。鹽化是綠洲農(nóng)田“三化一污”的主導(dǎo)因素?！叭晃邸笔峭寥栏麑欲}化、土壤肥力退化、沙化及農(nóng)藥化肥地膜殘留污染的總稱。這是一個演替過程。以石河子墾區(qū)為例，1950年開始墾殖，1959年耕地達(dá)到16萬公頃（240萬畝），一直維持到九十年代。在墾殖初期，由于人口少，地下水位深，又推行草田輪作，重視植樹造林，農(nóng)田凈產(chǎn)出高，“三化一污”現(xiàn)象較輕，綠洲生態(tài)持續(xù)演替，農(nóng)業(yè)和以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的墾區(qū)國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，1959—%。到七十年代初始，地下水位上升到局部出現(xiàn)鹽化的深度，并逐漸擴大，農(nóng)田凈產(chǎn)出開始降低，同時，由于人口不斷增長，草田面積逐年減少，化肥農(nóng)藥地膜用量逐年增加，形成了“三化一污”，這是綠洲農(nóng)田生態(tài)惡化演替的典型表現(xiàn)，從而使墾區(qū)國民經(jīng)濟低速增長，1972—1993年的21年間，墾區(qū)國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值年均增速只有4%。1993—2000年，由于棉花總產(chǎn)年均增長20%，使國民生產(chǎn)總值年均增長12%，但并沒有改變墾區(qū)綠洲生態(tài)脆弱的狀況。棉花占耕地面積80%以上，生物單一性和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)剛性更增加了綠洲農(nóng)田生態(tài)的脆弱性。2001年連遭風(fēng)旱病蟲和低溫災(zāi)害，致使棉花減產(chǎn)50%以上。實踐證明不根治“三化一污”為典型表現(xiàn)的墾區(qū)生態(tài)惡化演替狀態(tài)，國民經(jīng)濟就不可能穩(wěn)定持續(xù)高速增長，只能處于低速徘徊狀態(tài)。膜下滴灌的節(jié)水抑鹽具有明顯的生態(tài)效益，是根治“三化一污”的關(guān)鍵技術(shù)。（3）自動化灌水以膜下滴灌為基礎(chǔ)，嫁接集成有關(guān)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，構(gòu)成田間滴灌系統(tǒng)工程，一個河水系統(tǒng)的規(guī)模約100公頃（1500畝）左右，可進(jìn)行集約化、規(guī)?；?、社會化經(jīng)營。滴灌還可自動化灌水，為農(nóng)業(yè)智能化管理提供基礎(chǔ)，并集成有關(guān)高新技術(shù)，可實現(xiàn)綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、社會化。膜下滴灌兼有經(jīng)濟、生態(tài)、社會等綜合效益。經(jīng)濟效益是現(xiàn)實效益，生態(tài)效益是長期經(jīng)濟效益，社會效益是遠(yuǎn)期經(jīng)濟效益。膜下滴灌的效益與時俱進(jìn)，應(yīng)用的時間越長，越能體現(xiàn)其綜合效益，不僅利于當(dāng)代，還有利于子孫后代。 基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)以膜下滴灌為基礎(chǔ)可集成嫁接諸多適用技術(shù)和高新技術(shù)，構(gòu)成田間滴灌系統(tǒng)工程、綠洲節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程、綠洲生態(tài)系統(tǒng)工程、綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化系統(tǒng)工程。（1）田間滴灌系統(tǒng)工程田間滴灌系統(tǒng)工程的構(gòu)成包括三項主要內(nèi)容。①田間灌溉以膜下滴灌為主，集成稈秸等覆蓋技術(shù)、其它微灌技術(shù)（微噴、微噴帶、涌泉灌、滲灌、地下微灌等）和管灌（用于水稻等），能適應(yīng)各種作物和喬木、灌木、人工草地的灌水需求。這樣，田間滴灌系統(tǒng)是以滴灌為主集成了各種灌溉技術(shù)，并不是唯一的膜下滴灌。②嫁接塑料管道技術(shù)實現(xiàn)田間輸水配水管道化。③在傳統(tǒng)灌溉的斗口設(shè)供水站并打井，地上水與地下水互補利用，可以克服單獨使用水資源的弊病。這樣構(gòu)成的田間滴灌系統(tǒng)工程。田間滴灌系統(tǒng)工程建成后，可初步解決田間鹽化問題，并比傳統(tǒng)灌溉斗口灌水量節(jié)水一半以上。（2）綠洲節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程以田間滴灌系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建設(shè)山區(qū)水庫，與平原水庫聯(lián)合調(diào)節(jié)河道徑流，引水口到斗口的渠道防滲技術(shù)必須慎重選擇，以使綠洲非灌溉面積上的地下水位保持在3～5m為宜，這樣可維持自然植被，如芨芨草、紅柳、胡楊等。綠洲節(jié)灌系統(tǒng)工程建成后，綠洲農(nóng)田鹽化可以根治，還能進(jìn)一步節(jié)水。，＝。（3）綠洲生態(tài)系統(tǒng)工程在綠洲節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程根治鹽化基礎(chǔ)上治理“三化一污”問題，不能用節(jié)約的水?dāng)U大農(nóng)田面積，必須種草種樹進(jìn)行綠洲生態(tài)建設(shè)。推行草田輪作，可根治土壤肥力退化問題，并可發(fā)展農(nóng)區(qū)草業(yè)和農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)。種樹建設(shè)綠洲三級防風(fēng)林網(wǎng)：在綠洲邊緣建設(shè)喬灌草立體防風(fēng)林帶，并建設(shè)路渠林和田間林帶網(wǎng)格，把風(fēng)沙危害降低到最小限度。土壤肥力提高以后，在農(nóng)田凈產(chǎn)出逐步提高的基礎(chǔ)上，不斷降低化肥和農(nóng)藥的用量，進(jìn)而達(dá)到國際綠色安全標(biāo)準(zhǔn)，同時，可治理地膜殘留問題。綠洲林田草牧復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程建設(shè)，能使綠洲生態(tài)惡化演替狀態(tài)徹底轉(zhuǎn)變到良性演替狀態(tài)，地愈種鹽越少土越肥。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展就會由低速徘徊轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)高速增長，能為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化奠定良好的生態(tài)基礎(chǔ)與經(jīng)濟基礎(chǔ)。（4）綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化系統(tǒng)工程農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)必須建立在綠洲生態(tài)系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有許多內(nèi)容：如產(chǎn)權(quán)明晰化、灌溉微灌化、農(nóng)業(yè)生態(tài)化、產(chǎn)品綠色化、生產(chǎn)機械化自動化、管理信息化智能化、農(nóng)產(chǎn)品加工高（檔次）深（層次）化、科農(nóng)工貿(mào)一體化、分配三（勞動者、企業(yè)家、國家）有利。農(nóng)八師142團張志凌團長認(rèn)為膜下滴灌是綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速公路，形象地說明了它的基礎(chǔ)性意義。 戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略可分四步走：第一步，以膜下滴灌技術(shù)為主，集成有關(guān)灌溉工程技術(shù)，構(gòu)成滿足各種作物、喬木、灌木灌水要求的田間滴灌系統(tǒng)工程。第二步，以田間膜下滴灌系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，嫁接渠道防滲技術(shù)與山間平原水庫工程構(gòu)成綠洲節(jié)水灌溉系統(tǒng)工程。第三步，以綠洲節(jié)灌系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)建設(shè)綠洲林田草牧復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程，并調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。第四步，在綠洲生態(tài)系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上建設(shè)綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化系統(tǒng)工程，并調(diào)整綠洲經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。按照上述思路，以河流流域形成的綠洲為單元進(jìn)行綠洲節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)總體規(guī)劃，主要包括：田間滴灌系統(tǒng)工程、綠洲節(jié)灌系統(tǒng)工程、綠洲林田草牧復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程。綠洲農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化可以后再規(guī)劃實施。為落實溫家寶副總理對節(jié)水灌溉的重要批示，應(yīng)首先抓緊規(guī)劃、完善政策。目前，兵團已在兩個墾區(qū)進(jìn)行了節(jié)水生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃，以全面推廣田間滴灌系統(tǒng)工程，進(jìn)行生態(tài)建設(shè)。石河子墾區(qū)水資源12億m3，目前灌溉面積18萬公頃（270萬畝），其中農(nóng)田16萬公頃（240萬畝），人工林地2萬公頃（30萬畝）。田間滴灌系統(tǒng)工程建成后，農(nóng)田16萬公頃（240萬畝）不變，可種苜蓿8萬公頃（20萬畝），（100萬畝），林地擴大到6萬公頃（90萬畝），總投資66億元。阿克蘇墾區(qū)水資源30億m3，目前灌溉面積16萬公頃（240萬畝），其中農(nóng)田14萬公頃（210萬畝），人工林地和果園2萬公頃（30萬畝），田間滴灌系統(tǒng)工程建成后，14萬公頃（210萬畝）農(nóng)田面積不變，（80萬畝），（110萬畝），總投資60億元。，按傳統(tǒng)的節(jié)水工程進(jìn)行渠道防滲和水庫改造。如果按照上述規(guī)劃，首先，建設(shè)田間滴灌系統(tǒng)工程，畝投入500元，總投入12億元，節(jié)水每m3 。滿足向塔河輸水后，還可進(jìn)行墾區(qū)生態(tài)建設(shè)。從這些規(guī)劃來看，節(jié)水灌溉投資政策要完善，應(yīng)向田間滴灌系統(tǒng)工程傾斜。如果抓緊實現(xiàn)石河子墾區(qū)生態(tài)規(guī)劃，在生態(tài)持續(xù)演替的基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟將在50年內(nèi)翻三～四番，其中灌溉面積一番，光能利用率兩番，綠色產(chǎn)品半番到一番。進(jìn)一步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化再翻一番，以現(xiàn)代節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)為核心產(chǎn)業(yè)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，再翻一番。加上抓緊人口計劃生育