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中国首创——科发滴灌、农业节水灌溉技术重大突破

石家庄热线  日期:2017-04-09 21:00

   科发滴灌项目

  ——科发滴灌技术是缓解水土资源短缺的有力武器?

  一、技术要点

  滴水灌溉简称滴灌是世界上最省水的灌溉技术,以色列人均水资源拥有量仅为我国的1/8,该国于上世纪60年代创造了滴灌技术,并用滴灌在该国南部沙漠地区利用很少的水资源大面积开发土地资源,在极度干旱的沙漠地带建成举世闻名的发达农业。我国水土资源短缺成为制约国民经济持续发展的重大瓶颈,推广滴灌技术对缓解我国水土资源危机有极为重要的战略意义。但以色列的滴灌从本国国情出发,主要用于产值高的经济作物,发展高投入高产出的创汇农业。中国农业的首要任务是保障粮食安全,国外昂贵的滴灌技术不可能用于产值低的粮食生产,因此大幅度降低滴灌工程建设成本是能否将最省水的滴灌技术用于粮食生产的关键环节。

  1974年周恩来总理发出研究适合中国国情的滴灌技术的指示,我们从本国国情出发,充分利用我国农村人力资源丰富的特点,研发可利用人工移动的滴水毛管,使毛管的用量减少了95%,从而大幅度减少了干支管的供水负担,使滴灌系统由通常采用的分区轮灌变为全系统续灌,大大提高了滴灌设备的利用率。并在此基础上使滴灌技术的主要质量指标(滴水均匀度)有了明显提高,使滴灌工程的建设成本降低了90%,一举将世界上最省水的滴灌技术成功地用于大田粮食作物。对比试验证明,采用滴灌变旱地为水浇地,可使粮食增产200~300%,开创了用滴灌灌溉粮食作物的先河,成为缓解我国水土资源危机、保障粮食安全和生态安全的有力武器。为表明这是中国人创造的技术,特取名“燕山”滴灌技术,现称科发滴灌技术。

  科发滴灌虽然需要投入一定劳力,但劳动条件好,劳动强度低,劳动效率高,一个女劳力可以轻松管理粮田滴灌100亩,果树滴灌300亩,人力投入的成本仅为产值的1~2%。

  由于科发滴灌适合农村半劳力操作管理,也为因年老体弱无法外出打工的剩余劳动力开辟了一项就地就业增收的致富途径。

  现阶段推广科发滴灌技术,可比采用传统的地面灌溉节省投资80%,省水70~80%。科发滴灌技术必将成为我国自流灌区改造、中低产田改造、山区土地资源开发、土地荒漠化防治和结合荒漠化治理建设生物能源基地的有力武器。

  科发滴灌得到有关方面的高度重视,已知国内外24种大型文献和国内十余种全国性报刊刊登了科发(燕山)滴灌,现已收到国外30多个国家50多个单位来电来函要求引进技术或开展合作。

  科发(燕山)滴灌先后获得国家级科技进步三等奖、国家级优秀星火项目奖、“八五”“九五”均列入国家级科技成果重点推广计划,“九五”还是重中之重推广项目。1994年11月16日农民日报报道燕山滴灌已在全国推广30多万亩,每年新增产值3亿多元。国际滴灌权威美国夏威夷大学吴义伯教授说:中国的燕山滴灌最简单、最经济、最实用,是世界上最好的滴灌。农民朋友说:“滴灌好滴灌生出金元宝”。但由于行业内一些代表人物认为,燕山滴灌太土、太简易,和国外用电脑控制的滴灌没法比。80年代后国内出现了重新引进国外滴灌技术和生产线的热潮,经过20多年的实践证明,这些技术和设备同样因为不适合中国国情,重新回到只能在产值高的经济作物上应用的老路。使滴灌技术发展走了不小的弯路。

  在我国,因为灌溉技术落后,浪费的水资源高达国民总用水量的50%,是造成我国水土资源危机的根本原因,时至今日,我国灌溉仍然没有跳出传统地面灌溉的发展方式,主要财力和物力集中用于地面灌溉技术的改进和提高上,真正属于高效节水的滴灌、喷灌技术所占的比例很小。目前推广力度较大的膜下滴灌,由于设备的年更新率高达50%,虽然一次投资较低,但年维修费用高达科发滴灌的15~20倍,安装用工量是科发滴灌的150倍,还造成严重的白色污染,不可能大面积推广。大型喷灌受水源条件限制,也不可能大面积推广应用。

  为促进成果转化,2013年对科发滴灌重新进行了技术查新和专家评审,一致认为科发滴灌至今仍具有不可替代的技术优势。

  推广科发滴灌技术,仅需五分之一左右的投资,使用寿命15年以上,大小水源,各种地形都可以利用,具有压倒的技术优势和经济优势,却因体制方面的原因被挡在节水灌溉市场之外。如果不加快水利改革走以创新促发展的道路,单纯依靠加大投入,水利的包袱将越背越重。在这种严峻的形势下,加大水利改革的力度克服官僚主义、形式主义、崇洋媚外等不切实际的思想,大力推广我国科技人员自主创造的科发滴灌技术具有重大的现实和战略意义。

  二、主要创新点

  1. 创造了变压等滴量滴水毛管

  由于水在管道内流动,必然引起管道沿程压力变化(水头损失),压力变化必然造成滴灌出水器(滴头)的滴水量变化。国外规范要求出水量变差不能超过设计滴水量的10%。科发滴灌技术采用变压等滴量滴水毛管,用滴头的长度变化适应毛管沿程的压力变化,将设计标准提高到按滴水量偏差等于零设计,从而提高了滴灌系统的滴水质量。

  2. 创立了移动毛管间距的设计方法

  以毛管移动轮灌代替了灌区分区轮灌,制定了依不同作物需水量确定合理的轮灌周期,依合理的轮灌周期确定滴水毛管间距的移动式和半移动式滴灌系统的设计方法。

  3.黄河水滴灌取得突破性进展

  采用四项措施攻克了利用黄河水滴灌防止滴头堵塞的技术难题:①采用具有光滑流道既能减少堵塞又便于冲洗的微管滴头。②采用分层取水防止大颗粒泥沙进入滴灌系统。③采用移动毛管大幅度减少了滴头的投放量。④加大冲洗力度等四项措施,有效地克服了利用高含沙的黄河水滴灌又能有效防止滴头堵塞的世界性难题,推广该项技术可使引黄灌区节水75%,使一条黄河顶四条黄河,并通过了生产考核。

  4.创造了适用于荒漠化地区土地开发的“三低一高”开发模式

  建立了以科发滴灌为核心形成的适用于荒漠化土地治理的灌溉工程投入低、灌溉技术用水量低、种植作物需水量低、产值高的“三低一高”开发模式,使荒漠化地区宝贵的水土资源、光热资源和生物资源达到优化配置,为将广大的荒漠化地区建成高效农牧区、特色农牧区和永不衰败的生物能源基地、为将荒漠化治理事业建成一项经济效益丰厚、生态效益巩固、社会效益突出的朝阳产业,打下了坚实的科技基础,改变了土地荒漠化防治只能作为社会公益事业的历史定位,开创了荒漠化防治的新纪元。

  5. 以节能降耗为原则,实现滴灌设备的优化配置

  经过不断总结改进提高,在满足节省投资、节省运行费和提高效率三原则的基础上实现了滴灌系统和设备标准化、定型化、装配化和简易化。

  6. 用灌溉技术创新促进灌溉事业体制机制创新

  建国以来,我国灌溉面积由建国初期的2.4亿亩猛增到9亿亩以上,一些水源充足、地形平坦的地方均已不同程度的实现了水利化,余下的旱地或因水源缺乏、或因地形复杂,使实施地面灌溉的难度越来越大,投资越来越高。现阶段利用传统的地面灌溉技术开发水浇地,在每亩年耗水量高达800立米左右的情况下,每亩建设投资已高达近万元。在新的形势下,如果不改变农田灌溉的发展方式,势必形成拼资金、拼资源、拼劳力的不利局面,成为吞噬国家财政的无底洞。同时由于传统的地面灌溉工程因为投资大收益低见效慢,历来被作为一种社会公益事业由国家主导,政府投资,农民投劳的方式组织实施。造成产权不清、责任不明、管理难度大、运行成本高、维修负担重,形成国家管不着,集体管不好,农民管不了的被动局面,严重影响了灌溉工程的社会效益和经济效益,成为压在各级政府身上的一个沉重的负担。推广科发滴灌技术,不受地形限制,仅需1/5左右的投资和1/5左右的水资源即可将旱地变成水浇地,说明推广科发滴灌技术不仅具有巨大的市场前景,也具备巨大的获利空间,为改变农田灌溉作为社会公益事业的历史定位,改变农田灌溉事业由国家主导,政府投资,农民参与的体制机制,实现灌溉事业产业化、灌溉服务社会化、水利投资高效化、水资源利用集约化创造了有利条件和难得的历史机遇。

  三、高举两个创新有力武器,大力推广科发滴灌技术为粮食安全和生态安全保驾护航

  2011年中央1号文件“关于加快水利改革发展的决定”中指出:“水资源供需矛盾突出仍然是可持续发展的主要瓶颈,农田水利建设滞后仍然是影响农业稳定发展和国家粮食安全的最大硬伤,水利设施薄弱仍然是国家基础设施的明显短板。”三个“仍然”说明我国农田灌溉事业任重道远。在得到政府或企业资金支持的情况下,我们将以两个创新为有力武器,以投资节省80%、水资源节省70~80%、用户水费负担节省50%、灌溉水有效利用率达到95%、仅以五分之一左右的投资承包各级政府的灌溉工程建设任务。在15-20年内由企业负责滴灌系统的维护和运行管理,并直接向用户提供灌溉服务,用两个创新彻底减轻国家的投资压力,彻底解除地面灌溉工程因其特有的社会公益属性给维护管理带来的诸多困难和不便,彻底改变我国农田灌溉的发展方式,为我国乃至世界粮食安全、生态安全保驾护航,为我国农业平稳持续较快发展作出历史性贡献。

  《 科发滴灌技术、缓解水、土、能三大资源危机的有力措施》

  一、科发滴灌简介:

  科发(燕山)滴灌技术是我所科技人员在学习国外滴灌技术的基础上结合中国国情创造的具有中国特色的滴灌技术。

  1.科发滴灌和漫灌相比可节水70~80%。如图1、图2。

  图1 漫灌

  图2  滴灌

  2.科发滴灌适用于除水稻以外的各种大田粮、棉、油作物和园林、蔬菜、牧草等作物如图3。

  图3 温室蔬菜滴灌

  3.我国现有自流灌面积8亿亩,只需用滴灌改造1/8,全年即可节水500亿立米,大大超过我国每年缺水400亿立米的缺水总量。

  4.全移动式滴灌以压水井、水窖、水池为水源,每亩设备投资仅需几十元,一次投资使用十年以上,滴灌每亩次耗电3~4度如图4。

  图4  用移动滴灌种植的籽瓜喜获丰收

  5.半固定式滴灌以机井为水源,每亩投资350元左右,一次投资50%的设备使用15年,50%的设备使用30年左右。

  6.采用的微管滴头抗堵塞、易维修、安全可靠、使用寿命长如图2。

  7.劳动效率高,滴灌大田粮食作物,一个人可管理100亩;滴灌园林一个人可管理300亩,投入劳力的成本仅占产值的1~2%。如图5、图6。

  图5 妇女移动滴水毛管灌溉

  图6滴灌麦田(上方)和旱地麦田

  8.科发滴灌集节水、节资、节能、节材、改土、增效、就业于一身。

  发达国家利用昂贵的滴灌技术,以每亩数千元的投资,在沙漠里创建了举世闻名的农业奇迹。采用中国的科发滴灌技术,仅用1/10的投资即可创出同样的农业奇迹,是缓解水、土、能三大资源危机的有力武器。

  9.结合滴灌施肥,实现水肥一体化提高化肥利用效率,防止化肥随灌溉水流失,减轻农业对水源的污染。

  二、“三低一高”开发模式开创了荒漠化防治的新纪元

  以科发滴灌为核心形成的灌溉工程投入低、灌溉技术用水量低、种植作物需水量低、产值高的“三低一高”开发模式,适用于土地荒漠化防治。

  以这种模式在荒漠化沙化地区种植耐旱、耐寒、耐盐碱,多年生的沙生名贵植物如药材、牧用灌木、生物质能源植物,无需平整土地,含水源开发每亩投资仅需300~600元,每亩年用水量仅需60立米,每亩年产值可达2000元以上。作到以很小的资金投入和水资源投入,激活荒漠化沙化地区丰富的土地资源、光热资源和植物资源,在收到巩固的生态效益的基础上,取得丰厚的经济效益和社会效益。逐步将荒漠化沙化区建成高效农牧区、特色农牧区和永不衰败的生物能源基地,形成新的经济增长点如图7、图8。

  图7改造前的荒漠化土地

  图8采用科发滴灌后旧貌换新颜

  三、科发滴灌是抗旱保春播的有力武器

  由于滴灌不会破坏土壤结构,无论是先播后滴,还是先滴后播均能保证作物正常出苗,保证不误农时。1996年北京平谷县遇春旱,黄豆无法下种,采用先播后滴的方法,黄豆苗齐苗旺,长势喜人如图9 图10。

  图9先播种后滴灌确保不误农时

  图10黄豆播在干土里,滴灌后苗齐苗壮长势喜人

  四、科发滴灌获多项国家级大奖

  国家科技进步三等奖如图11、国家优秀星火项目奖如图12、

  图11

  图12

  国家滴水灌溉新技术推广一等奖如图13、

  中华绿色科技银奖如图14

  获一项发明专利如图15

  五、科发滴灌引起国内外有关方面的高度重视

  “八五”“九五”均被国家科委列入国家级科技成果重点推广计划项目如图16,“九五”还被列入重中之重推广项目。

  已知7家国外著名报刊作了大篇幅报导,收到30多个国家50多个单位来电来函要求合作或提供资料。20多年来在国内多种不同作物上进行成功试点,许多试点已经运行了十几年至今性能良好,深受干部群众欢迎。

  《改变农田灌溉发展方式     实现灌溉事业产业化 灌溉服务社会化  》

  人类的祖先伴水而生,依靠自然的洪水泛滥提高土壤水分和养分,增加食物来源,因此,世界上各大河流被誉为母亲河,随着人口增加这种单靠河水泛滥增加食物来源的做法不能满足人类生存发展的需要,为此,人类发明了拦河筑坝抬高水位,扩大漫水面积的方法,从此诞生了地面灌溉技术。地面灌溉极大的扩展了灌溉面积,增加了食物来源,为人类的生息繁衍做出了历史性的重大贡献,成为人类文明的光辉篇章。

  一、古老的地面灌溉技术正在走向自己的反面

  这种原始古老的灌溉方法,由于技术粗放是对水资源的掠夺性开发。在随后的数千年间,因为需求量远远小于可供能力,大自然无怨无悔的满足人类的贪婪。随着时间的推移,慷慨无私的大自然,终于感到力不从心,直到上世纪中叶渐渐暴露出全球性的水资源危机,有的地方甚至引发了严重的生态灾难。农业是国民经济用水大户,许多发展中国家农业用水量超过国民总用水量的80%,灌溉水的有效利用率仅为30%左右。

  以中国华北地区为例,发源于太行山东麓的数条河流,自西向东汇入海河,将太行山上丰富的雨水资源流经华北平原送入渤海,使华北平原在原有600毫米降雨量的基础上增添了丰富的客水资源。历史上这一地区洪涝灾害频发,东部大部分地区因为地下水位过高,导致大面积土壤盐碱化,五十年代以前乘火车沿京沪路南下,铁路两边白茫茫的盐碱地连成一片,这一景象一直延伸到山东德州附近,说明这一地区原本并不缺水。几十年来人们利用传统落后的地面灌溉技术大力发展水浇地,将原来一年仅种一季玉米的一熟制,改成一年种植玉米,小麦两熟制,使华北平原的农业生产有了很大的发展,为国民经济建设做出了重大贡献,但于此同时,传统落后的地面灌溉技术也构成对当地水资源的掠夺性开发,使当地河湖干枯,地下水位由原来不足两米下降到现今的三四百米,在使得盐碱地基本消失的同时,引起了地面下沉、大地裂缝、海水倒灌等一系列生态灾难。

  事实证明,事物的发展总是一分为二,一项造福人类的正当事业,在各种不利因素的作用下,总要走向自己的反面。说明只有始终坚持从实际出发,实事求是,不断改变发展方式,才能推动事物始终沿着有利于社会和广大人民利益的道路向前发展。

  2015年7月6日农民日报在头版头条报道了河北衡水地区地下水超采综合治理情况。该地由于长期采用地面灌溉技术,过量开采地下水,形成的地下水漏斗堪称世界之最。报道尖锐指出,如若再不采用断然和有效的治水措施,这一地区总有一天将陷入无水可用的局面,并向全国发出衡水告急,河北告急,华北告急的警示。据报导,当地为缓解水资源危机,在无地表水替代深层地下水的严重超采区,压减依靠地下水灌溉的冬小麦种植面积,改变小麦、夏玉米一年两熟制,为种植玉米、棉花、花生、油葵、杂粮等农作物一年一熟制,实施“一季休耕、一季雨养”。同时结合畜牧养殖业发展,支持发展青贮玉米、苜蓿等作物。这样不仅将原来的灌溉农业变成靠天吃饭的旱作农业,也将一年两熟退回到一年一熟。毫无疑问,这是农业综合生产力的大倒退,将对当地农业生产和农民收入造成严重影响。为了引导农民调整种植结构,当地政府规定,对压减小麦种植的农户、家庭农场、农民专业合作组织等,按照每亩每年500元的标准进行补助,不仅降低产量,还成为当地政府的一项沉重负担。

  我国大部分地区受季风气候控制,不少地区春旱时间较长,1983年中国水科院在河北迁安进行的花生滴灌试验证明,滴灌花生比旱地花生增产1~2倍,说明在这类地区,灌溉在农业生产中占有不可代替的重要地位,水利是农业的命脉的科学论断决不能轻易否定,更不能因为现行灌溉技术落后而否定灌溉,华北平原的悲剧是一个危险的信号,国内还有不少类似地区正在步华北平原的后尘,作为水利人应该对这种形势有所警惕,在因为灌溉技术落后而感到羞耻的同时,更应激发斗志,向国内其他先进行业学习,用灌溉技术创新实际行动拯救古老的灌溉技术,使其不断发扬光大。

  二、中国式科发(燕山)滴灌是灌溉技术的重大突破

  滴灌是世界上最省水的灌溉技术,早在1974年中国的科技人员就遵照周恩来总理的指示,结合中国国情研发中国式滴灌技术,通过滴灌系统结构创新和滴灌设备创新,大幅度减少了滴灌设备投放的数量,滴灌工程投资仅为以色列滴灌的十分之一,成功的开创了将最省水的滴灌技术用于大田粮食作物的先河,成为我国粮食安全的可靠保证,取名燕山滴灌技术,后称科发滴灌技术。

  以科发滴灌为核心形成的灌溉工程投入低,灌溉技术用水量低,种植作物需水量低,产值高的“三低一高”的开发模式,使荒漠化地区丰富的土地资源,光热资源和植物资源实现了优化配置,使土地荒漠化防治事业由传统的社会公益事业变成一项生态效益巩固、经济效益丰厚、社会效益突出的朝阳产业,成为我国生态文明建设的有利武器。

  科发滴灌操作简单,运行可靠,使用寿命长达15~20年,运行中人力投入的成本仅占产值的1%~2%,灌后无需松土保墒,可节省大量劳力。

  科发滴灌获国家级科技进步三等奖,国家级优秀星火项目奖和国家级滴灌新技术推广一等奖,是国家级重中之重推广项目,已在国内推广三十多万亩年创产值三亿多元

  2013年在第十届中国科学家论坛会上,论文“现阶段我国水土资源短缺仅仅是技术性短缺,并非资源性短缺”获优秀论文一等奖;2008年在中国首届沙产业高峰论坛会上,论文“缓解水土资源危机的根本出路在于灌溉技术创新”获得优秀论文奖。

  1985年在美国召开的第三界国际滴灌会议上,燕山滴灌引起不小的轰动,会后六个发达国家做了大篇幅报道,并收到三十个国家五十多个单位来信,要求引进技术或开展合作。

  国际滴灌权威美国夏威夷大学吴义伯教授盛赞中国的滴灌最简单、最经济、最实用是世界上最好的滴灌,属傻瓜型。

  推广科发滴灌与现今主推的漫灌技术相比,仅需1/5的资金投入和1/10到1/5水资源投入,即可实现以下七项重大战略目标。

  1、变旱地、坡地为水浇地,促进干旱地区、山区水利化,只要坚持等高种植无需平整土地,可为国家开发大量优质的土地资源。

  2、改造自流灌区和井灌区,让地面灌溉技术平稳地退出旱作地区的历史舞台,为缓解水资源危机,作出历史性贡献。

  以华北平原为例,该地年降雨量600毫米,即便不考虑引水,只要精准地利用天然降雨,也完全可以做到旱涝保收,关键是看怎样用水。按当地习惯采用大水漫灌,种小麦每年灌溉三次,一般每亩需要二三百方;井灌区少些每亩也得二百多方,这种落后的生产方式,引发生态灾难是必然的。如果采用最省水的滴灌技术,每次每亩仅需16.5方,即相当于下一场透雨,全年滴灌三次,也不过50方,可比地面灌溉节水75%以上。每亩50方仅相当于当年降雨量的八分之一,也就是说,只要每年从天然降雨中扣出八分之一,即可在全区实施滴灌,充分利用田间、沟渠和坑塘,拦蓄八分之一降雨,在技术上应该不是什么难事。

  3、将荒漠化地区逐步变成高效农牧区,特色农牧区和永不衰败的生物能源基地,成为新的经济增长点。

  4、利用科发滴灌抗堵塞的技术优势,直接利用黄河水滴灌取得成功,突破了滴头堵塞这一世界性难题。推广这项成果可促进引黄灌区节水改造,实现一条黄河顶四条黄河的战略目标。

  5、缓解白色污染,利用滴灌用水少,保水能力强的技术优势,大部分地区无需采用地膜覆盖保墒技术,使白色污染得到有效治理。

  6、缓解面源污染,利用滴灌施肥实现水肥一体化,降低化肥用量,降低农业生产成本,成为缓解面源污染的有力武器。

  7、促进农民增收,利用农村不便外出打工的辅助劳力,就地加工滴水毛管和参与田间操作,为农民增收开辟了一条新途径。

  三、用科技创新带动体制机制创新,实现灌溉事业产业化、灌溉服务社会化

  建国以来,我国灌溉面积由建国初期的2.4亿亩猛增到9亿亩以上,一些水源充足、地形平坦的地方均已不同程度的实现了水利化,余下的旱地或因水源缺乏,或因地形复杂,使实施地面灌溉的难度越来越大,投资越来越高,现阶段新建一亩水浇地,在每亩年耗水量7百至8百方的情况下,每亩投资高达一万元。在新的形势下,如果不改变农田灌溉的发展方式,势必形成拼资金、拼资源、拼劳力的被动局面,成为吞噬国家财政的无底洞。同时由于地面灌溉投资大、效益低、见效慢,历来被作为一项社会公益事业,以国家主导,政府投资农民参与的方式实施,造成了产权不清,责任不明,管理难度大,运行成本高,维修负担重的困难局面。使灌溉工程长期处于国家管不到,集体管不好,农民管不了的状况,严重影响了灌溉效益的发挥;反复投入重复投入的现象屡见不鲜,成为压在各级政府身上的一个沉重负担。在新的形势下推广科发滴灌技术,不仅具有压倒的技术优势,同时具有巨大的市场前景和巨大的获利空间,为改变我国农田灌溉作为社会公益事业的历史定位,实现灌溉事业产业化,创造了有利条件。

  为了改变现行的公益事业的体制机制,实行滴灌工程建设和运行管理由灌溉企业一包到底,实现灌溉工程建设产业化,灌溉服务社会化,用户仅需按面积缴纳水电费,在15~20年内由企业向农户提供灌溉服务,改变已往效率低下,多头管理形同虚设的落后状况。此举不仅可以使在公益事业体制下存在的主要困难迎刃而解,彻底解脱压在各级政府身上的沉重负担,还可以彻底改变我国灌溉事业的发展方式,为我国现代农业的持续健康发展开创新路。

  实践证明,实现这一目标在技术上早已成熟,关键要看行业领导能否真正把权力关进制度的笼子里,能否树立政治意识、大局意识、核心意识和看齐意识以及宗旨意识、责任意识、服务意识和创新意识,能否落实科技面向经济建设主战场的基本方针。如果继续靠空谈应付局面,热衷于搞形式主义的花架子,中央提出的用创新引领发展的战略方针将无法实施,困扰我国发展的水土资源供需矛盾将永远无法解决。

  四、结束语

  科发滴灌技术是一项极其宝贵的科技资源,是当今唯一适应大田作物和生态环境建设的高效节水灌溉技术,但在形式主义官僚主义的行风影响下,以燕山滴灌太土、太简易为由又重新从国外引进滴灌设备生产线,并由政企不分的机构掌控大搞行业垄断,将中国式的科发滴灌技术打了下去,使我国的滴灌技术重新回到仅适用于产值高的经济作物的状况直到现在,使我国的滴灌技术走了很大的弯路。使这项技术至今未能推广,只能锁在84岁的研发者手中,紧急呼吁社会各界以高度的社会责任挽救这一重大的科技资源,莫让其随着岁月消失。

  此件已被中央党校收入《中国领导干部优秀成果文选》一书。

  《狠抓灌溉科技创新 体制机制创新\打牢国民经济基础的基础》

  ——我们的担当与承诺

  近十几年来,我国农业有了巨大的发展,农业生产已由注重总量提升转向注重供给侧结构性改革。长期以来,我国农业为了满足总量的需求,不得不过度依赖资源消耗,使一些地区陷入水土资源危机。2016年中央农村工作会议提出要把农业节水作为方向性,战略性大事来抓。国土资源部公布全国耕地后备资源仅为8029.15万亩,其中可以开垦的土地仅为7742.63万亩,2017年中共中央国务院发布关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见,种种迹象表明,我国水土资源已经亮起了红灯,成为制约国民经济发展的主要瓶颈。

  一、灌溉技术落后是造成水土资源危机的主要原因

  我国1/2的国土处在干旱半干旱地区,干旱缺水使这一地区土地大面积荒漠化沙化。

  水利是农业的命脉,建国以来,我国灌溉面积由建国初期的2.4亿亩猛增到9亿亩以上,一些水源充足、地形平坦的地方均以不同程度的实现了水利化,余下的旱地或因水源缺乏,或因地形复杂,使实施地面灌溉的难度越来越大,投资越来越高,现阶段新建一亩水浇地,在每亩年耗水量7百至8百立米的情况下,每亩投资高达一万元左右。在新的形势下,如果不改变农田灌溉的发展方式,势必形成拼资金、拼资源、拼劳力的被动局面,成为吞噬国家财政的无底洞。同时由于地面灌溉投资大、效益低、见效慢,历来被作为一项社会公益事业,以国家主导,政府投资,农民参与的方式实施,造成产权不清,责任不明,管理难度大,运行成本高,维修负担重的困难局面。使灌溉工程长期处于国家管不到,集体管不好,农民管不了的状况,严重地影响了灌溉效益的发挥;反复投入重复投入的现象屡见不鲜,成为压在各级政府身上的一个沉重负担。

  滴灌是世界上最省水的灌溉技术,由中国科技人员研发成功的燕山滴灌技术,后改称科发滴灌技术,通过滴灌系统结构创新和滴灌设备创新,大幅度减少了滴灌设备投放的数量,建设投资仅为色列滴灌的1/10,一举突破国外滴灌,由于建设成本高,至今不能大面积用于产值相对较低的大田粮食作物的状况,成功的在大田粮食作物上大面积推广应用,在国内一度推广30多万亩,年创产值三亿多元,荣获国家级滴灌新技术推广一等奖,开创了将最省水的滴灌技术,用于大田作物的先河。科发滴灌技术获得国家级科技进步三等奖,国家级优秀星火项目奖。获18项专利,经水利部推荐“八五”“九五”均被列入国家级科技成果重点推广计划,“九五”还被列入重中之重推广项目。美国国际滴灌权威盛赞中国的滴灌,是世界上最好的滴灌,因为它最简单、最经济、最实用。

  现阶段在我国推广经济适用的科发滴灌技术,如同抓住了缓解水土资源危机,建设生态文明的牛鼻子,是克服水土资源危机实现持续发展的必然选择。

  二、用灌溉科技创新和体制机制创新双管齐下补齐农田水利短板,打牢国民经济基础的基础

  改革开放以来,我国各行各业都取得了突飞猛进的发展,唯独农田水利面貌依旧,农业是国民经济的基础,农田水利是农业的基础设施,是国民经济基础的基础。但由于长期忽视科技创新,沿用几千年的传统的地面漫灌方式,至今依然占据绝对的主导地位。灌区在促进农业增产的同时,浪费了大量的淡水资源,地面灌溉技术的积极作用,逐步被破坏环境的消积作用所取代。农田水利已经成为制约国民经济发展的短板,拖了社会发展的后腿。补齐短板的唯一出路,是大搞灌溉科技创新。

  我们作为科发滴灌技术的研发者和主要实施者,决心为国分忧,用四十多年不断研发积累的创新成果和实践经验,勇于担当向农田水利短板发起挑战,我们选择发展中存在的六个主要难点为突破口,攻坚克难,为打牢国民经济基础的基础,为我国现代农业建设和生态文明建设开创新局面,积累新经验。

  经过四十多年的研发和不断改进,我国的科发灌溉技术早已成熟,并实现了标准化、定型化和装配化,在国家的支持下,我们完全有能力以极为先进的技术经济指标,完成以下六大攻关任务,作为我们对国家,对社会的郑重担当和庄严承诺。

  1.利用科发滴灌技术,对自流灌区进行节水改造

  以企业为主体,对旱作地区的自流灌区进行节水改造,以每亩600元的标准进行全程承包。将自流灌区斗渠或农渠以下的地面灌溉改成滴灌。灌溉企业从滴灌系统的规化设计、施工安装和运行管理一包到底,并向用户提供灌溉服务,用户仅需支付水电费和部分管理费,承包期15-20年,承包期内滴灌设施产权归承包企业所有。

  斗渠以上的灌溉渠道,在输水量减少70%-80%的基础上由明渠输水改为地下暗管输水,从而彻底改变灌溉技术的落后面貌。

  2.利用科发滴灌技术对井灌区进行节水改造

  滴灌工程的建设管理和运营由灌溉企业一包到底,并向用户提供灌溉服务,用户仅需按实际受益面积交纳水电费和部分管理费,在实现节水70%左右,减少农户用水负担的基础上,克服在地面灌溉时期用户为了轮流浇地昼夜提泵排队等候之苦。承包期15-20年,承包期内滴灌设施产权归承包企业所有。

  3.利用科发滴灌技术改变华北平原地下水严重超采的困局

  华北平原气候温和地势平坦,历来是我国商品粮基地。解放后为了提高粮食产量大力发展水浇地,在灌溉的支持下,由过去的一年一熟变成小麦玉米一年两熟,使当地农业生产有了很大的发展。但由于当地地面水源缺乏,发展灌溉主要依靠抽取地下水,由于灌溉技术落后,水资源浪费严重,机井越打越深,由初期主要利用浅层地下水,变为主要依靠抽取深层地下水,使当地地下水位由初期的不足10米降到300米以下,形成的地下水漏斗堪称世界之最,并引发地面下沉,海水倒灌等严重的生态灾难。按照地面灌溉的用水标准,这一地区已经到了无水可用的地步,为了保护环境,不得不叫停地面灌溉,使这一地区由过去的冬小麦夏玉米一年两熟退回到玉米、棉花、杂粮一年一熟,由过去的灌溉农业变成今天的靠天吃饭。这一变化对当地农业生产和农民增收造成严重的不利影响。

  在这一地区推广科发滴灌技术,按冬小麦每年滴灌三次,每次相当于25毫米天然降雨设计,凡是有农业常识的人都会相信,在小麦生长期内保证降下三次透雨,对小麦丰收不会有人怀疑。

  当地年降雨量600毫米,全年滴灌三次共计75毫米,仅相当于天然降雨的1/8。建议利用田间、坑塘、沟渠就地拦蓄1/8天然降雨,补充浅层地下水,再利用浅井发展滴灌,即可使全区实现滴灌化,根本无需动用深层地下水,可彻底消除地面灌溉对生态环境的破坏,为持续发展打下牢固的基础。采用这一方案,由于单位水源规模小,滴灌工程的承包费每亩仅需500元,使用寿命15到20年,承包期内滴灌工程产权归承包企业所有。

  4.利用科发滴灌进行干旱地区土地资源开发

  灌溉企业以每亩600元的标准承包干旱地区旱地、坡地土地开发项目,充分发挥科发滴灌的技术优势,无需平整土地,无需修建梯田,只要坚持等高种植,仅需1/5的水资源投入,即可将旱地、坡地变成水浇地,成为旱涝保收高产稳产农田,为国家开发大量的土地资源,承包期同样为15到20年,承包期内滴灌工程产权归承包企业所有。

  5.利用科发滴灌技术治理荒漠化、沙化土地

  植树造林是生态环境建设的重要手段,但过去在树种选择上普遍采用杨树作为绿化树种,由于荒漠化、沙化地区降雨稀少,杨树需水量大,在没有灌溉保证的情况下,栽下的杨树大多变成小老树,甚至大面积枯死,走了不小的弯路。杨树植株高大,枝叶繁茂具有良好的防风效果,但需水量大不宜大面积连片种植,如果仅将杨树种成防风网格,在网格内种植耐旱耐寒经济价值高的灌木,如林果灌木、药用灌木、牧用灌木、能源灌木等。这些耐旱树种在干旱条件下能够正常生长,在滴灌系统补充少量水分的条件下可望丰产丰收。

  发展滴灌由于仅向根部浇水,仅需十分之一左右的水资源投入,即可全面实施滴灌,收到以高护低,以低养高的效果,达到生态效益,经济效益双丰收,使荒漠化、沙化地区逐步变成高效农牧区、特色农牧区,形成新的经济增长点。使生态环境建设走上良性持续健康发展的道路。滴灌企业同样以每亩600元的标准对滴灌工程进行全程承包,承包期为15到20年,承包期内滴灌设施产权归承包企业所有。

  6.用科发滴灌技术对引黄灌区进行节水改造

  黄河是北方地区最大的地面水源,黄河水90%用于农田灌溉,如果能利用科发滴灌取代现行的地面灌溉,可使引黄灌区节水75%左右,使一条黄河顶四条黄河,同时彻底克服由于大量引水造成的土壤次生盐碱化。

  因为滴灌系统滴水器流道狭窄,滴头堵塞是滴灌技术普遍存在的一个世界性难题,用清水滴灌尚难防止堵塞,用黄河水滴灌的难度可想而知。但对一个科技人员而言,需要就是命令,我们认真分析了科发滴灌设备采用的特殊结构,认为它比普通滴灌具有较高的抗堵塞性能,再配合采用其它措施,直接利用黄河水滴灌并有效防止堵塞不是不可能的。为此我们充分利用科发滴灌的技术优势,设计了一套完整的实施方案,并得到宁夏水科所的高度重视,1995年宁夏水科所派出几位年轻科技人员配合我们在银川西干区进行现场试验,试验进展顺利,达到了预期效果。随后又由宁夏水科所出资在同心县250亩麦田里进行生产考核同样取得了预期效果。

  初步试验成果得到国家科委的高度重视,研究决定出资400万元,其中100万元作为我们的活动费,再由地方配套300万元举办3万亩扩大试验。不料这一令人振奋的创新成果,不但没有给行业带来喜悦,反而激怒了行业内相关领导,他们既不调查也不听汇报,即断言直接利用黄河水滴灌是谎言,并召集一些不了解情况的人开会,改变了国家科委下达的试验计划,连带帽下达的100万元活动费也成了他们的囊中之物。当有人问及开会为什么不让黄河水滴灌的领头人邱为铎参加时,得到的回答是:不能让他参加,他一来就乱了。就这样,一个很有希望的重大创新成果被少数人用行政手段扼杀在摇篮中。

  任何时候开创者总是少数,少数人先走一步,取得成功就形成了差距,必然引起矛盾。行业内一些代表人物,为了维护他们在行业内的科技地位和由此带来的既得利益,很自然地结成联盟,对创新者进行打压,这是再正常不过的事。以科发滴灌技术开创者邱为铎为例,国内外几十家媒体对这项创新技术做了报导,国内一些重要媒体甚至以时代先锋、科技英才、人民功臣、中流砥柱、引领时代的中国学者、共和国最可爱的人等称号大加赞扬。但在行业内却被扣上包打天下,把部里的人都得罪光了的评语,形成鲜明的对照,他主持研发的科发滴灌技术,虽被列入国家级重中之重推广项目,但因不符合行业领导的胃口,被以太土太简易为由将其排斥在外,给国家灌溉事业造成无法挽回的重大损失。此例说明,一个行业如果不能建立起鼓励先进,鞭策后进的社会氛围,这个行业一定会成为社会发展的阻力。希望莫忘这段历史,以此为训增加改革动力。

  三、创新体制机制开创灌溉事业产业化灌溉服务社会化的新局面

  以河北遵化市兴民节水灌溉器材有限公司为基础,引进智力提高运营管理水平;以科发滴灌创新技术为武器,吸纳政府投资和社会资金参股,共同组成新的灌溉工程公司,为灌溉工程产业化,灌溉服务社会化,打下牢固的社会基础,随着业务的扩展逐步将公司打造成战略性新兴产业。

  由于水泵以下的滴灌工程已经达到了标准化、定型化和装配化,建设投入的水平受外部条件影响较小,在物价波动不大的情况下,水泵出口以下的滴灌工程承包费可按本文第二部分执行。

  水泵以上(含水泵)的水源工程、电源工程受外部条件影响较大,由于采用滴灌后用水量节省70%-80%,水源工程投资必然会大幅度降低,建议水源,电源工程投资由政府从国家水利建设费用中列支。

  为确保承包期内滴灌工程健康运行,建议政府在承包期内以实际受益面积按每亩次0.5个工的用工标准向企业支付管理费,企业按实际受益面积以每亩次0.5个工的用工标准向用户征收灌溉服务费。

  建议政府指派相关单位,代表政府参与滴灌工程建设,并按灌溉企业规定的技术标准协助企业做好运行管理。承包期内滴灌设施正常的维修更换由承包企业负责。

  滴灌系统1/2的设备埋于地下,1/2的设备在非灌溉季节收入泵房内保存,滴灌设施和设备安全条件较好,在此基础上参与管理的地方相关单位对滴灌设施设备负有安全保护的责任,由于人为原因造成损失和破坏由地方相关单位负责赔偿。

  承包到期后,由政府组织专业人员对滴灌工程进行评估,做出重建和改建的决定。

  充分发挥政府和市场的积极作用,共同确保滴灌工程在承包期内安全运行,充分提高水利投资效益,为补齐农田水利短板,彻底改变农田水利发展方式作出历史性贡献。

  北京科发农业水资源高效利用研究所

  遵化市兴民节水灌溉器材有限公司

  联系电话:13901034926

  联系人:邱为铎

  <<让地面灌溉退出旱作地区历史舞台的条件已经成熟,建议有关方面制定实施计划>>

  地面灌溉技术距今已有五六千年的历史,对人类的生息繁衍做出了重大贡献,是人类文明的重要篇章。但由于技术粗放在促进农业生产的同时,形成对水资源的掠夺性开发。在历史的长河中,由于供远大于求,地面灌溉对生态环境的负面效应一直被其积极效应掩盖着,随着时间的推移和人口的增加,直到上世纪中叶,这种负面效应才逐渐显露出来,一种全球性的水资源危机开始在全世界蔓延,对人类的生存环境构成了实实在在的威胁。以我国华北平原为例,这里原本是我国商品粮基地,但由于大面积发展地面灌溉,浪费了大量的淡水资源,使地下水位由原来的不足十米降至四百米以下,对当地的生态环境产生了严重影响,一个好端端的商品粮基地不得不叫停地面灌溉,由灌溉农业退回到靠天吃饭的旱作农业。可怕的是,全国还有无数个与华北平原相似的地区,正在步华北平原的后尘,进入这种危险境地。

  上世纪六十年代初,我国产生了严重的粮食危机,中央政府制定了以粮为纲的发展战略。滴灌是世界上最省水的灌溉技术,但因造价昂贵无法在粮食生产中应用。1974年,周恩来总理为此发出了研究适合中国国情的滴灌技术的指示。中国的科技人员,顶着文革的压力深入农村结合国情研发中国式滴灌技术,仅用了不到十年的时间即取得突破,在比地面灌溉节水70%~80%的情况下,滴灌系统的建设投资降低了90%,人力投入的成本仅占产值的1%~2%,为我国土地开发,粮食安全和生态安全闯出了一条新路,在国内外引起高度重视。为了突显中国特色,取名燕山滴灌技术后改称科发滴灌技术。

  科发滴灌获得国家级科技进步三等奖,国家级优秀星火项目奖,获18项专利,“85”“95”均被列入国家级科技成果重点推广计划,“95”还被列入重中之重推广项目,在我国成功推广30多万亩,年创效益3亿多元,荣获国家级滴灌新技术推广一等奖。

  经过四十多年的不断研发改进,这项技术早已成熟并实现了标准化、定型化和装备化。科发滴灌作为地面灌溉的替代技术的条件早已成熟,但在各种社会因素的影响下,这项成熟的创新技术被行业主管扣上太土太简易的帽子打入冷宫,被行业垄断势力排斥在节水灌溉的市场之外。党的十八大以后,在以习近平同志为首的党中央坚强领导下,减少了政府对市场的干扰,行业垄断被拆除。用科发滴灌取代地面灌溉的第一道难关被打破,为科技成果转化创造了有利条件。

  另一方面,由于科发滴灌技术是面向农村集体经济组织,为农业生产服务的创新成果,项目实施采用国家投资建设,供村集体使用,滴灌设施的产权归村集体所有。由于村集体管理松懈水平低下,滴灌设施建成后,难免因为管理不当造成损失和破坏,这是造成一些滴灌工程未能长期使用的另一个重要原因。随着经济体制改革的不断深入,国家推出了向社会购买服务的政策,这一政策为农业企业深化为农业服务创造了有利条件。在此基础上我们针对以往推广中存在的问题,勇于担当,向社会发出对滴灌项目实行全程承包服务的创新方案,即滴灌工程由政府或社会经济组织出资,由灌溉企业从规划设计,施工安装到运行管理实行一条龙全程服务,仿照城镇自来水公司的产业化运行模式,用户仅需按受益面积向承包企业缴纳水费、电费和部分管理费,承包期内滴灌设施产权归承包企业所有。这种产业化的运行模式不仅加强了管理责任,也提高了管理水平,对滴灌设施长期安全运行将发挥决定性的积极作用。以自流灌区节水改造为例,将地面灌溉系统改为科发滴灌,在留有足够利润空间的条件下,每亩承包费仅需600元,承包期为15~20年,与滴灌设备的使用寿命相匹配,从而做到物尽其用。与膜下滴灌相比,同样每亩投资600元,膜下滴灌的使用寿命仅为一年,科发滴灌的年承包费仅为膜下滴灌的1/17。根据初步测算,在承包期内,政府和用户只需按实际受益面积按每亩次0.5个工的用工标准支付补助费,即可满足承包期内安全运行的要求,从而将灌溉事业产业化,灌溉服务社会化的理想变为现实,同时引领地面灌溉技术平稳的退出旱作地区的历史舞台。由此可见,用灌溉技术创新和体制机制创新双管齐下的办法彻底改变农田灌溉的落后面貌,具有充分的可行性。

  现在科发滴灌技术早已成熟,政府向社会购买服务的政策已经出台,可以说将地面灌溉技术送进历史博物馆的条件已经具备,号角已经吹响。我们作为该项技术的研发和实施者愿以高度的社会责任勇于担当,继续引领项目实施,在灌溉技术革命的大潮中尽绵薄之力。希望得到有关方面的大力支持,以上当否?请批评指正。详见《狠抓灌溉科技创新 体制机制创新 打牢国民经济基础的基础》一文。

  中国水科院离休科技人员

  联系:邱为铎

  电话:13901034926

  遵化市兴民节水灌溉器材有限公司

  联系:李道普

  电话:13703252643

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