節水灌溉技術的發展簡史
發布時間：
2024-06-28 11:37
生命之起源，水為必然條件。沒有了水，地球上的生命將會枯竭。人類文明之數千年歷史，為水而奮斗是極其重要的篇章。如我國的鄭渠、靈渠及都江堰，埃及尼羅河兩岸歷史悠久的灌溉工程都是很好的例證。
20世紀以前，經過數個世紀的探索，人類學會了攔河蓄水，筑渠引水，開畦灌溉的技術。但用水效率低下，局限了灌溉面積的擴大。生產足夠的糧食，為迅猛增長的人口提供食品，怎樣提高水的利用率成了20世紀一大難題。
1894年，一位名叫查爾斯·斯凱納的美國依阿華州人，發明了一種非常簡單的噴水系統，開拓了人類利用機械設施節水灌溉的先河。1933年，美國加州一個叫澳滕·英格哈特的農民發明了世界第一只搖臂噴頭，并注冊專利，由著名的雨鳥公司制造。這種新型噴頭的問世，對此后農業節水灌溉起到了革命性的推動作用。采用搖臂噴頭噴水系統后，水的利用率大大提高，比大水漫灌可提高約50%以上。這樣，同樣的水可多灌50%的面積。美國農業工程師協會（ASAE）在1990年舉行的“農業工程50周年慶典”上為此授予雨鳥公司“歷史里程碑獎”。
二次世界大戰以后，美國的經濟、技術飛速發展，以皮爾斯(Pierce)為先導的灌溉企業制造出多種快速連接鋁合金接頭，與薄壁鋁管連接，誕生了半固定及固定式薄壁噴灌系統，使得大面積采用噴灌系統成為可能。半固定系統的優點是造價低廉，對田間耕作無影響。缺點是人工搬動勞動強度大。固定式噴灌系統的優點是勞動強度小，但造價高，對田間耕作有影響，適合于多年生作物灌溉。
為充分利用半固定式噴灌系統造價低的優點，克服其勞動強度高的缺點，一種由機械驅動的類似于半固定系統的噴灌機在30年代晚期由一位叫哈里·法里斯通(Harry. Firestone)的人發明并投入使用。現在仍有數家公司，如美國的維德(Wade Co.)，萊克(Lake)、皮爾斯(Pierce)等在制造這種被稱為滾移式噴灌機(Side Roll或Wheel Moving)的機器。其優點是造價比固定式噴灌系統低，勞動強度比半固定式、手工搬管系統低，維修方便。這種機器結構簡單，由一臺小馬力汽油機驅動。滾動輪由薄壁鍍鋅鋼板做成，管道為薄壁鋁合金管。適用于低干作物，如棉花、小麥、蔬菜、草皮、草場等的灌溉。
進入50年代，由于經濟的快速發展，美國的勞務成本迅速上升。農場主迫切需要勞動成本比滾移式噴灌機還要低廉的機器。
1952年，一位名叫弗蘭克(Frank)的科羅拉多州的農民發明了一種水力驅動，自動轉圈，上邊懸掛噴頭的噴灌機具，取名為中心支軸式噴灌機(Center Pivot)。后來這種機器的生產權售給內巴拉斯加州的伐利公司（即現在的維蒙特）。這種機器在70年代前多配置雨鳥公司生產的搖臂噴頭。其優點是自動化程序高，灌溉勞務成本非常低；地形適應性強，不需要平地。缺點是土地利用率低（約78%）。60年代后，這種機器在地廣人稀、地勢不平坦的美國中部農業區科羅拉多、內巴拉斯基、堪薩斯廣泛推廣開來。
70年代，由于石油危機的影響，中心支軸式噴灌機的噴頭由搖臂噴頭改為低壓微噴噴頭，以達到節約能源的目的。此后，水力驅動也逐漸改變為電力驅動，可靠性越來越高。目前，美國總灌溉面積中，約31%采用中心支軸式系統灌溉。為提高土地利用率，后來又開發出平移式噴灌機(Lateral Moving)，但使用并不多。因為成本較高，維修不方便，能耗高。
還有一種叫卷盤式噴灌機的灌溉機具，廣泛流行于歐洲各地，起源于法國，適合于中、小農場。整套機具配一支大噴槍，流量及射程非常大。這種機器使用靈活、方便，勞務成本低。但能耗高，噴水均勻度不好，對土壤侵蝕嚴重，對作物打擊強度太大。
盡管噴灌的用水效率大大高于傳統的地面灌溉技術，但對于十分干旱少雨的地方來說，仍是不盡人意。因為噴灌要全面積濕潤，作物顆間的蒸發基本上是無效的。
20世紀，噴灌、滴灌技術除在農業上得到空前發展之外，城市園林綠化上也廣泛采用。草坪灌溉多用地埋式噴灌技術，采用地埋式，主要出于景觀美化的目的。著名的制造商有美國雨鳥公司、Toro公司及Hunter公司。
80年代以來，不少企業及研究人員開始探討地下滴灌技術（簡稱SDI），將滴灌技術的優點發揮到極致（無地面蒸發損失）。澳大利亞的昆士蘭，美國的加州、夏威夷等地，SDI廣泛應用于灌溉甘蔗及蔬菜，取得良好效果。雨鳥公司在我國新疆南部將滴灌帶埋于地下30厘米，用于鐵路防風林帶灌溉，也取得良好效果。SDI也有應用于草坪灌溉的，但取得較好效果的報告不多見，推廣較緩慢。雨鳥公司開發了一系列應用于園林花卉、行道樹灌溉的滴灌設備，在美國、加拿大等地廣受歡迎。
我國從70年代開始引進噴灌、滴灌技術，80年代中期曾一度得到迅速發展。但因為經濟及技術落后，不幾年即紛紛下馬。進入90年代中期，國家充分意識到我國水資源的短缺，重新大力推廣節水技術。經過數年努力，已取得長足進步。引進消化吸收及仿制了不少條滴灌生產線。產品質量比80年代有了很大進步。國內著名滴灌生產廠家有：北京綠源公司、山東萊蕪塑料廠等。國內噴頭生產廠家很多，但質量優秀且穩定的不多。噴灌機具表現也不佳。
經過前人在上一世紀的孜孜探索，灌溉水的利用技術已經達到一個很高的水平。但淡水資源的短缺越來越嚴重，人類在新的世紀將面臨更嚴峻的挑戰。
進入21世紀，灌溉技術將會以前所未有的速度發展。許多灌溉專家預測21世紀的灌溉將朝著能耗及造價越來越低，效率越來越高（SDI將會大量推廣），高度自動化及高度智能化方向發展（計算機控制，精量灌溉）。
讓我們期待更多更新的節水灌溉技術在新世紀里誕生，使地球上的生命不斷延續下去。
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