美國農(nóng)業(yè)灌溉面積之最

　　內布拉斯加州位于美國中西部，面積約20萬平方公里，人口約190萬，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543.9萬畝(第九)、作物種植面積1.2億畝(第七)，閑置面積741萬畝。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(主要以圓形噴灌機為主)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%，可見圓形噴灌機在美國還在不斷地發(fā)展。

　　圓形噴灌機的世界

　　內布拉斯加全州大約72%的灌溉面積采用噴灌，其中絕大多數(shù)采用圓形噴灌機進行灌溉。全州的“圓形噴灌機節(jié)水計劃”正在幫助這些圓形噴灌機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%。

　　精細的水肥管理更加重要

　　內布拉斯加州處于一個巨大的地下蓄水層(Ogalla Aquifer)之上。因此，全州主要依靠地下水進行農(nóng)田灌溉。截止2007年，灌溉用井數(shù)量超過9萬眼，灌溉用水井的安裝在上世紀70年代達到高峰，此后每十年新增灌溉用水井約1萬眼。灌溉面積的蓬勃發(fā)展在內布拉斯加州某些地區(qū)引起了地下水位的下降，當?shù)卣扇×斯芾泶胧﹣硐拗频叵滤Y源的使用。

　　監(jiān)測顯示，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土壤滲漏到地下水層。滲漏最嚴重的地區(qū)發(fā)生在地面灌溉(尤其是漫灌)的沙質土壤。因此，政府提倡科學水肥管理，同時嚴密監(jiān)測地下水質的動態(tài)變化，以防止地下水水質的下降。

　　內布拉斯加州大學林肯分校

　　本人美國之行主要訪問內布拉斯加大學林肯分校(University ofNebraska Lincoln)，簡稱UNL，股神沃倫·巴菲特的母校，是美國中西部久負盛名的公立綜合性大學，其農(nóng)業(yè)科學與自然資源學院長期居于世界領先地位，化工精算等專業(yè)亦在全美處于領先地位。該校成立于1869年，是政府贈地大學，也是內布拉斯加大學州內的旗艦大學(最大的綜合性大學)在各個學科和領域均享有聲譽，產(chǎn)生了4位諾貝爾獎獲得者。大學的主要任務是教學、研究和推廣服務。2014年秋季學期全校注冊學生總人數(shù)為25006人，其中中國留學生超過800人。

　　此次主要訪問了內布拉斯加林肯大學東校區(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)學系(Agronomy and Horticulture)，并與灌溉領域相關專家進行座談。生物系統(tǒng)工程系有三個專業(yè)：農(nóng)業(yè)工程、生物系統(tǒng)工程和機械系統(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;氣候變化對水資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響;地表能量平衡變化的測量和模擬;作物水利用效率;蒸騰現(xiàn)象;土壤水運行模擬;變量灌溉施肥的基礎研究與應用，調虧灌溉，河道堤岸侵蝕等。本次訪問與Derek Heeren博士討論了圓形噴灌機變量灌溉技術的研究進展。

　　除了在校園與專家座談之外，農(nóng)學系的Haishun Yang博士還陪同參觀了內布拉斯加大學農(nóng)業(yè)與自然資源研究中心中南區(qū)試驗站(Clay Center)，參觀了正在水肥一體化的平移式噴灌機，與試驗站的技術員交流正在開展的試驗情況。此外，還與Haishun Yang博士交流了他們課題組正在開發(fā)的在線灌溉指導工具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)，軟件內嵌有作物模型和內布拉斯加州的土壤地圖以及實時氣象數(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大致的水分含量，軟件就會自動計算每天的蒸發(fā)蒸騰量，再通過鏈接的氣象站點自動獲得氣象數(shù)據(jù)，實現(xiàn)水量平衡計算。當軟件計算出地塊種植的作物需要灌溉時，會自動發(fā)信息給農(nóng)民，提醒可能需要灌溉。

　　瑞克公司

　　本次訪問了位于內布拉斯加州內德士勒(Deshler)的瑞克制造有限公司總部。美國瑞克制造有限公司(Reinke Manufacturing Company, Inc.)是全球最大、最早的電動圓形噴灌機(中心支軸式)制造和相關零配件生產(chǎn)廠商之一。目前，該公司在全球有三個工廠，分別位于內布拉斯加州德士勒、堪薩斯州貝爾維爾和中國北京。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)場成立了瑞克制造有限公司，并于1968 年設計并制造出世界上第一臺電動正反轉圓形噴灌機。

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

　　林賽公司

　　本次訪問了位于美國內布拉斯加州奧馬哈(Omaha)的林賽公司總部。美國林賽公司(Lindsay Corporation)創(chuàng)建于1955年，在全球建有5家制造工廠：美國、法國、巴西、南非和中國，是全球最大的中心支軸式和平移式噴灌系統(tǒng)出口商和營銷商之一，目前全球有超過10萬臺來自林賽公司的中心支軸式噴灌機灌溉著世界上超過600萬公頃的土地。林賽公司致力于自動化控制系統(tǒng)的研究，F(xiàn)ieldNET無線灌溉管理系統(tǒng)為快捷、高效控制噴灌機、尾槍、灌溉泵站、施肥裝置提供了全套技術方案。除了制造噴灌機之外，林賽公司還生產(chǎn)泵站過濾系統(tǒng)、移動護欄及道路安全產(chǎn)品。

　　林賽公司的創(chuàng)始人Paul Zimmerer先生開始從事農(nóng)業(yè)設備的業(yè)務，1968年他的兩個兒子開始制造最早的Zimmatic 圓形噴灌機，并于1977年進入中國市場。在訪問中有幸在私人農(nóng)場內見證了史上第5臺Zimmatic 圓形噴灌機仍在工作，目前抽取養(yǎng)殖場廢棄物與雨水的混合液對大豆或玉米進行污水灌溉，據(jù)農(nóng)場主介紹，此方式已安全使用近20年，沒有對地下水、土壤、農(nóng)產(chǎn)品及周圍空氣產(chǎn)生危害。這種技術值得在國內種養(yǎng)結合的規(guī)?；r(nóng)場推廣。

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

　　結語

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

    (2)美國噴灌機企業(yè)極為重視產(chǎn)品質量和技術研發(fā)，加工裝備和檢測手段先進，而且擁有獨特專利技術及產(chǎn)品，絕不簡單仿制;同時這些企業(yè)特別注重售后服務和推廣示范，并與相關高校聯(lián)合研發(fā)和推廣。

    (3)智能化灌溉是美國灌溉企業(yè)和大學研究的重要方向。無論是林賽正在開發(fā)的無線田間控制系統(tǒng)FieldNET，還是瑞克公司開發(fā)的云平臺ReinCloud以及內布拉斯加大學林肯分校開發(fā)的Cornsoywater灌溉管理軟件，都是為了減輕農(nóng)戶灌溉決策負擔，實現(xiàn)更為智能化和精確化管理的工具。

    (4)圓形噴灌機可以實現(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，但是如何讓農(nóng)民能夠自愿購買噴灌機，是需要噴灌機生產(chǎn)企業(yè)、專家學者、基層農(nóng)技推廣人員和農(nóng)戶共同努力，美國也同樣面臨這方面的問題。在全球化的今天，中國必須要培養(yǎng)既懂技術、又懂經(jīng)營的新型職業(yè)農(nóng)民。

    文/中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院 嚴海軍院長