適合發展中國家小農戶的低成本滴灌系統
0　引言 
　　世界上許多地區的缺水問題日趨嚴重。要求灌溉作物的農戶與世界快速擴展的城市之間的競爭越發激烈，節水型灌溉深受重視。滴灌，作為目前可用的最有效的灌溉方法，其灌溉面積不足200萬hm2(3000萬畝)，還達不到全球灌溉面積的1%。影響滴灌大規模應用的主要阻礙是其成本太高，象蔬菜這樣的行類作物每公頃大約需2471美元(每畝164.7美元)，這就阻止了發展中國家的那些耕作面積在2hm2(30畝)以下的大多數農戶安裝使用滴灌系統。 溫濕度儀| 紅外線溫度計| 露點儀| 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計| 粒子計數器| 粉塵計|
　　按照經濟學家的說法，目前的滴灌系統是“不可分的”，即不能劃分成小的功能單元。一個典型的印度小農戶耕種5小塊面積為0.08～0.2hm2(1.2～3畝)的土地。象綠色革命種子和化肥那樣的生物技術是可分的，因為它們可劃分成若干個可負擔的小包，以適合小塊土地。而滴灌系統，象目前其它的灌溉技術一樣，難以改造來滿足貧困小農戶的需要，其價格昂貴，農民負擔不起。
　　人們一直迫切需要開發一種可靠的低成本滴灌系統，以滿足發展中國家小農戶的需求。例如在70年代，印度的蘇瓦拉潘和他的同事們曾試驗用滴孔代替滴頭。為了滿足低成本灌溉系統的需要，國際開發機構，一個專門從事小型灌溉系統研究的非盈利性組織，開發了一種可分的簡易滴灌系統，并進行了田間試驗，其成本為每公頃250美元(每畝16.5美元)。
1　低成本滴灌系統的設計
　　影響標準滴灌系統成本的主要因素有：(1)將水輸送到每行植物的滴管系統，(2)各滴水處所用的成千上萬個25分塑料滴頭，(3)位于進水口的過濾系統。
　　為滿足小農戶的需要，國際開發機構通過使滴灌管道可移動而降低成本。一個可移動滴灌管道可灌溉10行作物而非一行。滴頭換成了在塑料滴管上熱沖壓成0.70mm孔的塑料滴頭，孔的大小與安全別針相同。若滴孔堵塞，農戶就可以用安全別針自行清潔。為防止各孔噴濺水，沿滴管管道水平方向安裝了一個6cm長的簡易折流器并罩住滴孔。標準滴灌系統中昂貴的過濾裝置換成了現價3美元、容量20L的容器，放在距地面2m高的地方，在入水口用尼龍布過濾。這些改造使滴灌系統的成本從2471美元/hm2(164.7美元/畝)降到250美元/hm2(16.5美元/畝)。專家在尼泊爾對此設計進行了試驗，效果令人滿意，隨后又在農戶的田里進行了反復試驗。
2　在印度桑樹種植區的應用
　　在印度南部，種植有35萬hm2(525萬畝)桑樹，為養蠶業提供桑葉。印度60%桑樹種植戶的土地面積小于0.6hm2(9畝)。受灌桑樹蠶的產量是單純靠降雨桑樹的3倍。試驗還顯示，與漫灌相比，標準滴灌系統可節水40%～60%，且桑葉產量大。
　　在海德拉巴附近的安德哈拉.普拉德什國家養蠶研究農場，國際開發機構在0.2hm2(3畝)的桑樹田安裝了一套低成本滴灌系統。為便于兩種系統的比較，又在附近安裝了一套標準滴灌系統。該試驗基地是半干旱氣候，供水是用潛水泵從60m深的管井抽取。
　　初期的觀察結果顯示，用低成本滴灌系統灌溉的桑樹所表現的生長率，沒有標準滴灌系統灌溉的生長率一致。這是因為低成本系統滴灌上手工打的孔不夠均勻，致使滴頭速率與桑樹生長率均產生差異。后來用臺式機器杠桿操作取代了手工方法，用焊接機熱沖壓0.70mm的孔。這樣滴孔的均勻度達到令人滿意的標準。為移動滴灌管道并使滴孔保持暢通，低成本滴灌系統比傳統系統每天多需兩個工時。
　　國際開發機構和瑞士開發協作組織目前還在合作進行一個為期3年的計劃，以進一步落實低成本滴灌系統在桑樹種植方面的應用，并在安德哈拉.普拉德什、賈納塔卡和泰米爾拉都地區的桑樹種植戶中大規模宣傳低成本滴灌系統。并且預計低成本滴灌系統有很大的市場需求，在印度南部，就可灌溉30350hm2(455,250畝)桑樹。
3　在尼泊爾山區蔬菜種植區的應用
　　尼泊爾中部山區受季風氣候影響，在6～9月的雨季期，濕度十分充足。但在其它月份，對大多數作物來說降雨量明顯不足。另一方面，尼泊爾有大量的常年性江河、溪流及泉水，這些水源可加以開發用來在冬季灌溉干旱作物。以前認為太小不能用來灌溉的水源，現在也可通過滴灌來加以開發利用。就諸如渠道引水等現有水源來說，與漫灌相比，用滴灌可擴大灌溉面積2倍。
　　第一套(低成本滴灌)系統安裝在加德滿都市郊一個農業研究站的0.2hm2(3畝)蔬菜地里。研究人員對滴孔流量的均勻度，滴管管道的水頭損失及從一層梯田到另一層間的流量均勻度進行了試驗。在同一層梯田上，滴孔流量的均勻度達84%，當各層梯田間水頭差在2～4m時，其滴孔流量總均勻度為73%，這一結果還是令人滿意的。試驗還顯示分水管的長度可達75m而沒有明顯的水頭損失。
　　考慮到山坡梯田高程不同而可能引起壓力的變化，研究人員設計了一套活動塑料減壓管口并進行了試驗，這樣，農民可在位于較低高程的各分水管前安裝活動塑料管口以減少壓力。各減壓管口標上不同顏色，這樣，農民就可以在高程差為2m時用蘭色管口，為4m時用紅色管口，依次類推。由于這些改進，該系統已可用于進行田間試驗。
　　研究人員用了兩個月時間在加德滿都西部丘陵區的小塊農田上安裝了10個此類系統進行試驗。所選擇的農戶都具有一定的蔬菜種植經驗，耕種小塊土地，且有小水源可利用。試驗結果令人鼓舞。各農戶都能很快地掌握該系統的使用和管理。過去一直靠人工灌溉的農戶們可大大地節約時間和減少勞動強度。有一個用該系統灌溉其種植在陡坡上果樹的農民，發現他現在每次可以灌溉20棵樹，而不需象過去那樣在陡坡上跑上跑下，把管子從一棵樹移到另一棵。另一個以前用漫灌的農民，注意到土壤板結明顯降低。
　　引進滴灌系統后，農戶的灌溉面積至少翻了一倍，有的甚至增加了4倍。他們報告說該系統的用工需求也減少了一半。在滴灌系統上投資50美元，就可增加年收入50～170美元。參與試驗的非政府組織人員提交了一份表格，要求購買100個該類系統，申請者都是參加試驗農戶的鄰居。國際開發機構及其合作伙伴目前正在當地廠家落實生產，并在古可哈和塔拉湖丘陵農業區的小農戶中宣傳推廣低成本系統。
4　滴頭流量的均勻度
　　大量的應用研究已證明滴灌系統在經濟用水方面占有優勢，但對均勻用水能力評價目前卻有多種結論。例如在參評的佛羅里達19個滴灌系統中有11個滴水均勻度低于90%，與此相對比，在57個微型噴灌系統中僅有12個。印度標準局已對此制定出標準，即A級滴頭變化率不超過5%，但是，同其它國家一樣，印度生產廠商也很難達到這一標準。最近，美國農業工程師協會已制定出標準，即“優”級滴頭變化率低于5%，“一般”滴頭變化率在11%～15%之間。
　　從國際開發組織對低成本滴灌系統的滴頭均勻度試驗中可以發現，當水頭在2～4m間變化時，孔與孔間均勻度的百分率在12%～29%之間變化。
　　對標準滴灌系統的大量研究發現，滴頭堵塞和管道壓力的變化，對滴頭流量均勻度有明顯影響。例如，對安裝在印度馬哈拉斯塔邦的標準滴灌系統進行了評價，發現那些安裝在陡坡或山區的系統，特別是如果系統的總揚程不恰當且管線沒有按等高線圖進行布設時，其滴頭均勻度低于50%。
　　國際開發機構的低成本系統中的減壓閥采用簡單的分色標識，在山丘區，對于高程較低梯田，農戶可以自己安裝以調節壓力。其滴孔直徑設計成與標準別針直徑相同，并教授農民定期檢查滴管管道，清理已堵塞的滴孔。由于清理堵塞滴頭的方法簡單化，才使得降低過濾系統的成本成為可能，再加上分色標識活動減壓閥的使用，將長期有益于使滴頭流量均勻。但這還需更大規模的田間試驗來證實。
5　全球推廣應用
　　現代地表微灌于本世紀60年代始于以色列，到目前為止，其灌溉面積不足200萬公頃(3000萬畝)。若將其投資成本從每公頃2471美元(每畝164.7美元)降到每公頃250美元(每畝16.5美元)，則有可能使其在全球的應用至少擴大一倍。且低成本滴灌系統的應用特性也顯示其對小農戶有益。除了桑樹和蔬菜外，低成本滴灌系統可能對于草本植物、園藝作物、棉花、甘蔗的小農戶都極具吸引力。它特別適合用于灌溉水水價較高的地區，對于用渠道系統灌溉，但灌溉水量不足的地區也特別有益。
6　討論與結論
　　三十年來，綠色革命已使全球各類作物產量提高了2倍。然而，還有一些障礙嚴重影響了小農戶對高產量種籽和化肥的引進。盡管生態農業技術是可分的，但對大部分其農田規模中等的小農戶來說，機械技術在很大程度上是不可分的。它們只對大農戶特別有利。灌溉技術缺乏可分性是小農戶提高產量的最大阻礙。
　　在使用低成本灌溉系統時，小農戶可以分批購買，也就是說農戶可先購買一條滴管，在灌溉時來回移動，這樣就可以減少投資成本。然后，他們可用此系統帶來的收入，在以后的生長季節再逐步增加滴管。
　　在那些小農戶生產高度集中和嚴重缺水的地區，低成本滴灌系統可為小農戶提供價格適中、可分的節水型灌溉技術。低成本滴灌系統特別適合用于水和農作物價值都相對較高的地方，以及由于現有的滴灌技術成本較高而使其應用受到嚴重影響的地方。