探秘现代农业 “最聪明的灌水” :灌溉的发展历史

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灌溉历史演变

1. 古代灌溉：最早的灌溉可以追溯到公元前约6000年的美索不达米亚地区，人们利用河流和运河灌溉农田。古埃及人在尼罗河两岸发展了灌溉系统，通过引水渠将河水引入农田。在中国，早在春秋战国时期就有灌溉技术的应用，如《周礼》中记载的灌溉设施。
2. 中世纪至近代灌溉：在中世纪，欧洲出现了灌溉技术的一些改进，如利用水车提水灌溉。到了18世纪，随着工业革命的到来，灌溉技术得到了进一步发展，如蒸汽机被用于提水灌溉。
3. 20世纪初的传统灌溉：20世纪初，随着科学技术的进步，灌溉技术有了显著的发展。地面灌溉技术（如沟灌、畦灌）被广泛使用，但这些方法存在水分利用效率较低的问题。

现代灌溉技术发展历史

1894年：现代灌溉的开端

• 发明者：查尔斯·斯凯纳（Charles Skene），一位来自美国依阿华州的发明家。

• 发明成果：创造出了一种极为简易的喷水系统，此系统成为了现代灌溉技术的初始形态，象征着人类开启了借助机械设施来实施节水灌溉的征程。

1933年：摇臂喷头的诞生

• 发明者：奥滕·英格哈特（Orten Inghart），一位来自美国加州的农民。

• 发明成果：研制出了世界上的首只摇臂喷头，并成功注册了专利。

• 发明的意义：这种全新的喷头诞生后，对后续的农业节水灌溉产生了具有革命性的推动作用。在采用摇臂喷头喷水系统后，水的利用效率大幅提升，相较于传统的漫灌方式，效率提高了约 50% 以上，相同的水量能够灌溉更为广阔的面积。

二战后：喷灌技术的快速发展

• 时间：二战结束后，特别是在20世纪50年代至60年代。

• 背景：美国的经济和技术飞速发展，灌溉技术也随之进步。

• 发明者：以皮尔斯（Pierce）为代表的灌溉企业成功制造出多种多样的快速连接铝合金接头，并与薄壁铝管相连接，由此催生了半固定及固定式薄壁喷灌系统。

• 特点为：半固定系统的优势在于造价相对较低，对田间耕作没有影响。不足之处是人工搬动的劳动强度较大。固定式喷灌系统的优点是劳动强度较小，但造价较高，对田间耕作存在影响，比较适合用于多年生植物的灌溉。

1930年代晚期：滚移式喷灌机的出现

• 发明者：哈里·法里斯通（Harry Firestone）。

• 发明成果：创造了一种由机械驱动、类似于半固定系统的喷灌机。

• 特点：这种机器结构简单，由一台小马力汽油机驱动。滚动轮由薄壁镀锌钢板制成，管道则为薄壁铝合金管。适用于植株低矮的作物，像是棉花、小麦、蔬菜、草皮、草场等的灌溉。

• 优点包括：造价低于固定式喷灌系统，劳动强度低于半固定式、手工搬管系统，并且维修较为便利。

• 制造商：美国的维德（Wade Co.）、莱克（Lake）、皮尔斯（Pierce）等在制造这种被称为滚移式喷灌机（Side Roll 或 Wheel Moving）的机器。

  

1952年：中心支轴式喷灌机的发明

• 发明者：弗兰克（Frank），一位来自科罗拉多州的农民。

• 发明成果：发明了一种水力驱动、能够自动转圈、上边悬挂喷头的喷灌机具，并将其命名为中心支轴式喷灌机（Center Pivot）。

• 意义：这种机器的生产权后来出售给了内布拉斯加州的伐利公司（也就是如今的维蒙特）。

• 其特点为：自动化程度颇高，灌溉所需的劳务成本极低；对地形的适应能力较强，无需平地。但也存在缺点，即土地利用率较低（约 78%）。

• 推广情况：60 年代之后，这种机器在美国中部的农业区，如科罗拉多、内布拉斯加州、堪萨斯州得到了广泛的推广应用。

• 当时的背景：由于石油危机的影响，为了节省能源，中心支轴式喷灌机的喷头由摇臂喷头变更为低压微喷喷头。

• 后续的发展：水力驱动逐渐转变为电力驱动，可靠性持续增强。

20世纪40年代末期：滴灌技术的发明

• 发明者：希姆克·伯拉斯（Symcha Blass），一位以色列农业工程师。

• 发明成果：在英国发明了滴灌技术。

• 实际应用：50 年代，他将此项技术带回以色列的内格夫沙漠地区，并应用于温室内的灌溉。

• 推广进程：从 60 年代初期开始，滴灌技术在以色列、美国加州得到了广泛的推广，主要应用于水果及蔬菜的灌溉。

• 特点在于：滴灌的用水效率高达 90% 以上，主要归因于管道无输水损失，管理得当的情况下可无深层渗漏，无地面径流损失，直接入渗于根区使得植物棵间蒸发损失极小。其优势不仅在于用水效率极高，还能够利用滴灌系统进行施肥，可依据植物在不同生长期的需肥要求，精准地随灌溉水施入不同的肥料，使作物生长处于最优的水、肥环境中，提升作物的品质。

• 现状表现：滴灌依旧是全球发展最为蓬勃的灌溉技术。

20世纪80年代以来：地下滴灌技术的探索

• 背景：众多企业及研究人员开始探讨地下滴灌技术（简称 SDI），旨在将滴灌技术的优点发挥到极致。

• 应用情况：在澳大利亚的昆士兰州，美国的加州、夏威夷等地，SDI 被广泛应用于甘蔗及蔬菜的灌溉，并取得了良好的效果。

中国灌溉技术的发展

起始阶段可追溯至20世纪50年代初期，在大城市近郊的蔬菜种植区，固定式喷灌系统的开发与应用逐渐拉开序幕。

随后，在70年代初，小型喷灌装置及旋转喷头的成功研发进一步促进了该领域的发展。1978年，摇臂喷头及其配套喷灌泵两大系列产品顺利完成了研发与生产任务，并在此基础上，相继推出了轻型、小型、中型以及大型喷灌机械设备。同期，全射流喷头与时针式、平移式、绞盘式及滚移式喷灌机也陆续问世，低压及微喷头的应用亦日益广泛。

然而，在经历了80年代中期喷灌与滴灌技术的迅猛发展之后，由于经济与技术条件的制约，上述创新成果一度遭遇停滞。直至90年代中期，鉴于国家层面对水资源短缺问题的认识加深，节水技术再度受到高度重视并得以大力推广。

历经多年不懈努力，我国在灌溉技术领域取得了显著成就，不仅成功引进、消化吸收了多项国际先进的滴灌生产线技术，还显著提升了国产灌溉设备的整体质量水平，相较于80年代，当前灌溉技术与产品的品质已实现质的飞跃。