本篇訪談記錄嚴(yán)海軍教授將為您詳細(xì)分析中國灌溉設(shè)備發(fā)展時間線與發(fā)展水平等問題，窺見水肥一體化的“利器”乾坤。
記者：您從哪一年開始接觸關(guān)于水肥一體化方面的工作？
嚴(yán)海軍：話說起來比較長，因為我在1992年考入中國農(nóng)業(yè)大學(xué)之前的東校區(qū)——北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)中的水利機械專業(yè)，在本科畢業(yè)以后保研就讀研究生。在這一過程中，實際上已經(jīng)開始接觸我現(xiàn)在所從事的專業(yè)，既有灌溉技術(shù)與裝備，也涉及灌溉施肥的技術(shù)，到現(xiàn)在已有20多年的時間。
記者：那您還記得在剛接觸的時候，中國水肥一體化的現(xiàn)狀是怎樣的？
嚴(yán)海軍：1996年我讀研究生開始，其實已經(jīng)接觸到水肥一體化相關(guān)的技術(shù)，最開始接觸的領(lǐng)域便是灌溉裝備，我的研究生課題其實也是從事卷盤式噴灌機研發(fā)的課題。在這個過程中，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動工建設(shè)了中國－以色列農(nóng)業(yè)培訓(xùn)中心，在這個中心內(nèi)，以色列的一批專家到中國面對面講授以色列先進的灌溉技術(shù)，包括相應(yīng)裝備，同時在校園靠近北門的位置又搭建了幾個連棟溫室，在這樣的條件下，達到了培訓(xùn)與實踐的結(jié)合。但在那個時候，水肥一體化技術(shù)這個概念還沒有提出，英文單詞叫做Fertigation，我們直譯過來后便是灌溉施肥，我們又把它稱為水肥耦合，而水肥一體化技術(shù)概念的提出是在2010年左右，一直到現(xiàn)在大家對水肥一體化概念越來越熟悉，行業(yè)內(nèi)大家都認(rèn)可了，因此提法基本上統(tǒng)一，就叫水肥一體化技術(shù)。
嚴(yán)海軍：這個歷史比較悠久，我們國家在20世紀(jì)50年代就開始進行灌溉設(shè)備的引進，后來經(jīng)過仿制、消化、設(shè)計、改進，形成了我們國內(nèi)的灌溉設(shè)備。當(dāng)然，灌溉設(shè)備種類較多，我們現(xiàn)在所知道的有噴灌、微灌等等，但是在20世紀(jì)50年代主要是噴灌，噴灌最重要的一個部件就是噴頭，最初噴頭的材質(zhì)不是塑料，而是金屬，金屬噴頭一開始在蘇聯(lián)引進，主要用于城市郊區(qū)蔬菜基地的灌溉，比如說解放初期的上海，很早就開始就有一些蔬菜的基地進行使用。
但在噴頭之外，其實還有水泵、管道等部件，從20世紀(jì)50年代一直到90年代，灌溉設(shè)備材料主要是以金屬為主，材質(zhì)有鋁、鋼等等。到20世紀(jì)90年代，其實在我們生活中也能體會到，以前沒有塑料臉盆，也沒有塑料袋，基本在20世紀(jì)80年代末90年代初，那個時候塑料的化工原料、配方、塑料模具、注塑機得到了快速發(fā)展，我們國家開始引進這方面的設(shè)備以后，相應(yīng)的一些產(chǎn)品就制作出來了，不僅僅是在灌溉里面，更多地在工業(yè)中、在生活中塑料制品越來越多。微灌的產(chǎn)品由于它是低壓，很多就采用了塑料，所以我們微灌技術(shù)基本上也都是在20世紀(jì)90年代前后才開始發(fā)展。
而我剛才提到的中－以農(nóng)業(yè)培訓(xùn)中心，實際上也是中國與以色列在20世紀(jì)90年代初正式建立外交關(guān)系后，以色列的專家與灌溉裝備才引進。因此，20世紀(jì)90年代是我們國家微灌發(fā)展很重要的時間節(jié)點，再到后面我們現(xiàn)在所說的噴灌、微灌，管灌，統(tǒng)稱為高效節(jié)水灌溉。
嚴(yán)海軍：大的來說分為三大部分：噴灌、微灌、管灌。噴灌里邊又可以分為管道式噴灌系統(tǒng)和機組式噴灌系統(tǒng)，管道式噴灌系統(tǒng)根據(jù)它的噴頭豎管是否可以移動又可以分為固定管道式、半固定管道式和全移動管道式三種噴灌系統(tǒng)。
機組式噴灌系統(tǒng)，根據(jù)功率的大小，我們可以分為輕小型噴灌機、中型噴灌機和大型噴灌機，種類很多。
從全世界的范圍來看，噴灌發(fā)展已經(jīng)有100多年的時間，在這100多年發(fā)展的過程中，噴灌各種機型相對成熟穩(wěn)定，產(chǎn)品也很多樣，國外的一些技術(shù)、產(chǎn)品、裝備幾乎都在中國出現(xiàn)過，大部分現(xiàn)在還在使用。但比如用了一段時間，與我們的生態(tài)、規(guī)模、經(jīng)營方式等不相符，就會被淘汰，但大部分噴灌設(shè)備其實都在使用。
在這個過程中，我們也不是照搬，是充分考慮我們國家的國情、經(jīng)濟承受的能力以及老百姓的使用習(xí)慣和他們的技術(shù)水平進行了一些改進。
微灌又可以分為微噴灌和滴灌，微噴灌里面其實又可以分為地插式、倒掛式等等，噴頭有折射式微噴頭，也有旋轉(zhuǎn)式微噴頭，水力的噴灑特征也是不一樣的。
而說到滴灌，它的滴頭也可以分為很多種：壓力補償式、非壓力補償式。也可以通過結(jié)構(gòu)上來分：內(nèi)鑲片式、圓柱式等，種類很多。從安裝方式來說，有的是直接鋪在地表的滴灌，也有淺埋滴灌，也有地埋滴灌，這都屬于滴灌的范疇。
當(dāng)然我們還有像微潤灌溉之類的一些流量更小，甚至壓力更低的灌溉方式，其實都是屬于微灌的范疇。
管灌，全稱叫低壓管道輸水灌溉。是在我們傳統(tǒng)的地面灌溉基礎(chǔ)上把渠道輸水改成低壓管道輸水，到了田間以后，每隔一段留出一個出水口，這種方式我們稱為管灌，它幾乎杜絕了地下滲漏和地表蒸發(fā)，提高了輸水的效率和灌溉水利用系數(shù)。
管灌在地勢相對比較平坦的區(qū)域推廣面積很大，像河北、河南、山東等華北大部分地區(qū)，現(xiàn)在還是采用地面灌，主要是采用管灌的方式，所需的工作水頭是最低的。滴灌和微噴灌相對來說，它的工作壓力可能從幾米到二十幾米，噴灌工作的壓力范圍更廣，大的要達到四十到五十米。根據(jù)形式不同、噴頭種類不同，以及機組呈現(xiàn)的控制面積不同，它所需要的壓力也不同。大概來說，高效灌溉主要是這種分類情況。
嚴(yán)海軍：節(jié)水毫無疑問，傳統(tǒng)的地面灌溉都是通過渠道輸水，原來的土渠在輸水的過程中，實際上一部分的水蒸發(fā)了，還有一部分水地下滲漏了，跑冒滴漏現(xiàn)象比較嚴(yán)重，灌溉水利用系數(shù)比較低。從水源地到需要灌溉的地塊，可能一半以上灌溉水損失掉了，同時由于輸水過程中，水流速度比較慢，控制面積也比較小，水流速度可能連1m\s都不到。
因此我們在過去幾年工程節(jié)水改造過程中，把土渠變成了渠道襯砌。不管是用石頭來襯砌，還是用混凝土現(xiàn)場澆筑，都會大幅度減少地下滲漏，但地表蒸發(fā)還是有的，南方水稻田用襯砌后的渠道輸水工程是非常多的。
后來我們在北方，由于水資源更為緊張，我們就直接采用輸流管，比如說PEC管、PE管，用管道代替渠道進行輸水，規(guī)避了土渠的缺點，輸水速度明顯加快，即使管灌只有幾米的工作水頭，它的輸水速度也比土渠要快得多。我們在噴灌和微灌里的經(jīng)濟流速達到了1.5米到2米每秒的流動速度。流速越快，水到達的地方將會越遠，而且它控制單位時間內(nèi)，所灌溉的面積也就越大，它也不存在地表蒸發(fā)、地下滲漏，因此灌溉水利用系數(shù)大幅提升。
我們國家到去年為止，全國的灌溉水利用系數(shù)已經(jīng)達到了0.56以上，這個過程中，實際上我們的高效節(jié)水灌溉發(fā)揮了很重要的作用。一般情況來說，噴灌灌溉水利用系數(shù)應(yīng)該要達到0.7、0.8以上，微灌要達到0.8-0.9以上，這是總體的情況。
還有我們利用高效灌溉系統(tǒng)，可以把溶解后的肥料，直接用專用的施肥裝置注入高效灌溉管網(wǎng)里去。也就是說已經(jīng)稀釋后的、預(yù)制配置好的肥液進入到我們的灌溉管網(wǎng)以后再次進行稀釋，通過管道水流動過程中，帶著肥流到噴頭，通過灌水器在灌溉過程中，把肥施到我們的作物根部，或者說施到作物的葉面，進行灌溉施肥，土渠輸水這些功能是不可能實現(xiàn)的。
水肥一體化優(yōu)點很多，其實還有一個很大的優(yōu)點就是大大降低勞動強度，這是老百姓最喜歡的。目前為止水肥一體化技術(shù)的優(yōu)點逐漸凸顯出來，我剛才說的僅僅只是幾個方面。
嚴(yán)海軍：從我自己的學(xué)習(xí)工作中來理解，我認(rèn)為有如下節(jié)點：第一是1998年在十五屆三中全會提出來的把節(jié)水灌溉作為一項革命性的措施來抓，那個時候我剛好在上研究生，聽到跟我專業(yè)完全相關(guān)的政府號召，我心里也是非常激動，我認(rèn)為是非常重要的一個時間節(jié)點；第二個重要節(jié)點就是2011年中央一號文件《中共中央 國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》，2011年的中央一號文件通篇都是關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水這項工作，從資金、政策各個方面對于我們的節(jié)水農(nóng)業(yè)進行了高度的政策文件保障和資金支持，這對整個國家推廣節(jié)水灌溉的推動作用是巨大的；第三個重要節(jié)點就是2014年提出節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理和兩手發(fā)力的16字新時期的治水思路，對于農(nóng)業(yè)節(jié)水，工業(yè)節(jié)水，生活節(jié)水等各方面的節(jié)水，提出了治水新理念，新思路。
最近幾年，總書記多次關(guān)于水、關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水，有一些新的批示、新的要求，其實都對我們農(nóng)業(yè)節(jié)水有一個很好的推動作用，因為我大概也梳理過，實際上在過去五年，甚至更長時間之外的中央一號文件，幾乎每年一句話、一段文字，甚至是一頁紙都在描述節(jié)水灌溉的重要性，甚至是水肥一體化的重要性。
記者：高效節(jié)水灌溉設(shè)備的發(fā)展是否經(jīng)歷了很長的路程？
嚴(yán)海軍：我們國家的灌溉裝備的經(jīng)歷了從國外引進、消化、仿制，改進，基本上我們走了這么一條路發(fā)展過來，也很曲折，經(jīng)歷了我們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體制大改革，歷程起起伏伏，有的時候達到高潮，有的時候就會遇到低谷。因為高效灌溉是跟老百姓的使用習(xí)慣、土地經(jīng)營大小、經(jīng)營體制息息相關(guān)。
在這個過程中我們有一些設(shè)備引進來后得到很好應(yīng)用，有一些可能就會淘汰，到現(xiàn)在為止不管是噴灌和微灌，實際上在消化、吸收、改進的過程中我們走了一條不平凡的發(fā)展道路，現(xiàn)在能夠留下來繼續(xù)使用的設(shè)備已經(jīng)經(jīng)過實踐證明老百姓是喜歡用的，而且能給老百姓帶來實實在在的效益。
但它也有局限性，比如在河北、山東這個設(shè)備或這項技術(shù)很好，但不見得在黑龍江、新疆能用得很好�？赡茉趪鵂I農(nóng)場等土地規(guī)模經(jīng)營集中連片的場合里用得很好，但下沉到農(nóng)戶他可能就用不了，因為地塊太小。
所以我們覺得現(xiàn)在的灌溉方式是多元化的，要根據(jù)具體的地塊、種植對象、管理主體、投資水平來進行綜合考慮，一定要因地制宜，不能照搬，而且大田農(nóng)業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)又不一樣，糧食作物和經(jīng)濟作物可能又不一樣，它的灌溉系統(tǒng)，它的施肥裝置、肥料類型、施肥習(xí)慣等都有很大差異。
嚴(yán)海軍：我們在20世紀(jì)70年代末引進了美國大型噴灌機，據(jù)我的導(dǎo)師介紹，最開始引進到黑龍江大農(nóng)場時用得很好，后來又引進到河北幾個點，其中有幾個農(nóng)戶就用得不好，因為噴灌機太大，安裝在農(nóng)戶地塊的噴灌機最終移到了農(nóng)場里面去。有些大農(nóng)場從20世紀(jì)70年代一直使用到2011年中央一號文件之后，差不多用了接近40年，這是一個很成功的案例。高效節(jié)水灌溉設(shè)備可能差了幾十公里使用效果就會不一樣，這和地塊、種植戶、種植主體都有關(guān)系。
還有新疆膜下滴灌技術(shù)，我們在20世紀(jì)90年代末到2000年初就開始先從兵團試點，然后又到地方進行推廣棉花膜下滴灌技術(shù)，對于全國來說這項技術(shù)也是引以為自豪的，因為在以色列也沒有膜下滴灌這項技術(shù)。這個技術(shù)成功了以后，逐漸往內(nèi)地推廣，比如說到甘肅、內(nèi)蒙古、河北，又到了東北，從西往東甚至從北往南在推，這個過程中有的地方成功了，有的地方就失敗了。有一個很典型的例子，據(jù)我了解，通遼現(xiàn)在基本上不會再覆膜了，改成了淺埋滴灌，把農(nóng)用膜去掉了。那在新疆為什么有覆膜？因為覆膜對于減少蒸發(fā)、提高地溫等等方面的作用是非常重要的。
所以這項技術(shù)引進到東邊并沒有最后沿用下來，又進行了改進。所以我們一項技術(shù)、一項裝備，從一個地方搬到另外一個地方需要有適應(yīng)的過程，有的可能是成功的，有的可能不見得成功。
所以研究灌溉裝備不能因為研究裝備而研究，一定要為了灌溉作用對象去研究，將農(nóng)機和農(nóng)藝結(jié)合，裝備才具有特殊功能，實現(xiàn)最大價值。我們需要去了解作物需水需肥的規(guī)律，摸清楚這些規(guī)律以后，我們要借助高效灌溉系統(tǒng)，才能很精準(zhǔn)地把水和肥，再根據(jù)作物的特定時期，施加到作物根系、葉面上去，這個就很重要。
我們在理論方面的研究上，比如說施肥技術(shù)、施肥作物模型以及一些偏實驗方面的研究工作，通過國內(nèi)外發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、學(xué)術(shù)會議可以很快地獲取和了解國內(nèi)外同行他們現(xiàn)在處于什么研究水平，相對來說容易一些，但裝備方面我們還有一些“卡脖子”的技術(shù)沒有得到攻關(guān)。其實我們現(xiàn)在傳感器、分析儀器很大一部分是國外的，即便我們的研究方法再好，沒有這些裝備一切都是零，而裝備研發(fā)過程中就需要了解國外同行最新的一些產(chǎn)品，同時又要和我們國內(nèi)企業(yè)進行共同的攻關(guān)來研發(fā)。
我們所研發(fā)的技術(shù)最后面向用戶時，你的研究水平再好，研究方法再新，創(chuàng)新性再強，最后都要付諸裝備來實施。
嚴(yán)海軍：我之前先去了以色列，后去了日本，再去了美國，前前后后加起來應(yīng)該有十幾次，所以對國外的微灌、噴灌，包括一些儀器、傳感器的一些企業(yè)都有密切的交流，而且我也一直在跟蹤關(guān)注他們的研究態(tài)勢和產(chǎn)品裝備。
目前中國不管是噴灌還是微灌，我認(rèn)為我們的技術(shù)和產(chǎn)品完全達到國外的水平還是有一定的距離，核心裝備里最關(guān)鍵的一些材料還有少部分的工藝我們還沒有達到國外的水準(zhǔn)，所以我們的產(chǎn)品性能在一些核心的、重要的方面，還是要買國外的一些產(chǎn)品�？傮w我認(rèn)為，和2005年我去以色列考察時相比，我們國家的水肥一體化裝備研發(fā)得到大幅度發(fā)展，達到了國外水平的三分之二，甚至四分之三。
記者：未來水肥一體化發(fā)展情況如何？
嚴(yán)海軍：發(fā)展前景很廣闊，水肥一體化優(yōu)點很多，包括農(nóng)戶也實實在在體會到水肥一體化的重要性。
但是我更看到現(xiàn)在人口老齡化的問題越來越嚴(yán)重，而且現(xiàn)在從事農(nóng)業(yè)人口越來越少，在這種情況下，糧食安全問題擺在我們面前。而水肥一體化實際上可以大大降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，在節(jié)水減肥、增產(chǎn)提質(zhì)等方面肯定是沒有問題的，這項技術(shù)完全是綠色、高產(chǎn)、高效的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，所以我們農(nóng)業(yè)農(nóng)村部把它作為農(nóng)業(yè)一號技術(shù)來進行定位，這是非常正確的，也是對我們這項技術(shù)很好的肯定。
而且現(xiàn)在水肥一體化技術(shù)又跟信息技術(shù)、先進傳感器、移動通信等技術(shù)結(jié)合起來，更好能夠?qū)崿F(xiàn)水肥的精準(zhǔn)智能化水平，這就是我們目前正在做的工作。水肥管理現(xiàn)階段相對來說還是憑經(jīng)驗，我們已經(jīng)有了灌溉設(shè)備，也有了能夠使用的施肥裝置，也有一些適合水肥一體化的肥料，但施肥什么時候施，施多少還是停留在原來的習(xí)慣上，只不過把傳統(tǒng)施肥替代成現(xiàn)代的施肥方式，在節(jié)水、減肥、提高肥料利用率方面還有很大的潛力可以去挖掘，而它的潛力和前景是很好的，我認(rèn)為我們還有很長的路要繼續(xù)去走。
嚴(yán)海軍：從研究來說，我們作為高校、科研單位，我們肯定需要針對性地研究特定土壤、特定作物、特定條件下需水需肥的規(guī)律，這是毫無疑問的，也是非常重要的。盡管這20多年有大量的研究成果，但是很多成果不具備落地條件，因為中國地大物博，各種條件復(fù)雜，我覺得很多的工作還是要繼續(xù)往落地的方向去做，這也是基礎(chǔ)性的工作。
第二，作為企業(yè)來說，我們一些重要的“卡脖子”的裝備、材料還需要進一步攻關(guān)研發(fā)，包括肥料產(chǎn)品等等，核心技術(shù)要掌握在自己手里。否則一旦被別人一卡就會陷入被動，這一方面也非常重要。
第三，示范推廣培訓(xùn)也很重要。培訓(xùn)對象不僅僅是農(nóng)民，也包括我們地方基層的一線農(nóng)技人員，包括農(nóng)機人員，一定要形成規(guī)范化的培訓(xùn)制度，通過政策，尤其是鼓勵高校畢業(yè)的一些愿意返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)的新農(nóng)人，我們要提供政策和資金上的引導(dǎo)，讓他們更快來接受一些新知識，再結(jié)合農(nóng)機、農(nóng)技人員一起把新的技術(shù)更快更好地傳遞下去，再給地方農(nóng)戶進行培訓(xùn)，這些環(huán)節(jié)缺一不可。
記者：您的團隊在設(shè)備、技術(shù)上的研發(fā)現(xiàn)在取得了哪些成果？
嚴(yán)海軍：產(chǎn)品方面，我們有自己的核心知識產(chǎn)權(quán)進行了成果轉(zhuǎn)化，也拿到了水利部使用技術(shù)的推廣清單、技術(shù)成果的推廣目錄，我們最具代表性的就是我們的泵注式施肥裝置，已經(jīng)得到了我們行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可，我也在主持編制第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
除此之外，我們在變量灌溉方面進行了研究，我主要研究的是大型噴灌機，它的控制地塊面積大，有可能在大的地塊內(nèi)土壤空間差異大，我們可以針對性地進行變量灌溉和施肥，在我們中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實驗場，已經(jīng)專門搭建安裝了一套我們國內(nèi)最先進的變量灌溉施肥系統(tǒng)。
從去年開始，我們團隊也利用噴灌機作為平臺，實現(xiàn)了噴灌和滴灌兩用，在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實驗場苜蓿生產(chǎn)基地以及在內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗100萬畝苜蓿生態(tài)基地上進行了試用，效果很好，解決了噴灌在每年三月份到六月份大風(fēng)條件下蒸發(fā)漂移過大的問題，噴地兩用技術(shù)集成在一套系統(tǒng)上，可以最大地發(fā)揮節(jié)水效果。
在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實驗場內(nèi)安裝了一臺圓形噴灌機，又可以稱為中心支軸式噴灌機。它繞著中心支點旋轉(zhuǎn)，理論上來說完整旋轉(zhuǎn)一圈覆蓋面積會達到90多畝地。噴灌機上面每一個噴頭都安裝了一個電磁閥，我們可以調(diào)整電磁閥的平均開啟時間，通過開啟時間的變化，可以調(diào)整每個噴頭平均的工作流量，達到了變量灌溉施肥。并且這臺實驗機可以調(diào)整噴頭的間距來進行配置，提高噴灌的均勻系數(shù)，經(jīng)過測試，它的噴灌均勻系數(shù)超過89%，部分還超過了90%—91%。整體噴灌均勻系數(shù)非常高。
記者：下一步在水肥一體化的設(shè)備研究中您有什么規(guī)劃？
嚴(yán)海軍：我的工作重心可能要更多往示范培訓(xùn)方面去做，再好的產(chǎn)品如果不被老百姓認(rèn)可，也發(fā)揮不了它的作用。
作為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，作為教授，我們應(yīng)該承擔(dān)著更大的責(zé)任，把好的技術(shù)從國外引進，我們要消化變成中國的產(chǎn)品，同時要把產(chǎn)品能夠更好地傳播出去，讓更多的人去使用，這樣才能發(fā)揮我們的研究作用。
另外因為我自己的學(xué)習(xí)、工作以及出國的經(jīng)歷，進行示范、推廣培訓(xùn)的過程中我們也會根據(jù)水肥一體化實際需求，因地制宜推薦更合適的灌溉方式、水肥一體化的裝備等等，達到水肥一體化技術(shù)、設(shè)備的高度匹配，取得更大成果。
