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为什么说平移式喷灌是传统农业耕作区的最佳灌

平移喷灌,大型喷灌机,喷灌机,喷灌最佳方式

大型喷灌设备在国内的发展经历了一波三折,从刚开始在内蒙古地区的小规模应用到十三五期间在内蒙古、东北地区大规模的政府投资,再到由于规划粗放、使用不科学等问题导致大型喷灌在某些地区被全盘否定大量拆除。这种在国外大农业上最成熟的灌溉方式在国内发展可谓经历了一波过山车式的行情。作为在行业中浸淫了十多年的从业者有幸见证了潮起潮落的整个过程,但一直坚守此业也是内心中坚信这种被时间证明了的灌溉设备一定能在国内找到合适的土壤。去年来大型喷灌回归了理性发展的轨道,但与之前不同的是产品的应用形式及应用特点较之前发生了很大变化,那就是平移式水肥一体化喷灌机逐渐代替了之前的指针式(圆形喷灌圈)成为很多传统农区的首选灌溉方式。具体原因请允许我分析如下。

1. 传统农业种植区由于灌溉的需要,田块往往是呈长条形的这样一方面便于漫灌时渠道的布置及水沿田垄流动一方面也便于耕作。在这种狭长地块上采用指针式喷灌往往会造成很多边角地无法灌溉到,而由于边角地并不规则因此很难利用其他高效灌溉方式进行补灌。造成同一块农田产量及质量的差别。平移式喷灌设备由于是沿设备垂直方向行走,所灌溉的面积即为矩形因此很适合这种狭长地块使用,覆盖率往往能达到95%以上。

上图可以看出指针式喷灌四个边角很难灌溉到,适合于草原不适用于传统农作区

渠道供水的平移式喷灌机

2.


2.在狭长型地块我们通常认为长宽比大于3:1时采用平移式喷灌的方式性价比会更高一些,道理很简单,当设备结构相同时如果采用指针式喷灌那么设备的灌溉面积是πr²,也就是3.14r²。如果地块的长宽比为3:1那么面积是r*3r=3r²两种灌溉方式所覆盖的面积几乎相同。但是当地块的长宽比大于3:1时显而易见采用平移式喷灌相同的结构长度可以灌溉更大的面积比如长宽比为6:1时那么灌溉的面积就是6r²>3.14r²,因此可以这么讲地块越狭长那么采用平移式喷灌越划算。

通常设备按照一天工作16小时,每小时行走50米计算,那么每天的实际灌溉长度即为800米,每天的灌溉面积也就是设备宽幅 r*800。由于设备一个灌溉周期结束后要返回起点因此还要留出一定的折返时间。因此大田粮食作物我们一般按照不超过 4天的行走距离作为平移式喷灌设备的最大行走距离。也就是通常设计运行长度不超过3200m。但即便是这样同等结构长度(假设结构长度为 300m)的平移式喷灌和指针式喷灌所灌溉的面积3200r/π r²=3.4也就是同样结构长度的平移式设备在达到最大行走距离时灌溉面积是同等结构指针式喷灌机的 3.4倍。因此,狭长地块使用平移式喷灌是性价比很高的选择。可以这么理解平移式喷灌设备的成本核算与其他灌溉方式不同,其他的灌溉方式只需要知道单方造价然后乘以数量即是总价。而平移式喷灌则是地块越狭长单方造价越低,就目前掌握的情况而言基本上长宽比大于4:1亩均造价就明显低于其他灌溉方式了。

实际案例:如果地块的宽度是500m,长度是2000m,那么需要4台半径为250m的指针式喷灌。设备结构长度为1000m,有效灌溉面积为π*250²*4/667=1177亩

如果采用一台结构长度为500m的平移式喷灌设备,那么有效灌溉面积可以达到500*2000/667=1500亩

这种情况下采用平移式喷灌设备设备结构长度只有指针式的50%,但实际灌溉面积确是指针式的127%。

3. 以上阐述了在狭长地块使用平移式喷灌的设备投资,也许您会质疑配套基础设施的投资会不会很高。当然这也是我们采用不同灌溉及水肥方式需要综合考虑的因素。就平移式喷灌设备来讲需要考虑到供水及供电方式。
供水:在地势较为平坦地区我们优先考虑渠道供水方式,甚至有很多地方的原有灌渠、排渠只需稍加改造即可成为供水渠道。在大部分传统农区地块中水井已经星罗棋布了。这时只需要把之前灌溉井的水引到渠道中即可。原有的机井不需要改造,即便是需要新修渠道。我们以有效过流量150-200m³/h的渠道为例,其造价约为150-200元/米。还参考上面的设备案例,3200米的渠道造价约为64万元,但灌溉面积3200*300/667=1440亩,核到每亩的渠道成本也就是444元。

渠道供水的平移式喷灌机
拖拽管道供水的平移式喷灌机(不适合水量大于300m³/h的设备)

供电:通常在行走距离超过600m的平移式喷灌设备上我们推荐采用柴油发电机组供电的方式,超过此运行距离如果仍然采用传统拖拽外部电缆供电的方式,首先需要沿运行方向敷设埋地电缆并每隔300m左右设置供电桩。随着距离的加长埋电缆需要考虑升压装置;其次设备运行过程中需要不断停机更换电缆也造成了管理成本及的增加尤其是有些时候不注意安全操作往往容易造成用电安全事故;再次拖拽电缆及外露电气设备的防盗也是令人头痛的问题。如果运行距离不超过600m我们可以采取一些特殊的处理方式不需要换电就可不间断往复运行因此在这种情况下采用外部供电的方式是比较合适的。

依靠柴油发电机组供电的平移式喷灌机
拖拽外部电缆供电的平移式喷灌机(设备水量通常不超过200m³/h)

日常运维成本:其实喷灌设备就是一种农机而且是农机里面比较简单的那种,如果是柴油机供电那么少不了空滤、油滤等的定期保养更换。设备的其余部分基本上不需要保养,总之设备每年的养护成本约为设备造价的1%左右。设备使用寿命约为20年,所以如果整体核算到这么长时间的折旧事实上是很划得来的。4.

不论何种灌溉方式、投入多少成本,灌溉本质上就是将适量的水肥在恰当的时间精确地施用到作物上。从这个角度出发平移式喷灌设备由于喷头均匀布设,可以跟随地形起伏保持在作物上方恒定高度进行喷洒,因此相较于固定式喷灌、绞盘式喷灌、指针式喷灌均匀度更高,更适合水肥一体化的实施。尤其是在大型设备上由于指针式喷灌半径越大喷头需要喷洒的水量越多,这样就有可能造成指针式喷灌末端跨体的喷头瞬时喷水量很大,造成类似特大暴雨的效果。而这种情况往往会对作物造伤害并形成成地面径流。这很好理解相同降雨量情况下中雨比大暴雨好得多。

当然,说了这么多平移式喷灌的好处他也是有局限性的。如果矩形地块中有不可移除的建筑、林带、高压线等设施。或是运行方向坡度超过15%,设备结构方向坡度大于5%。那么还是应该考虑指针式、卷盘式等其他灌溉方式。总之,没有一种设备是能够适应所有应用场景的。今天只是简单阐述一下平移式喷灌的适用条件,今后我还将与各位讨论其他灌溉方式的适用场景。最后我想强调的一点是不论是指针式、平移式喷灌设备。他们的功能都不应仅限于喷灌,我们可以将其看成是农田里面行走的行车。完全可以根据需要不断地赋能比如大数据采集、智能测熵灌溉、作物长势监测……这也是可以不断进行开发的方向。农业的根本出路在于机械化,而灌溉环节是目前农业机械化的的短板,让我们与各位用户及同行共勉尽早补齐短板。

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