胡樂鳴：美國機械化節(jié)水技術(shù)見聞與啟示

2013年7月27日至8月6日，農(nóng)業(yè)部機械化節(jié)水技術(shù)考察團一行6人赴美國執(zhí)行中美科學(xué)合作交流項目任務(wù)，對美國機械化節(jié)水技術(shù)應(yīng)用情況進行考察。在美國農(nóng)業(yè)部的安排下，考察團在德克薩斯州圣安東尼奧市、加利福尼亞州弗雷斯諾市周邊區(qū)域走訪和考察了4個研究中心、3個農(nóng)牧場、1個農(nóng)機具修造廠、1個水資源保持和利用項目，與相關(guān)機構(gòu)和企業(yè)負(fù)責(zé)人、農(nóng)場主、基層農(nóng)技推廣人員進行了交流。

一、主要見聞

（一）草地水資源保持機械化技術(shù)

在德州約翰遜城的斯坦頓牧場，考察團聽取了農(nóng)技推廣員關(guān)于草地水資源保持機械化技術(shù)運用情況的介紹，觀看了草地水資源保持機械化技術(shù)演示。該牧場土層較淺，砂石較多，為增加草地對天然降水的吸納功能，牧場采用草地修復(fù)機在草地上鑿出連片的魚鱗坑用于蓄積天然降水。這種方式與采用圓盤耙、少耕、深松等方式吸納天然降水相比，可以避免牧草被機械連根拔起。聯(lián)系到我國牧區(qū)，也可以采用類似機具，在最少破壞土壤的前提下修復(fù)草場。

在LBJ牧場，考察團了解到這個牧場原是美國第36任總統(tǒng)林登·貝恩斯·約翰遜的私人牧場，在他去世后，被捐贈給國家，主要用于宣傳如何保護農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。在牧場內(nèi)，到處可見當(dāng)年約翰遜總統(tǒng)進行的草地保護技術(shù)措施應(yīng)用實踐成果。這些技術(shù)措施的重點是如何節(jié)約有效地利用水資源，比如等高種植、輪作、臺地蓄水等。牧場生活生產(chǎn)經(jīng)歷對約翰遜總統(tǒng)的水資源節(jié)約利用及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展理念形成具有重要影響。在約翰遜總統(tǒng)任期內(nèi)所簽署的法律中，有300條關(guān)于環(huán)境保護的條款，為美國環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展政策措施的形成打下良好基礎(chǔ)。

（二）機械化保護性耕作技術(shù)

美國是采用機械化保護性耕作技術(shù)最早的國家之一。通過與美國農(nóng)業(yè)部官員、專家交流，考察團了解了美國保護性耕作的發(fā)展過程與現(xiàn)狀。防治沙塵暴是美國研究保護性耕作的動因，免耕播種機和雜草綜合防除技術(shù)的成熟是保護性耕作推廣的技術(shù)基礎(chǔ)。1985年美國出臺的糧食安全法為保護性耕作快速發(fā)展提供政策保障，減少溫室氣體排放和降低生產(chǎn)成本是美國推動實施保護性耕作的新動力。

在德州弘都市某玉米棉花種植家庭農(nóng)場，德州農(nóng)工大學(xué)的Charles教授介紹，這個農(nóng)場2000年左右開始采用保護性耕作技術(shù)，據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗，保護性耕作技術(shù)一般需要5年左右時間才能真正被農(nóng)場主接受。第一年是"聽"，聽宣傳介紹、聽各種培訓(xùn)講課；第2、3年是"看"，看別人怎樣干，看作物產(chǎn)量、看經(jīng)濟效益；第4、5年是"干"，由小面積逐步向大面積摸索著干。從現(xiàn)場看，農(nóng)場擁有很多現(xiàn)代新型農(nóng)機具，原來的鏵式犁已被棄用，采用保護性耕作的地塊表層土壤結(jié)構(gòu)與含水量明顯好于傳統(tǒng)耕作。在加州最早的保護性耕作試驗地，加州大學(xué)戴維斯分校的Jeffrey Mitchell博士介紹說，學(xué)校于1999年開始試驗保護性耕作，實行完全免耕，試驗田種植棉花的壟一直沒有翻整過。從全加州看，保護性耕作面積大約占耕地面積的60%，其中能夠常年保證秸稈覆蓋率30%以上的地塊大約占25%。由于降雨量少，上世紀(jì)90年代的農(nóng)場主的做法主要是一年蓄水休閑，隔年再種植作物；在采用保護性耕作后，基本上可以保證年年種植，而且并不會影響作物產(chǎn)量，每英畝還可以節(jié)約成本80美元，約80元/畝（1畝= 0.1648英畝）。在加州，尚未采用保護性耕作的農(nóng)場主主要有以下顧慮：一是對目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很滿意，如采用保護性耕作還要重新學(xué)習(xí)很多知識并對農(nóng)場種植制度等做較大調(diào)整；二是擔(dān)心這項技術(shù)不適合自己的作物；三是擔(dān)心采用新技術(shù)后經(jīng)濟風(fēng)險大。這與國內(nèi)農(nóng)民對待保護性耕作的態(tài)度基本相同。

此外，關(guān)于保護性耕作技術(shù)體系中的深松整地環(huán)節(jié)，其提高土壤蓄水能力的作用在國內(nèi)外是有共識的，但是在深松頻率方面，德州、加州的農(nóng)場主和農(nóng)業(yè)技術(shù)研究機構(gòu)給出了與我國一些專家不同的看法。據(jù)德州弘都市的一個農(nóng)場主介紹，深松技術(shù)在德州的應(yīng)用并不多，一般深松過一次并打破犁底層以后，之后很多年便不再使用。德州農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命研究中心的專家也談到，該中心的棉花試驗田8年前進行過深松，此后沒有進行任何深松或者深耕作業(yè)。他們的體會是，如果土壤有嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的犁底層存在，就需要通過深松辦法打破犁底層，而犁底層一旦打破后，只要不再采用類似于鏵式犁翻耕的方式，一般不會再次產(chǎn)生犁底層。

（三）加州水和能源節(jié)約利用技術(shù)

1.加州州立大學(xué)弗雷斯諾分校水和能源技術(shù)實驗室情況。目前，該實驗室的主要工作之一是檢測灌溉輸水設(shè)備，通過確定水泵、管、閥門等灌溉輸水設(shè)備的精度以達(dá)到設(shè)備節(jié)水的目的，其檢測數(shù)據(jù)為法律所認(rèn)可。同時，該實驗室還正在建設(shè)風(fēng)洞模擬系統(tǒng)，準(zhǔn)備開展保護性耕作防治風(fēng)蝕效果的研究測試。該實驗室還建立有二氧化碳循環(huán)利用技術(shù)試驗基地，基地將工廠的二氧化碳收集起來，輸送到作物生長環(huán)境中，既能夠做到減排，也能夠滿足作物生長，其未來發(fā)展空間不可小覷。

2.加州弗雷斯諾農(nóng)墾局"水銀行"項目。在弗雷斯諾市蒙多塔梅耶鎮(zhèn)一個廢棄的甜菜榨糖廠附近，考察團參觀了當(dāng)?shù)剞r(nóng)墾局牽頭實施的"水銀行"項目。項目主要目的是，在加州這樣的干旱環(huán)境中如何有效地蓄積利用水資源。主要做法是，利用工程措施挖出一個個池塘，用于吸納、沉降雨量充沛年份天然降水和山谷河水，這些水在池塘中慢慢入滲沉降以補充地下水，遇到干旱年份，再通過打井抽水方式將水輸送到農(nóng)田，這一個個池塘被形象地稱為"水銀行"。該項目充分體現(xiàn)了美國干旱地區(qū)對水資源的科學(xué)利用理念。

3.美國農(nóng)業(yè)部圣·華金谷地農(nóng)業(yè)研究中心試驗研究情況。這個研究中心位于一個叫帕里爾的偏僻鄉(xiāng)村，是美國農(nóng)業(yè)部直屬機構(gòu)，經(jīng)費由國會撥款保障。中心各主要學(xué)科的帶頭人、專家和科學(xué)交流博士為考察團介紹了相關(guān)研究工作開展情況。

一是水灌溉中心項目有關(guān)基本情況。該項目負(fù)責(zé)人Wang dong介紹了水灌溉研究中心的主要任務(wù)。Wang dong原是明尼蘇達(dá)大學(xué)終身教授，我們問他為何放棄"終身教授"來到這里工作。他笑道，肯定是這里有吸引力了。Zhang Huihui博士重點介紹了桃樹虧水灌溉研究情況。桃樹虧水灌溉研究主要以控制桃子收獲后至來年開花期間的水消耗為目的，在不影響來年產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，利用紅外檢測樹冠溫度來確定桃樹生長的最小用水量。該研究的各項工作比較扎實，試驗設(shè)備也不是特別先進，但其切入點具有新意，試驗連續(xù)性強，能夠充分結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，充分體現(xiàn)了美國科研機構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神。初步試驗結(jié)果顯示，在研究所所在的帕里爾地區(qū)，在滿足桃樹正常生長需求的前提下，虧水灌溉技術(shù)可以比常規(guī)灌溉用水節(jié)約50%左右。

二是鹽堿地利用研究。土壤專家Gary先生介紹了在鹽堿地利用方面的研究工作，研究目標(biāo)是充分利用鹽堿地的長處，而不是為了治理鹽堿地，選擇種植的向日葵、仙人掌和油菜等作物均能適應(yīng)鹽堿環(huán)境。該研究沒有采用對抗性措施去改變鹽堿地環(huán)境，體現(xiàn)了因勢利導(dǎo)利用環(huán)境的理念，值得學(xué)習(xí)和深入研究。

三是水分蒸騰抑制覆蓋材料應(yīng)用。園藝專家Donald Makus先生主要向大家介紹了一種不透明的層壓材料。該材料主要用于覆蓋果樹根部周圍區(qū)域，用以減少水分蒸騰。這種覆蓋材料一面黑色，一面白色，中間有尼龍線，很難撕斷，使用年限可達(dá)7年。

（四）農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)融合應(yīng)用

1.農(nóng)場農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)融合應(yīng)用情況。在德州弘都市的家庭農(nóng)場，農(nóng)場主John介紹了節(jié)水技術(shù)應(yīng)用和農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)結(jié)合運用情況。該農(nóng)場主要種植棉花、玉米，灌溉方式主要采用節(jié)水效果很好的地下滴灌，作物種植行距、品種選擇、收獲時間等確定均考慮農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)的融合。因為該農(nóng)場仍在使用較舊式的收獲機械，故其作物的種植行距仍為36英寸（約90厘米），這與美國大部分地區(qū)采用76厘米的行距略有不同，但其行距多少的主要確定依據(jù)仍是農(nóng)業(yè)機械單位作業(yè)幅寬。該農(nóng)場的玉米成熟后，結(jié)穗高度一致，在含水率14%左右實行機械化收割，做到了農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)的有效結(jié)合；玉米收獲后，利用圓盤耙對玉米地進行耕整，耕深一般不超過14英寸（約35厘米），以保證地下滴灌管材不被破壞。棉花種植管理過程中不進行打頂處理，同時施矮壯劑，以便棉花生長高度保持一致，為機械化收獲創(chuàng)造條件。

此外，考察團還參觀了洋蔥、西紅柿的機械化收獲，這類作物的機械化收獲在我國還面臨很多難題，主要原因是作物品種的培育沒有考慮機械化作業(yè)因素。在美國，洋蔥、西紅柿品種的培育，都將實現(xiàn)機械化作業(yè)納入研究范圍，比如洋蔥，成熟后基本半裸露在地表，進行機械收獲時，不對土壤進行挖掘，而是在割臺前方用硬質(zhì)塑料或者類似材料，在不傷害洋蔥表皮的情況下直接將果實推送到輸送帶；適合機械收獲的西紅柿的表皮都比較厚，不易破損，而其口味與常規(guī)種植的西紅柿并無二致。但是在機械化收獲之后的土地上，我們?nèi)阅芸吹捷^多的殘留洋蔥和西紅柿，于是我們問，機械化收獲的損失率是多少？農(nóng)場主哈哈大笑：這些（指殘留的洋蔥和西紅柿）是留給上帝的。

2.德克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命研究中心農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)結(jié)合研究情況。德克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命研究中心位于一個叫哈夫衛(wèi)的小鎮(zhèn)，主要研究任務(wù)是利用不同灌溉方式、耕作方式充分利用降雨，提高水分利用效率，該研究已經(jīng)進行4年，從棉花種植的87種灌溉方式中，優(yōu)選合適的灌溉方式推薦給周邊家庭農(nóng)場。在該中心的棉花試驗田，考察團發(fā)現(xiàn)棉花的灌溉方式主要采用了環(huán)形噴灌機系統(tǒng)，棉田種植也呈成環(huán)形，體現(xiàn)了農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)的有效融合。為了保障灌溉水的充分利用，在每一道灌水溝內(nèi)，利用專門的機械作業(yè)形成連續(xù)的灌水畦，避免了漫灌帶來的水分流失。從周邊農(nóng)場情況看，有不少已經(jīng)采用了環(huán)形噴灌系統(tǒng)，充分說明該中心的研究成果與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)是緊密相關(guān)的。

（五）鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)機配件修造廠

在德州盧伯克市一個小鎮(zhèn)上，考察團參觀了勞倫左家庭小型農(nóng)機修造廠。當(dāng)大家看到這個修造配廠時，都很驚訝，在美國居然還有條件如此簡陋的工廠！跟我國一些所謂的"手工作坊"并無大的不同。但是經(jīng)過負(fù)責(zé)人Jody女士介紹后，大家對工廠管理者的敬意油然而生。據(jù)Jody女士講，約翰·迪爾、凱斯等大公司的農(nóng)業(yè)機械，在德州的農(nóng)場作業(yè)時也存在適應(yīng)性問題，一些配件須經(jīng)適當(dāng)改造后才能更好地作業(yè)，但大公司生產(chǎn)這些有特殊要求的配件，往往存在價格太高的問題，于是一些小的農(nóng)機配件修造廠因成本低廉而生存下來。Jody女士的這個修配廠是她從父親手上接過來的，已經(jīng)有48年的歷史，一直在兢兢業(yè)業(yè)地做各種農(nóng)機配件的修復(fù)、訂制、改造等"小生意"，翻新改造后的配件價格是大公司的80%，備受周邊農(nóng)場主歡迎，10年前經(jīng)銷范圍主要在德州，目前60%的產(chǎn)品銷往德州以外甚至海外。這個修配廠共有員工18人，其中在本廠工作10年以上的超過10個。從企業(yè)管理者到工人敬業(yè)樂業(yè)，沒有宏大的目標(biāo)口號，但卻扎扎實實。

二、幾點啟示

（一）根據(jù)自然地理環(huán)境特點確定農(nóng)業(yè)技術(shù)路線是美國農(nóng)業(yè)科研、生產(chǎn)主體長期堅持的理念。德州、加州的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)把水資源的節(jié)約有效利用作為一切生產(chǎn)的主要出發(fā)點之一，從田間工程、機械設(shè)備、作物品種培育、試驗研究、人才培養(yǎng)等各個方面，已經(jīng)形成了一個節(jié)水工程系統(tǒng)，各個部分的成果與實際緊密聯(lián)系并得到有效運用。

（二）保護性耕作理念在美國已被廣泛認(rèn)可。雖然德州、加州的耕地并沒有100%實現(xiàn)保護性耕作，但是農(nóng)場主和農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、管理人員都熟知此項技術(shù)，沒有采用保護性耕作的農(nóng)場也已淘汰了傳統(tǒng)鏵式犁翻耕，在將來條件成熟后，也可能采用保護性耕作技術(shù)。

（三）實現(xiàn)農(nóng)機農(nóng)藝融合已成為農(nóng)業(yè)技術(shù)研究的自覺行為。美國的農(nóng)業(yè)技術(shù)研究項目在整個研究過程中，科研人員首先考慮的就是技術(shù)成功后，能否實現(xiàn)機械化作業(yè)，農(nóng)場主能否用得上；如果不能實現(xiàn)機械化，就修改項目研究技術(shù)路線。德克薩斯農(nóng)工大學(xué)農(nóng)業(yè)生命研究中心的專家介紹，他們的研究剛開始的時候，就要論證技術(shù)能否實現(xiàn)機械化。

（四）經(jīng)濟效益是美國農(nóng)場主采用先進旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的動力。農(nóng)場主在采用一項新技術(shù)時，首先考慮的是技術(shù)的經(jīng)濟效益。采用保護性耕作的農(nóng)場主是看重了技術(shù)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)和節(jié)本效益。

（五）科研和生產(chǎn)零距離?？疾靾F所到的農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)均處在農(nóng)場周邊，美國農(nóng)業(yè)部的研究機構(gòu)也在鄉(xiāng)村里。他們的研究課題主要來自周邊農(nóng)場，課題是否成功也取決于周邊農(nóng)場是否接受，在被周邊農(nóng)場接受之后再向更廣區(qū)域推廣。農(nóng)場主的認(rèn)可度會影響議員向大學(xué)研究所或農(nóng)業(yè)部研究機構(gòu)的撥款投票意愿，因而無論是大學(xué)研究所還是農(nóng)業(yè)部研究機構(gòu)，經(jīng)費都有保障，從不為生存發(fā)愁。這些研究機構(gòu)的專家都體現(xiàn)了一個共同特點，就是研究任務(wù)確定緊扣地方實際，研究工作細(xì)致入微、長期連續(xù)，沒有急功近利思想。

（六）鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小企業(yè)秉承著穩(wěn)打穩(wěn)扎、持續(xù)經(jīng)營的理念。在美國這樣農(nóng)業(yè)高度發(fā)達(dá)的國家，也有傳統(tǒng)的作坊式工廠，但這些工廠的存在是必要的，其發(fā)展過程中體現(xiàn)出的不貪大求快、做百年企業(yè)的態(tài)度值得肯定和學(xué)習(xí)。

三、借鑒意義

（一）充分借鑒和吸納先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用理念。在學(xué)習(xí)借鑒發(fā)達(dá)國家先進生產(chǎn)技術(shù)時，應(yīng)結(jié)合我國農(nóng)情加大集成創(chuàng)新力度，切忌局限在照搬應(yīng)用。要緊密結(jié)合我國水資源匱乏的實際，圍繞節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，將各種研究資源統(tǒng)籌起來，從每種作物的需水機理出發(fā)，在細(xì)節(jié)研究、扎實研究、持續(xù)研究等方面下大力氣，切實改變一些研究機構(gòu)圍繞爭取資金確立研究內(nèi)容、研究過程敷衍了事、一味貪大求快、不注重與實踐結(jié)合的痼疾。

（二）加強天然降水、洪水、過境河水的科學(xué)蓄積和利用。我國干旱和半干旱區(qū)分布較廣，許多地區(qū)地下水位急劇下降，即使一些雨量充沛地區(qū)也存在季度間分布不均問題，天然降水白白流掉的較多；每年有很多地方暴發(fā)洪澇災(zāi)害，但洪水蓄積利用不夠；一些邊境地區(qū)水量充沛的界河水也未能充分有效利用。借鑒美國的做法并結(jié)合我國實際，切實加強天然降水、洪水、過境河水的科學(xué)有效利用研究，利用工程措施將水蓄積起來，以補充地下水，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，具有十分重要的意義。

（三）繼續(xù)加強保護性耕作技術(shù)的研究和推廣。保護性耕作可以抗旱節(jié)水、減少風(fēng)蝕水蝕、減少二氧化碳等作用已被美國等許多國家肯定，我國應(yīng)繼續(xù)堅定發(fā)展信心。為準(zhǔn)確取得技術(shù)實施效果，應(yīng)加強保護性耕作研究的長期定位監(jiān)測活動。保護性耕作技術(shù)的推廣是一個長期過程，一般來說，農(nóng)民至少需要5年甚至更長的時間，對此要有清醒的認(rèn)識，不宜操之過急。要加強對保護性耕作技術(shù)體系中的深松整地環(huán)節(jié)的研究，特別在深松頻度、犁底層形成機理等方面做深入、細(xì)致、扎實的研究。

（四）科學(xué)推廣應(yīng)用地膜覆蓋技術(shù)。美國也有采用地膜覆蓋的農(nóng)場，但是這些農(nóng)場基本不使用我國常用的0.005毫米左右的地膜，而是采用更厚的地膜，能夠連續(xù)使用至少2年，不宜撕裂且適合采用機器撿收。建議我國應(yīng)加快推廣應(yīng)用可長期使用、方便回收的地膜。

（五）繼續(xù)加快農(nóng)機農(nóng)藝融合步伐。建議我國現(xiàn)有的各類農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系都應(yīng)吸收農(nóng)機專家參與，以便從每一項技術(shù)的研究開始，就將是否適合全程機械化作業(yè)考慮進來。同時現(xiàn)有或即將建立的農(nóng)機科研基地，亦應(yīng)吸收農(nóng)藝專家參加。

（六）將基層生產(chǎn)一線農(nóng)技推廣人員納入農(nóng)業(yè)科研團隊。為增強農(nóng)業(yè)技術(shù)研究成果的適用性，在高端農(nóng)業(yè)科研團隊中應(yīng)擴大吸收基層生產(chǎn)一線優(yōu)秀的農(nóng)技推廣人員，既能為科研提出有效建議，同時也能盡早了解技術(shù)內(nèi)容，為后期的技術(shù)推廣奠定基礎(chǔ)。

（七）鼓勵支持中小型農(nóng)機修造企業(yè)做精做久。隨著我國農(nóng)業(yè)機械化的快速發(fā)展，一些大企業(yè)紛紛進入農(nóng)機制造領(lǐng)域，局部地區(qū)出現(xiàn)中小企業(yè)難以生存的情況。但我國農(nóng)機應(yīng)用地域性特點較強，中小型機械制造、配件供應(yīng)、零部件改造服務(wù)體系也將呈現(xiàn)區(qū)域差別性，應(yīng)利用國家扶持發(fā)展中小企業(yè)的相關(guān)政策，鼓勵農(nóng)機修造中小企業(yè)在差別中尋找并確立不同于大企業(yè)發(fā)展目標(biāo)的新的增長點，扎扎實實地做好各項工作，不必貪大，不必求快，將每個產(chǎn)品、每項服務(wù)做精做久，同樣會在劇烈的市場競爭中生存和發(fā)展。（作者：農(nóng)業(yè)部赴美國機械化節(jié)水技術(shù)考察團：胡樂鳴、劉紹太、曹新惠、李洪文、宋建武、張偉洪）