下面要讲的是,新疆是怎么用膜下滴灌技术,支撑它成为世界最具竞争力的棉花产区。

1979年新疆引入了地膜覆盖,解决了新疆热量不足的问题,从此新疆棉花生产开始飞速发展。到1994年,新疆已成为全国最大的棉花产区。

但因为新疆本身干旱缺水,加上当时采用的是大水漫灌的灌溉方式,每年春旱时节用水非常紧张。而且大水漫灌,还引起耕地次生盐碱化。不少棉田减产甚至弃耕。

1996年,新疆兵团农八师从以色列引入了滴灌技术。1998年,石河子大学马富裕教授与同事在试验场种植100亩滴灌棉花。最终试验田棉花苗长势远超对照田,灌溉用水量仅为大水漫灌的51.3%,亩产籽棉400公斤,相对传统种植方式增产89.6%。

那么为何滴灌的节水和增产效果如此惊人?

原来新疆不得不用地膜覆盖来弥补棉花生长热量不足的办法,却诞生了世界上最节水的膜下滴灌技术。

滴灌是用压力把水通过干管、支管和毛管(即滴灌带)上的滴头,直接让水滴作物根部,相对大水漫灌方式,可以节水30%到50%。

而用地膜覆盖后,地膜相当于微型大棚,减少了大风和日照带来的蒸发量。地表水在蒸发后,会在地膜上形成水珠,然后又回到地表。

因此膜下滴灌相比普通的滴灌还要节水30%。

此外,大水漫灌会引起次生盐碱化。大水漫灌会让地下水水位升高。在烈日照射下,蒸发的水分携带地下的盐分顺着土壤中的毛细管上升到地面。而滴灌让灌溉用水减少,就降低了次生盐碱化的发生率。

此外,由于滴头之间没有水,因此杂草更少。

但滴灌节水和增产的效果虽好,以色列的滴灌设备并不适应新疆的实际情况,无法推广。

第一是价格非常昂贵。当时每亩滴灌设备的投资成本高达2500元,用在大田作物上根本用不起。所以国外的滴灌一直用于经济价值高的花卉、蔬菜、水果。

第二,滴灌用水还需要专门处理,否则会堵住滴灌带的滴头。而新疆的水质硬度很高,很容易形成水垢,堵住滴管头。

第三,不抗冻。

兵团农八师下属企业天业集团不断攻关,滴灌设备(含主管、支管、滴灌带、过滤器)一次性投资成本不断降低,现在每亩成本已下降到280元,下降到此前的1/9。而滴灌带成本由此前的每米一块钱下降到现在的0.2元。每亩滴灌带投入下降到120元。

天业集团在兼顾灌溉性能的情况下,降低滴灌设备成本。

第二十三届中国新疆国际农业博览会上,客商在新疆天业节水灌溉股份有限公司展区了解膜下滴灌节水技术

例如,以色列的滴灌带用于花卉等作物,把滴灌带做得很厚,可以用5到10年时间。

但用在新疆的大田环境下,由于冬季低温,滴灌带会被冻坏,失去灌溉功能。所以滴灌带使用寿命不需要做得那么长,可以在保证基本性能的前提下,把滴灌带尽量做薄。而滴灌设备里面主管、支管、过滤器寿命则加长,可以用20到30年时间。

每年在棉花采收后,把滴灌带回收,可以旧换新,每米只收0.08元的加工费。回收滴灌带的企业,将滴灌带重新加工后,给棉农提供新滴灌带。

2025年10月30日,新疆察布查尔锡伯自治县滴灌带厂家职工及农民工装车拉运废旧滴灌带。

此外,新疆天业集团研发的Z型迷宫抗堵滴灌带,单条铺设长度达100米以上,接头等配件更少,也减少了渗漏情况。

而在2003年,陈学庚院士团队成功研制出具有完全自主知识产权的膜下滴灌精量播种机,可以实现铺设地膜、滴灌带、播种等一次完成,大大降低了棉农的劳动量。这也是继1983年新疆棉花种植上地膜铺设实现机械化后,给新疆棉花生产带来的第二次飞跃。

在兵团一师十团十八连高标准农田里,一台棉花播种机在北斗卫星导航系统精准定位下,地膜、滴灌带铺设作业一气呵成

此外,新疆还采取各种方式提高滴灌效率。

一、咸水灌溉。

新疆地下有很丰富的咸水。棉花在蕾期至吐絮期可以使用矿化度低于3克每升的微咸水灌溉。例如南疆兵团阿拉尔垦区,采用这个办法,能实现高产,还减少淡水使用量25%。

二、水源处对灌溉用水进行沉淀,用黑色塑料球覆盖水池,减少水分蒸发。

2024年9月10日,兵团蘑菇湖现代节水农业示范基地沉沙池里的黑色塑料球。

三、用大口径PVC管代替明渠,将输水管深埋在冻土层下,能有效防止渗漏和蒸发,节水率达10%以上。因为减少了明渠,耕地的使用面积还有所增加。

天业集团于2001年推出本土化的膜下滴灌设备。当时兵团职工对用滴灌带滴水来种植棉花并不看好。有些职工还每天跑到棉花地里看棉花长势。后来发现这种滴灌方式非常省事,减少了每年春天挖渠浇水的工作量。而且每亩地籽棉产量要多出100多公斤。

总的来说,膜下滴灌技术种植棉花可以节水40%到50%,增加耕地5%至7%,产量增加50%到100%,每亩增收300元以上,得到了广大兵团职工的认可。

现在新疆还用尹飞虎院士在2000年研发成功的水肥一体化技术,直接通过滴灌带的滴头给作物根系施肥,这样可以节约肥料50%。

后来新疆又把膜下滴灌技术应用在小麦、水稻等大田作物上,这其中以天业集团于2012研发成功的旱作直播水稻膜下滴灌栽培技术尤为神奇。

传统概念中,种植旱稻并不稀奇,但产量和品质还能超过水田种植的水稻并不容易。但采用膜下滴灌技术种植技术不仅省事节水,还能实现高产。

在新疆,用水田种植水稻一亩地要用2000到2500立方米水,用膜下滴灌种植水稻只需要600立方米就够了。因为滴灌带埋在地下5厘米处,所以膜下滴灌种植的水稻田,耕地表面看不到水。此外,水稻种植密度更高。

膜下滴灌种植的水稻,耕地表面看不到水

高产地段亩产量可达到839公斤,平均超过700公斤,而全国平均水稻亩产量大约是400多公斤。稻米口感相对于新疆传统水田也得到了很大幅度的提高。

没有大水漫灌,也阻断了一些水稻致病菌或病虫草害随水流动而危及整片稻田的问题,只需在播种之前打一次除草剂即可,除草剂在60天后完全降解,此后几乎不用再打农药。

旱地种水稻使得诸多传统水田种植流程如育秧插秧、在田里打埂修渠,这些均被省去。耕地的面积也有所增加。此外,水田对土地平整度要求很高,不然水田里的水就会流到低处。但旱作对耕地平整要求就没水田那么高。

旱地种水稻可以很方便地实行机械化播种、收获,大大降低了劳动强度。

新疆采用水田种植水稻,每亩净挣五六百元。而采用膜下滴灌种植水稻,由于人工费、水肥等投入减少,产量增加,每亩至少可净挣一千元。

因此,现在膜下滴灌种植水稻已在内蒙、辽宁等干旱地区得到推广。

如2023年在辽宁阜新王府镇旱作水稻示范区,采用膜下滴灌旱作技术后,产量有所提升,种植成本下降,而且稻米的蛋白质含量以及蒸煮性、适口性等方面都比常规水田栽培要更好,备受市场青睐。每亩地纯收益能达到2000元至2500元。

在2010年以后,新疆开始推广干播湿出技术,更提高了棉花种植的节水效率。

干播湿出技术全称为膜下滴水蓄墒排盐种植技术。干播指在作物播种前不进行灌溉,而是直接在干燥的土壤中播种。湿出是指在播种后,用膜下滴灌方式少量滴水,让种子能够出苗。

这个方法听起来很违背常理,但却比传统的种植方式更省事节水,还能提高作物产量。

传统的种植方式,会在播种前先进行一次冬灌或春灌,然后让土壤湿润后再进行整地、播种。冬春灌用水量占棉花全生育期的1/3,而新疆冬春季节正好是河流的枯水期,用水非常紧张。棉农还需要在温度合适时,才进行播种。这样大家都挤在一起播种,播种机也安排不过来。

由于新疆初春多大风,且冬春大水漫灌后造成土壤升温慢,土壤容易结成冰块,影响棉花种子出苗,出苗率只有70%至80%。这时还需要再次补苗。

而在采用干播湿出后,不仅节省了原来冬春灌溉的人工费用,出苗需要的用水量也大大减少。棉花生长周期用水量相比传统漫灌减少20%。棉花出苗率提升到90%至95%。棉花每亩多产50公斤籽棉,整体每亩增收500元左右。

喀什巴楚县是棉花种植大区。2020年在这里推广干播湿出种植技术时,很多棉农觉得不可思议,担心不出苗,当年只推广了4000亩。棉农看到棉花苗齐、苗壮、苗匀的成效后,马上在自家棉花地里采用这个方法,还有一些农户在小麦、玉米种植上也尝试用这个技术。

干播湿出能实现棉花增产的秘诀是在棉花播种后,可以很灵活地根据天气情况控制出苗时间。当气温适宜出苗时,通过膜下滴灌少量滴水,使土壤水分达到棉种出苗要求,这样长出的棉花幼苗就会均匀齐整。

如果遇到早春天气不好,气温一直上不来。可以先把种子播下去。因为没有灌溉,土壤干燥,种子也不会被冻坏。当气温上升到适合种子发芽的温度后,再在膜下滴水,就可以保证棉花出苗。

因此干播湿出也让原本挤在一起播种的情况大为缓解,可以早点完成播种。

但这个方法需要很精准地计算出苗需要的滴水量,否则棉花种子要么会因为水量太少不出苗,要么因为水量太多导致种子烂掉。

现在新疆棉花种植耗水量大为下降。例如南疆阿克苏地区1985年时每亩用水量720立方米,部分高耗水田块每亩用水量高达1200立方米,现在只需要320立方米,减少了56%到75%。

由于膜下滴灌、水肥一体化、暗管排盐等技术进步,现在出现了一个匪夷所思的奇迹。新疆粮食单产为全国第一,亩产高达552.8公斤,远高于395公斤的全国平均水平。

而在建国初期,新疆的人均粮食占有量不足200公斤,低于联合国粮农组织认定的280公斤温饱线。而现在新疆竟然还能大规模调出粮食。

这正是技术进步带来的奇迹!

目前我国滴灌面积达到1亿多亩,位居世界第一,其中新疆采用滴灌的面积7000多万亩,占比接近70%。目前我国是世界唯一把滴灌大规模应用在小麦、玉米、水稻、棉花等大田作物上的国家。因此说我国是世界滴灌技术最先进的国家并不算过分。

近些年在中亚、美国、巴基斯坦、印度、伊朗等国家,因为发展棉花、水稻等高耗水作物,都出现了严峻的地下水超采和湖泊萎缩问题。如果这种情况继续下去,未来世界会出现严峻的粮食危机。

这些国家没办法跟我国一样把滴灌设备价格降下来,所以滴灌技术没办法大规模用在大田作物上。

因此,新疆发展出来的滴灌技术是可以拯救世界半干旱和干旱地区农业的技术!

事实上新疆的滴灌技术已走出国门。

例如乌兹别克斯坦盛产棉花,素有“白金之国”美誉。但由于用水方式粗放,导致咸海面积已萎缩大半。据乌官方数据显示,过去十年里乌兹别克斯坦水资源总量减少了12%。

面积不断萎缩的咸海

2018年底,乌兹别克斯坦总统米尔济约耶夫签署总统令,要求该国采取紧急措施节水。按照计划,该国将每年在20万公顷土地上引进现代节水技术。

乌国锡尔河州棉花种植户阿卜杜拉·贝克马托夫因此在2020年开始尝试用我国的膜下滴灌技术种植棉花。

2020年,他出于谨慎,最终只在180公顷棉花地上使用了该技术。结果发现与传统的棉花种植方法相比,总成本降低了40%至50%,亩产比本地其他农户高出三到五成。最重要的是,新技术还节约了大量的水。

2023年,他在我国技术人员指导下,使用膜下滴灌技术对水肥、农药等进行精细化管理。当年棉花籽棉亩产突破430公斤,个别地块甚至达到450公斤,实现了亩产翻倍的目标。

接下来请听下集,新疆是怎么通过改造盐碱地,实现棉花高产。