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农业光伏水利—科技创新助力农业现代化快速实现

2014-03-26 16:00来源:北极星太阳能光伏网关键词:光伏扬水系统天源新能源光伏水泵收藏点赞

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改革开放近四十年,随着中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化的迅速发展,农业现代化越来越成为“四化”发展的短板,农业发展越来越走入不可持续的困境,一直存在的固有矛盾、难点问题和潜在危机呈现突出加剧的趋势,诸如:人口增加耕地趋少问题,灌溉水资源短缺靠天吃饭问题,粮食自给率趋降问题,粮食增产主要依靠化肥施用过量,土壤退化污染问题,个体分散的小农生产难以配置较大型科技设备问题,牧区冬春优良草场开垦破坏殆尽,牲畜冬春缺草导致草原牧业衰退、牧民生活困难、市场优质婴幼儿乳品短缺、牛羊肉价格攀升及食品安全问题。

根据国土资源部各年国土资源公报显示,自2003年以后我国耕地面积总体呈下降趋势,耕地一直在逐年减少,人均耕地面积不到世界平均水平的40%,耕地问题日益严峻。水土流失、土地沙化是构成我国耕地损失的一个重要的驱动因子。受沙漠化威胁大的东北和西北地区,因灾害而被迫弃耕的面积尤为之大。钱学森大农业思想理论指出如把五大产业建立在全面利用耕地、林地、草地、沙地、海洋国土之上,这从根本上破解了我国人多地少的难题,把农业发展眼界从18亿亩放大到一百多亿亩,展示了广阔前景。如何充分保护和利用现有的耕地,实现增产增收?如何逐步扩大可耕地面积,将18亿亩放大到100多亿亩?这成了当前农业发展需要解决的最根本问题之一。

习近平指出,农业出路在现代化,农业现代化关键在科技进步。我们必须比以往任何时候都更加重视和依靠农业科技。我国现有耕地面积18亿亩,其中9100万亩坡度在2度左右,大部分耕地缺乏足够的水源保证,且在干旱半干旱地区有40%的耕地因缺水严重退化。对于这些地区耕地面积的保持和维护,农产品与经济作物的增产增收,绝大部分依赖于水供给。据粗略统计,一亩甘蔗地,靠自动化给水灌溉收益比靠自然给水灌溉收益高达5倍;充分灌溉的草地可增产30-50倍,理论上可多养30-50倍的羊,在国内牛羊肉平均50元一斤。可见足够的水资源灌溉对农业发展、农民增收极其关键。

中国绝大多数干旱半干旱地区,地下水具有地表水所不具备的许多优越性,比如分布广、不易因蒸发受损失、水质比较稳定、可利用程度较高。所以在干旱半干旱地区,开采地下水是这些地区最重要的水源也是最佳的供水选择。然而这些地区往往属于偏僻甚至是无人区,这样的区域没有电网或电力资源紧缺,加之柴油费用高,运送和储存存在很大的安全隐患。修建水库代价昂贵,蒸发面积大,同时水库又会被水土流失带来的大量沉积物淤塞,从而缩短水库的寿命,其寿命有些只有几十年。如何开采地下水为地表种植所用?这是一个多年来困扰众多专家和学者的顽疾,迫切需要通过科学和技术攻克此难题。

2001年,深圳天源新能源开创性的将光伏产品用于农、牧、林领域的节水灌溉,创造了全球首套光伏扬水系统,该系统运作不需电网、不需储能装置,依靠太阳能直接驱动水泵扬水,只要有光照和水源,就能以太阳能为动力进行扬水,进行地下取水,随时可以安装使用,缩短了建设周期,更是节省了建立电网基站的高额投入。其次,天源光伏扬水系统具有长寿命无故障独立运行等优点,不但没有日常的运行费用,特别适合贫困地区使用;而且运行过程无需人工值守,解决了偏远地区甚至是无人区的扬水动力问题。2001年天源首套光伏扬水系统在新疆沙漠公路肖塘路段建立,用于沙漠公路防护,该地段70多亩地日用水量180吨,十多年来,该系统运行完好,由原来的沙漠早已变为郁郁葱葱的绿洲。光伏扬水系统可满足防沙林建设、沙漠植物、药材种植对水的需求,对防沙治沙、退沙还林、建设绿色循环经济,提供全自动灌溉用水,逐步将沙漠变为绿洲,扩大可耕地面积。

2001年到2010年光伏扬水系统用于新疆沙漠公路灌溉前后的对比图

2013年该地区卫星拍摄照片

2009年毛乌素沙漠首个光伏经济作物提水灌溉工程建成。陕西省榆林镇牛玉琴治沙示范基地计划在11万多亩的沙地中,开辟出两千亩发展经济作物,用来发展温室大棚,种植辣椒、西红柿、豆角等绿色时鲜蔬菜,同时准备进行樟子松、云杉等经济类树木的大规模育苗工程。治沙英雄“牛玉琴”经过多方比较、慎重考虑,2009年6月,决定引进深圳天源多套Solartech 光伏扬水系统,将光伏扬水技术与各种节水灌溉技术结合,摒弃传统的漫灌方式,无需修建灌溉渠系,根据植物在各个生长时期的不同需要,分别采用微喷、渗灌、滴灌等方式为植物浇水,结合水肥一体技术,树苗的成活率达到92%以上,而同期采用传统方式抽水、大水漫灌的地块,樟子松幼苗(1年苗)的成活率只有62%,水的用量多三倍以上、肥料的用量多两倍以上。 治沙示范基地的光伏扬水系统在30米扬程时,每套系统的日出水量均180吨,只要有正常年份的日照水平,这几套系统就可以满足2000亩地的用水需求,通过实际观测显示,除满足2000亩蔬菜种植的需求外,还种植了200亩的苜蓿用来养羊,羊粪可用来生产沼气及肥田种菜,真正做到了以农养牧、以牧养林,搞起了“种植养殖林业”一体的绿色循环经济,开创了防沙治沙及发展沙产业的新模式。

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