哈薩克斯坦棉花滴灌栽培系統(tǒng)模式分析研究

劉培源 黃耀新 丁連軍 林萍 張大勇 和瑞

摘要：根據(jù)哈薩克斯坦棉花種植區(qū)南哈薩克斯坦州的氣候、地形、水源等基礎(chǔ)條件，以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶農(nóng)田面積、管理方式，結(jié)合不同滴灌系統(tǒng)模式的投資成本、人工費用、運行管理等方面，研究分析適宜哈薩克斯坦種植棉花進行推廣的滴灌系統(tǒng)大小和系統(tǒng)管網(wǎng)布置模式。

關(guān)鍵詞：棉花;滴灌技術(shù);系統(tǒng)模式

中圖分類號：S-1文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215042

基金項目：國際合作項目“高產(chǎn)滴灌棉花種植在哈薩克斯坦的應(yīng)證實驗研究”（項目編號：2016AH003）哈薩克斯坦是種植棉花緯度最高的國家[1，2]，南哈薩克斯坦州是唯一的產(chǎn)棉區(qū)，位于哈薩克斯坦南部，擁有農(nóng)業(yè)用地1170萬hm2，其中耕地面積90萬hm2，水澆地為49.2萬hm2，占全國的22%[2]，南哈州屬于典型的溫帶大陸性氣候，冬季不是很冷，持續(xù)時間短，夏季炎熱干燥，持續(xù)時間長，是哈薩克斯坦棉花、蔬菜、水果等重要產(chǎn)區(qū)，棉花也成為該國的主要出口物資之一。近十幾年來，由于灌溉水資源日趨緊張，加之降雨量不足及區(qū)域間不平衡性，已明顯影響到棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)，農(nóng)民的積極性受挫，棉花種植面積不斷下降，由2004年22.4萬hm2下降到2017年的13.4萬hm2，已嚴(yán)重影響到哈薩克斯坦棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

哈國棉花栽培目前基本上都是采用起壟溝灌模式，水資源利用率很低，因此，加大投資力度，改變傳統(tǒng)的灌溉模式，選擇節(jié)水高效的滴灌技術(shù)是哈國棉業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。本文根據(jù)哈國實際情況，從滴灌系統(tǒng)規(guī)模，系統(tǒng)輸配水管道、田間管網(wǎng)等方面研究分析，集成適于哈國棉花種植的滴灌系統(tǒng)模式。

1水資源狀況

南哈州境內(nèi)河流湖泊比較多，有中亞最長的河流錫爾河，以及楚河、鮑肯河、阿雷茲河等，還有眾多的小湖泊，州內(nèi)建有水庫3座，庫區(qū)面積共有470km2，總蓄水量超過55億m3[3]，這為實施滴灌提供了充分的水資源條件。

2滴灌系統(tǒng)的規(guī)模分析

2011年哈薩克斯坦棉花種植面積為13.4萬hm2，共有棉花種植戶1.6萬個，平面每戶種植棉花面積8.4hm2，80%的農(nóng)戶棉田面積不超過10hm2[2]，都是些小塊棉田，由于棉農(nóng)手中資金有限，哈國內(nèi)貸款銀行不接受棉農(nóng)的住房抵押和土地抵押[2]，因此以農(nóng)戶為單位的小面積滴灌系統(tǒng)沒有條件實施。

南哈州整體地形比較平緩，耕地條田規(guī)劃比較規(guī)整，棉花種植區(qū)都是集中連片，為發(fā)揮規(guī)?；N植的優(yōu)勢，近年來，哈國政府加大了對分散經(jīng)營的農(nóng)戶的整合力度。大力倡導(dǎo)棉農(nóng)加入棉花協(xié)會或自愿結(jié)合成互助組，形成規(guī)模種植，并以化肥、農(nóng)資和水價分檔的方式對棉農(nóng)進行補貼，如：使用漫灌方法的農(nóng)戶僅可獲得10%的水價優(yōu)惠，而使用滴灌的棉農(nóng)可享受80%的水價補貼[2]。

所以，農(nóng)場用戶對實施滴灌有很高的積極性，既可以達到節(jié)水增效的目的，又可以享受到國家的補貼。哈薩克斯坦具有規(guī)模性的農(nóng)場面積都在300～1000hm2，完全有條件實施大面積的滴灌系統(tǒng)。根據(jù)對滴灌系統(tǒng)投資成本研究分析表明，系統(tǒng)過大，輸配水管道口徑、級數(shù)就會增加，管網(wǎng)造價也就越高，系統(tǒng)能耗也會增加，輪灌組過大也會造成管理上的不便;系統(tǒng)面積太小，系統(tǒng)首部得不到充分利用，也會造成投資成本的增加[4]，通過研究分析和實踐應(yīng)用證明，經(jīng)濟合理的系統(tǒng)面積應(yīng)控制在133hm2左右[5]。

3輸配水管道鋪設(shè)模式分析

滴灌系統(tǒng)的輸配水管道一般都是由PVC管或PE管鋪設(shè)安裝，在面積較大的滴灌系統(tǒng)中，輸水管道常采用地埋方式進行鋪設(shè)安裝，埋設(shè)深度可以參考當(dāng)?shù)貧夂驐l件，凍層深度來定，以保證管道運行安全和使用壽命。在小面積的滴灌系統(tǒng)中，輸水管道可以采用厚壁或薄壁納米PE管替代地埋管，而且管道口徑都比較小，可以在地面上進行鋪設(shè)，既降低了材料成本，又節(jié)省了大量工程量，而且安裝方便簡單，便于田間調(diào)整。所以，根據(jù)哈棉花種植面積的大小可科學(xué)選取地埋系統(tǒng)或地面系統(tǒng)作為輸配水管道，以達到經(jīng)濟實用的目的。

4田間管網(wǎng)布置模式對比分析

田間地面管網(wǎng)是指支管和毛管的布置連接方式，常見有3種布置模式，“支管+毛管”模式，“支管+輔管+毛管”模式，“雙支管+毛管”模式。

4.1“支管+毛管”模式

“支管+毛管”是指在支管上直接安裝滴灌帶，每條支管由一個閥門控制，作為一個灌水小區(qū)。該模式優(yōu)點是連接件少，漏水點少，安裝簡單，便于管理，節(jié)省人工，灌水均勻度好，便于系統(tǒng)升級改造;缺點是成本投入比較高。

4.2“支管+輔管+毛管”模式

“支管+輔管+毛管”模式是在支管旁平行鋪設(shè)若干根管徑稍小的輔管，每根輔管通過閥門和支管連接，然后在輔管上安裝滴灌帶，1條輔管為1個灌水小區(qū)。該模式優(yōu)點是支管成為輸配水管道，其鋪設(shè)長度不受灌水小區(qū)水頭損耗的限制，鋪設(shè)長度較長，這樣就減小了分干管的數(shù)量，成本只有“支管+毛管”模式的70%[6];其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接件較多，安裝不便，也容易漏水，而且輪灌小區(qū)比較分散，田間操作管理不方便，灌水均勻度也較差。

4.3“雙支管+毛管”模式

“雙支管+毛管”模式是指在出地樁同一側(cè)分出2個出水口安裝支管，同一方向上2條支管1長1短，長支管為短支管的2倍，短支管上在正常位置上安裝滴灌帶為1個灌水小區(qū)，長支管在超出短支管的部分管道上安裝滴灌帶，為另一個灌水小區(qū)。“雙支管+毛管”模式支管用量比較大，但適當(dāng)減少了干管數(shù)量，成本相對較低，但安裝比較繁瑣，閥門較多，管理不方便。

通過以上3種地面管網(wǎng)模式的分析比較，“支管+輔管+毛管”模式和“雙支管+毛管”模式投資成本都比較低，但連接復(fù)雜，安裝相對比較費工，而且容易漏水，在運行管理上有著更高的要求，且不便作業(yè)，費時費工?！爸Ч?毛管”模式施工安裝相對簡單，操作方便，水肥利用率高。結(jié)合哈薩克斯坦的農(nóng)場植棉區(qū)地塊連片集中，勞動力費用較高的實際情況，地面管網(wǎng)選用“支管+毛管”模式比較合適。

5小結(jié)與討論

根據(jù)哈薩克斯坦植棉區(qū)的基本情況，對不同滴灌系統(tǒng)模式的投資成本、運行管理成本、灌水效果進行分析，結(jié)合新疆當(dāng)前棉花滴灌系統(tǒng)實施管理經(jīng)驗，哈薩克斯坦目前推廣棉花滴灌栽培，對于種植面積較大且連片的農(nóng)場可適合推廣的滴灌系統(tǒng)模式為地埋“PVC管+PE支管+毛管”模式，系統(tǒng)規(guī)模在133hm2左右為宜，對于種植面積較小的可選用厚壁或薄壁納米PE管替代輸水管，采用地面鋪設(shè)模式，這樣既把投入成本降到最低，也方便滴灌系統(tǒng)的運行管理，節(jié)約了人工成本，把投資收益最大化。當(dāng)然，滴灌系統(tǒng)設(shè)計是靈活多樣的，也要結(jié)合具體的實際情況，業(yè)主的要求，既要充分發(fā)揮滴灌技術(shù)的優(yōu)勢，達到節(jié)水省肥增效的目的，又要把系統(tǒng)投資和管理成本降到最低，做出最優(yōu)化的滴灌系統(tǒng)設(shè)計。

參考文獻

[1] 努斯熱提·吾斯曼.哈薩克斯坦棉花生產(chǎn)與科研概況[J].中國棉花，2015，42（4）：1-3.

[2] 駐哈薩克使館經(jīng)商參處.哈薩克斯坦棉花生產(chǎn)發(fā)展概述[EB/OL].http：//www.mofcom.gov.cn/article/i/dxfw/jlyd/201111/20111107816054.shtml，2011-11-03.

[3] 駐阿拉木圖總領(lǐng)事館.總領(lǐng)館領(lǐng)區(qū)基本情況[EB/OL].http：//almaty.china-consulate.org/chn/lgxx/t764720.htm，2018-04-11.

[4] 李淑珍，李思明，徐燕. 滴灌系統(tǒng)控制面積規(guī)模的探討[J].中國農(nóng)村水利水電，2009（11）：86-48.

[5] 肖璐.滴灌工程管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模優(yōu)化研究[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[6] 李寶珠.增設(shè)輔助支管的滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)模式探討[J].新疆農(nóng)機化，2006（4）：34-35.