三屯河灌區(qū)3種主要作物灌溉制度監(jiān)測

王 蓓

(新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049)

0 引 言

干旱缺水一直是我國西北地區(qū)面臨的主要問題,也是影響該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素。加快發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè),不僅是解決水資源短缺、實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的有力保障,同時(shí)也是保障糧食安全、生態(tài)安全和水資源安全的重大基礎(chǔ)戰(zhàn)略,可以大幅度增加農(nóng)民收入,有力地推動(dòng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,具有重要的戰(zhàn)略地位和深遠(yuǎn)意義[1]。近年來，隨著勞動(dòng)力成本的大幅提高,以及來新疆撿棉花務(wù)工人員的銳減,使得新疆機(jī)采棉的種植比例逐年提高。2009年，張歲岐等研究了不同灌溉制度對玉米根系生長及水分利用效率的影響[2]。2014年，王峰等研究了灌溉制度對機(jī)采棉的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[3],胡鐵民等研究了西北旱區(qū)制種玉米不同灌溉制度對土壤水分及產(chǎn)量的影響[4]。2015年，范雅君等作了河套灌區(qū)玉米膜下滴灌灌溉制度研究,節(jié)水效果十分顯著[5]。張江輝、白云崗等關(guān)于新疆吐魯番與哈密地區(qū)成齡葡萄進(jìn)行了微灌節(jié)水技術(shù)的全面的研究[6]。但是昌吉市三屯河灌區(qū)與吐哈地區(qū)的氣候差異較大,而且關(guān)于昌吉市葡萄灌溉制度方面的研究未見報(bào)道,且籽用葫蘆灌溉制度方面的研究更是一片空白。但是，近年來這3種作物的種植面積在逐漸提高,所以關(guān)于這3種作物灌溉制度方面研究工作的開展很有必要。

1 三屯河灌區(qū)基本情況

1.1 工程建設(shè)情況

自2006年以來，昌吉市通過中央規(guī)模化節(jié)水灌溉增效示范項(xiàng)目、小農(nóng)水重點(diǎn)縣市建設(shè)項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目等完成農(nóng)田水利建設(shè)投資85 400萬元。其中，中央資金18 700萬元、自治區(qū)資金12 900萬元、昌吉州資金413.95萬元,其余為地方自籌。截至2017年底,昌吉市三屯河灌區(qū)各級渠道總長為1 646.7 km,其中干渠全長36.5 km,支渠長158.87 km,斗渠長337.42 km,農(nóng)渠長1 113.9 km。

累計(jì)實(shí)施高效節(jié)水灌溉面積6.267×104hm2(包含國有農(nóng)場),其中昌吉市鄉(xiāng)鎮(zhèn)3.887×104hm2。高效節(jié)水首部509座,計(jì)量設(shè)施281處,其中斗渠以下計(jì)量設(shè)施228處。

1.2 農(nóng)田灌溉及水源情況

三屯河灌區(qū)范圍包括昌吉市地方鄉(xiāng)鎮(zhèn)和部分兵團(tuán)用水單位。2017年，三屯河灌區(qū)實(shí)際灌溉面積6.365×104hm2,其中糧食、經(jīng)濟(jì)作物5.475×104hm2,林業(yè)0.89×104hm2。實(shí)施高效節(jié)水灌溉面積4.493×104hm2,其中昌吉市三屯河3.348×104hm2,兵團(tuán)1.145×104hm2；灌區(qū)內(nèi)用水實(shí)施“總量控制、定額管理”,目前農(nóng)業(yè)綜合灌溉定額為6 375 m3/hm2,灌區(qū)主要作物有玉米、葡萄、葫蘆、棉花、番茄、小麥、油料、瓜果、蔬菜等。

2017年，三屯河灌區(qū)總毛灌溉引水量為3.942 5×108m3。其中，三屯河地表水2.47×108m3,地下水1.13×108m3,頭屯河地表水0.15×108m3,其他水0.192 5×108m3。

2 儀器設(shè)備

灌溉制度監(jiān)測所需儀器：1臺烘箱、4臺天平(精度為0.01 g)、4個(gè)取土鉆、400個(gè)鋁盒、4把起子,鋼制環(huán)刀及環(huán)刀錘若干。一體化土壤水分墑情監(jiān)測儀9套。

3 3種主要作物灌溉制度監(jiān)測

3.1 選取作物及監(jiān)測方法

選擇當(dāng)?shù)刂饕?種農(nóng)作物,即玉米、葡萄和籽用葫蘆。在農(nóng)作物生長的整個(gè)灌溉季節(jié)(5-9月份)進(jìn)行凈灌溉定額的監(jiān)測。每種作物選擇3個(gè)典型田塊,3種作物共計(jì)3×3=9個(gè)典型田塊,而每個(gè)典型田塊配置1套一體化土壤水分墑情監(jiān)測儀,共計(jì)9套。每個(gè)典型田塊的監(jiān)測點(diǎn)除一體化土壤水分墑情監(jiān)測儀布設(shè)點(diǎn)之外,另選擇3個(gè)點(diǎn)采用取土烘干法測算土壤含水率,用以檢驗(yàn)一體化土壤水分墑情監(jiān)測儀的準(zhǔn)確性。對每個(gè)典型田塊的干容重、田間持水量進(jìn)行測定。典型田塊的具體位置見表1。

表1 典型田塊基本情況表

續(xù)表1

3.2 監(jiān)測結(jié)果

經(jīng)過整個(gè)作物生育期內(nèi)灌水定額的監(jiān)測、數(shù)據(jù)整理、分析等,總結(jié)出昌吉市三屯河灌區(qū)3種主要作物的灌溉定額。詳見表2。

表2 作物灌水定額及灌溉定額表 /m3·(hm2)-1

由表2可知,①號、②號、③號設(shè)備測定的玉米灌溉定額分別為4 290.75,4 450.35,4 525.05 m3/hm2；④號、⑤號、⑥號設(shè)備測定的葡萄灌溉定額分別為4 334.40,4 004.85,0 m3/hm2(儀器故障)；⑦號、⑧號、⑨號設(shè)備測定的籽用葫蘆灌溉定額分別為3 107.40,3 434.85,3 315.00 m3/hm2。

綜上所述,昌吉市三屯河灌區(qū)內(nèi)玉米灌溉定額為4 422.05 m3/hm2,葡萄灌溉定額為4 169.63 m3/hm2,籽用葫蘆灌溉定額為3 285.75 m3/hm2。

3.3 數(shù)據(jù)合理性分析

3.3.1 儀器誤差分析

一體化土壤墑情監(jiān)測儀測定精度是否準(zhǔn)確,需要通過烘干法測定土壤重量含水率、環(huán)刀法測定土壤干容重等方法來進(jìn)行率定。三屯河灌區(qū)選取部分設(shè)備進(jìn)行率定,結(jié)果詳見圖1。

率定方程：

y=0.001 7x3-0.097 8x2+2.468 5x

(1)

R2=0.974 2

根據(jù)率定方程式(1)，計(jì)算出率定儀器值及誤差值詳見表3。由表3可知,誤差最大值為5.21%,最小值為0.17。因此,一體化土壤水分墑情監(jiān)測儀在要求精度不高的情況下還是可以采用的。

圖1 一體化土壤墑情監(jiān)測儀率定結(jié)果

表3儀器誤差計(jì)算表

烘干法測定體積含水率/%儀器監(jiān)測體積含水率/%率定儀器值/%儀器誤差/%14.6019.8220.483.3616.5920.7221.795.2117.8322.5022.560.2518.4323.5922.91-2.8620.0924.9423.91-4.1320.9425.3524.41-3.6921.6025.6024.82-3.0422.9226.5025.67-3.1323.3427.0525.95-4.0325.9427.4827.901.5526.9328.4928.750.9227.2728.5229.061.9027.8029.0629.571.7629.4131.2031.250.1729.8532.7531.76-3.0330.6733.4232.76-1.9732.9037.2635.89-3.65

3.3.2 監(jiān)測結(jié)果分析

參考新疆維吾爾自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額》(DB 65/3611-2014),昌吉市春玉米采用微灌方式時(shí),灌溉定額為3 300～3 675 m3/hm2,但是此次監(jiān)測結(jié)果4 422.05 m3/hm2不在該范圍內(nèi),有些偏大；葡萄采用微灌方式時(shí),灌溉定額為3 975～4 425 m3/hm2,監(jiān)測結(jié)果4 169.63 m3/hm2,剛好處在這個(gè)范圍內(nèi)；籽用葫蘆采用微灌方式時(shí),灌溉定額為3 150～3 450 m3/hm2,監(jiān)測結(jié)果3 285.75 m3/hm2,同樣剛好處在這個(gè)范圍內(nèi)。從結(jié)果以及實(shí)地調(diào)查情況來看,昌吉市三屯河灌區(qū)滴灌春玉米的實(shí)際灌溉定額稍微偏高。

3.4 作物產(chǎn)量及收入調(diào)查

經(jīng)過調(diào)查,制種玉米產(chǎn)量(含棒子)約為12 000 kg/hm2,收購價(jià)格為2.3元/kg,經(jīng)濟(jì)價(jià)值27 600元/hm2；葡萄產(chǎn)量約為15 000 kg/hm2, 收購價(jià)格為3元/kg,經(jīng)濟(jì)價(jià)值45 000元/hm2；籽用葫蘆產(chǎn)量約為2 400 kg/hm2,收購價(jià)格為12元/kg,經(jīng)濟(jì)價(jià)值28 800元/hm2。 由此可見,在不考慮成本及其他的情況下,種植葡萄的經(jīng)濟(jì)收入最高,種植籽用葫蘆的經(jīng)濟(jì)收入次之,種植制種玉米的經(jīng)濟(jì)收入最低。

4 總 結(jié)

2017年5-9月,經(jīng)過對昌吉市三屯河灌區(qū)3種主要作物灌溉制度的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前三屯河灌區(qū)玉米、葡萄、籽用葫蘆的灌溉制度如下：制種玉米在整個(gè)生育期內(nèi)灌水9次,灌溉定額為4 422.05 m3/hm2；葡萄在整個(gè)生育期內(nèi)灌水13次,灌溉定額為4 169.63 m3/hm2；籽用葫蘆在整個(gè)生育期灌水10～11次,灌溉定額為3 285.75 m3/hm2。具體灌水時(shí)間,根據(jù)土壤適宜含水率的上下限進(jìn)行確定,參考不同土壤類型、進(jìn)行田間持水率的測定等方法確定,或者根據(jù)農(nóng)民的寶貴灌水經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。此外,經(jīng)過灌溉制度的監(jiān)測以及調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),該地區(qū)玉米的灌溉定額有些偏高,而葡萄、籽用葫蘆的灌溉定額比較適宜。該項(xiàng)研究成果對于昌吉市玉米灌溉制度的更加合理優(yōu)化有著指導(dǎo)作用。