伊寧縣灌溉水利用系數(shù)試驗(yàn)研究

周富強(qiáng)

(新疆瑞昶設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

我國(guó)是一個(gè)水資源比較緊缺的國(guó)家，水資源短缺已經(jīng)成為制約我國(guó)各方面發(fā)展的主要瓶頸之一，特別是對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響更大。以往灌區(qū)大多采用粗放式的灌溉方式，平均灌溉水利用系數(shù)僅為0.45～0.50，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展高效節(jié)水灌溉、提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

灌溉水利用系數(shù)是衡量灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水資源利用程度的重要指標(biāo)，同時(shí)也是反映灌區(qū)工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平和灌溉用水管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不同的地區(qū)，不同農(nóng)作物種植條件下，采取不同的灌溉方式會(huì)取得不同的灌溉效果，因此，在開(kāi)展高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)之前，需要針對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植條件，進(jìn)行不同灌溉方式的灌溉水利用系數(shù)試驗(yàn)，從而選擇最適合當(dāng)?shù)氐墓喔确绞健１疚囊砸翆幙h高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)為研究背景，對(duì)傳統(tǒng)地面灌溉、管道輸水灌溉、噴灌和滴灌4種灌溉方式采用的灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)分析，以期能為類(lèi)似灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供理論借鑒。

1 研究區(qū)概況

伊寧縣隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州，地處天山西段伊犁河谷中部，全縣總面積約為6153km2，境內(nèi)分布山地、丘陵和平原等多種地貌，氣候?qū)儆跍貛О牖哪瘹夂?，多年平均氣?.3℃，平原區(qū)多年平均降雨量230mm，丘陵區(qū)平均降雨量430mm，山區(qū)平均降雨量478mm，年蒸發(fā)量在1300～1700mm。伊犁河及其支流喀什河流經(jīng)伊寧縣境內(nèi)，年均徑流量約160億m3。

伊寧縣第一、二、三產(chǎn)業(yè)的比重分別為31.5%、31.6%和36.9%，擁有7.07萬(wàn)hm2耕地和27.13萬(wàn)hm2天然草場(chǎng)，其中水澆地占比達(dá)到98.5%，主要種植作物有小麥、玉米、水稻、胡麻、油菜、杏子、桑椹、葡萄、蘋(píng)果等，農(nóng)區(qū)土壤主要以潮土和灌耕灰鈣土為主。根據(jù)伊州農(nóng)辦字[2020]19號(hào)文件決定，開(kāi)始對(duì)伊寧縣實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)(高效節(jié)水)項(xiàng)目，首批項(xiàng)目需要對(duì)4000hm2農(nóng)田完成高效節(jié)水建設(shè)。為順利開(kāi)展農(nóng)業(yè)節(jié)水工作，在研究區(qū)內(nèi)首先進(jìn)行不同灌溉方式的灌溉水利用系數(shù)試驗(yàn)，可為指導(dǎo)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供借鑒。

2 試驗(yàn)概況

在伊寧縣境內(nèi)選取8塊田地(均為玉米地)，分為4組(每組2塊田地，每塊地的面積不小于0.33hm2)，分別進(jìn)行傳統(tǒng)地面灌溉、管道輸水灌溉、噴灌和滴灌4種灌溉方式試驗(yàn)，每種灌溉方式均進(jìn)行4輪測(cè)試。利用水表或者超聲波流量計(jì)對(duì)每輪灌水期間的灌水量進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試精度為±1%；采用直接量測(cè)法對(duì)均凈灌溉用水量進(jìn)行測(cè)試，即在灌溉前后利用烘干法對(duì)深度為1m(每20cm為一個(gè)層次)處的土壤進(jìn)行土壤含水率的測(cè)試，灌溉水有效利用系數(shù)=凈灌溉用水總量/毛灌溉用水總量。試驗(yàn)分區(qū)示意如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)分區(qū)示意

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 毛灌溉用水定額

試驗(yàn)得到的不同灌溉方式的田間毛灌溉用水量如圖2所示。

圖2 不同灌溉方式的田間毛灌溉用水量

由圖2可知：管道輸水灌溉、滴灌和傳統(tǒng)地面灌溉的毛灌溉用水量隨著測(cè)試次數(shù)的增加呈先增大后減小的變化特征，而噴灌方式隨測(cè)試次數(shù)的增加而逐漸增大；在4種灌溉方式中，傳統(tǒng)地面灌溉的毛灌溉用水量最大(896.55～1177.8m3/hm2)，其次為管道輸水灌溉方式的毛灌溉用水量(605.4～948.15m3/hm2)，滴灌的毛灌溉用水量(418.2～789.75m3/hm2)排第三，噴灌的毛灌溉用水量(269.4～481.8m3/hm2)最小。

3.2 凈灌溉用水定額

試驗(yàn)得到的不同灌溉方式的田間凈灌溉用水量情況如圖3所示。

圖3 不同灌溉方式的田間凈灌溉用水量

由圖3可知，不同灌溉方式的凈灌溉用水量隨測(cè)試次數(shù)的變化趨勢(shì)與毛灌溉用水量的變化趨勢(shì)一致；管道輸水灌溉和傳統(tǒng)地面灌溉的凈灌溉用水量基本相等，管道輸水灌溉的凈灌溉用水量為476.25～752.25m3/hm2，傳統(tǒng)地面灌溉的凈灌溉用水量為579.75～761.1m3/hm2，滴灌的凈灌溉用水量為358.05～679.95m3/hm2，噴灌的凈灌溉用水量為227.7～404.25m3/hm2。

3.3 灌溉水利用系數(shù)

利用田間凈灌溉用水量除以田間毛灌溉用水量，得到不同灌溉方式下灌溉水利用系數(shù)變化情況如圖4所示。

圖4 不同灌溉方式的灌溉水利用系數(shù)

由圖4可知：相同灌溉方式的灌溉水利用系數(shù)隨測(cè)試次數(shù)的變化不是很明顯，表明相鄰2次灌溉的相互影響不明顯；在4種灌溉方式中,滴灌的灌溉水利用系數(shù)為0.849～0.861，噴灌的灌溉水利用系數(shù)為0.834～0.845，管道輸水灌溉的灌溉水利用系數(shù)為0.781～0.793，傳統(tǒng)地面灌溉的灌溉水利用系數(shù)為0.646～0.656，滴灌、噴灌、管道輸水灌溉以及傳統(tǒng)地面灌溉的平均灌溉水利用系數(shù)分別為0.855、0.841、0.787、0.65，滴灌、噴灌、管道輸水灌溉相比傳統(tǒng)地面灌溉的灌溉水利用系數(shù)分別提升31.5%、29.3%和21.1%。

4 灌溉成本及發(fā)展對(duì)策

4.1 灌溉成本分析

從前文灌溉水利用系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在4種灌溉方式中，平均灌溉水利用系數(shù)從大到小排序依次為：滴灌>噴灌>管道輸水灌溉>傳統(tǒng)地面灌溉。但是在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，不僅要考慮節(jié)水效益，也要考慮工程的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)4種灌溉方式的全生產(chǎn)期總費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同灌溉方式灌溉成本分析 單位：元/hm2

由表1可知：滴灌的機(jī)械人工費(fèi)和農(nóng)資及管材費(fèi)用在4種灌溉方式中都是最高的，傳統(tǒng)地面灌溉的電費(fèi)及人工費(fèi)用最高，從灌溉成本來(lái)講，滴灌的總費(fèi)用最高，達(dá)到7762.5元/hm2;傳統(tǒng)地面灌溉方式其次，為6445.5元/hm2;管道輸水灌溉和噴灌的總費(fèi)用分別為5820和5118元/hm2，即總費(fèi)用從高到低依次為：滴灌>傳統(tǒng)地面灌溉>管道輸水灌溉>噴灌。滴灌的灌溉水利用系數(shù)雖然在4種灌溉方式中最高，但灌溉總費(fèi)用也是最高的，相比傳統(tǒng)地面灌溉方式高出20.4%，而管道輸水灌溉和噴灌的總費(fèi)用則比傳統(tǒng)地面灌溉方式分別降低9.7%和20.6%，噴灌和管道輸水灌溉不僅具有較好的節(jié)水效益，而且工程效益顯著。

4.2 發(fā)展對(duì)策

進(jìn)行高效節(jié)水工程建設(shè)，不應(yīng)遵循簡(jiǎn)單的水量加減法，在選擇適宜的節(jié)水灌溉方式基礎(chǔ)上，還應(yīng)該建立科學(xué)的節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)、定額指標(biāo)體系和完備的節(jié)水評(píng)價(jià)制度。要充分確保灌區(qū)農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)久可持續(xù)健康發(fā)展，應(yīng)從以下幾點(diǎn)入手：①要做好灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的規(guī)劃布局，結(jié)合不同地區(qū)土壤類(lèi)型，選擇適宜的灌溉方式，有條件推廣(集中成片地區(qū))滴灌工程，同時(shí)將管道輸水灌溉和噴灌方式納入灌區(qū)灌溉網(wǎng)規(guī)劃；②大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以水布局農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力扶持低耗水農(nóng)業(yè)產(chǎn)品；③完善節(jié)水管理制度，加快水價(jià)改革；④要建立節(jié)水灌溉發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)基金，建立節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目，形成可持續(xù)的節(jié)水灌溉投資渠道，推動(dòng)節(jié)水農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展；⑤要逐步將灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化和信息化，努力推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)平均灌溉水利用系數(shù)從大到小依次為滴灌(0.855)>噴灌(0.841)>管道輸水灌溉(0.787)>傳統(tǒng)地面灌溉(0.65)，滴灌、噴灌、管道輸水灌溉相比傳統(tǒng)地面灌溉的灌溉水利用系數(shù)提升31.5%、29.3%和21.1%。

(2)灌溉總費(fèi)用從高到低依次為：滴灌(7762.5元/hm2)>傳統(tǒng)地面灌溉(6445.5元/hm2)>管道輸水灌溉(5820元/hm2)>噴灌(5118元/hm2)，滴灌雖然節(jié)水效益優(yōu)越，但節(jié)水成本較高，在農(nóng)業(yè)集中成片地區(qū)比較適用，在農(nóng)業(yè)較為分散地區(qū)仍建議選擇管道輸水灌溉或者噴灌。

(3)從農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程可持續(xù)發(fā)展的角度，提出伊寧縣今后高效節(jié)水灌溉工程的發(fā)展對(duì)策，可為類(lèi)似灌區(qū)高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)提供借鑒。本文僅對(duì)該地區(qū)主要農(nóng)作物玉米地進(jìn)行了灌溉水利用系數(shù)試驗(yàn)，不同農(nóng)作物的節(jié)水效益可能會(huì)表現(xiàn)出不同的變化特征，將在今后做進(jìn)一步補(bǔ)充分析和研究。