富縣丘陵溝壑區(qū)發(fā)展蘋果節(jié)水灌溉技術(shù)的可行性

龐海云

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

1 自然概況

富縣位于陜西省北部，延安市南部，渭北旱塬北沿，陜北黃土高塬南部，屬黃土高塬溝壑區(qū)與丘陵溝壑區(qū)的過渡地帶，洛河中上游子午嶺林區(qū)。東依黃龍山系與宜川、洛川相鄰，西靠子午嶺與甘肅合水、寧縣相接，南接隆坊塬與黃陵相靠，北緣丘陵溝壑與志丹、甘泉、寶塔區(qū)相連。海拔在1000到1200m之間。總面積4182.00km2，全縣轄8鎮(zhèn)5鄉(xiāng)1個街道辦事處，240個行政村。2008年總?cè)丝?4.84萬人，其中農(nóng)業(yè)人口11.66萬人。全縣地勢東南低，西北高。地貌以丘陵溝壑為主。在2005年第五屆全國縣域經(jīng)濟基本競爭力提升速度最快的百縣（市）評選中入圍。

中指塬地處富縣西部塬區(qū)，距縣域10.5km，屬丘陵溝壑區(qū)半干旱大陸性氣候，塬面寬闊，平均海拔高程1100m～1300m。包括三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、分別是鉗二鄉(xiāng)、羊泉鎮(zhèn)、吉子現(xiàn)鄉(xiāng)。現(xiàn)有人口32450人，現(xiàn)有蘋果面積78330畝，是富縣主要蘋果生產(chǎn)基地之一。

2 區(qū)域內(nèi)缺水現(xiàn)狀

2.1 干旱缺水

富縣中指塬灌區(qū)地處富縣西部塬區(qū)，距縣域10.5km，屬丘陵溝壑區(qū)半干旱大陸性氣候，區(qū)域內(nèi)自然災(zāi)害主要有干旱、大風(fēng)、冰雹、霜凍等，尤其以干旱最為嚴(yán)重。在國家大力倡導(dǎo)“退耕還林”工程以來，區(qū)內(nèi)大力發(fā)展蘋果種植，現(xiàn)有果園面積78330畝，但基本上維持在靠天吃飯的局面，果品商品率低。

2.2 區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化

中指塬灌區(qū)地形破碎、溝壑縱橫，土質(zhì)疏松，地表水資源貧乏，降水量年際變化大，年內(nèi)分配不均，6月～9月約占全年降水量的75%。暴雨集中以及植被缺乏，是構(gòu)成該地區(qū)嚴(yán)重水土流失，生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。

區(qū)域內(nèi)溝壑密度達12 km/km2。塬區(qū)主要地表組成物質(zhì)為黃土，因深厚的黃土土層與其明顯的垂直節(jié)理性，遇水易崩解，抗沖、抗蝕性能很弱，溝道崩塌、滑塌、瀉溜等混合侵蝕異常活躍。塬區(qū)的降水特點是年降水量少而暴雨集中，汛期降雨量占年降水量的70%～80%，其中大部分又集中在幾次強度較大的暴雨。暴雨歷時短、強度大、突發(fā)性強，是造成嚴(yán)重水土流失和高含沙洪水的主要原因。同時，黃土高原地區(qū)植被稀少，也是造成生態(tài)惡化的主要因素之一。

2.3 區(qū)域內(nèi)可利用水資源

1998年以來，當(dāng)?shù)厮块T在中指塬灌區(qū)充分利用公路路面為天然集雨場，修建水窖積蓄雨水。項目區(qū)目前有水窖1000眼，年可蓄水3.35萬m3，能滿足部分果園生產(chǎn)需水（每年十余次的噴施農(nóng)藥用水）。2005年，富縣縣政府在余渠河建成漩水灣水庫和中指塬東西兩輸水干管的鋪設(shè)，又為塬區(qū)完善了供水泵站工程，每年可向塬區(qū)供水43.80萬m3。塬區(qū)現(xiàn)有果園7.8萬畝，按照普通的灌水方式，蘋果的灌溉定額為24m3/畝，需水量為187.2萬 m3，缺水 143.3萬 m3。

3 節(jié)水灌溉應(yīng)用的意義與發(fā)展前景

3.1 節(jié)水灌溉應(yīng)用的意義

節(jié)水灌溉首先是建立節(jié)水型社會的需要。陜北的丘陵溝壑區(qū)水資源緊缺，實施節(jié)水灌溉后，可以使有限的水資源得到合理的開發(fā)和利用，提高水的利用率，節(jié)約水資源。其次，節(jié)水灌溉是增加農(nóng)民收入的必然要求。節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以把科學(xué)技術(shù)同生產(chǎn)過程直接聯(lián)系在一起，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。這一技術(shù)的應(yīng)用可以充分挖掘農(nóng)業(yè)內(nèi)部增收潛力，提高農(nóng)業(yè)綜合效益，增加農(nóng)民種植果業(yè)的積極性。節(jié)水灌溉是改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的需求。最后，通過節(jié)水灌溉，可節(jié)約大量農(nóng)業(yè)用水，減少地表水的引用和地下水的開采。節(jié)約的水可用于林、草、牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善以及增加城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用水。

3.2 節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展前景

目前，我國節(jié)水灌溉工程中，噴灌、微灌技術(shù)所占的比重還比較輕，與發(fā)達國家相比較還有較大的差距。從20世紀(jì)50年代初到80年代初，美國新增灌溉面積2億畝，其中噴灌面積占50%；在此期間，前蘇聯(lián)新增灌溉面積的70%采用噴灌。以色列在推廣噴、微灌技術(shù)的過程中，研制出多種灌溉兼施肥設(shè)備，使肥料與灌溉水混合使用，實現(xiàn)了節(jié)水、增產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的統(tǒng)一。

水資源的保證程度與國民經(jīng)濟的發(fā)展有著不可分割的關(guān)系，這一問題已經(jīng)引起國家的高度重視。近年來，國家更是把大力發(fā)展節(jié)水灌溉，推廣渠道防滲、管道輸水、噴灌滴灌等技術(shù)作為重點來建設(shè)。隨著認(rèn)識水平的提高，我國節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用也有了長足的發(fā)展。地下滴灌技術(shù)就是在灌溉過程中，水通過地埋毛管上的灌水器緩慢滲入附近土壤，再借助毛細(xì)管作用或重力擴散到整個作物根層地灌溉技術(shù)。由于在灌溉過程中幾乎沒有水分蒸發(fā)損失，而且對土壤結(jié)構(gòu)的破壞輕，因此，該項技術(shù)的節(jié)水增產(chǎn)效果最為明顯，而且便于農(nóng)田作業(yè)和管理，特別適合于在我國西北地區(qū)干旱、高溫、風(fēng)大的自然條件下推廣使用。

4 節(jié)水灌溉工程實際應(yīng)用

根據(jù)使用不同節(jié)水灌溉方式時，富縣中指塬灌區(qū)丘陵溝壑區(qū)地形對土地耕作層的侵蝕作用，分析適合該地區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)。以微噴灌技術(shù)為例進行技術(shù)指標(biāo)分析。

4.1 微噴灌溉系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)的確定

4.1.1 設(shè)計耗水強度

微噴灌耗水主要為作物本身的生理消耗，地面蒸發(fā)損失很小。可用式（1）、（2）計算。

式中，Ea——設(shè)計耗水強度，mm/d；

Kv——作物遮陰率對耗水量的修正系數(shù)，當(dāng)由式（2）計算出的數(shù)值大于1時，取值為1；本次果樹多數(shù)樹齡為掛果1～2年的成樹，因此取值為1；

Ec——作物需水強度，mm/d；

Gc——作物遮陰率，對果樹根據(jù)樹冠半徑和果樹所占面積計算確定。

經(jīng)計算，蘋果采用不同的灌水方式取值不同，滴灌為3～5mm/d，微噴灌為4～6mm/d。

4.1.2 設(shè)計土壤濕潤比

設(shè)計土壤濕潤比是指被濕潤土體占計劃濕潤層總土體積的百分比。可由式（3）計算。

式中，P——土壤濕潤比（%）；

Aω——微噴頭的有效濕潤面積，m2；

n——一棵樹下布置的微噴頭數(shù)，個；

St、Sr——果樹株距、行距，m。

若每棵蘋果樹下布設(shè)兩個噴頭，噴頭噴灑半徑為1m；經(jīng)計算，蘋果園土壤濕潤比為52.3%。

4.2 微噴灌溉系統(tǒng)設(shè)計

4.2.1 微噴灌溉系統(tǒng)布置方案

因項目區(qū)地形坡度較大，豎向高差超過100m，且塬頂面建有2000m3蓄水池，具備進行自壓灌溉的條件，故擬采用自壓半固定式管道微噴灌溉。田間灌溉管網(wǎng)分三級，即分干管、支管、毛管。分干管和支管采用固定地埋式，毛管為移動式。分干管沿與等高線垂直方向下坡布置，支管根據(jù)實際地形采用魚骨形布置，支管沿平行等高線的塬臺地布置，毛管沿種植地壟方向布置。支管單向供水，支管間距按30m布置，遇到地形復(fù)雜處間距可適當(dāng)?shù)睦蠡蚩s小，支管上給水栓間距按果樹行距4m布置，支管上給水栓接毛管，微噴頭由三通與毛管連接，噴頭間距為果樹株距3m，通過雙噴頭進行灌溉。

考慮運行方便，分干管進口處設(shè)置一進水閘閥，每條支管進口設(shè)置1個閘閥。每支管末端設(shè)一泄水閘閥，為放空管道。

4.2.2 設(shè)計流量

（1）毛管設(shè)計流量。

毛管設(shè)計流量＝一個噴頭出水流量×噴頭個數(shù)

噴頭選用LWP型微噴頭，噴嘴直徑1.2mm，出水流量57L/h。按照節(jié)水灌溉制度下的蘋果的灌溉定額10m3/畝，則一棵樹需水量為0.18 m3，則需3.16小時澆完。

毛管經(jīng)濟管徑為DN25，一條毛管控制10個噴頭，毛管設(shè)計流量為570L/h。

（2）分干管、支管設(shè)計流量。

一次灌溉天數(shù)為3天，一天灌溉時間為17小時。灌溉系統(tǒng)中分干管采取續(xù)灌制度，支管采取集中輪灌制度，5條支管為一個輪灌組，各條分支管同時開啟12條毛管。

分干管流量＝支管流量×支管數(shù)支管流量＝毛管流量×毛管條數(shù)

4.2.3 管徑的確定

式中，D——管道內(nèi)徑（m）；

Q——設(shè)計流量（m3/s）；

V——管內(nèi)經(jīng)濟流速（m/s）。

最后按水力計算調(diào)整管徑。

4.2.4 管材的選取

選擇管材主要以其工作可靠，價格低廉，使用年限長，內(nèi)壁光滑以及安裝施工容易為準(zhǔn)。經(jīng)濟比選后，田間輸配水管選用PVC-U管，管壓PN=1MPa。

5 節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用后的效益分析

果園節(jié)水灌溉項目實施后，對項目區(qū)果樹關(guān)鍵需水期進行節(jié)水灌溉，每年灌溉3次，不僅可以增加果品產(chǎn)量，還可以提高果品的商品率。根據(jù)富縣類似地區(qū)節(jié)水灌溉的統(tǒng)計資料，當(dāng)?shù)靥O果年平均產(chǎn)量約1200kg，果品按照2009年的綜合價格3.0元/kg計算：①實施果園節(jié)水灌溉后，按蘋果每畝增產(chǎn)20%左右估計，可增產(chǎn)240kg，增收720元。②實施果園節(jié)水灌溉后，蘋果每畝商品率提高了10%，即每公斤增加0.2元，每畝產(chǎn)生效益240元。綜上，實施灌溉后每畝增收效益960元。

節(jié)水灌溉實施后，蘋果種植面積不斷增加，經(jīng)濟效益明顯提高。隨蘋果產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的提高，農(nóng)民收入每年以20%速度增加，有的地方農(nóng)民增收速度更大。通過項目的實施，不僅改善了果園的生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)條件，實現(xiàn)了增產(chǎn)增收，帶動和促進了全縣果業(yè)經(jīng)濟又好又快的發(fā)展，而且群眾生產(chǎn)生活水平得到顯著提高，有力地推動了全縣高效農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

到2010年底，富縣中指塬灌區(qū)實施節(jié)水灌溉蘋果面積達到0.7萬畝。可以看出，在富縣中指塬丘陵溝壑區(qū)實施蘋果節(jié)水灌溉技術(shù)是可行的。該項技術(shù)的應(yīng)用將會促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，為緩解水資源危機，促進全縣經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。陜西水利