哈薩克斯坦棉花滴灌栽培系統模式分析研究

劉培源 黃耀新 丁連軍 林萍 張大勇 和瑞

摘要：根據哈薩克斯坦棉花種植區南哈薩克斯坦州的氣候、地形、水源等基礎條件，以及當地農戶農田面積、管理方式，結合不同滴灌系統模式的投資成本、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大小和系統管網布置模式。

關鍵詞：棉花;滴灌技術;系統模式

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

基金項目：國際合作項目“高產滴灌棉花種植在哈薩克斯坦的應證實驗研究”（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棉區，位于哈薩克斯坦南部，擁有農業用地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，持續時間短，夏季炎熱干燥，持續時間長，是哈薩克斯坦棉花、蔬菜、水果等重要產區，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域間不平衡性，已明顯影響到棉花的產量和品質，農民的積極性受挫，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，已嚴重影響到哈薩克斯坦棉花產業的發展。

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，改變傳統的灌溉模式，選擇節水高效的滴灌技術是哈國棉業可持續發展的當務之急。本文根據哈國實際情況，從滴灌系統規模，系統輸配水管道、田間管網等方面研究分析，集成適于哈國棉花種植的滴灌系統模式。

1水資源狀況

南哈州境內河流湖泊比較多，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，州內建有水庫3座，庫區面積共有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滴灌系統的規模分析

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%的農戶棉田面積不超過10hm2[2]，都是些小塊棉田，由于棉農手中資金有限，哈國內貸款銀行不接受棉農的住房抵押和土地抵押[2]，因此以農戶為單位的小面積滴灌系統沒有條件實施。

南哈州整體地形比較平緩，耕地條田規劃比較規整，棉花種植區都是集中連片，為發揮規模化種植的優勢，近年來，哈國政府加大了對分散經營的農戶的整合力度。大力倡導棉農加入棉花協會或自愿結合成互助組，形成規模種植，并以化肥、農資和水價分檔的方式對棉農進行補貼，如：使用漫灌方法的農戶僅可獲得10%的水價優惠，而使用滴灌的棉農可享受80%的水價補貼[2]。

所以，農場用戶對實施滴灌有很高的積極性，既可以達到節水增效的目的，又可以享受到國家的補貼。哈薩克斯坦具有規模性的農場面積都在300～1000hm2，完全有條件實施大面積的滴灌系統。根據對滴灌系統投資成本研究分析表明，系統過大，輸配水管道口徑、級數就會增加，管網造價也就越高，系統能耗也會增加，輪灌組過大也會造成管理上的不便;系統面積太小，系統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用證明，經濟合理的系統面積應控制在133hm2左右[5]。

3輸配水管道鋪設模式分析

滴灌系統的輸配水管道一般都是由PVC管或PE管鋪設安裝，在面積較大的滴灌系統中，輸水管道常采用地埋方式進行鋪設安裝，埋設深度可以參考當地氣候條件，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，既降低了材料成本，又節省了大量工程量，而且安裝方便簡單，便于田間調整。所以，根據哈棉花種植面積的大小可科學選取地埋系統或地面系統作為輸配水管道，以達到經濟實用的目的。

4田間管網布置模式對比分析

田間地面管網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。該模式優點是連接件少，漏水點少，安裝簡單，便于管理，節省人工，灌水均勻度好，便于系統升級改造;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。該模式優點是支管成為輸配水管道，其鋪設長度不受灌水小區水頭損耗的限制，鋪設長度較長，這樣就減小了分干管的數量，成本只有“支管+毛管”模式的70%[6];其缺點是結構復雜，連接件較多，安裝不便，也容易漏水，而且輪灌小區比較分散，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，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。“雙支管+毛管”模式支管用量比較大，但適當減少了干管數量，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，費時費工。“支管+毛管”模式施工安裝相對簡單，操作方便，水肥利用率高。結合哈薩克斯坦的農場植棉區地塊連片集中，勞動力費用較高的實際情況，地面管網選用“支管+毛管”模式比較合適。

5小結與討論

根據哈薩克斯坦植棉區的基本情況，對不同滴灌系統模式的投資成本、運行管理成本、灌水效果進行分析，結合新疆當前棉花滴灌系統實施管理經驗，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場可適合推廣的滴灌系統模式為地埋“PVC管+PE支管+毛管”模式，系統規模在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，采用地面鋪設模式，這樣既把投入成本降到最低，也方便滴灌系統的運行管理，節約了人工成本，把投資收益最大化。當然，滴灌系統設計是靈活多樣的，也要結合具體的實際情況，業主的要求，既要充分發揮滴灌技術的優勢，達到節水省肥增效的目的，又要把系統投資和管理成本降到最低，做出最優化的滴灌系統設計。

參考文獻

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

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

[3] 駐阿拉木圖總領事館.總領館領區基本情況[EB/OL].http：//almaty.china-consulate.org/chn/lgxx/t764720.htm，2018-04-11.

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

[5] 肖璐.滴灌工程管網建設規模優化研究[D].新疆農業大學，2016.

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