不同灌溉方式下馬鈴薯種植綜合效益分析

劉 釗

(水利部新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

2015年1月6日，為保證糧食安全，我國啟動了“馬鈴薯主糧化”戰略，積極逐步推進其成為繼大米、小麥、玉米后的第四大主糧。新疆自治區作為農業大省，目前馬鈴薯種植面積超過3.333 3×104hm2，集中在昌吉、喀什、阿克蘇、烏魯木齊等少數地區。只要種植、灌溉方式得當，新疆馬鈴薯產量有著極大潛力。因此，分析探索不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益影響，對新疆種植業的發展意義重大。

1 項目區概況

拜城縣位于新疆阿克蘇市天山中段南麓地區，現有耕地面積7.021 3×104hm2，其中馬鈴薯種植面積超過0.333 3×104hm2，年產值近2億元。經實地調研，拜城縣馬鈴薯種植灌溉水資源消耗量大的問題突出，還是以普通畦灌為主，缺乏有效的節水灌溉工程設施。因此，建設高標準農田水利工程對于促進拜城縣馬鈴薯種植產業發展意義重大。目前灌溉形式較多，本文要分析確定出綜合效益最好的灌溉形式來為項目實施提供技術參考。

2 主要灌溉形式及特點分析

根據實地調查，拜城縣目前可使用的灌溉形式包括畦灌(逐步淘汰)、半固定式噴灌、大型噴灌機噴灌、滴灌等，每種灌溉形式特點如下。

2.1 半固定式噴灌

半固定式噴灌可通過人工控制主管道閥門開關，給噴頭一定水壓，就可實現自動旋轉灌溉。該灌溉系統的輸水主干管均埋設于田間地頭，灌溉時人工將較大長度輸水軟管連接地頭支管，并順延到灌溉田地間(圖1)。

圖1 半自動噴灌實景圖

半固定式噴灌系統具有節水效果較好，且在田間無噴灌設施，不影響農用機械進出等優點。但鋪設軟管及安裝噴頭等還需人工，費時費力[1]。

2.2 大型噴灌機噴灌

噴灌機由水泵機組、管道、噴頭、行走機構等組成，灌溉前設定好噴灌機位置，在一個位置灌溉水量達到限制定額后移動至下一個位置(圖2)。

圖2 移動式噴灌機噴灌系統

大型噴灌機噴灌簡化了人工鋪設軟管過程，基本實現了全部自動化。但是該系統對灌溉地塊寬度有限制，且日常機械維護量較大，技術要求高[2]。

2.3 滴 灌

滴灌系統是利用塑料管道將水送至植株附近，然后讓水流通過滴頭或微小孔口精準送至植株根部，以此達到局部灌溉目的。

滴灌系統能夠使灌溉水利用率超過95%，是目前節水效果最顯著的灌溉方式，而且灌溉時可將化肥溶入水中一并滴灌，顯著提高肥效。但滴灌帶鋪設麻煩，工作量大，綜合成本較高[3]。

3 不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益分析

3.1 試驗設計

為分析不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益影響的不同，在此設計同一馬鈴薯品種(紫花白)、相似地塊(土壤、肥力、面積等均相同)、同樣種植方法(播種深度25 cm，播種量2 250 kg/hm2)、不同灌溉方式下各地塊(面積標準均設計1.333 3 hm2)馬鈴薯的綜合收益情況。以畦灌作為參考標準，具體各灌溉方式設計參數見表1[4]。

表1 各灌溉方式設計參數

3.2 投資成本對比分析

3.2.1 工程建設投資費用

節水灌溉工程建設投資費用包括配套設施、設備采購、勘探設計費等，本項目主要涉及到機井、輸水渠(管)道、變電站、灌水設備等。結合拜城縣當地實際情況，粗略估計如下：畦灌平均投資3 049.5元/hm2；半固定式噴灌平均投資14 250元/hm2；大型噴灌機噴灌10 000.5元/hm2；滴灌9 075元/hm2[5]。

3.2.2 年總費用計算

1) 電費。電費主要取決于用水量大小，在此以馬鈴薯整個生命周期(一年)為標準。當地農用電價格為0.5元/kW·h，經實地調查，各灌溉方式的電費用量見表2。

表2 不同灌溉方式用電總量對比

2) 年均維修及管理費。各灌溉方式的年均日常維修費用由于變化波動劇烈，在此按照各灌溉方式工程投資總費用的一定百分比進行估算。管理費主要包括灌溉人員工資、管水機構日常運轉費用，以上兩部分費用詳情見表3。

表3 不同灌溉方式年均維修及管理費對比

3) 水費。水費是灌溉總費用的主要組成之一，參照拜城縣當地水價(0.05元/m3)，并結合當地各灌溉方式下耗水量的實際情況，詳細水費見表4[6]。

表4 不同灌溉方式年灌溉水費對比

4) 其他費用。其他費用主要包括種子、化肥、農用機械、農藥等費用，這部分費用和灌溉方式沒關系，均取值為7 275元/hm2，所以該部分一年總費用均為9 700元。

通過計算，同樣1.333 3 hm2馬鈴薯種植面積，采用不同灌溉方式的投資成本也不盡相同(以15年為計算周期)。其中畦灌總投資為19.76萬元；半固定式噴灌總投資額21.93萬元；噴灌機噴灌總投資額21.31萬元；滴灌總投資額18.59萬元。

3.3 綜合效益對比分析

在此計算的綜合效益主要包括增產效益、節地效益(社會效益和環境效益由于無固定標準，在此忽略不計)。

3.3.1 增產效益

本項目采用“產量對比法”計算各灌溉方式所產生的增產效益，對比對象為無任何灌溉的產量。產量對比法要求除灌溉方式不同外，其他條件均一致，在此將其分攤系數看作1，計算公式見式(1)，增產效益結果見表5。

(1)

表5 不同灌溉方式每年增產效益對比(馬鈴薯單價：0.5元/kg)

3.3.2 節地效益

如果項目區采用畦灌，相對于其他灌溉方式需要在田間開渠、挖溝，會占用一定的土地資源，降低土地有效利用面積。通過估算，與畦灌相比，半固定式和噴灌機噴灌可節約土地10%左右，滴灌節約土地12%左右。這部分面積換算為經濟效益，分別為2.76，3.4和3.17萬元。

綜合分析，不同灌溉形式的綜合效益和純效益(綜合效益-總投資額)數據見表6。由表6可知，大型噴灌機噴灌的純效益最大，達到16.09萬元，而且該灌溉方式也能達到節水、節地目的，社會效益和環境效益均較好。因此，推薦拜城縣馬鈴薯種植業選擇該大型噴灌機作為灌溉方式。

表6 不同灌溉方式15年使用周期綜合效益和純受益數據

4 結 語

綜上所述，通過不同灌溉形式的綜合效益和純效益分析，并通過試驗得出大型噴灌機噴灌是拜城縣馬鈴薯種植業的最佳灌溉形式，該灌溉方式可達到節水、節地目的，社會效益和環境效益均較好，建議可在有條件的地區積極推廣。