伊寧縣灌溉水利用系數試驗研究

周富強

(新疆瑞昶設計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

我國是一個水資源比較緊缺的國家，水資源短缺已經成為制約我國各方面發展的主要瓶頸之一，特別是對于農業生產的影響更大。以往灌區大多采用粗放式的灌溉方式，平均灌溉水利用系數僅為0.45～0.50，遠遠低于發達國家，發展高效節水灌溉、提高農業水資源的利用效率成為我國農業可持續發展的必經之路。

灌溉水利用系數是衡量灌區農業灌溉水資源利用程度的重要指標，同時也是反映灌區工程質量、灌溉技術水平和灌溉用水管理水平的一項重要指標。在不同的地區，不同農作物種植條件下，采取不同的灌溉方式會取得不同的灌溉效果，因此，在開展高效節水灌溉工程建設之前，需要針對當地農作物種植條件，進行不同灌溉方式的灌溉水利用系數試驗，從而選擇最適合當地的灌溉方式。本文以伊寧縣高效節水灌溉項目建設為研究背景，對傳統地面灌溉、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進行了試驗分析，以期能為類似灌區高標準農田建設提供理論借鑒。

1 研究區概況

伊寧縣隸屬于新疆維吾爾自治區伊犁哈薩克自治州，地處天山西段伊犁河谷中部，全縣總面積約為6153km2，境內分布山地、丘陵和平原等多種地貌，氣候屬于溫帶半荒漠化氣候，多年平均氣溫9.3℃，平原區多年平均降雨量230mm，丘陵區平均降雨量430mm，山區平均降雨量478mm，年蒸發量在1300～1700mm。伊犁河及其支流喀什河流經伊寧縣境內，年均徑流量約160億m3。

伊寧縣第一、二、三產業的比重分別為31.5%、31.6%和36.9%，擁有7.07萬hm2耕地和27.13萬hm2天然草場，其中水澆地占比達到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、蘋果等，農區土壤主要以潮土和灌耕灰鈣土為主。根據伊州農辦字[2020]19號文件決定，開始對伊寧縣實施高標準農田建設(高效節水)項目，首批項目需要對4000hm2農田完成高效節水建設。為順利開展農業節水工作，在研究區內首先進行不同灌溉方式的灌溉水利用系數試驗，可為指導高標準農田建設提供借鑒。

2 試驗概況

在伊寧縣境內選取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)，分別進行傳統地面灌溉、管道輸水灌溉、噴灌和滴灌4種灌溉方式試驗，每種灌溉方式均進行4輪測試。利用水表或者超聲波流量計對每輪灌水期間的灌水量進行測試，測試精度為±1%；采用直接量測法對均凈灌溉用水量進行測試，即在灌溉前后利用烘干法對深度為1m(每20cm為一個層次)處的土壤進行土壤含水率的測試，灌溉水有效利用系數=凈灌溉用水總量/毛灌溉用水總量。試驗分區示意如圖1所示。

圖1 試驗分區示意

3 試驗結果分析

3.1 毛灌溉用水定額

試驗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、滴灌和傳統地面灌溉的毛灌溉用水量隨著測試次數的增加呈先增大后減小的變化特征，而噴灌方式隨測試次數的增加而逐漸增大；在4種灌溉方式中，傳統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試次數的變化趨勢與毛灌溉用水量的變化趨勢一致；管道輸水灌溉和傳統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

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

由圖4可知：相同灌溉方式的灌溉水利用系數隨測試次數的變化不是很明顯，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為0.849～0.861，噴灌的灌溉水利用系數為0.834～0.845，管道輸水灌溉的灌溉水利用系數為0.781～0.793，傳統地面灌溉的灌溉水利用系數為0.646～0.656，滴灌、噴灌、管道輸水灌溉以及傳統地面灌溉的平均灌溉水利用系數分別為0.855、0.841、0.787、0.65，滴灌、噴灌、管道輸水灌溉相比傳統地面灌溉的灌溉水利用系數分別提升31.5%、29.3%和21.1%。

4 灌溉成本及發展對策

4.1 灌溉成本分析

從前文灌溉水利用系數試驗結果可以看出，在4種灌溉方式中，平均灌溉水利用系數從大到小排序依次為：滴灌>噴灌>管道輸水灌溉>傳統地面灌溉。但是在高效節水灌溉項目建設過程中，不僅要考慮節水效益，也要考慮工程的經濟效益，對4種灌溉方式的全生產期總費用進行計算，結果見表1。

表1 不同灌溉方式灌溉成本分析 單位：元/hm2

由表1可知：滴灌的機械人工費和農資及管材費用在4種灌溉方式中都是最高的，傳統地面灌溉的電費及人工費用最高，從灌溉成本來講，滴灌的總費用最高，達到7762.5元/hm2;傳統地面灌溉方式其次，為6445.5元/hm2;管道輸水灌溉和噴灌的總費用分別為5820和5118元/hm2，即總費用從高到低依次為：滴灌>傳統地面灌溉>管道輸水灌溉>噴灌。滴灌的灌溉水利用系數雖然在4種灌溉方式中最高，但灌溉總費用也是最高的，相比傳統地面灌溉方式高出20.4%，而管道輸水灌溉和噴灌的總費用則比傳統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水效益，而且工程效益顯著。

4.2 發展對策

進行高效節水工程建設，不應遵循簡單的水量加減法，在選擇適宜的節水灌溉方式基礎上，還應該建立科學的節水標準、定額指標體系和完備的節水評價制度。要充分確保灌區農業的長久可持續健康發展，應從以下幾點入手：①要做好灌區節水灌溉工程的規劃布局，結合不同地區土壤類型，選擇適宜的灌溉方式，有條件推廣(集中成片地區)滴灌工程，同時將管道輸水灌溉和噴灌方式納入灌區灌溉網規劃；②大力調整產業結構，以水布局農業產業結構，大力扶持低耗水農業產品；③完善節水管理制度，加快水價改革；④要建立節水灌溉發展專項基金，建立節水灌溉示范項目，形成可持續的節水灌溉投資渠道，推動節水農業持續發展；⑤要逐步將灌溉系統自動化、智能化和信息化，努力推動農業現代化發展。

5 結語

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

(2)灌溉總費用從高到低依次為：滴灌(7762.5元/hm2)>傳統地面灌溉(6445.5元/hm2)>管道輸水灌溉(5820元/hm2)>噴灌(5118元/hm2)，滴灌雖然節水效益優越，但節水成本較高，在農業集中成片地區比較適用，在農業較為分散地區仍建議選擇管道輸水灌溉或者噴灌。

(3)從農業高效節水工程可持續發展的角度，提出伊寧縣今后高效節水灌溉工程的發展對策，可為類似灌區高效節水灌溉工程建設提供借鑒。本文僅對該地區主要農作物玉米地進行了灌溉水利用系數試驗，不同農作物的節水效益可能會表現出不同的變化特征，將在今后做進一步補充分析和研究。