基于ET管理技术的应用研究----以山西临县为例

冀雅珍，武海霞

(1.山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002；2.河北工程大学，河北 邯郸 056000)

1 项目区基本情况

吕梁市临县阳坡灌区现状条件下，存在着水资源开发利用不合理、水资源综合管理水平低、水环境不断恶化、农业节水措施单一、节水效果较差、灌溉水利用率低、灌溉效益不高等一系列问题。针对农业灌溉和灌区水资源管理存在的这些问题，在世行贷款节水灌溉二期项目中专项安排了“山西临县基于ET管理技术应用与推广”的专题应用研究项目。并且在临县阳坡灌区进行了3年的应用研究项目实施，结合本灌区的实际情况和世行贷款节水灌溉二期项目建设规划设计要求，按照基于ET耗水控制管理及资源性节水的先进理念和技术方法，引进并应用农业节水灌溉先进装备和技术成果，在应用现代农业节水前沿技术的基础上，开展相关节水技术研究与应用示范，建立具有山西特色的现代农业节水体系、水资源可持续利用体系，以利于进一步全面提升灌区农业节水灌溉技术的现代化水平。

专题应用研究项目试验区选在白文镇曜头村，合理且最大化利用已有资源，与经验丰富的农户、农民用水者协会(WUA)成员，就当地的农田环境、经济特点等展开研究讨论，采取适合项目区的节水灌溉方式类型。最终实施期玉米种植作物选择了地面灌溉、覆膜+沟灌、秸秆还田+畦灌、秸秆还田+覆膜+沟灌等4种灌溉模式展开研究，最终筛选更为适用的种植模式推广应用。

2 基于ET管理的节水措施

发展节水灌溉是解决临县农业干旱缺水的有效途径。提高农业用水效率，离不开广大农民群众的参与，一切农业节水灌溉技术和措施最终需通过项目区农民群众的实践来实现。农民是发展农业节水灌溉的主体，其行为和素质在某种程度上决定农业节水效率的高低，通过农民的参与来提高灌溉系统的运行绩效和水资源的利用效率[1,2]。因此，建立项目区农民在参与耗水控制(ET管理)决策的民主管理机制，是推进农业节水灌溉环节不可缺少的重要因素。

2.1 节水工程措施

通过走访和听取项目区农民群众的意见与建议，并一同分析目前节水灌溉新技术的优缺点，根据临县的自然地理条件，在灌水的适应性上，项目区采用了管道输水代替渠道灌溉，避免了沿途水面蒸发、渠道渗漏的现象，传统的地面灌溉改为小畦灌、沟灌，目的是既省工省力，又节省了水资源。

2.2 节水农艺措施

为有利于作物更好的生长、起到较好的保墒效果、提高地温、减缓土壤水分蒸发速率等方面，与村农民用水协会(WUA)及有经验的农户进行分析探讨，对覆膜的厚薄、宽度进行了选择；为增加田间肥力、改良土壤结构、增加土壤有机质、改变以往焚烧秸秆带来的环境污染问题、增施农家肥方面，协会成员各抒己见，对秸秆还田有了新的认识；对玉米品种，最终选择了具有高产、稳产、抗倒伏、适应性广、熟期适中、株型合理的晋单56、先玉335。

2.3 节水管理措施

做好土壤墒情预报，指导项目区农民根据降雨预报，实施科学的灌溉制度，灌关键水，灌多少水，使农民自主的参与到其中，让农民尝到灌少量的水还能实现高产的甜头。通过加强管理节水措施，既增强农民的节水意识，又能真正实现提高灌溉水利用效率。

3 基于ET管理的节水灌溉技术研究

3.1 ET的确定[3,4]

3.1.1 现状ET的确定

根据临县不同耕地类型ET监测数值，对不同耕地类型进行综合，求出单一耕地类型ET指标，求得临县现状ET值为453.05 mm。根据已有条件进一步计算，可得到项目区白文镇曜头村现状ET为552.2 mm。

3.1.2 目标ET的确定

ET管理的实质是“以供定需”的水资源管理，目标是控制流域或区域的耗水量，使之与当地不同时段的可利用水资源量相平衡。因此，合理确定目标ET，是ET管理的核心。目标ET是在满足一定的粮食产量、农民增收、经济发展、生态环境不恶化、兼顾上下游与左右岸公平用水的要求下，流域或区域的可消耗水量。最终计算项目区白文镇的目标ET，2020年目标ET值为521.31 mm，2030年目标ET值为527.54 mm。

3.2 ET耗水量分析

在项目区中，以主要种植作物玉米、蔬菜为对象，选择代表性强、边界条件完整且便于灌溉排水条件良好的区域，采用区域水量平衡法计算不同作物ET值，以此作为不同区域不同作物ET值。 区域水量平衡法计算综合ET公式如下：

ET=P+CS+I-O

式中：P为区域内年降雨量；I监测区年入境水量(包括灌溉水、地下水)；O为监测区年出境水量(包括沟道排地表水、地下水、地下径流)；CS为区域年蓄变量之和(地表水、地下水、土壤水)。

根据区域水量平衡法推算作物ET值来进行分析，不同灌溉模式下的作物耗水量ET。计算结果见表1。

表1 玉米各灌溉模式下作物耗水量

由表1可以看出，玉米耗水量都比灌溉区无项目时有明显减少，覆膜沟灌对减少ET值有较好效果。通过几种模式对比分析，可得出2014年覆膜沟灌相对地面灌溉可以减少ET值35.56 mm；2015年覆膜沟灌相对秸秆还田畦灌可以减少ET值36.14 mm，相对地面灌溉减少ET值42.31 mm；2015年秸秆还田覆膜沟灌相对覆膜沟灌减少ET值3.45 mm，相对地面灌溉减少ET值45.76 mm。

3.3 效果分析

通过项目区各模式的实施，对玉米水分生产率、作物的产量及经济效益进行了详细分析。各灌溉模式作物产量及经济效益见表2。

从表2中可以看出最优增加农民收入的灌溉模式为“秸秆还田+覆膜+沟灌”的模式，相对无任何处理的灌溉模式，每公顷收入约可增加3 825元。因此“秸秆还田+覆膜+沟灌”灌溉模式值得推广。

通过2014年和2015年各种灌溉模式水分生产率值对比，发现秸秆还田及覆膜沟灌对提高水分生产率有较好效果，水分生产率接近国外农业发达国家水平，且相对示范区无项目时的水分生产率有大幅度提高。

表2 各灌溉模式作物产量、水分生产率及经济效益

3.4 ET值对比

2014年、2015年作物耗水和项目区现状ET及目标ET对比见图1。

图1 2014年、2015年耗水对比图

由表2和图1可知：

(1)2014年和2015年除了地面灌溉外，各模式ET值都比项目区基准ET值小；2014年和2015年地面灌溉和秸秆还田畦灌减少ET值效果不是十分明显，同时和2020年及2030年目标ET值比较，还有一定差距；2014年及2015年覆膜沟灌和秸秆还田覆膜沟灌，减少ET值效果明显，同时都比2020年及2030年目标ET值低。通过数据对比，可以肯定，项目区所采取的工程节水措施、农艺节水措施和管理节水措施，对消减ET的积极作用。

(2)覆膜不仅对减少ET值效果明显，而且还有利于实现作物增收。2014年覆膜沟灌相对地面灌溉可减少ET值35.56 mm，产量提高2 092.5 kg/hm2；2015年覆膜沟灌相对秸秆还田畦灌可减少ET值36.14 mm，产量提高1 920 kg/hm2，相对地面灌溉减少ET值42.31 mm，产量提高2 295 kg/hm2。

(3)秸秆还田虽对减少ET效果不是十分显著，但在实现作物增收方面效果明显。2015年秸秆还田畦灌，相对2014年地面灌溉，产量提高181.5 kg/hm2，水分利用率提高0.04 kg/m3；2015年秸秆还田覆膜沟灌，相对覆膜沟灌，产量提高12 kg/hm2，水分利用率提高0.05 kg/m3。

总之，秸秆还田覆膜沟灌模式在作物耗水量及水分生产效率，都比覆膜沟灌效果要好；秸秆还田覆膜沟灌灌溉模式，对削减ET值、提高水分生产率、实现农民增收效果明显；这种灌溉模式可在相关区域进行推广应用。

4 结 语

为消减区域的ET，推行让农民参与的集节水工程技术、节水农艺技术及管理技术为一体的综合高效节水体系，对进一步合理利用水资源、保护水资源有一定的理论指导意义。同时田间耗水ET不仅能反映区域的用水程度，也能反映出节水程度。因此，消减ET是缓解水资源短缺，是实现水资源可持续利用的有力措施。

通过项目的研究实施，准确把握山西地区农业灌溉中存在问题，使用科学合理的灌溉措施，这将对当地农业生产的进步、水资源综合管理水平的提高起到重要作用，同时对促进区域农业和经济社会可持续发展发挥重要的示范引导作用，并且对吕梁市类似地区也有一定的示范和指导意义。最终引导和带动山西省大中型灌区农业节水技术向更高层次的方向发展。

参考文献：

[1] World Bank. Water resources managament: a world bank policy pager[M].Washington DC:1993.

[2] Merrey D J. Institutional design principles for accountability on large irrigation systems[R]. IW-MI Research Report No.8. Colombo，Sri Lanka:1996.

[3] 田 园.ET管理是改进农田灌溉用水管理的方向[R].水利部世行节水灌溉项目办公室,水利部GEF海河项目办公室,2005.

[4] 田 园.ET管理在海河流域的实践[Z].水利部、国家环保总局GEF海河流域水资源与水环境综合管理项目工作简报,2007.