半干旱地区节水灌溉研究

李云鹏

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 润中 110000)

水资源短缺是制约我国经济发展的主要问题之一[1]。为解决我国农业缺水、水资源浪费问题，节水农业已成为现如今农业发展的必然趋势。节水灌溉技术是解决我国农业水资源问题的主要方式[2]，通过合理分配田间灌溉水量，使不同作物根系有效吸收土壤水分，达到增产提质的目的[3- 4]。目前，应用较广泛的节水灌溉技术包括滴灌、喷灌、渗灌、管道灌溉等，但由于不同灌溉方式适用的作物与地区不同，因此研究不同区域节水灌溉技术的效果，找出最优灌溉方式，已成为现如今节水农业领域研究的热点[5]。

目前针对节水灌溉技术的应用，国内已有了部分研究。卢玉邦等[6]通过层次分析法，提出了节水灌溉技术综合评价指标体系，分析了研究区域最优节水灌溉技术；汪希成等[7]研究了新疆膜下滴灌技术的经济效益，得出滴灌技术具有较高的生态效益与经济效益，应被广泛应用；段永红等[8]从水价制度方面，分析了不同灌溉方式的水价，得出效益最高的节水灌溉技术。但目前对节水灌溉技术的研究，多只在单方面角度分析，无法完全体现节水灌溉技术的综合效果。本文首先基于层次分析法，并结合不同灌溉方式下的实际作物产量等因素，综合分析得出最优节水灌溉技术。

中国半干旱地区平均年降水量仅为350mm左右，而太阳辐射量较大，导致蒸腾量最高超过了2600mm[9]。针对半干旱地区水资源缺乏严重的事实，在此区域研究不同节水灌溉方式的效益，找出最优节水灌溉方式具有重要的意义。

1 研究方法

本研究通过定量分析不同节水灌溉的特点，并结合向专家与消费者问卷调查的方式选取人们最关心及对节水灌溉技术效果影响最显著的6项指标，分别为灌水均匀度、同等面积的设备投资、同等面积灌溉水量、作物匹配程度、农户承担能力和操作难易程度，共6项指标，选择滴灌、渗灌和沟灌3种节水灌溉方式，通过层次分析法确定不同指标的权重，得出不同节水灌溉方式的综合评价效益，选出最优方案。

2 结果与分析

2.1 层次分析法分析结果

由于不同指标对节水灌溉技术的影响具有不同的权重，依照层次分析法提出的比例标度法(见表1)以及研究者对各品质指标重要性的定性评价，建立判断矩阵，见表2。

表1 元素重要程度比例标度

表2 判断矩阵

采用方根法计算判断矩阵表2最大特征根λmax及特征向量W=(ω1，ω2，…，ωi)，i=1，2，…，7;并对特征向量W=(ω1，ω2，…，ωi)T进行归一化处理，即获得各评价指标的权重值M=(m1，m2，m3…mi)，计算结果见表3。

表3 各指标权重计算结果

不同节水灌溉方式的综合效益情况采用下列公式计算：

Ij=0.154×操作难易程度+0.137×农户承担能力+0.108×同等面积灌溉水量+0.137×设备投资+0.243×作物匹配程度+0.221×灌水均匀度

根据不同处理6项品质指标及其所占权重，计算得到不同灌溉方式的综合效益，由此对3种节水灌溉方式进行排名，结果见表4。由表4可知，滴灌的综合效益指标明显高于其余2种灌溉方式，因此，滴灌是半干旱地区最佳的节水灌溉方式。

表4 不同灌溉方式综合排名

2.2 节水灌溉方式应用实例分析

通过研究不同灌溉方式下，半干旱地区主要作物产量差异性，本文选择番茄为研究实例，研究3种不同灌溉方式对番茄产量的影响，找出最优节水灌溉方式，结果见表5。

表5 不同灌溉方式综合排名

注：表中abc不同字母表示同一项目达到显著水平(P<0.05)

表5显示，单次灌水量滴灌明显低于其余2种灌溉方式，其中，沟灌单次灌水量最高，达到了24.3m3/亩，较滴灌和渗灌分别提高了53.4%和26.3%，同时，滴灌最终灌水总量明显低于其余2种灌溉方式，因此，在节约灌溉水量方面，滴灌要明显优于渗灌与沟灌。

表5研究了不同灌溉方式对番茄产量的影响，在滴灌灌溉方式下，番茄产量最高，达到了5082.37kg/亩，较渗灌与沟灌分别提高了12.1%和8.7%，且处理间差异达显著水平(P<0.05)，而渗灌产量较沟灌提高了2.3%，且差异达到了显著水平(P<0.05)，这表明高的灌溉水量并未带来高的产量，灌水量过多反而会抑制作物的生长，滴灌可使土壤含水率保持适中水平，增加作物根系活性，促进根系对土壤水分及养分的吸收，从而增加产量[10]。同时，由于滴灌较高的产量与较低的灌水总量，使滴灌灌溉方式的灌溉水利用效率明显高于其余处理，分别提高了46.3%和15.7%，综上所述，采用滴灌灌溉方式不但可以节约灌溉水量，而且可以提高番茄产量和灌溉水利用效率，是使最适合该区域的节水灌溉方式。

3 结论与不足

本文基于层次分析法与现场实例调查分析法，分析了滴灌、渗灌和沟灌3种灌溉方式的综合效益，并以番茄为实例，分析了不同灌溉方式下番茄的灌水量、产量及灌溉水利用效率，得出了最适合半干旱地区的节水灌溉方式，其中，综合比较灌水均匀度、同等面积的设备投资、同等面积灌溉水量、作物匹配程度、农户承担能力和操作难易程度6项指标，滴灌的综合效益最高，以番茄为实例进行研究表明，滴灌的灌溉用水量最少且番茄产量与灌溉水利用效率最高，因此，滴灌可作为半干旱地区较理想的节水灌溉方式。但本文仅分析了不同灌溉方式对番茄的影响，由于不同作物的最优灌溉方式不同，在今后的研究中，应针对半干旱地区其余主要经济作物进行研究，形成半干旱地区成套的节水灌溉标准体系，指导生产。

[1] 程云伟. 节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J]. 中国水运, 2014, 14(02): 285- 286.

[2] 李小辉. 简论农业节水灌溉技术[J]. 赤峰学院学报(自然科学版), 2009, 25(01): 114- 115.

[3] 夏云林. 农田水利节水灌溉技术浅析[J]. 水利规划与设计, 2015(09): 45- 47.

[4] 李继杰. 节水灌溉技术和理念构建分析[J]. 水利规划与设计, 2015(03): 6- 7.

[5] 翟治芬, 严昌荣, 张建华, 等. 基于蚁群算法和支持向量机的节水灌溉技术优选[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(04): 997- 1003.

[6] 卢玉邦, 郭龙珠, 郎景波. 综合评价方法在节水灌溉方式选择中的应用[J]. 农业工程学报, 2006, 22(02): 33- 36.

[7] 汪希成, 汤莉, 严以绥. 膜下滴灌棉花生产的经济效益分析与评价[J]. 干旱地区农业研究, 2004(02): 112- 117.

[8] 段永红, 杨名远. 农田灌溉节水激励机制与效应分析. 农业技术经济, 2003(04): 13- 18.

[9] 张运凤, 郭威, 徐建新, 等. 基于最严格水资源管理制度的大功引黄灌区的水资源优化配置[J]. 华北水利水电大学学报(自然科学版), 2015, 36(03): 28- 32.

[10] 翟家齐, 张越, 何国华, 等. 内蒙古河套灌区节水对区域水盐平衡的影响分析[J]. 华北水利水电大学学报(自然科学版), 2016, 37(06): 24- 29.