水肥耦合灌溉模式比较效益分析

朱雪辉 黄喜良

(1.周口市节约用水办公室，河南周口 466000；2.河南省农田水利水土保持技术推广站，河南郑州 450003)

1 引言

据不完全统计，我国农业灌溉水有效利用系数仅为0.536，用水量占全社会用水总量的55%以上。化肥利用率仅占35.2%，不仅造成严重的资源浪费，而且引起了一系列的环境问题，农业可持续发展面临重大挑战。大力发展节水农业，实施化肥使用量零增长行动，推广普及水肥一体化等农田节水技术，全面提升农田水分生产率和化肥利用率，是保障水安全和粮食安全，促进农业可持续发展的必经之路。

水肥耦合灌溉是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业集成技术，是现代农业生产方式的重要组成部分。

由于我国现存的以家庭联产责任制为基础的分散经营模式，造成了因灌溉工程措施与农艺措施融合不足、农业附加值低、建设成本高等形成的投入产出效益低的问题，制约了水肥耦合灌溉技术的发展。输水管道到田间后，给水栓以下仍然大水漫灌，化肥随着漫灌的水分肆意流淌，造成面源污染和深层渗漏污染地下水。另一方面，化肥、农药的过量使用增加了生产成本，影响了农业产出效益，挫伤了农民种粮的积极性。基于上述问题，加强对水肥耦合灌溉集成灌溉效益的研究，分析效益成本形成的机理，提出应对措施，为规模化推广提供技术支撑，十分必要。

2 水肥耦合灌溉与工程节水灌溉比较效益分析

利用农业比较效益分析方法，选取同水肥耦合灌溉与工程节水灌溉模式紧密的因子进行分析，旨在揭示各个因子之间效益形成的机理。农业比较效益是指在市场经济体制条件下，农业与其他经济活动在投入产出、成本收益之间的相互比较，是体现农业生产利润率相对高低、衡量农业生产效益的重要标准。提高农业比较效益是实现农业现代化和产业化的一个根本支撑点，提高农业比较效益，对于增加农民收入、加快城乡统筹推进、保持经济社会健康可持续发展意义重大。

2.1 经济效益分析

2.1.1 灌溉增收效益

灌溉增收效益是指因灌溉措施而提高的粮食产值。本次分析按改善灌溉模式测算，其增产效益为10%。农产品影子价格取值主要来源于国家公布的粮食最低收储价格。根据科学测算，农田水利对粮食生产的贡献率为40%左右，化肥对粮食生产的贡献率为20%左右，因此在计算灌溉效益的基础上，计算40%的节水灌溉分摊系数和20%的化肥分摊系数后的效益为直接增产增收效益，比较结果见表1。

表1 增产增收效益对比分析

2.1.2 节水与节能效益分析

节能效益是指节水灌溉工程项目实施后，由于改进了输水系统，改善了灌溉条件，灌溉用水量减少，用电量相应降低，这种因用水量减少导致电能使用量降低而带来的效益为节能效益。经实际测算，80m深机井，每使用1m3水灌溉农田耗电0.3kW·h，换0.50元/(kW·h)，计算节水与节能效益，见表2。

表2 节水节能效益分析

2.1.3 节地效益分析

节水灌溉项目中节地效益的计算，主要考虑由田间灌溉农渠、毛渠配水改为低压管网输水节约的耕地面积。喷灌、微灌、水肥耦合灌溉还减少了田间畦埂占地面积。参考实测经验数据，管道输水与渠道输水相比，省地2%，喷灌、微灌、水肥耦合省地3%。单季作物种植节地占年节地的50%，具体节约耕地情况见表3。

表3 节地效益分析

2.1.4 省工效益分析

根据经验测算数据，低压管灌每公顷年省工30个工日，喷灌每公顷年省工37.5个工日，微灌每公顷年省工45个工日。实施水肥耦合灌溉集成措施后，每公顷年省工90个工日。以初级工定额单价计算，每个工日按20元计，则低压管灌年省工效益为600元/hm2，喷灌年省工效益为750元/hm2，微灌年省工效益为900元/hm2，水肥耦合年省工效益为1800元/hm2，见表4。

2.1.5 节肥效益分析

实施水肥耦合集成灌溉技术后，实时精准施肥，肥随水流，小麦节肥120kg/hm2，玉米节肥131kg/hm2，氮磷钾肥料平均单价1.4元/kg，则年节肥351元/hm2，见表5。

表4 省工效益分析

表5 节肥效益分析

2.2 投资分析

根据豫中平原井灌区高效节水灌溉投资构成，以60m水源井为灌溉系统，以不同灌溉形式为一个控制灌溉单元，配套机电设备和首部工程、田间管网、地面灌溉设备等进行静态投资测算，见表6。

表6 豫中平原区大田作物灌区高效节水灌溉投资分析

3 效益对比分析

3.1 经济效益对比分析

3.1.1 经济效益内部各因子之间的比较分析

对效益内部各因子的对比分析见表7，低压管灌工程效益为水肥耦合灌溉效益的27.41%，喷灌工程效益为水肥耦合灌溉效益的43.03%，微灌工程效益为水肥耦合灌溉效益的54.06%。

表7 效益内部比较分析

续表

3.1.2 投入产出比较效益分析

对工程投资和年综合效益的对比分析见表8，低压管灌的投资回报率为19.92%，喷灌为21.43%，微灌为24.36%，水肥耦合为43.77%。

表8 效益内部比较分析

3.2 社会和生态效益对比分析

3.2.1 社会效益

a.水肥耦合灌溉模式集灌溉、施肥、管理于一体，可实时灌溉、节水节肥增效、减轻劳动强度、提高作物品质、增加农民收益，调动农民种粮积极性。

b.促进农业生产方式的转变。水肥耦合一体化灌溉模式自动化程度高，灌水施肥一次完成，节省人力投入，可引导农民向科学灌溉、科学施肥生产方式转变。

c.促进农业生产结构的调整。水肥耦合一体化灌溉模式，精准灌溉，作物品质提高，附加值增加，可引导农民实时调整作物种植品种和种植面积，提高产出水平。

d.促进土地流转。水肥耦合一体化灌溉省工省时、自动化程度高，使农民从灌溉、施肥、撒药的繁忙生产过程解脱出来，从事其他增值劳动，促进了土地经营模式的转变以及土地的流转步伐，为规模化、集约化经营的现代农业发展创造了条件。

3.2.2 生态环境效益

实施水肥耦合灌溉工程大大提高了灌溉水利用系数，节约的水量，补充生态用水；喷灌、微灌可有效改善田间小气候，增加地面空气湿度，调节温度和昼夜温差。水肥一体精准灌溉可减少农药化肥使用量，减少面源污染；精准灌溉，减少深层渗漏，减少农药化肥对地下水体的污染。

4 结语

本文通过对水肥耦合灌溉和节水工程灌溉效益的分析，揭示了各因子效益形成的机理，在比较分析中显示了水肥耦合灌溉模式的优越性，其增产、增收、节水、节肥、减少面源和点源污染效果明显。因此，在大田粮食作物规模性发展水肥耦合灌溉模式，从经济角度完全可行，从社会和生态考量，与资源节约型和环境友好型农业发展的理念相辅相成。