北京市房山区林地套种蔬菜灌溉制度确定研究

杨林林 焦有权 韩敏琦 杨胜敏 张海文

（北京农业职业学院，北京 102442）

2018年5月，中共北京市委北京市人民政府印发《关于实施乡村振兴战略的措施》，北京市将牢牢把握首都城市战略定位，紧扣北京市“大城市小农业”“大京郊小城区”的特点，坚持农业农村优先发展，按照产业兴旺、生活富裕的总要求，以建设美丽乡村为抓手，高标准、高水平、高质量推进农业现代化。2017年发布的《北京市推进“两田一园”高效节水工作方案》中要求，在“两田一园”范围内构建起具有国际先进水平的高效节水灌溉工程建设、管理、运营体系。

但北京市的水资源紧缺现状仍未得到有效缓解。北京市的农田高效节水建设与国际标准尚有较大差距，尤其是京郊部分山区农村由于自然基础条件差、资源禀赋不足、经济基础薄弱、基础设施不配套等原因，导致这些地区处于农业现代化水平不高、水肥利用率低下、人工投入大、农业成本高、农民收入少的恶性循环中。为进一步推动北京美丽乡村建设，在落后地区应用高效节水灌溉技术，能够提升当地农业的现代化水平，对推进节水型社会建设和乡村振兴战略具有积极的意义。

1 项目基本情况

2020年，北京农业职业学院立项院级科研课题《京郊山区林地套种蔬菜高效节水灌溉技术的集成与示范研究》，课题拟选定北京市房山区霞云岭乡大草岭村为示范推广点，以该村香椿套种茼蒿的主要种植结构为基础，选配适宜的灌溉、施肥系统；配套易于运行操作及维护管理的智能控制系统；通过对灌溉、施肥效果等技术要点进行系统适宜性评价，提炼易于操作和执行的灌溉施肥和运行操作技术规程进行集成、示范推广。本课题实施的主要目的是发挥农业节水、节肥的经济效益，增加农民的收入；同时本项目的实施，也可为培养水利专业人才提供真实的案例。

2 套种模式下灌溉制度的确定

大草岭村位于北京市房山区霞云岭乡东部，四面环山，土地面积1 173 hm2，其中基本农田42.1 hm2，多为贫瘠的山地；林地面积1 080 hm2，森林覆盖面积率达到90%。大草岭村盛产香椿、茼蒿、黄花等多种山野菜，尤其是该村的香椿，远近闻名。在土地资源有限和进一步增加经济收入的双重因素推动下，近年来，大草岭村不断发展林下经济，香椿套种茼蒿的种植模式广泛推广。但由于经济水平不高，水资源有限，且地块多为梯田，灌溉较为困难[1]。目前，该村香椿套种茼蒿地块只配套了部分设施，且缺乏系统规划，尚不能实施有效的灌溉。

制定的灌溉制度是否合理，直接关系整个灌溉系统的投资和运行效益。灌水定额确定过大，可能会造成需求流量大、管径粗，从而会增加工程投资和运行费用；灌水定额确定过小，需求流量虽小，管径细，但可能会造成作物需水得不到满足，不能取得较为理想的产量和效益。因此，确定合理的灌溉制度，是微灌系统合理规划设计的关键。微灌灌溉制度的制定，包括确定最大净灌水定额、设计灌水周期、设计灌水定额、一次灌水延续时间等[1]。

2.1 收集基本资料在确定灌溉制度前，首先应收集气象、作物、土壤等基本资料。气象资料包括项目区降水、气温等数据，作物资料包括生育阶段、需水特性、根系发育特点等数据，土壤资料包括土壤质地、土壤容重、田间持水量等数据。

2.2 最大净灌水定额最大净灌水定额根据式（1）计算[2]：

在式（1）中，mmax指最大净灌水定额，单位为mm；γ指土壤密度，单位为g/cm3；z指土壤计划湿润土层深度，单位为cm；p指设计土壤湿润比，单位为%；θmax、θmin指适宜土壤含水率的上限和下限，单位为%。本项目拟采用微喷技术，土壤湿润比取p=100%。

2.3 设计灌水周期设计灌水周期是指在设计灌水定额和设计日耗水量的条件下，两次灌水之间的最长时间间隔。需要注意的是，设计灌水周期只是表明系统的供水能力，而不能完全限定灌溉管理时所采用的灌水周期。在实际灌溉时，灌水周期也需要结合降水的影响进行综合确定。灌水周期可按式（3）进行确定[2]：

在式（2）、式（3）中，T指设计灌水周期，单位为d；Tmax指最大灌水周期，单位为d；Ia指日耗水强度，单位为mm/d。

2.4 设计灌水定额灌水定额按下列公式确定[2]：

在式（4）、式（5）中，md指设计净灌水定额，单位为mm；m'指设计毛灌水定额，单位为mm；Ia指日耗水强度，单位为mm/d。η指灌溉水利用系数。

2.5 一次灌水延续时间一次灌水延续时间应按下列公式确定[2]：

对于ns个灌水器绕植物布置时：

在式（6）、式（7）中，t指一次灌水延续时间，单位为h；Se指灌水器间距，单位为m；Sl指毛管间距，单位为m；Sr指植物的行距，单位为m；St指植物的株距，单位为m；ns指每株植物的灌水器个数。

2.6 套种模式下制定灌溉制度时的注意事项（1）套种模式下在制定两种作物的灌溉制度时，应详细收集作物生育阶段划分、需水关键期、需水下限、主要根系层分布等信息，用以分析不同作物是否存在匹配共同灌溉的可行性。

（2）在选取参数时应考虑套种模式的影响，比如香椿套种茼蒿时，在选取茼蒿日耗水强度Ia时，应考虑香椿树遮荫的影响。

（3）套种模式下，两种作物是同时灌溉还是分开灌溉，除了考虑灌溉因素外，还需要考虑施肥、施药因素，同时需要结合当地农户的种植习惯，多因素共同确定最终的方案。

（4）套种模式下，制定的灌溉制度与前后设计步骤是相互联系、相互制约的。如在布置灌溉系统时，不仅要考虑各种作物的需水量差异，还需要考虑是采用两种作物同时灌溉，还是各自分开灌溉，用以确定灌水器的布置形式和布置间距等。

（5）在制定套种模式下的灌溉制度以及后续确定工作制度时，要便于农户执行；尤其在实际操作中，为了将灌溉施肥与自然降水结合起来，需要对农户进行有效的指导。

3 结语

微灌系统灌溉制度设计的合理性将直接影响系统流量、管道规格及整个工程的规模和投资，套种模式下灌溉制度的制定尤为复杂，需要结合套种模式合理选择计算参数。制定的灌溉制度除了要满足计算的合理性外，还需要考虑农户使用的便利性，做到理论与实际相结合。