伊宁县灌溉水利用系数试验研究

周富强

(新疆瑞昶设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

我国是一个水资源比较紧缺的国家，水资源短缺已经成为制约我国各方面发展的主要瓶颈之一，特别是对于农业生产的影响更大。以往灌区大多采用粗放式的灌溉方式，平均灌溉水利用系数仅为0.45～0.50，远远低于发达国家，发展高效节水灌溉、提高农业水资源的利用效率成为我国农业可持续发展的必经之路。

灌溉水利用系数是衡量灌区农业灌溉水资源利用程度的重要指标，同时也是反映灌区工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理水平的一项重要指标。在不同的地区，不同农作物种植条件下，采取不同的灌溉方式会取得不同的灌溉效果，因此，在开展高效节水灌溉工程建设之前，需要针对当地农作物种植条件，进行不同灌溉方式的灌溉水利用系数试验，从而选择最适合当地的灌溉方式。本文以伊宁县高效节水灌溉项目建设为研究背景，对传统地面灌溉、管道输水灌溉、喷灌和滴灌4种灌溉方式采用的灌溉水利用系数进行了试验分析，以期能为类似灌区高标准农田建设提供理论借鉴。

1 研究区概况

伊宁县隶属于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州，地处天山西段伊犁河谷中部，全县总面积约为6153km2，境内分布山地、丘陵和平原等多种地貌，气候属于温带半荒漠化气候，多年平均气温9.3℃，平原区多年平均降雨量230mm，丘陵区平均降雨量430mm，山区平均降雨量478mm，年蒸发量在1300～1700mm。伊犁河及其支流喀什河流经伊宁县境内，年均径流量约160亿m3。

伊宁县第一、二、三产业的比重分别为31.5%、31.6%和36.9%，拥有7.07万hm2耕地和27.13万hm2天然草场，其中水浇地占比达到98.5%，主要种植作物有小麦、玉米、水稻、胡麻、油菜、杏子、桑椹、葡萄、苹果等，农区土壤主要以潮土和灌耕灰钙土为主。根据伊州农办字[2020]19号文件决定，开始对伊宁县实施高标准农田建设(高效节水)项目，首批项目需要对4000hm2农田完成高效节水建设。为顺利开展农业节水工作，在研究区内首先进行不同灌溉方式的灌溉水利用系数试验，可为指导高标准农田建设提供借鉴。

2 试验概况

在伊宁县境内选取8块田地(均为玉米地)，分为4组(每组2块田地，每块地的面积不小于0.33hm2)，分别进行传统地面灌溉、管道输水灌溉、喷灌和滴灌4种灌溉方式试验，每种灌溉方式均进行4轮测试。利用水表或者超声波流量计对每轮灌水期间的灌水量进行测试，测试精度为±1%；采用直接量测法对均净灌溉用水量进行测试，即在灌溉前后利用烘干法对深度为1m(每20cm为一个层次)处的土壤进行土壤含水率的测试，灌溉水有效利用系数=净灌溉用水总量/毛灌溉用水总量。试验分区示意如图1所示。

图1 试验分区示意

3 试验结果分析

3.1 毛灌溉用水定额

试验得到的不同灌溉方式的田间毛灌溉用水量如图2所示。

图2 不同灌溉方式的田间毛灌溉用水量

由图2可知：管道输水灌溉、滴灌和传统地面灌溉的毛灌溉用水量随着测试次数的增加呈先增大后减小的变化特征，而喷灌方式随测试次数的增加而逐渐增大；在4种灌溉方式中，传统地面灌溉的毛灌溉用水量最大(896.55～1177.8m3/hm2)，其次为管道输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，喷灌的毛灌溉用水量(269.4～481.8m3/hm2)最小。

3.2 净灌溉用水定额

试验得到的不同灌溉方式的田间净灌溉用水量情况如图3所示。

图3 不同灌溉方式的田间净灌溉用水量

由图3可知，不同灌溉方式的净灌溉用水量随测试次数的变化趋势与毛灌溉用水量的变化趋势一致；管道输水灌溉和传统地面灌溉的净灌溉用水量基本相等，管道输水灌溉的净灌溉用水量为476.25～752.25m3/hm2，传统地面灌溉的净灌溉用水量为579.75～761.1m3/hm2，滴灌的净灌溉用水量为358.05～679.95m3/hm2，喷灌的净灌溉用水量为227.7～404.25m3/hm2。

3.3 灌溉水利用系数

利用田间净灌溉用水量除以田间毛灌溉用水量，得到不同灌溉方式下灌溉水利用系数变化情况如图4所示。

图4 不同灌溉方式的灌溉水利用系数

由图4可知：相同灌溉方式的灌溉水利用系数随测试次数的变化不是很明显，表明相邻2次灌溉的相互影响不明显；在4种灌溉方式中,滴灌的灌溉水利用系数为0.849～0.861，喷灌的灌溉水利用系数为0.834～0.845，管道输水灌溉的灌溉水利用系数为0.781～0.793，传统地面灌溉的灌溉水利用系数为0.646～0.656，滴灌、喷灌、管道输水灌溉以及传统地面灌溉的平均灌溉水利用系数分别为0.855、0.841、0.787、0.65，滴灌、喷灌、管道输水灌溉相比传统地面灌溉的灌溉水利用系数分别提升31.5%、29.3%和21.1%。

4 灌溉成本及发展对策

4.1 灌溉成本分析

从前文灌溉水利用系数试验结果可以看出，在4种灌溉方式中，平均灌溉水利用系数从大到小排序依次为：滴灌>喷灌>管道输水灌溉>传统地面灌溉。但是在高效节水灌溉项目建设过程中，不仅要考虑节水效益，也要考虑工程的经济效益，对4种灌溉方式的全生产期总费用进行计算，结果见表1。

表1 不同灌溉方式灌溉成本分析 单位：元/hm2

由表1可知：滴灌的机械人工费和农资及管材费用在4种灌溉方式中都是最高的，传统地面灌溉的电费及人工费用最高，从灌溉成本来讲，滴灌的总费用最高，达到7762.5元/hm2;传统地面灌溉方式其次，为6445.5元/hm2;管道输水灌溉和喷灌的总费用分别为5820和5118元/hm2，即总费用从高到低依次为：滴灌>传统地面灌溉>管道输水灌溉>喷灌。滴灌的灌溉水利用系数虽然在4种灌溉方式中最高，但灌溉总费用也是最高的，相比传统地面灌溉方式高出20.4%，而管道输水灌溉和喷灌的总费用则比传统地面灌溉方式分别降低9.7%和20.6%，喷灌和管道输水灌溉不仅具有较好的节水效益，而且工程效益显著。

4.2 发展对策

进行高效节水工程建设，不应遵循简单的水量加减法，在选择适宜的节水灌溉方式基础上，还应该建立科学的节水标准、定额指标体系和完备的节水评价制度。要充分确保灌区农业的长久可持续健康发展，应从以下几点入手：①要做好灌区节水灌溉工程的规划布局，结合不同地区土壤类型，选择适宜的灌溉方式，有条件推广(集中成片地区)滴灌工程，同时将管道输水灌溉和喷灌方式纳入灌区灌溉网规划；②大力调整产业结构，以水布局农业产业结构，大力扶持低耗水农业产品；③完善节水管理制度，加快水价改革；④要建立节水灌溉发展专项基金，建立节水灌溉示范项目，形成可持续的节水灌溉投资渠道，推动节水农业持续发展；⑤要逐步将灌溉系统自动化、智能化和信息化，努力推动农业现代化发展。

5 结语

(1)平均灌溉水利用系数从大到小依次为滴灌(0.855)>喷灌(0.841)>管道输水灌溉(0.787)>传统地面灌溉(0.65)，滴灌、喷灌、管道输水灌溉相比传统地面灌溉的灌溉水利用系数提升31.5%、29.3%和21.1%。

(2)灌溉总费用从高到低依次为：滴灌(7762.5元/hm2)>传统地面灌溉(6445.5元/hm2)>管道输水灌溉(5820元/hm2)>喷灌(5118元/hm2)，滴灌虽然节水效益优越，但节水成本较高，在农业集中成片地区比较适用，在农业较为分散地区仍建议选择管道输水灌溉或者喷灌。

(3)从农业高效节水工程可持续发展的角度，提出伊宁县今后高效节水灌溉工程的发展对策，可为类似灌区高效节水灌溉工程建设提供借鉴。本文仅对该地区主要农作物玉米地进行了灌溉水利用系数试验，不同农作物的节水效益可能会表现出不同的变化特征，将在今后做进一步补充分析和研究。