冀雅珍，武海霞

(1.山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002；2.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000)

1 項(xiàng)目區(qū)基本情況

呂梁市臨縣陽坡灌區(qū)現(xiàn)狀條件下，存在著水資源開發(fā)利用不合理、水資源綜合管理水平低、水環(huán)境不斷惡化、農(nóng)業(yè)節(jié)水措施單一、節(jié)水效果較差、灌溉水利用率低、灌溉效益不高等一系列問題。針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉和灌區(qū)水資源管理存在的這些問題，在世行貸款節(jié)水灌溉二期項(xiàng)目中專項(xiàng)安排了“山西臨縣基于ET管理技術(shù)應(yīng)用與推廣”的專題應(yīng)用研究項(xiàng)目。并且在臨縣陽坡灌區(qū)進(jìn)行了3年的應(yīng)用研究項(xiàng)目實(shí)施，結(jié)合本灌區(qū)的實(shí)際情況和世行貸款節(jié)水灌溉二期項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，按照基于ET耗水控制管理及資源性節(jié)水的先進(jìn)理念和技術(shù)方法，引進(jìn)并應(yīng)用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉先進(jìn)裝備和技術(shù)成果，在應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展相關(guān)節(jié)水技術(shù)研究與應(yīng)用示范，建立具有山西特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水體系、水資源可持續(xù)利用體系，以利于進(jìn)一步全面提升灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的現(xiàn)代化水平。

專題應(yīng)用研究項(xiàng)目試驗(yàn)區(qū)選在白文鎮(zhèn)曜頭村，合理且最大化利用已有資源，與經(jīng)驗(yàn)豐富的農(nóng)戶、農(nóng)民用水者協(xié)會(huì)(WUA)成員，就當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田環(huán)境、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)等展開研究討論，采取適合項(xiàng)目區(qū)的節(jié)水灌溉方式類型。最終實(shí)施期玉米種植作物選擇了地面灌溉、覆膜+溝灌、秸稈還田+畦灌、秸稈還田+覆膜+溝灌等4種灌溉模式展開研究，最終篩選更為適用的種植模式推廣應(yīng)用。

2 基于ET管理的節(jié)水措施

發(fā)展節(jié)水灌溉是解決臨縣農(nóng)業(yè)干旱缺水的有效途徑。提高農(nóng)業(yè)用水效率，離不開廣大農(nóng)民群眾的參與，一切農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)和措施最終需通過項(xiàng)目區(qū)農(nóng)民群眾的實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)。農(nóng)民是發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的主體，其行為和素質(zhì)在某種程度上決定農(nóng)業(yè)節(jié)水效率的高低，通過農(nóng)民的參與來提高灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行績(jī)效和水資源的利用效率[1,2]。因此，建立項(xiàng)目區(qū)農(nóng)民在參與耗水控制(ET管理)決策的民主管理機(jī)制，是推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉環(huán)節(jié)不可缺少的重要因素。

2.1 節(jié)水工程措施

通過走訪和聽取項(xiàng)目區(qū)農(nóng)民群眾的意見與建議，并一同分析目前節(jié)水灌溉新技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)臨縣的自然地理?xiàng)l件，在灌水的適應(yīng)性上，項(xiàng)目區(qū)采用了管道輸水代替渠道灌溉，避免了沿途水面蒸發(fā)、渠道滲漏的現(xiàn)象，傳統(tǒng)的地面灌溉改為小畦灌、溝灌，目的是既省工省力，又節(jié)省了水資源。

2.2 節(jié)水農(nóng)藝措施

為有利于作物更好的生長(zhǎng)、起到較好的保墑效果、提高地溫、減緩?fù)寥浪终舭l(fā)速率等方面，與村農(nóng)民用水協(xié)會(huì)(WUA)及有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)戶進(jìn)行分析探討，對(duì)覆膜的厚薄、寬度進(jìn)行了選擇；為增加田間肥力、改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機(jī)質(zhì)、改變以往焚燒秸稈帶來的環(huán)境污染問題、增施農(nóng)家肥方面，協(xié)會(huì)成員各抒己見，對(duì)秸稈還田有了新的認(rèn)識(shí)；對(duì)玉米品種，最終選擇了具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗倒伏、適應(yīng)性廣、熟期適中、株型合理的晉單56、先玉335。

2.3 節(jié)水管理措施

做好土壤墑情預(yù)報(bào)，指導(dǎo)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)民根據(jù)降雨預(yù)報(bào)，實(shí)施科學(xué)的灌溉制度，灌關(guān)鍵水，灌多少水，使農(nóng)民自主的參與到其中，讓農(nóng)民嘗到灌少量的水還能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的甜頭。通過加強(qiáng)管理節(jié)水措施，既增強(qiáng)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)，又能真正實(shí)現(xiàn)提高灌溉水利用效率。

3 基于ET管理的節(jié)水灌溉技術(shù)研究

3.1 ET的確定[3,4]

3.1.1 現(xiàn)狀ET的確定

根據(jù)臨縣不同耕地類型ET監(jiān)測(cè)數(shù)值，對(duì)不同耕地類型進(jìn)行綜合，求出單一耕地類型ET指標(biāo)，求得臨縣現(xiàn)狀ET值為453.05 mm。根據(jù)已有條件進(jìn)一步計(jì)算，可得到項(xiàng)目區(qū)白文鎮(zhèn)曜頭村現(xiàn)狀ET為552.2 mm。

3.1.2 目標(biāo)ET的確定

ET管理的實(shí)質(zhì)是“以供定需”的水資源管理，目標(biāo)是控制流域或區(qū)域的耗水量，使之與當(dāng)?shù)夭煌瑫r(shí)段的可利用水資源量相平衡。因此，合理確定目標(biāo)ET，是ET管理的核心。目標(biāo)ET是在滿足一定的糧食產(chǎn)量、農(nóng)民增收、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境不惡化、兼顧上下游與左右岸公平用水的要求下，流域或區(qū)域的可消耗水量。最終計(jì)算項(xiàng)目區(qū)白文鎮(zhèn)的目標(biāo)ET，2020年目標(biāo)ET值為521.31 mm，2030年目標(biāo)ET值為527.54 mm。

3.2 ET耗水量分析

在項(xiàng)目區(qū)中，以主要種植作物玉米、蔬菜為對(duì)象，選擇代表性強(qiáng)、邊界條件完整且便于灌溉排水條件良好的區(qū)域，采用區(qū)域水量平衡法計(jì)算不同作物ET值，以此作為不同區(qū)域不同作物ET值。 區(qū)域水量平衡法計(jì)算綜合ET公式如下：

ET=P+CS+I-O

式中：P為區(qū)域內(nèi)年降雨量；I監(jiān)測(cè)區(qū)年入境水量(包括灌溉水、地下水)；O為監(jiān)測(cè)區(qū)年出境水量(包括溝道排地表水、地下水、地下徑流)；CS為區(qū)域年蓄變量之和(地表水、地下水、土壤水)。

根據(jù)區(qū)域水量平衡法推算作物ET值來進(jìn)行分析，不同灌溉模式下的作物耗水量ET。計(jì)算結(jié)果見表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區(qū)無項(xiàng)目時(shí)有明顯減少，覆膜溝灌對(duì)減少ET值有較好效果。通過幾種模式對(duì)比分析，可得出2014年覆膜溝灌相對(duì)地面灌溉可以減少ET值35.56 mm；2015年覆膜溝灌相對(duì)秸稈還田畦灌可以減少ET值36.14 mm，相對(duì)地面灌溉減少ET值42.31 mm；2015年秸稈還田覆膜溝灌相對(duì)覆膜溝灌減少ET值3.45 mm，相對(duì)地面灌溉減少ET值45.76 mm。

3.3 效果分析

通過項(xiàng)目區(qū)各模式的實(shí)施，對(duì)玉米水分生產(chǎn)率、作物的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了詳細(xì)分析。各灌溉模式作物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益見表2。

從表2中可以看出最優(yōu)增加農(nóng)民收入的灌溉模式為“秸稈還田+覆膜+溝灌”的模式，相對(duì)無任何處理的灌溉模式，每公頃收入約可增加3 825元。因此“秸稈還田+覆膜+溝灌”灌溉模式值得推廣。

通過2014年和2015年各種灌溉模式水分生產(chǎn)率值對(duì)比，發(fā)現(xiàn)秸稈還田及覆膜溝灌對(duì)提高水分生產(chǎn)率有較好效果，水分生產(chǎn)率接近國外農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家水平，且相對(duì)示范區(qū)無項(xiàng)目時(shí)的水分生產(chǎn)率有大幅度提高。

表2 各灌溉模式作物產(chǎn)量、水分生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益

3.4 ET值對(duì)比

2014年、2015年作物耗水和項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀ET及目標(biāo)ET對(duì)比見圖1。

圖1 2014年、2015年耗水對(duì)比圖

由表2和圖1可知：

(1)2014年和2015年除了地面灌溉外，各模式ET值都比項(xiàng)目區(qū)基準(zhǔn)ET值?。?014年和2015年地面灌溉和秸稈還田畦灌減少ET值效果不是十分明顯，同時(shí)和2020年及2030年目標(biāo)ET值比較，還有一定差距；2014年及2015年覆膜溝灌和秸稈還田覆膜溝灌，減少ET值效果明顯，同時(shí)都比2020年及2030年目標(biāo)ET值低。通過數(shù)據(jù)對(duì)比，可以肯定，項(xiàng)目區(qū)所采取的工程節(jié)水措施、農(nóng)藝節(jié)水措施和管理節(jié)水措施，對(duì)消減ET的積極作用。

(2)覆膜不僅對(duì)減少ET值效果明顯，而且還有利于實(shí)現(xiàn)作物增收。2014年覆膜溝灌相對(duì)地面灌溉可減少ET值35.56 mm，產(chǎn)量提高2 092.5 kg/hm2；2015年覆膜溝灌相對(duì)秸稈還田畦灌可減少ET值36.14 mm，產(chǎn)量提高1 920 kg/hm2，相對(duì)地面灌溉減少ET值42.31 mm，產(chǎn)量提高2 295 kg/hm2。

(3)秸稈還田雖對(duì)減少ET效果不是十分顯著，但在實(shí)現(xiàn)作物增收方面效果明顯。2015年秸稈還田畦灌，相對(duì)2014年地面灌溉，產(chǎn)量提高181.5 kg/hm2，水分利用率提高0.04 kg/m3；2015年秸稈還田覆膜溝灌，相對(duì)覆膜溝灌，產(chǎn)量提高12 kg/hm2，水分利用率提高0.05 kg/m3。

總之，秸稈還田覆膜溝灌模式在作物耗水量及水分生產(chǎn)效率，都比覆膜溝灌效果要好；秸稈還田覆膜溝灌灌溉模式，對(duì)削減ET值、提高水分生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收效果明顯；這種灌溉模式可在相關(guān)區(qū)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 語

為消減區(qū)域的ET，推行讓農(nóng)民參與的集節(jié)水工程技術(shù)、節(jié)水農(nóng)藝技術(shù)及管理技術(shù)為一體的綜合高效節(jié)水體系，對(duì)進(jìn)一步合理利用水資源、保護(hù)水資源有一定的理論指導(dǎo)意義。同時(shí)田間耗水ET不僅能反映區(qū)域的用水程度，也能反映出節(jié)水程度。因此，消減ET是緩解水資源短缺，是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有力措施。

通過項(xiàng)目的研究實(shí)施，準(zhǔn)確把握山西地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉中存在問題，使用科學(xué)合理的灌溉措施，這將對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步、水資源綜合管理水平的提高起到重要作用，同時(shí)對(duì)促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要的示范引導(dǎo)作用，并且對(duì)呂梁市類似地區(qū)也有一定的示范和指導(dǎo)意義。最終引導(dǎo)和帶動(dòng)山西省大中型灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)向更高層次的方向發(fā)展。

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