司昌亮 張生武 尚學(xué)靈 王旭立 于海榮

(吉林省水利科學(xué)研究院,吉林 長(zhǎng)春 130022)

引言

水資源是人類賴以生存和發(fā)展生產(chǎn)的重要自然資源之一[1]。在水資源日益緊張的今天，水資源短缺問題制約著吉林省農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)灌溉作為耗水大戶成為必要的研究課題。為了防止農(nóng)業(yè)灌溉中消耗過多的水資源[2]，將高效節(jié)水灌溉技術(shù)[3-8]運(yùn)用在農(nóng)田水利工程中，可以有效節(jié)約資源，提高作物生產(chǎn)效率[9]，并且關(guān)系到生態(tài)環(huán)境情況，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益等[10]。系統(tǒng)地開展吉林西部高效節(jié)水灌溉技術(shù)研究，可為吉林省高效節(jié)水灌溉技術(shù)的大面積推廣提供科學(xué)的依據(jù)。

本文利用吉林省通榆灌溉試驗(yàn)重點(diǎn)站2019年度旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)集成研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入與產(chǎn)出等多方面綜合對(duì)比分析不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益，從而確定適合吉林西部旱田玉米種植的高效節(jié)水灌溉技術(shù)模式，以期為高效節(jié)水灌溉技術(shù)在吉林西部旱田區(qū)域的大面積推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

吉林省通榆灌溉試驗(yàn)重點(diǎn)站位于吉林省通榆縣瞻榆鎮(zhèn)向陽(yáng)村，屬于吉林省西部15個(gè)易旱區(qū)即吉林省節(jié)水增糧行動(dòng)建設(shè)區(qū)的中心位置，地處吉林省西北部、白城市南部、科爾沁草原東陲、松遼平原西部，平均海拔160m，北溫帶半干旱大陸性季風(fēng)天氣，年均氣溫6.6℃，極端最低氣溫-33.5℃，極端最高氣溫40.5℃，無(wú)霜期162d，年均降水量332.4mm，最大凍土層深度175cm，年均蒸發(fā)量1893.6mm。

1.2 方案設(shè)計(jì)

本文以吉林省通榆灌溉試驗(yàn)重點(diǎn)站2019年度旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)集成研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象。

充分考慮西部地區(qū)降雨量時(shí)空分布不均、季節(jié)性干旱的實(shí)際問題，根據(jù)玉米各生育階段的水分需求特征，確定不同生育階段土壤含水量適宜區(qū)間：苗期65%～75%、拔節(jié)期70%～80%、抽雄吐絲期75%～85%、灌漿期75%～85%、乳熟期70%～80%。試驗(yàn)灌水量由土壤濕度差與灌水計(jì)劃濕潤(rùn)深度等數(shù)據(jù)計(jì)算得出。并參照實(shí)測(cè)玉米膜下滴灌各生育階段根系深度，計(jì)劃濕潤(rùn)層厚度按苗期20cm、拔節(jié)期40cm、抽雄吐絲期后均為60cm計(jì)取。

各試驗(yàn)區(qū)灌溉水量單獨(dú)水表計(jì)量。土壤含水量利用TRIME土壤剖面含水量測(cè)定儀測(cè)定。各試驗(yàn)區(qū)埋設(shè)負(fù)壓計(jì)2支(15cm、35cm)。供試品種為“遠(yuǎn)科一號(hào)”，種植密度為6.5萬(wàn)株·hm-2，施肥處理相同。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要運(yùn)用Excel2010分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式經(jīng)濟(jì)效益分析

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入與產(chǎn)出等多方面綜合分析不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益。不同種植模式經(jīng)濟(jì)效益見表1。

由表1可知，從產(chǎn)量方面看，產(chǎn)量由高到低依次為②>③>⑤>④>⑥>⑦>⑧>①，膜下滴灌產(chǎn)量最高，達(dá)到12810kg·hm-2，與不灌(CK)相比，增產(chǎn)54.15%；其次為滴灌，產(chǎn)量10890kg·hm-2，與不灌(CK)相比，增產(chǎn)31.05%。

圖1 旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)集成圖

表1 2019年不同種植模式經(jīng)濟(jì)效益表

從純收益方面看，純收益由多到少依次為②>③>⑤>⑥>⑦>④>⑧>①。純收益的排列順序與產(chǎn)量的大致相同，膜下滴灌純效益最高，達(dá)到14830元·hm-2，與不灌(CK)相比，增收5406元·hm-2；其次為滴灌，純效益12448元·hm-2，與不灌(CK)相比，增收3024元·hm-2。

綜合前述測(cè)試以及論證，大功率參量陣定向揚(yáng)聲器的定向音頻，在室內(nèi)復(fù)雜通道與空間的軌道交通車站，作為傳統(tǒng)應(yīng)急疏教引導(dǎo)標(biāo)志的補(bǔ)充，有著顯著的效果。其研究成果對(duì)大功率參量陣定向揚(yáng)聲器在其他類似場(chǎng)景中的推廣應(yīng)用，也有著積極的意義。

從產(chǎn)投比方面看，產(chǎn)投比由大到小依次為②>⑦>⑧>③=⑤>⑥>④>①，變化幅度較大，產(chǎn)投比最大為膜下滴灌的3.01，最小為不灌(CK)的2.74。

從環(huán)境保護(hù)方面看，雖然膜下滴灌與滴灌的3方面評(píng)價(jià)的效果較好且數(shù)值接近，在吉林西部均具有較好適宜性。但考慮現(xiàn)有的殘膜回收設(shè)備回收率為80%左右，不能將地膜全部回收，殘膜污染問題仍舊對(duì)自然生態(tài)造成一定影響。故滴灌適宜性更好。

綜上，滴灌技術(shù)較為適宜作為吉林西部旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)主推技術(shù)。

2.2 滴灌與管灌的產(chǎn)量分析

以試驗(yàn)站滴灌區(qū)與管灌區(qū)為例，進(jìn)行測(cè)產(chǎn)結(jié)果對(duì)比分析。

由表2可知，滴灌區(qū)玉米產(chǎn)量在8876.10～1214.10kg·hm-2，平均產(chǎn)量10889.73kg·hm-2，產(chǎn)量差距較大，仍有較大的增產(chǎn)空間。

表2 測(cè)產(chǎn)結(jié)果對(duì)比表

由常規(guī)灌溉的10008.20kg·hm-2升至10889.73kg·hm-2，產(chǎn)量增加881.53kg·hm-2，單產(chǎn)提高8.81%。

2.3 滴灌與管灌的灌溉水量分析

對(duì)滴灌與管灌地塊進(jìn)行灌溉水量統(tǒng)計(jì)分析見表3。

表3 測(cè)產(chǎn)地塊灌溉水量統(tǒng)計(jì)表

由表3可知，管灌區(qū)毛灌溉水量在1437.90～1502.70m3·hm-2，均值為1507.35m3·hm-2。

滴灌區(qū)毛灌溉水量在975.15～164.85m3·hm-2，均值為1019.28m3·hm-2，與管灌區(qū)灌溉水量1507.35m3·hm-2相比，節(jié)約灌溉水量488.07m3·hm-2，節(jié)水率32.38%。

2.4 滴灌與管灌的灌溉水利用系數(shù)分析

灌溉水利用系數(shù)是指某一時(shí)期灌入田間可被作物利用的水量與水源地灌溉取水總量的比值。通過計(jì)算2019年滴灌區(qū)的灌溉水量、凈灌溉水量，計(jì)算得出的灌溉水利用系數(shù)見表4。

由表4可知，滴灌區(qū)毛灌溉水量為1019.25m3·hm-2，凈灌溉水量為937.65m3·hm-2，計(jì)算得出滴灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.92。

表4 2019年度滴灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

2019年管灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)見表5。

表5 2019年度管灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

由表5可知，管灌區(qū)毛灌溉水量1507.35m3·hm-2，凈灌溉水量1085.25m3·hm-2，計(jì)算得出管灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.72。

經(jīng)計(jì)算，滴灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)0.92，與管灌區(qū)0.72相比，系數(shù)提高了0.20，即提高27.78%。

2.5 滴灌與管灌的水分利用效率分析

水分利用效率是用來(lái)描述作物產(chǎn)量與水分利用狀況之間關(guān)系的指標(biāo)，即在一定的作物品種和耕作栽培條件下，單位水量所獲得的產(chǎn)量或產(chǎn)值。運(yùn)用田間觀測(cè)數(shù)據(jù)求得不同地塊玉米水分利用效率如表6。

表6 2019年度滴灌區(qū)水分利用效率計(jì)算表

由表6可知，滴灌區(qū)水分利用效率均值為3.02kg·m-3。

2019年管灌區(qū)的水分利用效率見表7。

表7 2019年度管灌區(qū)水分利用效率計(jì)算表

由表7可知，管灌區(qū)水分利用效率均值為2.65kg·m-3。

經(jīng)計(jì)算，與管灌區(qū)的2.65kg·m-3相比，滴灌區(qū)水分利用效率提高了0.37kg·m-3，即提高13.98%。

3 討論

經(jīng)查閱文獻(xiàn)可知，國(guó)內(nèi)已有部分省份進(jìn)行了高效節(jié)水灌溉技術(shù)的相關(guān)研究，如黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等地區(qū)，并已根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定了適宜的灌溉技術(shù)。但在吉林西部地區(qū)未見相關(guān)技術(shù)模式對(duì)比試驗(yàn)的文獻(xiàn)或報(bào)道。故建立適于吉林西部的旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)，可合理調(diào)控現(xiàn)有水資源量，提高灌溉水有效利用效率和作物產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入的同時(shí)有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

本文重點(diǎn)針對(duì)吉林省西部現(xiàn)有的膜下滴灌、滴灌、覆膜、噴灌、管灌、免耕、高光效和傳統(tǒng)(不灌)等多種種植模式，利用吉林省通榆灌溉試驗(yàn)重點(diǎn)站2019年度旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)集成研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從產(chǎn)量、純收益、產(chǎn)投比、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行對(duì)比計(jì)算分析，確定了滴灌技術(shù)在吉林省半干旱區(qū)具有較好的適宜性。但本文僅運(yùn)用2019年度試驗(yàn)結(jié)果分析，雖試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)相協(xié)調(diào)，但亦可能受水文年、土壤肥力、灌溉條件及方式等因素影響計(jì)算精度。故開展多年試驗(yàn)，反復(fù)驗(yàn)證及試算，以提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、適應(yīng)性和代表性。

4 結(jié)論

通過旱田高效節(jié)水灌溉技術(shù)集成研究試驗(yàn)資料分析，從產(chǎn)量、純收益、產(chǎn)投比、環(huán)境保護(hù)等多角度對(duì)比篩選，確定滴灌技術(shù)在吉林省西部旱田地區(qū)具有較好的適宜性，建議作為高效節(jié)水灌溉技術(shù)的主推技術(shù)模式。

與常規(guī)管道灌溉相比，滴灌產(chǎn)量增加881.53kg·hm-2，單產(chǎn)提高8.81%，有利于提高作物單位面積產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)、增收；滴灌區(qū)毛灌溉水量均值為1019.28m3·hm-2，節(jié)約灌溉水量488.07m3·hm-2，節(jié)水率32.38%，有利于農(nóng)業(yè)節(jié)水事業(yè)的發(fā)展。

通過統(tǒng)計(jì)分析，滴灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)0.92，與管灌區(qū)0.72相比，系數(shù)提高了0.20；滴灌區(qū)水分利用效率均值為3.02kg·m-3，與管灌區(qū)的2.65kg·m-3相比，滴灌區(qū)水分利用效率提高13.98%?？梢?，大面積推廣滴灌技術(shù)可充分發(fā)揮灌溉工程效能，提高灌溉技術(shù)水平，完善灌溉用水管理，指導(dǎo)吉林西部高效節(jié)水灌溉健康發(fā)展。