劉 釗

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

2015年1月6日，為保證糧食安全，我國啟動了“馬鈴薯主糧化”戰(zhàn)略，積極逐步推進(jìn)其成為繼大米、小麥、玉米后的第四大主糧。新疆自治區(qū)作為農(nóng)業(yè)大省，目前馬鈴薯種植面積超過3.333 3×104hm2，集中在昌吉、喀什、阿克蘇、烏魯木齊等少數(shù)地區(qū)。只要種植、灌溉方式得當(dāng)，新疆馬鈴薯產(chǎn)量有著極大潛力。因此，分析探索不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益影響，對新疆種植業(yè)的發(fā)展意義重大。

1 項目區(qū)概況

拜城縣位于新疆阿克蘇市天山中段南麓地區(qū)，現(xiàn)有耕地面積7.021 3×104hm2，其中馬鈴薯種植面積超過0.333 3×104hm2，年產(chǎn)值近2億元。經(jīng)實地調(diào)研，拜城縣馬鈴薯種植灌溉水資源消耗量大的問題突出，還是以普通畦灌為主，缺乏有效的節(jié)水灌溉工程設(shè)施。因此，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程對于促進(jìn)拜城縣馬鈴薯種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。目前灌溉形式較多，本文要分析確定出綜合效益最好的灌溉形式來為項目實施提供技術(shù)參考。

2 主要灌溉形式及特點分析

根據(jù)實地調(diào)查，拜城縣目前可使用的灌溉形式包括畦灌(逐步淘汰)、半固定式噴灌、大型噴灌機噴灌、滴灌等，每種灌溉形式特點如下。

2.1 半固定式噴灌

半固定式噴灌可通過人工控制主管道閥門開關(guān)，給噴頭一定水壓，就可實現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)灌溉。該灌溉系統(tǒng)的輸水主干管均埋設(shè)于田間地頭，灌溉時人工將較大長度輸水軟管連接地頭支管，并順延到灌溉田地間(圖1)。

圖1 半自動噴灌實景圖

半固定式噴灌系統(tǒng)具有節(jié)水效果較好，且在田間無噴灌設(shè)施，不影響農(nóng)用機械進(jìn)出等優(yōu)點。但鋪設(shè)軟管及安裝噴頭等還需人工，費時費力[1]。

2.2 大型噴灌機噴灌

噴灌機由水泵機組、管道、噴頭、行走機構(gòu)等組成，灌溉前設(shè)定好噴灌機位置，在一個位置灌溉水量達(dá)到限制定額后移動至下一個位置(圖2)。

圖2 移動式噴灌機噴灌系統(tǒng)

大型噴灌機噴灌簡化了人工鋪設(shè)軟管過程，基本實現(xiàn)了全部自動化。但是該系統(tǒng)對灌溉地塊寬度有限制，且日常機械維護(hù)量較大，技術(shù)要求高[2]。

2.3 滴 灌

滴灌系統(tǒng)是利用塑料管道將水送至植株附近，然后讓水流通過滴頭或微小孔口精準(zhǔn)送至植株根部，以此達(dá)到局部灌溉目的。

滴灌系統(tǒng)能夠使灌溉水利用率超過95%，是目前節(jié)水效果最顯著的灌溉方式，而且灌溉時可將化肥溶入水中一并滴灌，顯著提高肥效。但滴灌帶鋪設(shè)麻煩，工作量大，綜合成本較高[3]。

3 不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益分析

3.1 試驗設(shè)計

為分析不同灌溉形式對馬鈴薯種植的綜合效益影響的不同，在此設(shè)計同一馬鈴薯品種(紫花白)、相似地塊(土壤、肥力、面積等均相同)、同樣種植方法(播種深度25 cm，播種量2 250 kg/hm2)、不同灌溉方式下各地塊(面積標(biāo)準(zhǔn)均設(shè)計1.333 3 hm2)馬鈴薯的綜合收益情況。以畦灌作為參考標(biāo)準(zhǔn)，具體各灌溉方式設(shè)計參數(shù)見表1[4]。

表1 各灌溉方式設(shè)計參數(shù)

3.2 投資成本對比分析

3.2.1 工程建設(shè)投資費用

節(jié)水灌溉工程建設(shè)投資費用包括配套設(shè)施、設(shè)備采購、勘探設(shè)計費等，本項目主要涉及到機井、輸水渠(管)道、變電站、灌水設(shè)備等。結(jié)合拜城縣當(dāng)?shù)貙嶋H情況，粗略估計如下：畦灌平均投資3 049.5元/hm2；半固定式噴灌平均投資14 250元/hm2；大型噴灌機噴灌10 000.5元/hm2；滴灌9 075元/hm2[5]。

3.2.2 年總費用計算

1) 電費。電費主要取決于用水量大小，在此以馬鈴薯整個生命周期(一年)為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)用電價格為0.5元/kW·h，經(jīng)實地調(diào)查，各灌溉方式的電費用量見表2。

表2 不同灌溉方式用電總量對比

2) 年均維修及管理費。各灌溉方式的年均日常維修費用由于變化波動劇烈，在此按照各灌溉方式工程投資總費用的一定百分比進(jìn)行估算。管理費主要包括灌溉人員工資、管水機構(gòu)日常運轉(zhuǎn)費用，以上兩部分費用詳情見表3。

表3 不同灌溉方式年均維修及管理費對比

3) 水費。水費是灌溉總費用的主要組成之一，參照拜城縣當(dāng)?shù)厮畠r(0.05元/m3)，并結(jié)合當(dāng)?shù)馗鞴喔确绞较潞乃康膶嶋H情況，詳細(xì)水費見表4[6]。

表4 不同灌溉方式年灌溉水費對比

4) 其他費用。其他費用主要包括種子、化肥、農(nóng)用機械、農(nóng)藥等費用，這部分費用和灌溉方式?jīng)]關(guān)系，均取值為7 275元/hm2，所以該部分一年總費用均為9 700元。

通過計算，同樣1.333 3 hm2馬鈴薯種植面積，采用不同灌溉方式的投資成本也不盡相同(以15年為計算周期)。其中畦灌總投資為19.76萬元；半固定式噴灌總投資額21.93萬元；噴灌機噴灌總投資額21.31萬元；滴灌總投資額18.59萬元。

3.3 綜合效益對比分析

在此計算的綜合效益主要包括增產(chǎn)效益、節(jié)地效益(社會效益和環(huán)境效益由于無固定標(biāo)準(zhǔn)，在此忽略不計)。

3.3.1 增產(chǎn)效益

本項目采用“產(chǎn)量對比法”計算各灌溉方式所產(chǎn)生的增產(chǎn)效益，對比對象為無任何灌溉的產(chǎn)量。產(chǎn)量對比法要求除灌溉方式不同外，其他條件均一致，在此將其分?jǐn)傁禂?shù)看作1，計算公式見式(1)，增產(chǎn)效益結(jié)果見表5。

(1)

表5 不同灌溉方式每年增產(chǎn)效益對比(馬鈴薯單價：0.5元/kg)

3.3.2 節(jié)地效益

如果項目區(qū)采用畦灌，相對于其他灌溉方式需要在田間開渠、挖溝，會占用一定的土地資源，降低土地有效利用面積。通過估算，與畦灌相比，半固定式和噴灌機噴灌可節(jié)約土地10%左右，滴灌節(jié)約土地12%左右。這部分面積換算為經(jīng)濟(jì)效益，分別為2.76，3.4和3.17萬元。

綜合分析，不同灌溉形式的綜合效益和純效益(綜合效益-總投資額)數(shù)據(jù)見表6。由表6可知，大型噴灌機噴灌的純效益最大，達(dá)到16.09萬元，而且該灌溉方式也能達(dá)到節(jié)水、節(jié)地目的，社會效益和環(huán)境效益均較好。因此，推薦拜城縣馬鈴薯種植業(yè)選擇該大型噴灌機作為灌溉方式。

表6 不同灌溉方式15年使用周期綜合效益和純受益數(shù)據(jù)

4 結(jié) 語

綜上所述，通過不同灌溉形式的綜合效益和純效益分析，并通過試驗得出大型噴灌機噴灌是拜城縣馬鈴薯種植業(yè)的最佳灌溉形式，該灌溉方式可達(dá)到節(jié)水、節(jié)地目的，社會效益和環(huán)境效益均較好，建議可在有條件的地區(qū)積極推廣。