基于ET管理技術的應用研究
----以山西臨縣為例

冀雅珍，武海霞

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

1 項目區基本情況

呂梁市臨縣陽坡灌區現狀條件下，存在著水資源開發利用不合理、水資源綜合管理水平低、水環境不斷惡化、農業節水措施單一、節水效果較差、灌溉水利用率低、灌溉效益不高等一系列問題。針對農業灌溉和灌區水資源管理存在的這些問題，在世行貸款節水灌溉二期項目中專項安排了“山西臨縣基于ET管理技術應用與推廣”的專題應用研究項目。并且在臨縣陽坡灌區進行了3年的應用研究項目實施，結合本灌區的實際情況和世行貸款節水灌溉二期項目建設規劃設計要求，按照基于ET耗水控制管理及資源性節水的先進理念和技術方法，引進并應用農業節水灌溉先進裝備和技術成果，在應用現代農業節水前沿技術的基礎上，開展相關節水技術研究與應用示范，建立具有山西特色的現代農業節水體系、水資源可持續利用體系，以利于進一步全面提升灌區農業節水灌溉技術的現代化水平。

專題應用研究項目試驗區選在白文鎮曜頭村，合理且最大化利用已有資源，與經驗豐富的農戶、農民用水者協會(WUA)成員，就當地的農田環境、經濟特點等展開研究討論，采取適合項目區的節水灌溉方式類型。最終實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用。

2 基于ET管理的節水措施

發展節水灌溉是解決臨縣農業干旱缺水的有效途徑。提高農業用水效率，離不開廣大農民群眾的參與，一切農業節水灌溉技術和措施最終需通過項目區農民群眾的實踐來實現。農民是發展農業節水灌溉的主體，其行為和素質在某種程度上決定農業節水效率的高低，通過農民的參與來提高灌溉系統的運行績效和水資源的利用效率[1,2]。因此，建立項目區農民在參與耗水控制(ET管理)決策的民主管理機制，是推進農業節水灌溉環節不可缺少的重要因素。

2.1 節水工程措施

通過走訪和聽取項目區農民群眾的意見與建議，并一同分析目前節水灌溉新技術的優缺點，根據臨縣的自然地理條件，在灌水的適應性上，項目區采用了管道輸水代替渠道灌溉，避免了沿途水面蒸發、渠道滲漏的現象，傳統的地面灌溉改為小畦灌、溝灌，目的是既省工省力，又節省了水資源。

2.2 節水農藝措施

為有利于作物更好的生長、起到較好的保墑效果、提高地溫、減緩土壤水分蒸發速率等方面，與村農民用水協會(WUA)及有經驗的農戶進行分析探討，對覆膜的厚薄、寬度進行了選擇；為增加田間肥力、改良土壤結構、增加土壤有機質、改變以往焚燒秸稈帶來的環境污染問題、增施農家肥方面，協會成員各抒己見，對秸稈還田有了新的認識；對玉米品種，最終選擇了具有高產、穩產、抗倒伏、適應性廣、熟期適中、株型合理的晉單56、先玉335。

2.3 節水管理措施

做好土壤墑情預報，指導項目區農民根據降雨預報，實施科學的灌溉制度，灌關鍵水，灌多少水，使農民自主的參與到其中，讓農民嘗到灌少量的水還能實現高產的甜頭。通過加強管理節水措施，既增強農民的節水意識，又能真正實現提高灌溉水利用效率。

3 基于ET管理的節水灌溉技術研究

3.1 ET的確定[3,4]

3.1.1 現狀ET的確定

根據臨縣不同耕地類型ET監測數值，對不同耕地類型進行綜合，求出單一耕地類型ET指標，求得臨縣現狀ET值為453.05 mm。根據已有條件進一步計算，可得到項目區白文鎮曜頭村現狀ET為552.2 mm。

3.1.2 目標ET的確定

ET管理的實質是“以供定需”的水資源管理，目標是控制流域或區域的耗水量，使之與當地不同時段的可利用水資源量相平衡。因此，合理確定目標ET，是ET管理的核心。目標ET是在滿足一定的糧食產量、農民增收、經濟發展、生態環境不惡化、兼顧上下游與左右岸公平用水的要求下，流域或區域的可消耗水量。最終計算項目區白文鎮的目標ET，2020年目標ET值為521.31 mm，2030年目標ET值為527.54 mm。

3.2 ET耗水量分析

在項目區中，以主要種植作物玉米、蔬菜為對象，選擇代表性強、邊界條件完整且便于灌溉排水條件良好的區域，采用區域水量平衡法計算不同作物ET值，以此作為不同區域不同作物ET值。 區域水量平衡法計算綜合ET公式如下：

ET=P+CS+I-O

式中：P為區域內年降雨量；I監測區年入境水量(包括灌溉水、地下水)；O為監測區年出境水量(包括溝道排地表水、地下水、地下徑流)；CS為區域年蓄變量之和(地表水、地下水、土壤水)。

根據區域水量平衡法推算作物ET值來進行分析，不同灌溉模式下的作物耗水量ET。計算結果見表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無項目時有明顯減少，覆膜溝灌對減少ET值有較好效果。通過幾種模式對比分析，可得出2014年覆膜溝灌相對地面灌溉可以減少ET值35.56 mm；2015年覆膜溝灌相對秸稈還田畦灌可以減少ET值36.14 mm，相對地面灌溉減少ET值42.31 mm；2015年秸稈還田覆膜溝灌相對覆膜溝灌減少ET值3.45 mm，相對地面灌溉減少ET值45.76 mm。

3.3 效果分析

通過項目區各模式的實施，對玉米水分生產率、作物的產量及經濟效益進行了詳細分析。各灌溉模式作物產量及經濟效益見表2。

從表2中可以看出最優增加農民收入的灌溉模式為“秸稈還田+覆膜+溝灌”的模式，相對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率值對比，發現秸稈還田及覆膜溝灌對提高水分生產率有較好效果，水分生產率接近國外農業發達國家水平，且相對示范區無項目時的水分生產率有大幅度提高。

表2 各灌溉模式作物產量、水分生產率及經濟效益

3.4 ET值對比

2014年、2015年作物耗水和項目區現狀ET及目標ET對比見圖1。

圖1 2014年、2015年耗水對比圖

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值都比項目區基準ET值小；2014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，同時和2020年及2030年目標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，同時都比2020年及2030年目標ET值低。通過數據對比，可以肯定，項目區所采取的工程節水措施、農藝節水措施和管理節水措施，對消減ET的積極作用。

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

(3)秸稈還田雖對減少ET效果不是十分顯著，但在實現作物增收方面效果明顯。2015年秸稈還田畦灌，相對2014年地面灌溉，產量提高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，相對覆膜溝灌，產量提高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，對削減ET值、提高水分生產率、實現農民增收效果明顯；這種灌溉模式可在相關區域進行推廣應用。

4 結 語

為消減區域的ET，推行讓農民參與的集節水工程技術、節水農藝技術及管理技術為一體的綜合高效節水體系，對進一步合理利用水資源、保護水資源有一定的理論指導意義。同時田間耗水ET不僅能反映區域的用水程度，也能反映出節水程度。因此，消減ET是緩解水資源短缺，是實現水資源可持續利用的有力措施。

通過項目的研究實施，準確把握山西地區農業灌溉中存在問題，使用科學合理的灌溉措施，這將對當地農業生產的進步、水資源綜合管理水平的提高起到重要作用，同時對促進區域農業和經濟社會可持續發展發揮重要的示范引導作用，并且對呂梁市類似地區也有一定的示范和指導意義。最終引導和帶動山西省大中型灌區農業節水技術向更高層次的方向發展。

參考文獻：

[1] World Bank. Water resources managament: a world bank policy pager[M].Washington DC:1993.

[2] Merrey D J. Institutional design principles for accountability on large irrigation systems[R]. IW-MI Research Report No.8. Colombo，Sri Lanka:1996.

[3] 田 園.ET管理是改進農田灌溉用水管理的方向[R].水利部世行節水灌溉項目辦公室,水利部GEF海河項目辦公室,2005.

[4] 田 園.ET管理在海河流域的實踐[Z].水利部、國家環保總局GEF海河流域水資源與水環境綜合管理項目工作簡報,2007.