三屯河灌區3種主要作物灌溉制度監測

王 蓓

(新疆水利水電科學研究院，烏魯木齊 830049)

0 引 言

干旱缺水一直是我國西北地區面臨的主要問題,也是影響該區農業可持續發展的主要制約因素。加快發展高效節水農業,不僅是解決水資源短缺、實現水資源高效利用的有力保障,同時也是保障糧食安全、生態安全和水資源安全的重大基礎戰略,可以大幅度增加農民收入,有力地推動農業和農村經濟可持續發展,具有重要的戰略地位和深遠意義[1]。近年來，隨著勞動力成本的大幅提高,以及來新疆撿棉花務工人員的銳減,使得新疆機采棉的種植比例逐年提高。2009年，張歲岐等研究了不同灌溉制度對玉米根系生長及水分利用效率的影響[2]。2014年，王峰等研究了灌溉制度對機采棉的生長、產量及品質的影響[3],胡鐵民等研究了西北旱區制種玉米不同灌溉制度對土壤水分及產量的影響[4]。2015年，范雅君等作了河套灌區玉米膜下滴灌灌溉制度研究,節水效果十分顯著[5]。張江輝、白云崗等關于新疆吐魯番與哈密地區成齡葡萄進行了微灌節水技術的全面的研究[6]。但是昌吉市三屯河灌區與吐哈地區的氣候差異較大,而且關于昌吉市葡萄灌溉制度方面的研究未見報道,且籽用葫蘆灌溉制度方面的研究更是一片空白。但是，近年來這3種作物的種植面積在逐漸提高,所以關于這3種作物灌溉制度方面研究工作的開展很有必要。

1 三屯河灌區基本情況

1.1 工程建設情況

自2006年以來，昌吉市通過中央規模化節水灌溉增效示范項目、小農水重點縣市建設項目、農業水價綜合改革試點項目等完成農田水利建設投資85 400萬元。其中，中央資金18 700萬元、自治區資金12 900萬元、昌吉州資金413.95萬元,其余為地方自籌。截至2017年底,昌吉市三屯河灌區各級渠道總長為1 646.7 km,其中干渠全長36.5 km,支渠長158.87 km,斗渠長337.42 km,農渠長1 113.9 km。

累計實施高效節水灌溉面積6.267×104hm2(包含國有農場),其中昌吉市鄉鎮3.887×104hm2。高效節水首部509座,計量設施281處,其中斗渠以下計量設施228處。

1.2 農田灌溉及水源情況

三屯河灌區范圍包括昌吉市地方鄉鎮和部分兵團用水單位。2017年，三屯河灌區實際灌溉面積6.365×104hm2,其中糧食、經濟作物5.475×104hm2,林業0.89×104hm2。實施高效節水灌溉面積4.493×104hm2,其中昌吉市三屯河3.348×104hm2,兵團1.145×104hm2；灌區內用水實施“總量控制、定額管理”,目前農業綜合灌溉定額為6 375 m3/hm2,灌區主要作物有玉米、葡萄、葫蘆、棉花、番茄、小麥、油料、瓜果、蔬菜等。

2017年，三屯河灌區總毛灌溉引水量為3.942 5×108m3。其中，三屯河地表水2.47×108m3,地下水1.13×108m3,頭屯河地表水0.15×108m3,其他水0.192 5×108m3。

2 儀器設備

灌溉制度監測所需儀器：1臺烘箱、4臺天平(精度為0.01 g)、4個取土鉆、400個鋁盒、4把起子,鋼制環刀及環刀錘若干。一體化土壤水分墑情監測儀9套。

3 3種主要作物灌溉制度監測

3.1 選取作物及監測方法

選擇當地主要的3種農作物,即玉米、葡萄和籽用葫蘆。在農作物生長的整個灌溉季節(5-9月份)進行凈灌溉定額的監測。每種作物選擇3個典型田塊,3種作物共計3×3=9個典型田塊,而每個典型田塊配置1套一體化土壤水分墑情監測儀,共計9套。每個典型田塊的監測點除一體化土壤水分墑情監測儀布設點之外,另選擇3個點采用取土烘干法測算土壤含水率,用以檢驗一體化土壤水分墑情監測儀的準確性。對每個典型田塊的干容重、田間持水量進行測定。典型田塊的具體位置見表1。

表1 典型田塊基本情況表

續表1

3.2 監測結果

經過整個作物生育期內灌水定額的監測、數據整理、分析等,總結出昌吉市三屯河灌區3種主要作物的灌溉定額。詳見表2。

表2 作物灌水定額及灌溉定額表 /m3·(hm2)-1

由表2可知,①號、②號、③號設備測定的玉米灌溉定額分別為4 290.75,4 450.35,4 525.05 m3/hm2；④號、⑤號、⑥號設備測定的葡萄灌溉定額分別為4 334.40,4 004.85,0 m3/hm2(儀器故障)；⑦號、⑧號、⑨號設備測定的籽用葫蘆灌溉定額分別為3 107.40,3 434.85,3 315.00 m3/hm2。

綜上所述,昌吉市三屯河灌區內玉米灌溉定額為4 422.05 m3/hm2,葡萄灌溉定額為4 169.63 m3/hm2,籽用葫蘆灌溉定額為3 285.75 m3/hm2。

3.3 數據合理性分析

3.3.1 儀器誤差分析

一體化土壤墑情監測儀測定精度是否準確,需要通過烘干法測定土壤重量含水率、環刀法測定土壤干容重等方法來進行率定。三屯河灌區選取部分設備進行率定,結果詳見圖1。

率定方程：

y=0.001 7x3-0.097 8x2+2.468 5x

(1)

R2=0.974 2

根據率定方程式(1)，計算出率定儀器值及誤差值詳見表3。由表3可知,誤差最大值為5.21%,最小值為0.17。因此,一體化土壤水分墑情監測儀在要求精度不高的情況下還是可以采用的。

圖1 一體化土壤墑情監測儀率定結果

表3儀器誤差計算表

烘干法測定體積含水率/%儀器監測體積含水率/%率定儀器值/%儀器誤差/%14.6019.8220.483.3616.5920.7221.795.2117.8322.5022.560.2518.4323.5922.91-2.8620.0924.9423.91-4.1320.9425.3524.41-3.6921.6025.6024.82-3.0422.9226.5025.67-3.1323.3427.0525.95-4.0325.9427.4827.901.5526.9328.4928.750.9227.2728.5229.061.9027.8029.0629.571.7629.4131.2031.250.1729.8532.7531.76-3.0330.6733.4232.76-1.9732.9037.2635.89-3.65

3.3.2 監測結果分析

參考新疆維吾爾自治區地方標準《農業灌溉用水定額》(DB 65/3611-2014),昌吉市春玉米采用微灌方式時,灌溉定額為3 300～3 675 m3/hm2,但是此次監測結果4 422.05 m3/hm2不在該范圍內,有些偏大；葡萄采用微灌方式時,灌溉定額為3 975～4 425 m3/hm2,監測結果4 169.63 m3/hm2,剛好處在這個范圍內；籽用葫蘆采用微灌方式時,灌溉定額為3 150～3 450 m3/hm2,監測結果3 285.75 m3/hm2,同樣剛好處在這個范圍內。從結果以及實地調查情況來看,昌吉市三屯河灌區滴灌春玉米的實際灌溉定額稍微偏高。

3.4 作物產量及收入調查

經過調查,制種玉米產量(含棒子)約為12 000 kg/hm2,收購價格為2.3元/kg,經濟價值27 600元/hm2；葡萄產量約為15 000 kg/hm2, 收購價格為3元/kg,經濟價值45 000元/hm2；籽用葫蘆產量約為2 400 kg/hm2,收購價格為12元/kg,經濟價值28 800元/hm2。 由此可見,在不考慮成本及其他的情況下,種植葡萄的經濟收入最高,種植籽用葫蘆的經濟收入次之,種植制種玉米的經濟收入最低。

4 總 結

2017年5-9月,經過對昌吉市三屯河灌區3種主要作物灌溉制度的監測發現，當前三屯河灌區玉米、葡萄、籽用葫蘆的灌溉制度如下：制種玉米在整個生育期內灌水9次,灌溉定額為4 422.05 m3/hm2；葡萄在整個生育期內灌水13次,灌溉定額為4 169.63 m3/hm2；籽用葫蘆在整個生育期灌水10～11次,灌溉定額為3 285.75 m3/hm2。具體灌水時間,根據土壤適宜含水率的上下限進行確定,參考不同土壤類型、進行田間持水率的測定等方法確定,或者根據農民的寶貴灌水經驗進行確定。此外,經過灌溉制度的監測以及調查研究發現,該地區玉米的灌溉定額有些偏高,而葡萄、籽用葫蘆的灌溉定額比較適宜。該項研究成果對于昌吉市玉米灌溉制度的更加合理優化有著指導作用。