奇臺縣中葛根流域高效節水技術集成模式優選研究

摘要：對新疆奇臺縣中葛根流域的大首部自壓滴灌技術、塘壩加壓滴灌技術、自動化滴灌技術3種高效節水技術下小麥、玉米、食葵等常規作物的投入產出調查，結合效益指標體系進行優選分析。結果表明，從高效節水技術分析可知，大首部自壓滴灌技術綜合得分最高，綜合評價效果最好。而從作物種植種類對比來看，雜交玉米的綜合得分最高。根據技術優選對比及農作物種植結構分析，中葛根流域運用大首部自壓滴灌節水技術種植雜交玉米，可提高農產品的經濟效益，實現農戶增產增收。

關鍵詞：節水技術;綜合評價;種植種類;技術優選

中圖分類號：S275

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020） 20-0056-05

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.012

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著中國農業灌溉技術的持續發展，傳統的灌溉技術在許多干旱與半干旱地區逐步凸顯出越來越多的弊端，水資源的有限與節水系統投資費用過高是傳統灌溉技術的主要矛盾。隨著節水技術的創新引領，中國在高效節水灌溉管理模式的進步成效可見，但高效節水技術在具體實施的過程中，會涉及工程投資費用、節水成本、農戶滿意度等方面因素，因此，有必要對節水灌溉技術綜合效益進行評價。汪希成等[1]對新疆兵團棉花膜下滴灌技術的經濟效益進行了測算和評價，得出滴灌技術應用具有很明顯的經濟、社會和生態效益。陳新明等[2]在節水灌溉技術方案的優化設計中通過評價優化理論和層次分析理論的方法，建立了節水灌溉規劃方案優化選擇的模型，該模型的應用對節水灌溉規劃具有實際意義。楊旭等[3]在節水灌溉綜合評價指標體系與量化方法中利用層次分析的方法，研究了節水灌溉綜合評價指標體系，為工程規劃的設計提供了參考依據。侯維東等[4]結合高效井灌節水項目分析的特點，表明社會評價主要受社會經濟的影響。雷波等[5]在旱作節水農業綜合效益評價體系研究中構建的綜合效益評價體系對北方地區的農作物節水評價效果較好，而對農牧業及早區的未來發展關注度還不夠。方崇等[6]以灌區可持續發展的內涵為出發點，將蟻群優化算法用于灌區改造綜合效益評價，建立的綜合效益評價投影尋蹤數學模型對灌區節水改造效益綜合評價具有一定的參考價值。劉軍等[7]根據呼圖壁縣節水滴灌技術集成模式進行優選，綜合技術效果可知，小流量滴灌技術集成模式得分最高，集成效果最優;從作物結果優選來看，種植棉花得分值最高。本研究結合新疆昌吉州奇臺縣節水灌溉應用情況，綜合效益評價體系優選出奇臺縣中葛根流域較好的節水技術模式，為該流域科學評價各種高效節水技術應用效果提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

中葛根河為奇臺縣的第二大河，全長約60 km，其中，山區河段與平原河段各占50%。地處89°13'E，43°25'N。該流域多年平均氣溫13.0℃，極端最高氣溫33.7℃，極端最低氣溫-32.9℃，多年平均降水量為422.25 mm.多年平均蒸發量為1535.1mm（20 cm口徑蒸發皿）。多年平均最大風速20.0 m/s，多年平均風速2.7 m/s，最大凍土深度1.41 m，最大積雪深度41.9 cm。中葛根流域主要以農業灌溉為主，是奇臺縣主要的經濟玉米主產區，主要以雜交玉米、制種玉米、食葵、小麥等常規作物種植為主。

1.2 研究方法

1.2.1 實地走訪調查法為了保證數據的真實性，對新疆奇臺縣中葛根流域所在的大型農作物示范區進行調查，選取奇臺縣中葛根流域的營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村等地進行相關調研，獲取小麥及玉米、食葵等主要作物節水工程的投資費用等相關基礎數據，通過填寫問卷、訪談的方式獲取當地農作物種植大戶種植成本、節灌投入、運行管理投入及產量等數據。

1.2.2 對比分析方法對農作物不同節灌技術下的投入、產出及綜合效益評價指標等各項指標之間的差異進行對比分析。計算綜合度量值并對其進行綜合效益對比，具體計算公式如下：

1.3 評價指標體系的構成

技術效率評價主要是分析節水技術在農作物灌溉過程中所能達到的相對節水程度，農業節水技術效率狹義上是指田間資源型節水，廣義上是指田間農業高效用水。經濟效率類指標是從技術使用成本和生產的經濟效率2個方面，考察節水成本與效益之間的數量關系，對節水技術進行經濟效率分析評價，從而為決策者提供技術經濟合理性判斷的依據[8]。在經濟效果指標中，通常會涉及水分生產效益，水分生產效益又稱為水分生產率，是指在某種節水灌溉技術模式下，在生產期內單位水資源消耗量所獲得的農產品產出。社會效果類指標主要包括單位面積能耗與勞動強度。持續性類指標主要包括技術適宜性與農戶滿意度[9]。

根據評價準則，在確定各單項指標間的聯系及層級指標間的關系基礎上，建立評價指標體系[10]，并將篩選出的單項評價指標按內容進行系統劃分，具體節水技術田間評價指標體系的構成見表1。

1.4 田間尺度效益評價模型

綜合效益評價是指將多個評價指標組成一個能反映評價對象總體特征信息的體系，以達到對評價對象綜合效益評價的目的，在對不同節水技術模式進行評價時，由于指標體系中各單項指標的效益有時不一致，這就需要通過綜合效益評價的方法，把各個具體指標的優勢綜合起來，將多個評價因素或指標轉化為能反映節水技術效益總體特征的信息，用一個具體的綜合得分值來表示該節水技術的綜合效果，從而可以從總體上評價各個節水技術模式的優劣[2]。

綜合效益評價主要借助于綜合效益評價模型進行，該模型是利用綜合效益評價法、借助加權法及有關計算公式進行計算，通過數學模型計算多個評價指標綜合得分值，以綜合得分值表示綜合效益，具體綜合效益評價的計算模型[11]如下：

隨后對指標進行無量綱化處理，在評價指標體系中，由于各個指標值的量綱不同，不宜直接將其帶入綜合效益評價函數進行匯總，需要將不同量綱變換為無量綱的標準化指標，消除各項評價指標的不同量綱的不利影響。無量綱化也叫數據標準化與規范化，是通過數學變換來進一步消除原始數據量綱的不利影響，無量綱化的計算有比重法、閾值法。比重法計算公式為[12]：

專家排序法原理一客觀賦權方法。專家排序法指聘請同行專家和利益相關者根據評價目標對評價指標中二級層的指標和一級層的指標按重要程度依次排序。按照指標的重要程度將最重要的指標排在最前面，記為“為”，次重要的指標記為“次重”，往后依次類推。通過主觀權重公式的計算原理，計算主觀權重（di），通用公式為：

2 結果與分析

2.1 指標值基礎數據分析

采用的數據來自新疆奇臺縣中葛根流域示范區小麥、玉米、食葵等幾種常規種植作物隨機抽樣調研所得。涉及中葛根流域輻射的營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村258戶的實地調研數據，主要包括大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種高效節水模式的固定投資、直接成本、運行成本、固定投資折舊費、生產成本、作物的常規投入費、作物的灌溉制度及產出情況等內容。

2.2指標值匯總

根據新疆奇臺縣中葛根流域營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村的實地調研數據，結合專家排序法及比重法整理計算出大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種節水模式的綜合效益評價指標值，見表2。由表2可知，通過主觀權重模型，篩選出13個評價指標值。

2.3 二級指標權重確定

2.3.1 主觀權重確定運用專家排序法計算大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種節水技術模式效益評價指標體系中二級指標的主觀權重值，見表3。由表3可知，確定各指標的主觀權重系數值，為主觀模型提供基礎參數。自動化3種節水技術模式效益評價指標體系中的二級指標的組合權重值，見表4。由表4可知，技術的適應性占主要作用，其次為農戶使用滿意度，增產百

2.4 技術優選結果

通過3種高效節水模式實地調研數據整理計算，應用綜合評價模型得到綜合得分值，結果見表5。從表5可以看出，同種節水技術模式（塘壩加壓滴灌技術模式）不同作物種植的綜合得分值高低表現為制種玉米>食葵>雜交玉米>小麥，而從技術模式評價結果來看，大首部自壓滴灌技術綜合得分最分率權重占比最低。高。對種植小麥而言，采用大首部自壓滴灌系統綜合得分最高，自動化系統綜合得分次之，塘壩加壓滴灌系統最低。而對種植制種玉米而言，塘壩加壓滴灌系統綜合得分要高于自動化滴灌系統。

3 小結

對新疆奇臺縣中葛根流域大首部自壓滴灌技術、塘壩加壓滴灌技術和自動化滴灌技術3種高效節水技術模式285戶小麥、玉米、食葵的種植大戶走訪調研，并通過綜合效益評價模型對3種高效技術模式下雜交玉米、制種玉米、小麥、食葵等常規作物進行經濟效益評價。結果表明，從技術必選及作物種類分析，在大首部自壓滴灌技術下種植雜交玉米所得綜合得分最高，其次是大首部自壓滴灌技術的食葵。對種植小麥而言，采用大首部自壓滴灌系統綜合得分最高，塘壩加壓滴灌系統最低。從3種高效節水技術選擇的角度考慮，大首部自壓滴管技術綜合得分最高，綜合評價效果最好，是奇臺縣中葛根流域高效節水技術應用及推廣的最佳選擇。從作物比較來看，中葛根流域比較適合種植雜交玉米，主要是由于雜交玉米得分最高，其次是種植食葵。該研究可為調整奇臺縣農作物產業結構、實現農民的增產增收提供一定的理論支撐。

參考文獻：

[1]汪希成，湯莉，嚴以綏，膜下滴灌棉花生產的經濟效益分析與評價[J].干旱地區農業研究，2004，22（2）：112-117.

[2]陳新明，劉立庫，王玉寶，等.節水灌溉技術方案的優化設計[J]水資源與水工程學報，2005，16（1）：52-55.

[3]楊旭，曾賽星，王蔚斌，等.節水灌溉綜合評價指標體系與量化方法[J]黑龍江水利科技，2005，33（4）：27-28.

[4]侯維東，徐念榕，井灌節水項目綜合評價模型及其應用[J].河海 大學學報（自然科學版），2000，28（3）：90-94

[5]雷波，姜文來.旱作節水農業綜合效益評價體系研究[J].干旱地區農業研究，2006，24（5）：99-104.

[6]方崇，蔡小超，張春樂，蟻群投影尋蹤回歸模型在大型灌區節水改造效益綜合評價中的應用[J]中國農村水利水電，2010（3）：62-65.

[7]劉軍，朱美玲.農田節水滴灌技術集成模式優選研究——基于軍塘湖流域示范區[J].節水灌溉，2015（5）：77-78.

[8]朱美玲，干旱綠洲灌區農業田間高效用水評價指標體系研究——基于田間高效節水灌溉技術應用[J].節水灌溉，2012（ 11）：58-60.

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[11]鄭健，蔡煥杰，王健，等.溫室小型西瓜調虧灌溉綜合效益評價模型[J].農業機械學報，2011，42（7）：124-129.

[12]李慧伶，王修貴，崔遠來，等灌區運行狀況綜合評價的方法研究[J].水科學進展，2006，17（4）：543-548.

作者簡介：吳玉秀（1981-），女，甘肅武威人，副教授，碩士，主要從事農業節水灌溉技術、建筑材料等研究，（電話）18599096272（電子信箱）395936068@qq.com。