北京市房山區林地套種蔬菜灌溉制度確定研究

楊林林 焦有權 韓敏琦 楊勝敏 張海文

（北京農業職業學院，北京 102442）

2018年5月，中共北京市委北京市人民政府印發《關于實施鄉村振興戰略的措施》，北京市將牢牢把握首都城市戰略定位，緊扣北京市“大城市小農業”“大京郊小城區”的特點，堅持農業農村優先發展，按照產業興旺、生活富裕的總要求，以建設美麗鄉村為抓手，高標準、高水平、高質量推進農業現代化。2017年發布的《北京市推進“兩田一園”高效節水工作方案》中要求，在“兩田一園”范圍內構建起具有國際先進水平的高效節水灌溉工程建設、管理、運營體系。

但北京市的水資源緊缺現狀仍未得到有效緩解。北京市的農田高效節水建設與國際標準尚有較大差距，尤其是京郊部分山區農村由于自然基礎條件差、資源稟賦不足、經濟基礎薄弱、基礎設施不配套等原因，導致這些地區處于農業現代化水平不高、水肥利用率低下、人工投入大、農業成本高、農民收入少的惡性循環中。為進一步推動北京美麗鄉村建設，在落后地區應用高效節水灌溉技術，能夠提升當地農業的現代化水平，對推進節水型社會建設和鄉村振興戰略具有積極的意義。

1 項目基本情況

2020年，北京農業職業學院立項院級科研課題《京郊山區林地套種蔬菜高效節水灌溉技術的集成與示范研究》，課題擬選定北京市房山區霞云嶺鄉大草嶺村為示范推廣點，以該村香椿套種茼蒿的主要種植結構為基礎，選配適宜的灌溉、施肥系統；配套易于運行操作及維護管理的智能控制系統；通過對灌溉、施肥效果等技術要點進行系統適宜性評價，提煉易于操作和執行的灌溉施肥和運行操作技術規程進行集成、示范推廣。本課題實施的主要目的是發揮農業節水、節肥的經濟效益，增加農民的收入；同時本項目的實施，也可為培養水利專業人才提供真實的案例。

2 套種模式下灌溉制度的確定

大草嶺村位于北京市房山區霞云嶺鄉東部，四面環山，土地面積1 173 hm2，其中基本農田42.1 hm2，多為貧瘠的山地；林地面積1 080 hm2，森林覆蓋面積率達到90%。大草嶺村盛產香椿、茼蒿、黃花等多種山野菜，尤其是該村的香椿，遠近聞名。在土地資源有限和進一步增加經濟收入的雙重因素推動下，近年來，大草嶺村不斷發展林下經濟，香椿套種茼蒿的種植模式廣泛推廣。但由于經濟水平不高，水資源有限，且地塊多為梯田，灌溉較為困難[1]。目前，該村香椿套種茼蒿地塊只配套了部分設施，且缺乏系統規劃，尚不能實施有效的灌溉。

制定的灌溉制度是否合理，直接關系整個灌溉系統的投資和運行效益。灌水定額確定過大，可能會造成需求流量大、管徑粗，從而會增加工程投資和運行費用；灌水定額確定過小，需求流量雖小，管徑細，但可能會造成作物需水得不到滿足，不能取得較為理想的產量和效益。因此，確定合理的灌溉制度，是微灌系統合理規劃設計的關鍵。微灌灌溉制度的制定，包括確定最大凈灌水定額、設計灌水周期、設計灌水定額、一次灌水延續時間等[1]。

2.1 收集基本資料在確定灌溉制度前，首先應收集氣象、作物、土壤等基本資料。氣象資料包括項目區降水、氣溫等數據，作物資料包括生育階段、需水特性、根系發育特點等數據，土壤資料包括土壤質地、土壤容重、田間持水量等數據。

2.2 最大凈灌水定額最大凈灌水定額根據式（1）計算[2]：

在式（1）中，mmax指最大凈灌水定額，單位為mm；γ指土壤密度，單位為g/cm3；z指土壤計劃濕潤土層深度，單位為cm；p指設計土壤濕潤比，單位為%；θmax、θmin指適宜土壤含水率的上限和下限，單位為%。本項目擬采用微噴技術，土壤濕潤比取p=100%。

2.3 設計灌水周期設計灌水周期是指在設計灌水定額和設計日耗水量的條件下，兩次灌水之間的最長時間間隔。需要注意的是，設計灌水周期只是表明系統的供水能力，而不能完全限定灌溉管理時所采用的灌水周期。在實際灌溉時，灌水周期也需要結合降水的影響進行綜合確定。灌水周期可按式（3）進行確定[2]：

在式（2）、式（3）中，T指設計灌水周期，單位為d；Tmax指最大灌水周期，單位為d；Ia指日耗水強度，單位為mm/d。

2.4 設計灌水定額灌水定額按下列公式確定[2]：

在式（4）、式（5）中，md指設計凈灌水定額，單位為mm；m'指設計毛灌水定額，單位為mm；Ia指日耗水強度，單位為mm/d。η指灌溉水利用系數。

2.5 一次灌水延續時間一次灌水延續時間應按下列公式確定[2]：

對于ns個灌水器繞植物布置時：

在式（6）、式（7）中，t指一次灌水延續時間，單位為h；Se指灌水器間距，單位為m；Sl指毛管間距，單位為m；Sr指植物的行距，單位為m；St指植物的株距，單位為m；ns指每株植物的灌水器個數。

2.6 套種模式下制定灌溉制度時的注意事項（1）套種模式下在制定兩種作物的灌溉制度時，應詳細收集作物生育階段劃分、需水關鍵期、需水下限、主要根系層分布等信息，用以分析不同作物是否存在匹配共同灌溉的可行性。

（2）在選取參數時應考慮套種模式的影響，比如香椿套種茼蒿時，在選取茼蒿日耗水強度Ia時，應考慮香椿樹遮蔭的影響。

（3）套種模式下，兩種作物是同時灌溉還是分開灌溉，除了考慮灌溉因素外，還需要考慮施肥、施藥因素，同時需要結合當地農戶的種植習慣，多因素共同確定最終的方案。

（4）套種模式下，制定的灌溉制度與前后設計步驟是相互聯系、相互制約的。如在布置灌溉系統時，不僅要考慮各種作物的需水量差異，還需要考慮是采用兩種作物同時灌溉，還是各自分開灌溉，用以確定灌水器的布置形式和布置間距等。

（5）在制定套種模式下的灌溉制度以及后續確定工作制度時，要便于農戶執行；尤其在實際操作中，為了將灌溉施肥與自然降水結合起來，需要對農戶進行有效的指導。

3 結語

微灌系統灌溉制度設計的合理性將直接影響系統流量、管道規格及整個工程的規模和投資，套種模式下灌溉制度的制定尤為復雜，需要結合套種模式合理選擇計算參數。制定的灌溉制度除了要滿足計算的合理性外，還需要考慮農戶使用的便利性，做到理論與實際相結合。