賈家圈高效節水試點示范區效益分析

范振偉

(鹽池縣惠安堡鎮人民政府，寧夏 鹽池 751500)

0 引言

2020年6月8日—10日，習近平總書記親臨寧夏視察指導工作，提出建設黃河流域現代農業高質量發展示范區，讓寧夏更多的特色農產品走向市場。加快建設現代化生態灌區、高標準農田和現代農業設施，加快農業高新區建設，不斷提升農業科技化、機械化、信息化水平，提高耕地產出率、勞動生產率、資源利用率。推進水資源節約集約利用，實施深度節水控水行動，持續優化用水結構，大力發展節水型生態農業、涵水型生態林業、保水型生態牧業，深挖工業節水潛力，嚴格管控高耗水產業發展，加快建設節水型社會、節水型園區，推動水資源向利用強度低、效率高、效益好的項目、產業、區域傾斜配置[1]。

鹽池縣以整體連片土地整治為抓手，以提高耕地質量為目標，根據揚黃灌區資源條件、作物種植潛力等情況，結合農業、生態及水利工程特征，選擇惠安堡鎮賈家圈灌區(總面積476.5 hm2)作為高效節水試點示范區，提升項目區的智能化和自動化灌溉水平，以此全面提升鹽池縣揚黃灌區智能化和自動化灌溉水平，為其他揚黃灌溉區起到示范帶動作用，加快自動化灌溉示范區建設。

1 基本情況

惠安堡鎮揚黃灌區5 866.7 hm2節水灌溉面積、揚黃灌區內發展的4 533 hm2高效節水灌溉面積及周邊利用揚黃水的地理優勢發展的1 333 hm2節水補灌農業用水共1 729萬m3，平均灌溉定額為2 850.7 m3·hm-2，不足全區平均值的二分之一。惠安堡鎮灌溉用水的利用率較高，但地處寧夏水資源嚴重匱乏地區，隨著人口的增長、農業產出的加大，灌溉用水的供需矛盾日趨加大，必須進一步加大高效節水灌溉改造。

賈家圈片區位于鹽池縣惠安堡鎮，總面積為476.5 hm2，屬賈家圈高口控制灌域，種植作物為玉米。2015年通過《第六批小型農田水利重點縣2015年度第四批建設項目(高效節水灌溉工程)(城西灘、賈家圈)》進行了高效節水改造，灌溉方式為滴灌。項目區范圍為西至隰寧堡支渠6斗渠，東至G211國道，南至郭東灣村，北至隰寧堡支渠。涉及大壩、杜家溝等7個行政村，受益人口為286戶共計1 430人。

1.1 工程運行管理現狀

目前，惠安堡鎮賈家圈灌區灌溉工程的管理模式主要采用寧夏水投鹽池水務有限公司農業灌溉管理公司負責供水、農戶種植的管理模式。為了克服小型灌溉工程“有錢建，有人用，無人管”的被動局面，讓群眾主動參與到工程的運行管理中，增強工程運行、水費收支等方面的透明度，使群眾在用水灌溉的同時，讓群眾參與工程維護、維修、運行管理等工作。該管理中心讓村民小組長加入到企業運營中參與灌溉管理工作，參與的村民小組長主要負責企業和用水群眾間溝通責任，上下反饋信息，使管理辦法得到進一步完善和修正。

1.2 高效節水試點示范存在的主要問題

賈家圈片區原有溶肥罐為塑料材質，數量僅為2套，但灌溉系統為4套，溶肥罐數量較少，制約集約化管理，溶肥效率較低。

項目區田間輪灌制度是以地面分支管為輪灌單元，開啟和關閉均需人工操作，由于是一家一戶的種植模式，施肥由農戶自行在田間地頭人工操作，因首部施肥設備未充分利用，導致灌溉期間搶水現象十分嚴重。整個項目區的自動化程度較低，無法自動化灌溉。田間現有支管和分干管無法實現支管輪灌。項目區科技種田水平低，缺少農情監測設施，無法實時了解田間墑情。施肥設備難以控制溶肥濃度，導致施肥不均勻。

2 項目建設的必要性

2.1 是社會持續發展的需要

我國正在全面推進水利現代化建設，自2013年起水利部門多次強調現代化灌區的建設，曾明確提出了要立足創新驅動，立足改善老舊水利設施，建設一批自動化灌溉灌區，提高現代化灌區建設水平。灌區的續建配套和節水改造項目應按照十八大以來建設生態文明和現代農業的要求，根據我國不同的地理特點，做好灌區的現代化示范試點項目，為中國的自動化灌區建設開創先河。

現代化灌區建設已引起中央的高度關注。在2017年中央一號文件中，第一次明確提出了現代化灌區的建設。盡管到目前為止，還沒有對現代化灌區進行官方的定義，但部分灌區已開始著手編制現代化灌區建設的規劃。鹽池縣現代化生態灌區建設將為整個寧夏揚黃灌區的現代化建設發揮先行示范作用。

2.2 是實現農業現代化的需要

農業現代化離不開農田灌溉現代化，而田間灌溉的智能化又是農田灌溉現代化重要組成部分。滴灌田間閥門數量多，灌溉期間操作人員晝夜堅守在田間，工作環境艱苦、強度大，灌溉各閥門間的智能化聯動是農業灌溉優化配水的科學手段。信息化迅猛發展的今天，手動閥門已不能適應社會發展的需要。灌區的現代化建設要以科學理念為引領，先進設備和技術為支撐，硬件和軟件同步提升全方位實施灌區革新，重點實現水肥一體化的高效節水技術。

2.3 是保障糧食作物穩定增長的新途徑

高起點、高標準地建設規模化、機械化、標準化、現代化、自動化的新型化農業開發，充分利用資源優勢和產業優勢，提高糧食作物產出能力和確保國家糧食安全。

2.4 是促進農業轉型升級的新方式

通過項目建設，改善農田環境，實現糧食作業高產、穩產，極大地提高農業生產的經濟效益、生態效益和社會效益，提高項目區作物產量、增加農民收入，是提高灌區農民生活水準的重要舉措。為下一步在鹽池縣其他灌區建設集水肥一體化、自動控制、傳感通信和計算機于一體的現代化節水灌溉體系打下堅實的基礎，為其他灌區實施高效節水灌區自動化起到示范帶頭作用。目前，輪灌方式為分支管輪灌，為實現自動控制和集約化管理，將田間灌溉方式改為支管輪灌，使之實現集中輪灌。

3 主要建設內容及成效

主要建設內容包含首部工程建設、田間工程改造、自動化工程建設、信息化系統建設等幾個部分。信息化系統的建設主要包括業務應用系統、數據庫建設。業務應用系統主要包括智能門戶、灌區一張圖、基礎信息、實時監控系統、灌溉管理、費用計收管理、統計分析、運行維護管理、微信小程序的功能開發共9項內容。

3.1 灌溉自動化

該項目現代化灌區信息化系統是鹽池縣試點示范項目。項目通過建設數據中心、業務平臺等核心框架，配套賈家圈片區自動化測控體系，并在此基礎上完善專題數據庫及包含基礎信息、實時監控及灌溉管理等應用系統，通過智能門戶、“一張圖”及“一人一頁”提高賈家圈灌溉片區控制及計量工程管理效率與服務水平。通過安裝測控一體化閘門，對干渠直開口和斗口實現自動計量和控制；通過安裝田間遠程控制電磁閥，對田間灌水實現精準控制、均衡灌水，實現了灌溉用水全過程精細調度和智能化管理。

3.2 管理智能化

項目區的輪灌方式為分支管輪灌，支管為φ110PVC-U管，每次開啟關閉分支管球閥均需手動操作。本次設計輪灌方式為支管輪灌，即在支管安裝電磁閥，明確每個支管控制灌溉面積，制定此輪灌溉支管水量。支管閥門開啟后，支管上所屬出水樁均為常開狀態，此種輪灌方式能在一定程度上減少開啟閥門的數量，減輕管理人員作業量，減少管理成本。改為支管輪灌后需對原設計的輪灌組重新劃分，采用互聯網技術，利用灌溉管理決策系統，根據土壤墑情、作物長勢和氣象變化，進行供水調度和適時灌溉。

3.3 服務便捷化

通過灌區信息平臺建設，實現灌溉管理PC端和手機端實時操控，為農戶提供便捷化服務。農戶由過去大水漫灌時的扛鍬、排隊、守夜灌溉，變為現代化的“指尖一點”灌溉；由過去的灌多灌少憑經驗、田間淌水浪費大，變為現在的精準用水、精準灌溉，灌水效率大幅提升，勞動用工和勞動強度大幅降低。

3.4 技術集成示范

依托寧夏大學和寧夏回族自治區農科院、寧夏農業技術推廣總站等技術團隊，融合農機農藝與水肥一體化灌溉技術，創建玉米高產栽培示范區。一是推行控水減肥栽培技術。根據土壤肥力和玉米生長規律，采用滴灌、水肥一體化、自動化控制等技術，實現精準用水、高效用肥、按墑灌溉、增產增收。二是推廣先進適用種植技術。采取高光效寬窄行播種和干播濕出技術，出苗率由往年85.4%增加至92.1%，促進了玉米群體結構和質量提升。三是開展全程機械化生產示范。利用北斗導航定位播種技術，提升了農機作業質量、標準和效率；采用新型植保無人機進行病蟲害綜合防控，實現統防統治；玉米實現耕種收全程機械化。四是篩選確定優新品種和灌溉制度。開展飼用玉米優新品種對比、玉米專用肥施用量、播種密度、氮磷鉀肥料利用率及灌溉用水量試驗，為高效節水農業提供了有力的技術支撐。

4 效益分析

通過項目建設和企業化管理，實現了統一托管、水肥一體和自動灌溉，經濟效益、社會效益、生態效益顯著。

4.1 經濟效益

該工程涉及賈家圈片區總面積476.5 hm2，通過首部水肥一體化改造、田間管網改造、田間自動化改造、自動化控制中心等工程，提高農田基本設施條件，充分利用水資源，節約水資源，達到灌區土地肥沃、水利設施齊全、農路暢通、林網適宜、技術先進適用、優質高產增效的目標。實現“三省兩增”[2]。1)省水。灌溉用水由原來的7 500 m3·hm-2減少到現在的3 225 m3·hm-2，節約用水4 275 m3·hm-2，灌溉水利用效率達到90%以上；2)省工。由原來的一家一戶田間管理模式轉變為自動化管理，節省勞動力450余人；3)省肥。由原來的675 kg·hm-2，降到375 kg·hm-2，較當前滴灌灌溉節肥45%以上；4)增加產量。2022年鹽池縣惠安堡鎮遭遇持續兩個多月的高溫干旱天氣，賈家圈示范區通過加密灌溉頻次，在不增加總用水量的情況下，保障了玉米的正常生長，與未實施高標準農田試點灌溉的行政村相比，賈家圈玉米株高普遍提高0.5 m以上，結實率增加30%；5)增加收入。節省成本3 000元·hm-2，增產3 000 kg·hm-2，按2022年玉米市場價3 元·kg-1計算，增收0.9萬元·hm-2。促進農業產業的良性循環，使項目區取得顯著的社會經濟效益和生態環境效益，促使鹽池縣農業及農村經濟可持續、快速發展。

4.2 生態效益

該項目的實施可有效提高灌溉保證率，通過集中、精準統一施肥，極大地改善生態環境，對地下水保護起到積極作用；增加綠化面積，形成了田成方、樹成行、林成網、路相通的現代化生態灌區，在防風固沙、保持水土、固土蓄肥、改善區域小氣候等方面發揮了重要作用，最大限度降低自然災害的作用。

4.3 社會效益

建設高效節水試點示范區，促使成立滴灌管理協會、指定專管人員、采取社會化有償服務等方式。創新管理機制，實現農田灌溉、施肥、病蟲害防控三統一，減少農業生產成本，提高農業產量，加強建后管護和技術支撐作用，提升耕地綜合生產能力，通過建立智能化的高效節水農業建設、管理、運營體系，實現灌溉智能化、管理精細化、服務便捷化、運維專業化、工程數字化，促進土地流轉，為發展規模化經營和訂單農業做好基礎。通過宜機化改造建設，實現節水灌溉，形成區域化種植、專業化管理、公司化運營局面，以利于市場規模的形成。