德州市農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術體系分析及研究

李文娟

(德州市水利事業(yè)發(fā)展中心，山東 德州 253014)

1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

德州市位于魯西北黃泛沖擊平原，轄2區(qū)7縣2市，總面積1.03萬km2，耕地面積943.03萬畝，農(nóng)產(chǎn)品以小麥、玉米、棉花、蔬菜為主，是全國重要的糧食生產(chǎn)基地。德州屬資源性缺水地區(qū)，當?shù)厮Y源主要有地表水、地下水、黃河客水和引衛(wèi)水。當?shù)氐乇硭Y源量為2.91億m3，地下水資源量為8.95億m3，多年平均引用黃河客水量為12.63億m3，衛(wèi)運河多年平均徑流量為0.17億m3，全市多年平均水資源總量為13.71億m3，人均占有量為211.00m3，僅為全國人均水資源量的10%，全省平均水平的61%。根據(jù)《德州市水資源公報》，平水年全市用水總量約20.00億m3，其中，農(nóng)業(yè)用水量占用水總量的80%以上，地多水缺，水資源極其匱乏是基本市情。

德州市立足缺水實際，按照“以水資源科學利用支撐農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”的思路，堅持工程措施與非工程措施相結合，優(yōu)化用水布局，調整用水結構，實行最嚴格的水資源管理制度，以水利灌溉設施配套為基礎，以節(jié)水改造為重點，從根本上轉變農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展方式，解決農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展中的用水總量大、節(jié)水灌溉技術和配套設施差、灌溉方式粗放和水資源利用效率低等突出問題。經(jīng)過多年努力，截至2020年底，全市總灌溉面積846.36萬畝，其中耕地灌溉面積777.24萬畝，林果和其他經(jīng)濟作物灌溉面積69.12萬畝。有效灌溉面積826.22萬畝，其中節(jié)水灌溉面積439.60萬畝，節(jié)水灌溉率為53.2%，高效節(jié)水灌溉面積421.27萬畝，占節(jié)水灌溉面積的95.0%，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達0.6369。各縣市區(qū)節(jié)水灌溉面積情況見表1。

表1 各縣市區(qū)節(jié)水灌溉情況 單位：萬畝

2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展技術體系分析

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是一項系統(tǒng)工程，灌溉用水從水源到田間，再到被農(nóng)作物吸收，主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和農(nóng)作物吸收等環(huán)節(jié)。德州市在農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展過程中，以水資源節(jié)約保護、高效利用為核心，開展節(jié)水集成技術研究，采取科學規(guī)劃、規(guī)模推進、建立機制、政策引導、完善管理等一系列措施，銜接配套使用國家大中型灌區(qū)節(jié)水改造、小型農(nóng)田水利重點縣建設、高標準農(nóng)田建設、水肥一體化建設等項目資金，在各環(huán)節(jié)采取相應節(jié)水措施，形成了發(fā)展社會化、工程標準化、建設規(guī)模化、科技現(xiàn)代化、服務專業(yè)化的完整節(jié)水灌溉技術體系，從水源到田間地頭最大限度地減少水量損失，并獲得最大綜合效益。

2.1 輸配水過程節(jié)水

德州市當?shù)乜衫盟Y源量僅8.00億m3，正常年份需水量為20.00億m3，長期以來，依托潘莊、李家岸兩大引黃調水工程年均引水15.00億m3，其中80%以上用于農(nóng)業(yè)灌溉，使全市糧食連年穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)得到有效供水保障。農(nóng)業(yè)是用水大戶,同時也具有最大的節(jié)水潛力。

“十三五”期間，德州市大力實施大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，累計完成投資13.44億元，總干渠基本改造完畢,改造骨干渠道456.5km、襯砌渠道343.6km、配套建筑物785座，灌區(qū)信息化技術得到廣泛應用。新增、恢復和改善灌溉面積343.60萬畝，畝均灌溉用水量降至201.2m3，渠系輸水效率提高16.0%，新增節(jié)水能力2.15億m3。灌區(qū)節(jié)水改造后，總干渠及干支渠糙率減小，流速增大，減少了引水、輸水、配水過程中的水量損失，渠道供水能力大幅提高，提高了骨干渠道引輸水能力和輸水效率。水情監(jiān)測、閘門遠程控制、視頻監(jiān)控、灌區(qū)量控智能化管理系統(tǒng)等的信息化設備助力了水資源科學調配與合理使用，依靠科技加強灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)灌區(qū)水資源的可持續(xù)利用和發(fā)展，有效緩解了全市農(nóng)業(yè)用水剛性需求與供水嚴重不足的矛盾，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設提供了強有力的水利支撐。

2.2 工程技術節(jié)水

德州市以高效節(jié)水為中心，統(tǒng)籌考慮水土資源條件和農(nóng)業(yè)發(fā)展布局，積極開展節(jié)水灌溉、旱作農(nóng)業(yè)、有限灌溉并行的節(jié)水體系建設，合理調配引黃水資源，科學制定農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合發(fā)展規(guī)劃，區(qū)別不同類型灌區(qū)，結合不同農(nóng)田生態(tài)特點和作物本身需水特性，確定適宜的節(jié)水灌溉方式，充分發(fā)揮各節(jié)水灌溉方式優(yōu)勢和作物節(jié)水潛力。重點支持糧食主產(chǎn)區(qū)、優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)、特色經(jīng)濟作物區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉，優(yōu)先在水資源緊缺、地下水嚴重超采、生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)實施高效節(jié)水改造，加快實現(xiàn)水源、輸水、配水、灌水全過程精細化管理。

2.2.1 規(guī)模化發(fā)展低壓管道灌溉

低壓管道輸水具有輸水迅速、節(jié)水、省地、增產(chǎn)等優(yōu)點，可用于大田作物及果樹、蔬菜等經(jīng)濟作物灌溉，其工程投資低，對水質要求低，且對地形起伏有一定適應能力，管理使用方便。德州地處黃泛平原，地勢平坦，具有大力發(fā)展低壓管道灌溉的有利條件，是大田糧食、棉花作物首選的節(jié)水工程形式，也是目前德州市應用最廣泛的節(jié)水工程形式之一。

引黃提水灌區(qū)，通過建立泵站集中提水，再鋪設管道形成輸水網(wǎng)絡，采用“泵站提水+管道輸水+出水口”的灌溉模式，實現(xiàn)以管代渠、灌排分設和無縫隙灌溉，如禹城、平原、武城、陵城等縣市區(qū)均采用此模式；在地下水資源富水區(qū)，主要以地下水為灌溉水源地區(qū)，采用“機井+管道輸水+出水口”的灌溉模式，如齊河、平原、臨邑等縣，淺層地下水水量充足，水質好，出水量一般在50m3/h以上，重點推廣機井灌溉。首部供水形式確定后，以泵站或機井為供水水源，輸水網(wǎng)絡形成樹狀結構分散至田間，管徑從800mm到125mm(田間出水口)不等，管材主要是玻璃鋼和PVC兩種，整個管網(wǎng)遍布系統(tǒng)的每一個角落。 同時，在工程建設中積極推廣新技術、新設備，廣泛應用管道節(jié)水灌溉IC控制系統(tǒng)、機井提水灌溉遠程控制系統(tǒng)、多功能給水栓、測水量水設施等，形成“一泵/井一網(wǎng)一卡一表”灌溉模式，提高了農(nóng)業(yè)灌溉信息化水平，運行方便、快捷、高效，被百姓稱之為“田間自來水”。

2.2.2 多渠道助推微噴灌灌溉

德州市以建設節(jié)水型社會為突破口，以“總量控制、定額管理”為抓手，大膽探索，勇于創(chuàng)新，通過項目帶動發(fā)展微噴灌等高效節(jié)水灌溉模式，結合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整、土地流轉、水權水價制度改革、智慧灌溉物聯(lián)云系統(tǒng)技術等措施，挖掘用水潛力，緩解水資源供需矛盾。

“十三五”期間，全市農(nóng)村土地流轉加速，新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體流轉農(nóng)戶承包地，多種形式的農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營家庭農(nóng)場以及合作社興起。截至2020年底，全市農(nóng)村土地流轉總面積達370.11萬畝，占農(nóng)戶承包地面積的44.28%，農(nóng)民合作社16577個、家庭農(nóng)場3837個，其中經(jīng)營規(guī)模100畝以上的農(nóng)場1858個，占45.02%，流轉土地主要用于糧食、蔬菜、林果、棉油種植和養(yǎng)殖等，新農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式對發(fā)展節(jié)水灌溉有了新需求。

新形勢下，德州市牢固樹立和貫徹落實新發(fā)展理念，堅持規(guī)劃發(fā)展與水土資源條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展格局相適應，鼓勵新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體參與農(nóng)田水利工程建設管理，創(chuàng)新多種合作模式促進微噴灌高效節(jié)水灌溉項目實施，充分調動地方和受益主體積極性，按照集中連片建設、規(guī)模化發(fā)展的要求，將重點放在節(jié)水潛力大、群眾積極性高、節(jié)水效益顯著地區(qū)。對家庭農(nóng)場和農(nóng)民專業(yè)合作社建設的節(jié)水灌溉工程不但在基礎設施建設上給予資金補助，還在先進灌水技術應用上給予重點扶持，裝配電磁閥、取水計量器、墑情監(jiān)測站等現(xiàn)代化設施，項目區(qū)內(nèi)作物可根據(jù)不同生長期、需水狀況、土壤墑情及缺水程度進行適時、適量灌溉，達到精細化灌溉和用水管理，實現(xiàn)統(tǒng)一集約化高效灌溉。

以齊河縣為例，2015年底，齊河被水利部確定為全國首個平原地區(qū)PPP農(nóng)田高效節(jié)水灌溉試點項目區(qū)，引入社會資本建設和管理高效節(jié)水灌溉農(nóng)田，涉及焦廟鎮(zhèn)7個村5292畝耕地，總投資1012.52萬元，水源工程全部為省級以上投資，設備資金由政府與社會資本方按照4 ∶6的比例投入，共安裝中心支軸式噴灌機、卷管絞盤式噴灌機、固定及半固定式噴灌機等節(jié)水灌溉設施幾十臺套，設施科學布局、交叉補漏，保證灌溉不留死角。項目建成后，由項目區(qū)農(nóng)民用水協(xié)會與投資企業(yè)聯(lián)合成立農(nóng)業(yè)灌溉協(xié)會，對項目共同經(jīng)營管理，共擔風險，縣政府建立監(jiān)管、產(chǎn)量及滿意度評估、節(jié)水獎勵等扶持及激勵約束機制，為項目提供政策保障。經(jīng)統(tǒng)計核算， 項目區(qū)全部耕地澆灌周期為10天，總用水量為20.69萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)由0.50提升至0.85，年新增節(jié)水能力33.70萬m3，年新增糧食生產(chǎn)能力63.50萬kg，年增加經(jīng)濟效益197.71萬元，總用電量為6.99萬kW·h，相比項目實施前灌溉成本減少30.0%左右，實現(xiàn)了政府節(jié)水、企業(yè)盈利、群眾受益三方共贏。

通過項目實施帶動高效節(jié)水灌溉模式推廣，同時項目區(qū)示范效應又促進了土地集中流轉，調整優(yōu)化了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和區(qū)域布局，全面提高了農(nóng)業(yè)用水效率和效益，大力推動了全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉變。不斷完善農(nóng)業(yè)節(jié)水工程體系，因地制宜確定不同縣市區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展模式和建設內(nèi)容，切實把發(fā)展節(jié)水灌溉作為加快農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的重要內(nèi)容，建成灌溉方式與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相適應，多種措施相結合的節(jié)水灌溉體系，初步建立了與水資源狀況相適應的高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)結構，從而實現(xiàn)了由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利的突破，形成了合理用水、和諧發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新格局。

2.3 農(nóng)藝技術節(jié)水

農(nóng)藝節(jié)水主要通過農(nóng)藝技術、化控措施，使作物高效利用其根系水分，提高灌溉水和天然降水的利用率，實現(xiàn)節(jié)水增收。目前，本地農(nóng)藝技術節(jié)水措施主要包括農(nóng)藝節(jié)水保墑技術、改進耕作方式、調整種植結構、推廣抗旱品種等。

德州市結合農(nóng)田水利、基本農(nóng)田示范區(qū)、高效節(jié)水灌溉示范區(qū)等項目建設，積極開展各類農(nóng)田節(jié)水示范活動，擴大農(nóng)業(yè)節(jié)水示范區(qū)規(guī)模和范圍。根據(jù)區(qū)域及作物特點，實施平整土地、改造畦塊、改良耕作方法等措施，圍繞冬小麥、玉米、棉花生產(chǎn)等，重點推廣種植抗旱高產(chǎn)作物、覆蓋保墑、冬小麥測墑節(jié)灌等農(nóng)田綜合節(jié)水技術模式，達到科學用水和節(jié)約用水的目的。

土壤墑情監(jiān)測點實現(xiàn)全市覆蓋，監(jiān)測作物由原來單一小麥增加為小麥、棉花，作物生長關鍵時期加強監(jiān)測密度。德州地區(qū)土壤鉀肥和微量元素普遍不足，而氮肥嚴重超標，為此，結合測土配方，對蔬菜實施水肥一體化技術，主要包括恒壓變頻滴灌施肥、重力滴灌施肥、噴水帶施肥和地埋式自動伸縮噴灌等模式。截至2020年底，全市水肥一體化面積約30.00萬畝。精準灌溉，精確施肥，大大促進了水肥利用效率，最終達到以肥調水，以水促肥，并充分發(fā)揮水肥協(xié)同效應，可提高作物產(chǎn)量20%左右，節(jié)水70%左右，節(jié)肥30%左右。

2.4 管理措施節(jié)水

明晰節(jié)水灌溉工程的產(chǎn)權歸屬，落實管護主體、責任、制度和經(jīng)費，建立職能清晰、權責明確、管理規(guī)范的運行管護機制。通過積極探索民辦公助、以獎代補、先建后補等方式，建立有效管護模式，培育新型服務載體，鼓勵和引導農(nóng)民、農(nóng)民用水合作組織及新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體成為節(jié)水灌溉工程建設和管理的主體。目前，各縣市區(qū)逐步建立起適合自身特點的模式，主要有統(tǒng)一管理、中心+協(xié)會管理、承包經(jīng)營3種管理模式。武城縣建立了“灌溉服務中心+用水協(xié)會+村水管員+灌溉服務隊”的管理模式，形成了各級灌溉管理機構職責明確、環(huán)環(huán)相扣、層層管理的新型農(nóng)村灌溉管理體系；平原縣探索出“農(nóng)村灌溉供水服務中心+農(nóng)民用水戶協(xié)會”的管理模式，由“中心”統(tǒng)一管理，協(xié)會具體運作，以確保工程長期有序運行。

同時，德州市以縣為單位開展農(nóng)業(yè)社會化服務示范創(chuàng)建活動，著力構建以鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利服務機構為重點，基層水利管理協(xié)調服務組織、防汛抗旱供水專業(yè)服務組織和農(nóng)民用水合作組織“三位一體”的基層水利服務體系，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)機構技術裝備、辦公設施規(guī)范化標準化，覆蓋全市所有農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全市共恢復建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)水管站131個，建立水利專業(yè)化服務隊150個，專業(yè)服務人員1300余人，發(fā)展農(nóng)民用水合作組織290個，探索建立了“水利服務110”，群眾撥打電話后，服務隊30分鐘內(nèi)就能到達現(xiàn)場，此做法被評為“全國基層治水十大經(jīng)驗”之一。樂陵楊安鎮(zhèn)水管站、寧津劉營伍水管站等12個水管站被評為省級規(guī)范化水管站。

建立健全農(nóng)業(yè)水價形成機制。通過分級制定農(nóng)業(yè)水價、探索實行分類水價、逐步推行分檔水價，建立健全合理反映供水成本、有利于節(jié)水和農(nóng)田水利體制機制創(chuàng)新、與投融資體制相適應的農(nóng)業(yè)水價形成機制。落實地方政府主體責任，鼓勵有條件的縣市區(qū)多渠道籌集資金，在完善水價形成機制的基礎上，逐步建立與節(jié)水成效、調價幅度、財力狀況相匹配的農(nóng)業(yè)用水精準補貼機制和易于操作、用戶普遍接受的農(nóng)業(yè)用水節(jié)水獎勵機制。

3 結 語

德州是農(nóng)業(yè)大市,同時又是資源性缺水地區(qū)。多年來,德州立足缺水實際,不斷改善農(nóng)田水源保障條件，配套田間節(jié)水基礎設施和高效節(jié)水灌溉設備，實現(xiàn)水利、農(nóng)藝、農(nóng)機和管理技術集成創(chuàng)新，初步構建了德州市高效節(jié)水灌溉化體系，提升了地區(qū)節(jié)水灌溉技術水平，有效促進了農(nóng)業(yè)高效節(jié)水規(guī)模化建設,實現(xiàn)了節(jié)水增產(chǎn)增效，取得了顯著的社會生態(tài)效益。自2003年以來，德州市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)由0.5900提高到0.6369，連續(xù)13年實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效不增水，有效緩解了水資源緊缺狀況，加快了農(nóng)業(yè)用水方式由粗放向集約和精準轉變，打造了“灌溉精準化、管理智能化、節(jié)水長效化”的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)格局。