阿克苏河流域灌区灌溉水利用效益的研究

张文剑

(新疆维吾尔自治区塔里木河流域阿克苏管理局，新疆阿克苏843000)

0 引言

我国水资源紧缺，建设节水型社会丝毫不能懈怠。自上世纪80年代以来我国的节水已有明显成效。我国万元GDP用水量，1980年是982 m3，2000年降到 610 m3，2003年降至448 m3[1]。但我国农业是用水大国，新时期面临的水资源形势更加严峻，农业的干旱缺水呈现愈来愈严重的态势。维系良好的生态环境，建设节水高效农业，提高灌溉管理水平，实现水资源的合理开发、高效利用、优化配置和有效保护，是避免水危机的关键。

灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收(消耗)等4个环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术体系，节水灌溉目的是提高灌溉水的利用效率和效益。灌溉水利用效益的指标目前尚无统一的规定，但目前常用的指标是以产量计的“作物水分生产率”，即1 m3水能产生多少农业生产价值的产品[2]。

水分生产率反映水量的投入产出效率，是节水灌溉与高效农业发展的重要指标之一。近年来，国内外越来越多地采用“水分生产率”来衡量水资源利用状况或灌区的用水管理水平。目前情况是我国的水分生产率普遍＜1 kg/m3，发达国家的水分生产率已接近2 kg/m3[2]。如何利用有限的水资源创造更多的价值，这是水土资源匮乏地区各级政府及水利工作者面临的任务，也是此项研究的目的。

此项研究从典型农田小区、试验典型小区、典型分区3个方面研究作物水分生产率和灌溉效益的关系，为指导今后灌区农业灌溉及农业结构调整服务。

1 典型农田的作物水分生产率的调查与分析

1.1 棉花的水分生产率分析

根据全灌区棉花种植区域及品种，选择了位于阿克苏市良种场的阿河管局试验站一块陆地棉、哈拉塔镇十五大队、阿瓦提县丰收二场各一块长绒棉农田，基本上代表了本灌区目前的实际情况。

在田间布置了中子仪的测管，每10 d测定1次土壤含水率、灌水后加测，监测作物生育期农田水分状况;调查施肥、农作、产量等情况。经过分析和计算，得出灌水量、耗水量和产量情况见表1。

表1 棉花典型农田灌水量、耗水量、产量和水分生产率

根据本组典型农田田间监测和调查，目前阿克苏灌区棉花的水分生产率约在0.65～0.75 kg/m3。由于该数据直接来自本灌区，对灌区管理有实用价值。

1.2 冬小麦+玉米的水分生产率分析

因为光、热、水、土条件，全灌区冬小麦种植大致在流域上中游地区，选择阿克苏市良种场的阿河管局试验站大田冬小麦地作为典型农田，冬小麦收割复播玉米，将冬小麦与玉米并在一起分析。

2010年冬小麦+复播玉米生长期共浇水7次(4月15日、4月30日、6月11日、8月1日、8月20日、9月14日、11月15日)，由典型农田冬小麦+玉米中子仪监测过程，可以看出灌水前后土壤含水率值的变化、并估算每次灌水量，结果见表2(a)、表2(b)。

表2(a) 2010年试验站大田冬小麦地作物全生长期灌水情况表 m3·(hm2)－1

表2(b) 2010年试验站大田复播玉米地作物生长期灌水情况表 m3·(hm2)－1

根据中子仪测得的土壤含水率变化、得到2010年冬小麦的实际灌水量为4 700 m3/hm2。复播玉米灌水量为4 194 m3/hm2，根据2010年在作物生长期实际监测有效降雨约30 mm，即300 m3/hm2，则田间作物生长期耗水总量为9 194 m3/hm2。

(2)2010年典型农田种植冬小麦品种为5 316，平均单产6 750 kg/hm2，复播玉米单产为5 700 kg/hm2，计算作物水分生产率见表3。

表3 典型农田作物灌溉水分生产率调查分析

本典型农田作物水分生产率达1.35 kg/m3(小麦、玉米)，大体表明了阿克苏市周围的作物水分生产率的水平。

2 试验站典型小区水分生产率的试验

2.1 试验实施方案

在阿克苏河流域管理局的试验站，进行作物不同灌水的小区试验。

在试验站院内布置两组(对照)2×5个灌水试验的地块，每个地块约为0.001 5 hm2，对每个地块的四周进行了1.5 m深的垂直防渗处理。每组地块大小、土质和气候条件相当。

进行了棉花不同灌水次数的试验，两组均有5个不同的灌溉处理，灌水次数分别为1、2、3、4、5次，每次灌水量相同，同一灌溉处理均有一个重复(对照)。

应用中子仪监测每个试验地块不同深度的土壤含水率变化过程，较详细地了解农田供水和耗水过程，收获时准确测定试验田块作物产量，由此得出较科学和可靠的水分生产率数据，综合分析作物的产量、作物水分生产率与耗水量的关系。

2.2 耗水量、灌水量与作物产量的关系分析

表4为由1 m土壤储水量的灌水量、计算的作物耗水量，实测的作物产量(籽棉)、计算的作物水分生产率的试验结果。

根据表4结果，绘出棉花产量与耗水量、棉花水分生产率与耗水量的关系见图1、图2。

表4 2010年试验站棉花生育期的不同灌水处理的耗水量、产量与水分生产率

图1 棉花产量与耗水量关系

图2 棉花水分生产率与耗水量关系

2010年度在试验站进行的棉花灌溉试验，可得到以下初步结果:

1)图1和图2结果表明，棉花的产量和棉花水分生产率随耗水量的加大而增加，但不是直线增加，开始增长率大，随后逐渐减少，到一定程度后棉花产量、水分生产率达最大值，其后随耗水量的增加、产量与水分生产率不仅不增加，反而降低，且均可用二次曲线表示。这组试验与国内已有的小麦、玉米等作物灌溉试验结论相一致，也起到互相佐证作用。

2)试验表明，棉花产量最大的耗水量约500～550 mm;棉花水分生产率最大时的耗水量约400 mm左右，与产量最大的耗水量不完全一致。

2010年的试验说明，灌3水时产量最高，灌2水时水分生产率最高。在可利用的水资源总量一定情况下有个优化问题。对一个灌区、一个灌域或一个分区，是争取作物水分生产率最高还是总产量最高、还是兼顾两者?需要根据灌区的具体情况进行决策。

3)根据本流域土地资源丰富、水资源紧缺的现状与以上试验结果相结合，可考虑采用3次灌水的种植方式种植棉花，相应耗水量在400 mm左右。

3 结论

局试验站小面积棉花试验说明灌水量与产量不都是正比关系，当棉花灌了5水，产量反而下降。灌4水产量最高、灌3水水分生产率最高。如果灌区水量基本能满足现有灌溉面积需要，为提高现有农作物的单位面积产值，以灌3水为佳[3]。若灌区现有灌区面积过大，现有水量无法充分满足灌区农作物灌溉需要，为获得灌区的最大效益和灌区均衡受益，可采取非充分灌溉的灌2水方法，以使有限的水量发挥最大的经济效益。灌区其他农作物采取何种灌溉方法，对农业节水灌溉经济效益的分析和计算从理论上进行了系统的阐述[4]，需进一步对其他作物进行类似的试验，应用试验结果指导生产，以在本地区实现科学灌溉。在目前新疆大力发展棉花生产情况下，掌握棉花用水与产量的变化规律，促进节水与增产相结合，无疑对推动新疆的支柱产业，提高棉花经济效益有现实的指导意义[5]。

[1]郭大本.中国城市目前的水形势[J].黑龙江大学工程学报，2011，2(01):41 －44.

[2]段爱旺，张寄阳.中国灌溉农田粮食作物水分利用效率的研究[J].中国工程学报，2000，16(04):41 －44.

[3]王向东.呼伦贝尔市岭东南地区农业节水灌溉研究[D].北京:中国农业科学院，2006.

[4]王建勋，庞新安，刘彬 .农业节水灌溉经济效益的分析和计[J].中国农学通报，2006，22(01):372.

[5]胡顺军，宋郁东，周宏飞，等.塔里木盆地棉花水分利用效率试验研究[J].干旱地区农业研究，2002，20(03):66－70.