浅谈灌溉试验站建设与运行管理

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(长江科学院 农业水利研究所，武汉 430010)

2011年国务院发布的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》和中央一号文件明确提出，建立用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三项制度”，划定用水总量、用水效率和水功能区限制纳污“三条红线”。2017年中央一号文件“大规模实施农业节水工程。把农业节水作为方向性、战略性大事来抓，加快完善国家支持农业节水政策体系”。可见，水是推进农业供给侧结构性改革、推行绿色生产方式、增强农业可持续发展能力的重大和关键问题。未来我国以农业为主的用水结构将长期存在，灌溉是用水大户的基本局面不会根本改变。

在水土资源约束日益加剧的条件下，保障国家水安全以及粮食安全的用水需求，最迫切、最有效的办法是节水。通过大规模实施农业节水工程，推动农田水利从提高供水能力向更加重视提高节水能力转变。而通过开展灌溉试验研究，推广和普及喷灌、滴灌、管道输水灌溉等先进节水技术，实现适时、适量、精准、科学灌溉，并科学评价农业节水技术的节地、节能、减排、增产、增效、增收等一系列综合效益，是推动农业节水的重要基础和保障措施。

1 灌溉试验及试验站的功能定位

建设灌溉试验站，开展灌溉试验研究，是开展农田灌排工程规划设计，促进工程科学管理与运行的基础，是提高农业用水效率、落实水资源管理“三条红线”的重要依据，是发展高效节水灌溉、推动现代农业发展的重要科技支撑，是降低农业灾害风险、保障粮食安全的必然要求，是减少农业面源污染、推进生态灌区建设的重要保证，是发挥示范带动、强化公共服务职能的迫切需要[1]。

1.1 开展基础试验研究

针对试验站所属辖区水利及国家发展的形势与要求，结合当前及今后要解决的水利科技问题，确定试验研究项目，开展各类基础试验研究。主要开展的试验研究包括：作物蒸腾蒸发量试验、灌溉制度与灌溉效益试验、作物水分生产函数与劣质水安全利用试验、灌溉方法及灌水技术试验以及土壤、作物、水分、气象条件观测等[2]。开展灌溉试验前，应根据试验任务的要求，编写试验设计书，合理确定灌溉试验的处理，并根据试验场地面积、土壤肥力状况和试验设计的主要任务，统一规划试验小区。

1.2 基础资料收集整理

基础资料收集整理包括整理、分析和整编3个部分。对试验的基本情况、土壤理化性质、耕作栽培情况、灌溉排水与农田水分状况、作物生长发育状况、生理生化状况、气象条件及农田小气候状况、测产情况等原始资料，要分科目进行整理。对于农田水分状况、气象条件及农田小气候等定期、连续的观测资料，应按照旬、月、年进行统计整理；试验结果要进行显著性检验，根据试验处理的设计，一般可采用t检验法、方差分析法(F检验法)。汇总试验站及所属辖区按全国统一部署所观测、采集的资料，对积累满5 a的观测资料应进行统一整理汇编，并报上级主管部门。

1.3 技术成果示范与推广

促进农业节水发展是开展灌溉试验和建设灌溉试验站的主要功能之一。灌溉试验应坚持水利与农业、田间试验体育室内分析结合的原则，确保试验成果有利于提高灌溉水利用率和水分生产率。试验站应与科研院所、高等院校等有关研究部门、单位开展广泛合作，将试验研究的高效节水灌溉技术模式、农业面源污染调控模式等先进技术成果在较大范围上进行示范与推广。同时，可以对量水设施等先进农业水利仪器、设备进行试验和检验，为灌区现代化改造建设提供支撑。

1.4 农业水利技术和管理培训

试验站应具备开展技术培训的能力，与协作单位(高等院校、科研院所)共同形成较强培训技术团队，在试验站设置必要的培训设施，培训试验站所属辖区水利科技研究人员；同时，也可以协助水行政主管部门开展灌溉用水管理、灌溉信息化等相关的农业水利技术培训。

1.5 国内外学术交流和节水灌溉科普教育

试验站开展的灌溉试验研究和技术推广应代表试验站所属地区甚至国内先进水平，具备与国外相关机构开展学术交流、展示国内外最新水利科技与成果的条件。同时以试验站科研及推广项目为依托，开展节水灌溉和农业面源污染控制科普教育，增强全民节约用水、科学用水、保护水环境的意识。

2 灌溉试验站建设的主要内容

灌溉试验应包括大田作物和设施农业的灌溉模式、灌溉制度、水肥耦合及灌溉效益试验，作物需水规律及降雨利用量试验，作物受旱、水分胁迫、水分生产函数及优化灌溉制度试验，渠系及田间量水设施、防渗措施及效果试验，灌溉排水对生态环境影响及生面源污染修复技术及除涝排水试验等。

2.1 作物试验小区

2.1.1 大田作物试验小区

在大田作物试验小区主要开展粮食作物需水规律和水肥调控试验。包括滴灌区、微喷灌区、微润灌溉区、标准旱作试验小区、中试区，开展棉花、玉米、小麦等旱地作物以及水稻等水田作物的灌水方法、灌水技术、需水规律、灌溉制度和灌溉效益等试验。其中，一些精细的探索性内容，须与测坑、大型测筒的试验相配合。试验时，可根据具体的试验处理，在每个试验区内部再设置小区，安排不同灌溉制度的处理和重复。

2.1.2 设施农业试验小区

在设施农业试验小区主要开展蔬菜、花卉、果木等经济价值较高的作物需水规律和品质影响试验，主要有微喷灌系统、微润灌溉系统和滴灌系统等。

2.2 测坑试区

测坑是灌溉试验站最重要的试验设施之一，许多精度要求较高的试验都要求在高标准的测坑中进行。测坑占地形状一般为矩形，长度方向宜为南北向，宽度方向宜为东西向。地下室内布置有:测坑的供排水系统，测坑剖面上的水、盐、温度监测系统，自动控制系统和数据采集系统等。测坑两侧应设置保护区，保护区外设置自动遮雨棚。测坑供排水系统分别设置地上供水和地下自动供排水系统，地下供排水系统由供水箱、自动供排水装置、管道、管网等组成。

2.3 大型蒸渗器(测筒)试区

具有作物受旱胁迫、作物水分生产函数试验、作物水肥生产函数试验等较多试验处理，同时试验精度要求又较高，为满足上述试验的开展，应规划布置大型蒸渗器试区。蒸渗器采用地埋双套筒的方式安装在田中，并设活动遮雨棚。蒸渗器中水量平衡可用测针测量，也可由专门定做的土壤分析秤通过称重测量；特别是在蒸渗器中无水层时，称重法可达到0.1 mm的精度，与传统的土壤含水率测定法相比，大大提高了水量平衡的观测精度。蒸渗器试区周围应布置保护区和隔离带。

2.4 灌溉排水和面源污染调控

根据灌区现代化改造要求，现代灌溉排水试验可以包括非常规水安全利用、面源污染湿地修复等内容。

(1)非常规水安全利用试区。用于研究灌溉排水再利用的相关问题，并开展相应的非常规水安全利用试验。

(2)湿地植被筛选区。对于南方丰水区的灌溉试验站，应考虑安排湿地植被筛选区。主要用于培育以及筛选适应南方丰水区气候特点和水质特性，并具有较强的氮、磷去除能力及较佳经济效益的水生植物。

(3)农田面源污染湿地修复试验区。主要通过种植不同植被吸收、沉降农田排水中的氮、磷浓度，通过逐级降解减少和去除农田面源污染。此试验区布置在灌溉主试验区的排水下游，便于收集旱地作物区和稻田作物区的排水以及及时使降水排入生态主干沟。

2.5 气象观测站

气象数据的观测是开展作物需水规律、灌溉制度与灌水方法、水分生产函数等试验的基础资料。对于自行观测气象数据的灌溉试验站，气象观测站的设置、观测方法与标准要与县级气象站的标准相同。按中央气象局编定的《地面气象观测规范》要求，气象观测场面积一般采用25 m×25 m=625 m2，确因条件限制，也可以为16 m×20 m=320 m2。安装的气象仪器设备包括蒸发皿、日照仪及日照强度仪、百叶箱、风速仪、雨量计、地面温度计、冻土器、风向器、积冰架、气压计、辐射仪[3-4]等。气象观测数据要对大气温度、大气相对湿度、风速、日照时数、降雨量、蒸发量、太阳辐射强度等以旬为单元进行系统的整理。

2.6 水源工程及灌排系统

试验站应有充足、稳定、水质达标的灌溉水源和供水工程。考虑到开展灌溉试验需水在时间上的随机性及需水量大小变化较大，例如在对测坑及测筒灌溉时，灌水量特别小，泵站开启过于频繁就容易造成损耗，因此，在泵房一侧可配套建设压力罐供水装置，在日常灌水，特别是对压力要求不大的测坑、测筒、试验小区等进行灌溉时，直接由压力罐供水。生活饮用水以及实验大楼、人工模拟降雨大厅以自来水为水源，由市政供水。

2.7 办公生活区

根据试验站的任务职责、工作性质和试验要求，办公生活区可以包括办公室、实验室、资料室、会议室、节水灌溉科技展示大厅、培训用房、职工临时值班用房、专家接待用房、仓库、器具及设备维修室、车库等。试验站应根据功能定位和场地条件对办公生活区的建设内容进行适当的调整，既要保证满足正常的灌溉试验站运行，又不能过度开发建设，造成资源和资金的浪费。实验室布置土壤理化实验室、植物生理实验室、土壤水分及溶质运移实验室、植物生长气候室。

3 灌溉试验站建设管理有关要求

3.1 试验站选址

试验站选址首先应根据功能定位，考虑所属行政区划主要作物的代表性，比如以南方丰水区节水减排为研究对象的试验站，就不能布设在西部山丘区，而应考虑成都平原、江汉平原、赣抚平原、洞庭湖区等水稻种植比较集中的地区[5-6]。其次试验站选址应该交通方便，一是方便试验站建设时试验设施、工具等进场，二是便于试验站管理人员和科研人员开展试验研究。再次是水、电、通讯要有保障，这是试验站运行的基本条件。最后应考虑试验站征占地尽可能有较长时间的使用权，一般不低于30 a。

3.2 试验站设计

在试验站规划、设计时，应选择具有专业知识和相应资质的单位，并且广泛调研现有试验站运行管理中发现的问题和比较好的经验、理念[7-8]。为体现海绵城市理念，试验站建设尽量采用低影响开发技术。低影响开发技术包括不同形式的低影响开发设施，主要有透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管(渠)、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等。同时，试验站设计时，应充分考虑现代化要求，试验数据采集、传输务必实现信息化，以减少人工劳动强度和运行管理成本。

3.3 试验站施工管理

试验站普遍投资规模在数百万至几千万元，甚至过亿元，除了按照水利工程建设程序组织招投标外，还应有针对性地选择具备资质、有经验的施工队伍。在施工过程中需要加强监理工作，特别是对测坑、蒸渗仪等地下隐蔽工程以及作物试区的防渗工程加强质量监督管理[9-10]。试验站建设旨在为灌溉管理和面源污染控制提供科学依据，因此应做好施工过程中的环境保护和水土保持。

3.4 试验站验收管理

试验站建设任务完成后，试验站建设主管部门应及时组织设计单位、施工单位、监理单位以及供货商等有关单位和部门，开展试验站竣工验收，验收合格后方可交付使用。

要特别注意试验站建设的档案管理，确保规划、初步设计、施工资料、监理资料、设备资料齐全，整理完成后，宜电子化，作为试验站信息化的一部分内容[11]。

4 灌溉试验站运行管理

4.1 机构和人才队伍建设

试验站应成立专门的运行管理机构，配备专业人员，保障试验站的日常运行和管理，开展作物节水灌溉和面源污染调控等试验研究，进行先进技术和设备的试验、示范和推广。比如，江西省灌溉试验中心站在2012年时有试验人员18人，其中高级职称2人、中级职称4人；同时根据工作需要，设置了农田水利与高效节水灌溉研究室等5个研究室和办公信息宣传中心等2个管理中心，为灌溉试验站的运行管理提供了机构和组织保障。

4.2 财政支持

试验站用水、用电、通讯以及管理人员的工资等基本开支应纳入试验站上级管理单位的年度财政预算，并列为经常性事业经费，以保证工作人员的积极性。江西省灌溉试验中心站将人员工资福利与日常管理费(办公、水电费)等纳入赣抚平原灌区管理局财政预算，基本解决了日常运行经费来源问题，为试验站政策运行解决了后顾之忧。

4.3 科研合作

除了完成基础的试验观测和数据采集，保证试验站正常运行之外，作为全国灌溉试验站网的组成部分，还应直接参加或承担全国性的试验攻关项目，结合地区特色开展试验研究，这对于提高我国灌溉科学的整体水平将发挥巨大的效益。同时，需加强与大专院校和科研院所的合作与交流，并成为这些科研单位开展灌溉排水领域科学研究和技术示范推广的基地和平台[12-13]。江西省灌溉试验中心站、湖北省灌溉试验中心站等是在合作交流方面比较成功的例子。

4.4 建立评价制度

为了鼓励试验站开展先进节水技术、农业生产技术的研究与示范，推动当地农业生产现代化，很有必要建立试验站网考核评估制度，以省级行政区为单元，每年或每两年评估一次，对管理人员及制度、科研实验科学性合理性、科研成果、技术推广等进行评价，设立奖励制度。对于向广大农民传播新的科技知识、提高农民的科技文化素质起到辐射和示范作用的试验站，应进行重点宣传和奖励。

5 结论与展望

(1)大规模实施农业节水工程是推动农业供给侧结构改革的重要保障，而灌溉试验是农业节水工作的基础。因此加强我国灌溉试验站(网)建设和管理，通过灌溉试验的开展，掌握变化环境下作物需水规律，大力普及喷灌、滴灌、管道输水灌溉等节水灌溉技术，将实现适时、适量、精准、科学灌溉，进而实现节地、节能、减排、增产、增效、增收等一系列综合效益，有效改善农作物品质，降低农业生产成本，提高农产品竞争力。

(2)各级政府和水行政主管部门应高度重视灌溉试验工作，推进《全国灌溉试验站网建设规划》的实施，并协调国土、农业、水利、林业等部门，落实试验站选址、机构设置、人员编制、运行经费、试验任务等内容。

(3)水行政主管部门和流域机构应推动辖区内试验站网建设与管理的经验和成果交流，并促进先进节水技术、方法和设施设备的推广应用，真正为农业供给侧结构性改革提供技术支撑。

各地农田水利主管部门应在保障灌溉试验站机构和队伍建设方面给予支持，并将试验站人员工资和基本运行费用列入财政预算，确保灌溉试验站的基础试验和公益研究作用得到全面发挥。

(4)通过科研合作和考核评价制度，增强灌溉试验站开展节水灌溉技术科研和推广的能力，提高试验站管理水平。