景电灌区玉米节水控盐灌溉制度探讨

冯治凤 刘斌

(甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400)

西北地区地域辽阔，深居内陆，气候干旱，降水稀少，水资源是该地区可持续发展最为重要的自然资源，也是主要的限制因素之一[1]。景电灌区是黄河上游最大的高扬程灌区，同时也是运营时间较长的灌区，为地区经济发展和生态改善作出了巨大贡献，但是目前灌溉水的利用效率普遍较低，因此发展推广节水农业，提高灌溉水和降水的水分利用效率，大量节约农田水分奢侈消耗是景电灌区灌溉制度改革的必然之路[2]。

节水控盐灌溉制度能够高效利用区域经济资源，维持社会生态发展，还能够调整景电灌区的玉米种植结构优化产业经济发展基础，从而降低农业用水、区域用水矛盾，进一步保证区域粮食安全生产[3]。此外立足于景电灌区跨省区、高扬程、大流量的工程特点，落实农业水价综合改革，坚持总量控制以及定额管理等手段，将水资源进行刚性约束，从而转变粗放的用水方式，加强节约和集约属性，充分把握灌溉空闲阶段，进一步通过灌溉维持玉米作物生长，并找到土壤水盐运移规律，通过灌水定额实现节水控盐，维持农业可持续生产。因此，有必要在景电灌区对主要农作物玉米开展节水控盐制度研究，对制定和推行科学合理的定额灌溉和水价政策具有重要指导意义。

1 景电灌区玉米节水控盐灌溉制度研究意义

随着气候的变化和人类活动的加剧，以往的区域尺度和流域尺度上的水盐均衡已经被打破，从而使水土环境产生了根本性的变化，并且对于景电灌区来说，土壤中的盐分会随着水分流窜到地表中，从而产生近现代地表生态过程，进一步致使土壤盐渍化以及次生盐渍化现象严重，长此下去则会导致水资源产生退化现象[4，5]。为了降低对灌区内农业耕地资源的威胁，针对玉米作物，要通过灌溉制度降低种植土壤的锐减趋势，促使农业实现可持续发展[6]。景电灌区虽然耕作土地面积大，但水资源紧缺现象普遍，要想使区域农作物，尤其是玉米农作物高产优质，就需要解决灌溉水紧缺问题，调控水因子，改善土壤环境的负面发展趋势，从而对该灌区生态环境建立起长期化、立体化的影响。景电灌区由于受到传统人工灌溉这一模式的影响，大水漫灌、沟灌、畦灌等方式，极易诱发土壤次生盐碱化问题，进而影响玉米作物的生产质量和实际产量。节水控盐灌溉制度能够有效防止粗放灌溉造成的水土环境，促使灌区内水利工程规划能够逐步扩大灌溉面积，转变灌区用水结构，提高农业作物用水效率，进一步降低水土资源退化的可能性，从而缓解土壤盐碱化问题，提高景电灌区粮食生产能力，通过灌溉模式的选择和灌溉制度的制定，确保玉米农作物土壤水源运移规律稳定，最终实现节水控盐。

2 景电灌区玉米节水控盐灌溉制度研究方法

景电灌区隶属温带干旱大陆气候，且昼夜温差大，蒸发量大于降水量，降水时空分布不均衡，土壤为沙质，地理位置处于腾格里沙漠南端，春季风沙强，年平均气温在8℃左右，导致灌区地表水与地下水资源匮乏，而地下水的补充仅为降雨方式予以补充，但水资源获取不稳定，从而使灌区需依赖黄河水进行农业灌溉，维持工农业生产和水源饮用等需求[7]。截至2022年景电灌区玉米种植面积达92%左右，因此需要制定合理的玉米节水控盐灌溉制度。结合实际调查，对畦灌、沟灌、全膜垄作和膜下滴灌4种模式进行分析，建立评价体系，通过模型分析灌区水盐运移规律，进一步提升节水控盐灌溉制度的科学性和合理性。

2.1 建立灌溉制度综合评价体系

节水控盐灌溉制的建设需要通过综合评价体系打好建设基础，针对玉米种植来说，要根据灌溉模式和评价指标建构特定的模型，可将评价对象设为m，而评价指标设为n，最终的模型矩阵为U，公式：

U=|uij|m×n

式中，不同的指标值Uij受i和j的不同取值影响，如i=1，2…，m，而j=1，2…，n，且m作为项目数进行评价出现。

为了将上述指标进行统一化分析，要将实测内容根据灌溉效益进行具体划分，促使正向指标与灌溉效益相挂钩，数值越大效率越高，二者成正比出现，反之负向指标则呈现递减趋势，代表灌溉效益正在下降。因此这时可判定公式：

rij=(uij-umin)/(umax-umin)+0.001

rij=(umax-uij)/(umax-umin)+0.001

即追求正向大数据指标以及负向小数值指标，且xij作为标准化的指标值出现，uij则为指标特征值出现，umax和umin则分别代表了指标的最大和最小值。

为了加强权重因素分析，需要进一步取得标准，结合评价对象和权重值进行比重分析，公式：

2.2 立足灌区种植结构，建立灌溉制度

作为灌区的主要种植农作物，玉米主要利用套种进行种植，存在覆膜与不覆膜2种模式，并且在市场经济的调节下，灌区夏秋作物种植比例失调，从而导致水资源使用不平衡。因此景电灌区的灌溉制度需要根据灌溉试验站试验数据进行综合考虑制定，分析灌区用水综合能力。根据玉米试验田差异化分析，从而加强灌水定额，缓解实际灌水紧张现象。通过分析玉米作物阶段耗水量，总结蓄水规律，并根据模型建构制定了玉米最佳节水控盐灌溉制度，如表1所示。

表1 玉米灌溉制度设计

在灌水方式上，景电灌区为了推行节水控盐灌溉策略需要以沟灌和畦灌为主要形式，且景电灌区由于灌溉面积过大，且节水成本高，在灌水定额时需要制定用水计划并下达到各个水管所进一步进行渠道分支和段落分支划分，专业人员自报需求水量，上报后需要由水管所进行审核报至灌溉处，进而下达用水计划[8]。根据景电灌区实际，基于上述实验分析基础上制定符合灌区实际的灌水定额，实现以地定量进行玉米作物灌溉，对于沙化土壤种植的玉米应增加一次额外的苗水定额。充分利用轮灌与续灌相结合的灌溉策略，在支斗渠配水计划制定时，要结合分配水量的灌溉面积和玉米种植面积进行统筹配置，实行科学化的轮灌制度，建立良好的灌溉秩序，保障灌区受水区和用水户水资源平衡，进一步提高灌溉水利用效率，达到节水控盐的目的。

3 景电灌区玉米节水控盐灌溉制度应用效果

3.1 节水控盐灌溉项目稳步推进

在景电灌区，有关专家与技术人员已经针对灌溉水源浪费问题，根据节水控盐灌溉制度研究推广，优化了科学灌溉方法，宣传了新的农业灌溉理念。如，低压管道输送灌溉水等手段，并且通过试验田的集中示范，从而使玉米作物的产量和品质都有了一定程度上的提高，且技术和制度也已在灌区进行全面推广。虽然与制度的建设预期存在一定差距，但已经有效缓解了灌溉水资源的浪费问题，从而加强了灌区农民对于节水控盐灌溉的认识，进一步在方案实施中将节水要素和控盐要素进行紧密结合。

3.2 农业生产技术实现优化升级

节水控盐灌溉制度的研究推广，除了能节约水资源，还能够从生产效率上提高玉米农作物的实际产量，从而使农业生产技术得以实现优化与升级[9]。目前景电灌区在同等水资源消耗的前提下，能够采用更加先进的技术和农业措施，使玉米这一农作物在节约水资源的前提下实现高产量产，进一步打造了灌区高效农业趋势，提高了节水控盐水平，并且节水控盐灌溉制度研究推广也能够配合先进技术，激发人民群众参与节水，实现可持续发展。如，景电灌区目前已应用智能灌溉控制器进行集中灌溉，包括但不限于土壤水分传感器控制器等相关设施，从而使灌溉制度在应用上能够满足多种气候条件，保持玉米农作物所在土壤的水土涵养力，并且也避免了过量灌溉情况出现，在保证玉米植物质量的同时减少水资源灌溉的不必要投入，达到了积极的灌溉效果[10]。

3.3 促使水资源实现集约精细化管理

景电灌区节水控盐灌溉制度研究推广能够控制用水总量，加强固定数量分配能力，也就是说灌溉制度能够依托玉米农作物的具体耕种面积，结合各级水渠管理灌溉面积进行按比例分配，从而使固定面积得到水资源总量控制，实现定额分配、超额不补的自我保护式节水控盐灌溉，并且实际的水资源供给额度能够依托先进供水季度，结合经济费用投入，对超过规定的用水额度进行费用收取，加大水资源浪费的预防力度，从而实现集约化、精细化管理[11]。此外，景电灌区也会采集地表水或是雨水进行灌溉，这些水源在经过特殊手段进行处理后，能够满足玉米农作物的生长用水需求，从而借助河道、水沟以及水渠，输送到每一块玉米农田中。

4 讨论与结论

水分是影响作物生长最重要的因子。玉米作为景电灌区主要农作物，其产量和品质对灌区经济发展具有显著的影响，因此景电灌区在玉米栽培措施中推广高效节水控盐灌溉技术，对于提高水资源的使用效率和配置效率具有重要意义。本研究在分析景电灌区玉米节水控盐灌溉制度研究意义的基础上，通过分析玉米作物各生育阶段耗水量，总结蓄水规律，根据模型建构制定的最佳节水控盐灌溉制度与实际状况较为符合，实现了有限水量在玉米作物生育期间的合理分配模式。通过玉米节水控盐灌溉制度的应用，灌区节水控盐灌溉项目稳步推进，农业生产技术实现优化升级，促使水资源实现集约精细化管理，综合考虑可以在景电灌区推广应用玉米节水控盐灌溉制度。本研究虽然表明与实际状况较为符合，但对灌区较为复杂的环境影响因素考虑的较少，因此在下一步研究中，需要在综合评价以及模型建构的过程中纳入更多的环境因子进行研究，提出更加科学合理的节水控盐灌溉制度。