西营河灌区建设农业节水灌溉集成模式体系的探讨
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摘 要：西营河灌区地处西北内陆地区的武威市凉州区，是石羊河流域重点治理的主战场，针对水资源匮缺、农业灌溉用水比重大的特点和区域生态环境脆弱的现状，以及承担向下游民勤调水的艰巨任务的现状，灌区积极开展了农业灌溉新体系的探索与实践，通过推广工程节水技术、农艺节水技术、生物节水技术和用水管理节水技术，对各单项节水技术进行有机地连接，以提高农业用水效率和效益为核心，建立具有区域特色的农业节水技术集成模式，为区域经济社会可持续发展提供了水利保障和生态环境改善寻找新的出路，探索西北内陆河流域乃至北方缺水地区基于水资源承载力的现代水利建设和经济发展模式。
关键词：农业灌溉；节水技术；集成模式；新体系；探讨
中图分类号：S274.1 文献标识码：A 文章编号：1003-6997（2012）22-0042-03
西营河灌区位于内陆河流域石羊河水系的中上游，是一个以农业灌溉为主的大型自流灌区，总灌溉面积为2.50万hm2，多年平均径流量3.706亿m3，灌区辖10个乡镇，74个行政村及部分机关农林场，农业人口10.2万人。2012年分配水权面积1.79万hm2，人均农田面积0.15 hm2。近年用水结构中生活用水占2.38 %，生态用水占5.9 %，工业用水占1.84 %，农业用水占到了89.88 %，目前灌区渠系水利用系数为0.634，灌溉水利用系数为0.571，为全国水利用率最高的地区之一。
1 农业灌溉新体系建设的背景
2007年在武威市实施《石羊河流域重点治理规划》以来，把实施节水型社会建设做为治理的最重要措施来抓，2008年被水利部列为全国第三批节水型社会建设试点市，以强化机制、体制和制度建设为重点，建立了政府牵头、部门合作的协调联动机制，经全国试点中期评估，取得了用水总量减少、用水结构优化、水利基础设施改善、地下水超采减少、用水方式转变的明显成效。《规划》所要达到的目标是适应石羊河省际分水和综合治理的要求，维系良好的流域生态系统，通过水资源优化配置和高效利用来提高区域水资源和水环境承载能力，保障地区经济社会持续发展。按照石羊河重点治理规划中的水资源分配方案，在多年平均来水情况下，西营河灌区可用水量为2.13亿m3，较2006年的3.12亿m3减少了0.99亿m3，减幅达46.5 %；向下游民勤调水量由2006年的0.265亿m3增加到2012年的1.5 054亿m3，增加幅度达5.68倍。而灌区水量中，农业用水占到灌区总用水量的87 %，做到灌区用水总量不突破和完成民勤调水任务，农业节水在灌区节水中占有重要的地位，发展节水灌溉农业已成为西营河灌区的必然选择。针对目前灌区河源来水下降、可用水量日益短缺的趋势，河西地区农业节水技术研究与推广应用又多以单项技术为主的现状，特别是节水工程的组合配套集成技术研究、节水高效的种植模式研究等科技含量高、宜于推广应用的研究成果在本区域相对滞后。为了巩固和提升重点治理成果，加快节水型社会建设步伐，提高水资源的利用效率和效益，从2007年灌区在创建农业综合节水示范点的建设的过程中，开始对各项节水技术的组合运用进行关注和初步的研究，将已经成熟的灌溉节水技术、农艺节水技术和先进的管理技术集成组合，充分发挥近年来推广应用农业灌溉新技术的节水增收作用，探索一条以工程节水、农艺节水、生物节水和水管理节水有机组合的节水型灌区建设新路子，探索西北内陆河流域乃至北方缺水地区基于水资源承载力的现代水利建设和经济发展模式。
灌区通过水资源调度―输配水―田间灌水和作物吸收等环节采取相应的控制和节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术新体系。主要运用的技术包括水资源优化调度技术（地表水、地下水联合调度技术、雨洪水利用技术）、节水灌溉工程技术（渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、滴灌技术、改进地面灌技术、膜上灌、覆膜垄作沟灌、膜下滴灌等）、农艺生物节水技术（耕地保墒、覆膜保墒、优选抗旱品种、作物蒸腾控制技术等）、节水灌溉管理技术（河源雨水情自动化测报系统、灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监视技术、土壤墒情监测技术、节水灌溉制度等）。结合武威市推行的“两大战略”（生态安全和工业强市）、“五大产业”（能源化工、食品工业、现代农业、现代服务业、劳务经济）的总体要求及“4301”（发展设施农业、制种业、林果业、特色高效经济作物4个2万hm2的产业基地，农民人均纯收入达1万元）工程的实施开展，结合灌区重点治理田间配套工程的实施，根据地域特点把农业节水与种植产业结合起来，把节水农艺一体化，把涉及到种植制度、作物布局、栽培技术、农作制度、耕作制度和施肥方法等诸多因素考虑在内，对诸多单项农业节水技术进行筛选、组装和配套，通过在全灌区各乡（镇）村组集成组合应用三种以上的农业节水技术模式，使之形成为可操作性强、转化效率高的实用型技术集成模式，最大限度地提高水资源利用率，为当地水资源安全和粮食安全提供理论和实践依据以及必要的支撑。按照低成本降耗型和高投入高效型的技术路线混合组装多项农业节水成套技术，探索与实践适宜灌区的农业节水灌溉新体系，经归纳形成了以下几种集成模式。
2.1 以工程防渗节水技术为主+区域化种植+常规节水技术+制度节水+节水抗旱作物品种+灌溉用水管理技术为一体的集成模式。
2.1.1 适宜作物 春小麦、啤酒大麦、油菜等。
2.1.2 配套技术节 水耐旱作物品种、精量播种、节水灌溉制度、农作制度、土地平整、保护性耕作、化学调控和施用保水剂等。
2.1.3 应用对象 用水者协会、农林场经营生产大户等。
2.2 以制度节水技术为主+覆膜垄作沟灌技术+膜上灌溉技术+节水灌溉制度+膜上灌溉+灌溉输配水技术为一体的集成模式
2.2.1 适宜作物 玉米、制种玉米、马铃薯等。甜椒、番茄、啤酒花、酿酒葡萄、林草等。
2.2.2 配套技术 减免冬灌机械化免耕秸秆覆盖技术、精量播种、中耕除草、蓄水保墒等。
2.2.3 应用对象 农民用水者协会；加工企业、个体户定单农业、规模经营的农场、农户等。
2.3 以设施农业为主+喷灌技术+膜下滴灌技术+垄作沟灌技术+水肥一体化半自控技术+灌溉用水管理技术为一体的集成模式
2.3.1 配套技术 设施高效益作物主要包括：温室蔬菜、温室花卉和高附加值中药材等；膜下滴灌技术、微喷灌技术、精量控制灌溉技术、管道输水技术、水肥一体化自控与半自控技术和灌溉用水管理技术。
2.3.2 适宜作物 红提葡萄、黄瓜、辣椒、西红柿、日光温室蔬菜等。
2.3.3 应用对象 用水者协会、科技型富裕农户、租赁经营农户、统一规划分散经营型农户协会、加工企业等。
2.4 以特色林果业种植为主+工程节水技术+覆膜垄作沟灌种植技术+膜上灌溉技术+灌溉用水管理技术+灌溉输配水技术为一体的集成模式
2.4.1 配套技术 配方施肥、地膜覆盖、配方施肥、育苗、节水灌溉制度、作物栽培等。
2.4.2 适宜作物 苹果、皇冠梨、枸杞、核桃、红枣等。
2.4.3 应用对象 用水者协会、科技型富裕农户、租赁经营农户、统一规划分散经营型农户协会、加工企业等。
3 农业灌溉新体系集成模式的应用效果
西营河灌区近年来在政府牵头、多部门协调合作下，全灌区各乡（镇）村组范围内推广应用水资源合理开发利用技术措施、节水灌溉工程措施、节水灌溉农艺措施、节水灌溉的管理措施等多种农业灌溉节水新技术，运用范围逐步扩大，多项节水技术组合运用，取得了较好的节水效果。
3.1 以工程防渗节水技术为主集成模式的应用效果
怀安乡高寺村农民用水者协会，水权面积447.87 hm2。从2008年以来以工程节水技术运用为主，先后修建斗、农渠道24.88 km，其中修建浆砌石渠道5.93 km，U形渠道16.98 km，斗渠以下渠系水利用率由2007年的68.5 %提高到83.2 %；区域化种植面积57.33 hm2；常规节水小畦灌溉技术推广面积305.33 hm2，畦灌面积占小麦面积的98 %以上，占总面积的68.2 %；大田玉米采用覆膜平作种植技术，从2008年的79.73 hm2，发展到2012年的147.47 hm2，覆膜种植面积占总面积的3 3 %；协会实行了严格的灌溉用水管理制度，普遍采用节水抗旱作物品种。2009年全年分配水权水量435.54万m3，实际用水量422.53万m3，减少量2.98 %，2010年分配水权水量435.54万m3，实际用水量350.41万m3，减少量19.54 %，2011年分配水权水量385.19万m3，实际用水量332.40万m3，减少量13.7 %，三年累计综合节水量150.93万m3，斗口用水量由9 742.50 m3/hm2，减少到7 425 m3/hm2，节水效果明显。
3.2 以制度节水为主集成模式的应用效果
永丰镇永丰村农民用水者协会，水权面积225.12 hm2，采用了制度节水技术为主和膜上灌溉技术、覆膜垄作沟灌技术等组合模式，从完善协会水权分配制度，用水户参与管理制度，实行水权逐级分配、逐级细化落实的严格计量管理，实行“配水到户、分时到田”的措施，调整农业内部种植结构夏秋比例由7∶3调整到2011年的29∶71；玉米面积全部实行覆膜种植技术，采用膜上灌溉，发展覆膜垄作沟灌玉米面积60.40 hm2、覆膜平作玉米29.33 hm2；2009～2010年配套斗、农渠道35.45 km，累计安装计量设施28座，实现了斗口和农渠分水口的计量管理。2007年～2011年用水情况见表1。
三年累计节余水量109.8 359万m3，部分节余水量进入水权交易市场进行了交易。
3.3 以设施农业为主集成模式的应用效果
松树乡南河村农民用水者协会成立于2007年，属三类协会，有7个用水小组，水权面积为180.51 hm2，其中农田灌溉面积为153.08 hm2，生态27.43 hm2。2006年以来，在该试点改建斗渠1条，2.30 km，建成农渠18条，4.89 km；2007年至2011年新建日光温室84座（2007年建成7座、2008年建成33座、2009年建成36座、2010年建成8座），安装配套滴灌设施84套（2008安装14套、2010年安装84套）；2009年发展大田膜上灌和覆膜垄作沟灌玉米8 hm2，2010年发展覆膜垄作沟灌玉米24 hm2；全村年斗口用水量从2007年至2011年依次为：193.28万m3、164.93万m3、126.62万m3、106.71万m3、104.81万m3，2011年用水量比2007年减少88.47万m3。2010年分配水权水量159万m3，实际用水量减少了32.40万m3，平均斗口年用水量与2009年相比，用水量由10 029 m3/hm2减少到730 m3/hm2，减少用水量2 499 m3/hm2，2011年农田灌溉面积年用水量6 502.50 m3/hm2，与2008年相比减少235.10 m3，节水效益及经济效益十分可观（见表2）。
3.4 以特色林果产为主集成模式的应用效果
西营灌区皇冠梨的种植从西营镇前兴村家庭承包经营的果园开始，第三年开始挂果，第五年进入盛果期，由于其果实大、果皮光亮、带有蜜香，市场行情较好，而且灌水次数少，用水量低、在灌区适宜种植。前兴村耕地面积215.92 hm2，从2001年引种皇冠梨以来，已种植面积5.60 hm2，截止2011年皇冠梨面积达46.67多hm2。皇冠梨在正常年份产量在37 500～45 000 kg/hm2，以2010年黄冠梨批发价2.40 元/kg计算，产值达90 000～108 000元/hm2，与灌区普遍种植的覆膜玉米、大田小麦进行对比分析，皇冠梨的产值是玉米的3.3倍，是小麦的6倍。皇冠梨田间净灌溉定额为4 350 m3/hm2，比玉米作物减少1 350 m3/hm2，比小麦减少2 100 m3/hm2，加之采用工程节水措施，新建斗农渠19.04 km，采取膜上灌面积66.47 hm2，并实行严格的输配水管理，全村年用水量由2007年的165.10万m3减少到2011年的141.50万m3，斗口综合节水525 m3/hm2，节水效益及经济效益十分可观。
4 结论
通过农业灌溉新技术体系集成模式的实施，灌区年用水量及综合灌溉定额逐年减少，节水增产的效益明显。灌区地表水用水量由水权改革前2006年的3.12亿m3减少到2011年的1.919亿m3，减少幅度达38.5 %，平均灌水净定额减少1 515 m3/hm2。而且在探索中发现，大量的节水技术只要适宜于本区域，都可以组合配套应用。因此，笔者认为，大面积推广应用高效节水灌溉技术集成模式，具有十分重大和深远的意义，它不仅可以缓解我国水资源紧缺问题，而且可促进我国从传统农业转向现代农业，从粗放型农业转向集约型农业转变。但发展节水灌溉是一项系统工程，需要政府组织引导、效益促动、技术支持、技术推广、技术保证和农民参与等。缺乏技术支撑、技术服务和农民的参与意识，很难确保节水灌溉事业的持续发展。