冲击平原日光温室面积预测

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引言

由于设施蔬菜生产整体经济效益较高，现已成为河北省种植业中促进农民增收的主导产业之一［1，2］。2007年河北省设施蔬菜的种植面积已发展到51．33万hm2，较2006年增长1．33万hm2。河北省设施蔬菜产量约占蔬菜总产量的2／3［3，4］。2011年国家又新增4．6亿元农发资金，专项支持北京、天津和河北省发展设施蔬菜基地［5］。尽管河北省设施蔬菜发展迅猛，经济效益良好，但作为蔬菜大省仍存在一些普遍问题，主要是设施老化、品种单调、品质结构矛盾突出、种植模式不合理、生产成本偏高、灌水技术落后、灌水量普遍偏大、水分生产率低等［6－8］，这已成为制约设施蔬菜发展的重要因素之一。与此同时，河北省还是我国严重缺水省份之一。本文以河北省海河冲击平原区日光温室种植为研究对象，根据气候、土壤结构、区域划分等不同把海河冲击平原区划分为以下4个片区：分别为固安、永清片（Ⅰ）；冀中洼淀片（Ⅱ）；冀中低平原片（Ⅲ）；冀南低平原片（Ⅳ）；对各片区日光温室的种植模式、种植面积、灌水技术、水分生产效率及灌溉技术节水量等指标进行现场调查统计和分析计算，并采用有效方法预测了各片区日光温室的发展面积和灌溉技术节水量，以期为河北省日光温室的发展提供科学合理的技术参考，为相关规划、决策部门提供科学的参考依据，促使河北省日光温室种植科学合理的发展。

1分区典型种植模式水分利用效率及灌溉节水量分析

由于各个分区种植模式较多，品种各异，本文选择每个区中种植规模较大、产值较高的种植模式作为典型进行分析。基于此选出各区对应的种植模式如下：Ⅰ区，甜瓜单茬种植；Ⅱ区，芹菜－黄瓜两茬种植；Ⅲ区，冬瓜－番茄两茬种植；Ⅳ区，辣椒单茬种植。通过计算每一种种植模式的投入产出值，计算净效益，根据灌水量和净效益计算出每一种种植模式的单方水产值。按照膜下滴灌灌水技术相对于传统的地面沟灌技术计算得出相应的节水量。各分区典型种植模式的计算结果如图1所示。从图1可看出Ⅰ区的种植模式单方水产值在相同水平年情况下均高于其他各区对应水平年单方水产值，其中丰水年（20％）对应的水分生产效率最高，其值为242．5元／m3；平水年（50％）次之，其值为238．1元／m3；枯水年（75％）最低，其值为236．4元／m3。其中Ⅲ区对应的水分生产效率均为最低，丰水年、平水年、枯水年对应的水分生产效率分别为35．4元／m3、36．7元／m3和35．0元／m3。Ⅱ区和Ⅳ区介于Ⅰ区和Ⅲ区之间，其中Ⅳ区大于Ⅱ区。而节水量的值则表现为从Ⅲ区、Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅰ区递减的趋势，其中Ⅲ区节水量分别为238．3mm（丰水年），229．8mm（平水年），240．9mm（枯水年）。

2发展分析及发展面积与灌溉技术节水量预测

2．1各分区日光温室面积发展分析统计分析各分区2000－2008年的设施发展面积（图2），可看出：4个分区中，在整个统计时间段内，Ⅳ区面积始终最大，最大面积是1．97万hm2（2004年），Ⅱ区面积统计期内始终最小。除了2002年Ⅲ区面积小于同期Ⅰ区面积以外，4个区的面积发展同期由大到小的顺序为Ⅳ区、Ⅲ区、Ⅰ区、Ⅱ区。从整个发展趋势看，虽然4个区中均存在某些统计年面积较上年有适当的数量减少，但总体而言Ⅲ区和Ⅱ区面积发展基本保持增长的趋势；Ⅰ区2003年以前面积均保持增长趋势，2004年和2005年稍有减少，2006年以后开始缓慢回升；Ⅳ区2004年以前面积均保持增长趋势，2005年较2004年有所下降，以后面积趋于稳定状态。

2．2各分区日光温室发展面积预测依据各区2000－2008年温室的面积统计资料，采用灰色预测模型，预测近期（2020年）及远期（2030年）各区日光温室的发展面积。

2．2．1数据预处理设原始数据序列：其中：

2．2．2利用最小二乘法求解参数a、b2．

2．3将参数代入时间响应函数

2．2．4检验模型的精度误差检验。误差检验是用实测值与模型计算值之差进行检验。残差：ε（k）＝x（0）（k）－＾x（0）（k），相对误差Δk＝｜ε（k）｜x（0）（k），平均相对误差Δ＝1n∑nk＝1Δk，给定α，当Δ＜α且Δn＜α成立时，称模型为残差合格模型。后验差检验。设X（0）为原始序列，X（0）为相应的模拟序列，ε（0）为残差序列，则：x珚＝通过以上3种方法可判断模型精度是否可以用于预测，其中平均相对误差Δ和模拟误差都要求越小越好，均方差比值C越小越好以及小误差概率p越大越好。一般要求C＜0．35，C≥0．65，不合格；p≥0．95，不得小于0．7。

2．3各分区不同发展年灌溉技术节水量计算虽然膜下滴灌技术的优越性已经被越来越多的科研人员和用户认可并应用［9－11］，但由于投资、管理、技术等一系列现实问题的存在，致使膜下滴灌技术还没有真正成为用户所普遍采用的一项灌溉技术，但笔者认为膜下滴灌技术的应用，尤其是在设施农业生产中的应用必将随着上述一系列问题的逐渐解决而得到广泛应用。基于此，本文在计算节水量时按照低和高两个方案进行，其中低方案为80％的温室种植面积实现膜下滴灌，高方案为全部温室种植面积实现膜下滴灌。依据2020年、2030年各区设施发展面积预测值及各种种植模式灌溉技术节水量，计算各区预测年在不同水文年（丰水年、平水年、枯水年）的灌溉技术节水量（表1、2）。

3结语

本研究对各区典型种植模式进行了产值及节水量分析和计算，其中Ⅰ区的种植模式单方水产值最高，其水分生产率为242．5元／m3，Ⅲ区的种植模式单方水产值最低，其值仅为35．0元／m3。而节水量的值则表现为Ⅲ区种植模式节水量最大，其值为240．9mm（枯水年）。建议各区兼顾气候、技术、市场、效益等的基础上，在水资源相对丰富的情况下，可以Ⅰ区的甜瓜单茬种植为主要模式，以便获得较高的水分生产效率。在水资源相对紧缺的情况下，可以Ⅲ区的冬瓜－番茄两茬种植为主要模式，以便获得较高的节水效益，实现最大节水量，增加灌溉面积。在发展面积预测的基础上，计算得出海河冲击平原区通过节水灌溉技术的应用可实现日光温室生产最大节水量17758．1万m3（2020年）和18692．9万m3（2030年）的节水效果。此结论可为相关规划、决策部门提供科学的参考依据。