三屯河灌区3种主要作物灌溉制度监测

王 蓓

(新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049)

0 引 言

干旱缺水一直是我国西北地区面临的主要问题,也是影响该区农业可持续发展的主要制约因素。加快发展高效节水农业,不仅是解决水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障,同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略,可以大幅度增加农民收入,有力地推动农业和农村经济可持续发展,具有重要的战略地位和深远意义[1]。近年来，随着劳动力成本的大幅提高,以及来新疆捡棉花务工人员的锐减,使得新疆机采棉的种植比例逐年提高。2009年，张岁岐等研究了不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响[2]。2014年，王峰等研究了灌溉制度对机采棉的生长、产量及品质的影响[3],胡铁民等研究了西北旱区制种玉米不同灌溉制度对土壤水分及产量的影响[4]。2015年，范雅君等作了河套灌区玉米膜下滴灌灌溉制度研究,节水效果十分显著[5]。张江辉、白云岗等关于新疆吐鲁番与哈密地区成龄葡萄进行了微灌节水技术的全面的研究[6]。但是昌吉市三屯河灌区与吐哈地区的气候差异较大,而且关于昌吉市葡萄灌溉制度方面的研究未见报道,且籽用葫芦灌溉制度方面的研究更是一片空白。但是，近年来这3种作物的种植面积在逐渐提高,所以关于这3种作物灌溉制度方面研究工作的开展很有必要。

1 三屯河灌区基本情况

1.1 工程建设情况

自2006年以来，昌吉市通过中央规模化节水灌溉增效示范项目、小农水重点县市建设项目、农业水价综合改革试点项目等完成农田水利建设投资85 400万元。其中，中央资金18 700万元、自治区资金12 900万元、昌吉州资金413.95万元,其余为地方自筹。截至2017年底,昌吉市三屯河灌区各级渠道总长为1 646.7 km,其中干渠全长36.5 km,支渠长158.87 km,斗渠长337.42 km,农渠长1 113.9 km。

累计实施高效节水灌溉面积6.267×104hm2(包含国有农场),其中昌吉市乡镇3.887×104hm2。高效节水首部509座,计量设施281处,其中斗渠以下计量设施228处。

1.2 农田灌溉及水源情况

三屯河灌区范围包括昌吉市地方乡镇和部分兵团用水单位。2017年，三屯河灌区实际灌溉面积6.365×104hm2,其中粮食、经济作物5.475×104hm2,林业0.89×104hm2。实施高效节水灌溉面积4.493×104hm2,其中昌吉市三屯河3.348×104hm2,兵团1.145×104hm2；灌区内用水实施“总量控制、定额管理”,目前农业综合灌溉定额为6 375 m3/hm2,灌区主要作物有玉米、葡萄、葫芦、棉花、番茄、小麦、油料、瓜果、蔬菜等。

2017年，三屯河灌区总毛灌溉引水量为3.942 5×108m3。其中，三屯河地表水2.47×108m3,地下水1.13×108m3,头屯河地表水0.15×108m3,其他水0.192 5×108m3。

2 仪器设备

灌溉制度监测所需仪器：1台烘箱、4台天平(精度为0.01 g)、4个取土钻、400个铝盒、4把起子,钢制环刀及环刀锤若干。一体化土壤水分墒情监测仪9套。

3 3种主要作物灌溉制度监测

3.1 选取作物及监测方法

选择当地主要的3种农作物,即玉米、葡萄和籽用葫芦。在农作物生长的整个灌溉季节(5-9月份)进行净灌溉定额的监测。每种作物选择3个典型田块,3种作物共计3×3=9个典型田块,而每个典型田块配置1套一体化土壤水分墒情监测仪,共计9套。每个典型田块的监测点除一体化土壤水分墒情监测仪布设点之外,另选择3个点采用取土烘干法测算土壤含水率,用以检验一体化土壤水分墒情监测仪的准确性。对每个典型田块的干容重、田间持水量进行测定。典型田块的具体位置见表1。

表1 典型田块基本情况表

续表1

3.2 监测结果

经过整个作物生育期内灌水定额的监测、数据整理、分析等,总结出昌吉市三屯河灌区3种主要作物的灌溉定额。详见表2。

表2 作物灌水定额及灌溉定额表 /m3·(hm2)-1

由表2可知,①号、②号、③号设备测定的玉米灌溉定额分别为4 290.75,4 450.35,4 525.05 m3/hm2；④号、⑤号、⑥号设备测定的葡萄灌溉定额分别为4 334.40,4 004.85,0 m3/hm2(仪器故障)；⑦号、⑧号、⑨号设备测定的籽用葫芦灌溉定额分别为3 107.40,3 434.85,3 315.00 m3/hm2。

综上所述,昌吉市三屯河灌区内玉米灌溉定额为4 422.05 m3/hm2,葡萄灌溉定额为4 169.63 m3/hm2,籽用葫芦灌溉定额为3 285.75 m3/hm2。

3.3 数据合理性分析

3.3.1 仪器误差分析

一体化土壤墒情监测仪测定精度是否准确,需要通过烘干法测定土壤重量含水率、环刀法测定土壤干容重等方法来进行率定。三屯河灌区选取部分设备进行率定,结果详见图1。

率定方程：

y=0.001 7x3-0.097 8x2+2.468 5x

(1)

R2=0.974 2

根据率定方程式(1)，计算出率定仪器值及误差值详见表3。由表3可知,误差最大值为5.21%,最小值为0.17。因此,一体化土壤水分墒情监测仪在要求精度不高的情况下还是可以采用的。

图1 一体化土壤墒情监测仪率定结果

表3仪器误差计算表

烘干法测定体积含水率/%仪器监测体积含水率/%率定仪器值/%仪器误差/%14.6019.8220.483.3616.5920.7221.795.2117.8322.5022.560.2518.4323.5922.91-2.8620.0924.9423.91-4.1320.9425.3524.41-3.6921.6025.6024.82-3.0422.9226.5025.67-3.1323.3427.0525.95-4.0325.9427.4827.901.5526.9328.4928.750.9227.2728.5229.061.9027.8029.0629.571.7629.4131.2031.250.1729.8532.7531.76-3.0330.6733.4232.76-1.9732.9037.2635.89-3.65

3.3.2 监测结果分析

参考新疆维吾尔自治区地方标准《农业灌溉用水定额》(DB 65/3611-2014),昌吉市春玉米采用微灌方式时,灌溉定额为3 300～3 675 m3/hm2,但是此次监测结果4 422.05 m3/hm2不在该范围内,有些偏大；葡萄采用微灌方式时,灌溉定额为3 975～4 425 m3/hm2,监测结果4 169.63 m3/hm2,刚好处在这个范围内；籽用葫芦采用微灌方式时,灌溉定额为3 150～3 450 m3/hm2,监测结果3 285.75 m3/hm2,同样刚好处在这个范围内。从结果以及实地调查情况来看,昌吉市三屯河灌区滴灌春玉米的实际灌溉定额稍微偏高。

3.4 作物产量及收入调查

经过调查,制种玉米产量(含棒子)约为12 000 kg/hm2,收购价格为2.3元/kg,经济价值27 600元/hm2；葡萄产量约为15 000 kg/hm2, 收购价格为3元/kg,经济价值45 000元/hm2；籽用葫芦产量约为2 400 kg/hm2,收购价格为12元/kg,经济价值28 800元/hm2。 由此可见,在不考虑成本及其他的情况下,种植葡萄的经济收入最高,种植籽用葫芦的经济收入次之,种植制种玉米的经济收入最低。

4 总 结

2017年5-9月,经过对昌吉市三屯河灌区3种主要作物灌溉制度的监测发现，当前三屯河灌区玉米、葡萄、籽用葫芦的灌溉制度如下：制种玉米在整个生育期内灌水9次,灌溉定额为4 422.05 m3/hm2；葡萄在整个生育期内灌水13次,灌溉定额为4 169.63 m3/hm2；籽用葫芦在整个生育期灌水10～11次,灌溉定额为3 285.75 m3/hm2。具体灌水时间,根据土壤适宜含水率的上下限进行确定,参考不同土壤类型、进行田间持水率的测定等方法确定,或者根据农民的宝贵灌水经验进行确定。此外,经过灌溉制度的监测以及调查研究发现,该地区玉米的灌溉定额有些偏高,而葡萄、籽用葫芦的灌溉定额比较适宜。该项研究成果对于昌吉市玉米灌溉制度的更加合理优化有着指导作用。