不同灌溉方式下马铃薯种植综合效益分析

刘 钊

(水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计院，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

2015年1月6日，为保证粮食安全，我国启动了“马铃薯主粮化”战略，积极逐步推进其成为继大米、小麦、玉米后的第四大主粮。新疆自治区作为农业大省，目前马铃薯种植面积超过3.333 3×104hm2，集中在昌吉、喀什、阿克苏、乌鲁木齐等少数地区。只要种植、灌溉方式得当，新疆马铃薯产量有着极大潜力。因此，分析探索不同灌溉形式对马铃薯种植的综合效益影响，对新疆种植业的发展意义重大。

1 项目区概况

拜城县位于新疆阿克苏市天山中段南麓地区，现有耕地面积7.021 3×104hm2，其中马铃薯种植面积超过0.333 3×104hm2，年产值近2亿元。经实地调研，拜城县马铃薯种植灌溉水资源消耗量大的问题突出，还是以普通畦灌为主，缺乏有效的节水灌溉工程设施。因此，建设高标准农田水利工程对于促进拜城县马铃薯种植产业发展意义重大。目前灌溉形式较多，本文要分析确定出综合效益最好的灌溉形式来为项目实施提供技术参考。

2 主要灌溉形式及特点分析

根据实地调查，拜城县目前可使用的灌溉形式包括畦灌(逐步淘汰)、半固定式喷灌、大型喷灌机喷灌、滴灌等，每种灌溉形式特点如下。

2.1 半固定式喷灌

半固定式喷灌可通过人工控制主管道阀门开关，给喷头一定水压，就可实现自动旋转灌溉。该灌溉系统的输水主干管均埋设于田间地头，灌溉时人工将较大长度输水软管连接地头支管，并顺延到灌溉田地间(图1)。

图1 半自动喷灌实景图

半固定式喷灌系统具有节水效果较好，且在田间无喷灌设施，不影响农用机械进出等优点。但铺设软管及安装喷头等还需人工，费时费力[1]。

2.2 大型喷灌机喷灌

喷灌机由水泵机组、管道、喷头、行走机构等组成，灌溉前设定好喷灌机位置，在一个位置灌溉水量达到限制定额后移动至下一个位置(图2)。

图2 移动式喷灌机喷灌系统

大型喷灌机喷灌简化了人工铺设软管过程，基本实现了全部自动化。但是该系统对灌溉地块宽度有限制，且日常机械维护量较大，技术要求高[2]。

2.3 滴 灌

滴灌系统是利用塑料管道将水送至植株附近，然后让水流通过滴头或微小孔口精准送至植株根部，以此达到局部灌溉目的。

滴灌系统能够使灌溉水利用率超过95%，是目前节水效果最显著的灌溉方式，而且灌溉时可将化肥溶入水中一并滴灌，显著提高肥效。但滴灌带铺设麻烦，工作量大，综合成本较高[3]。

3 不同灌溉形式对马铃薯种植的综合效益分析

3.1 试验设计

为分析不同灌溉形式对马铃薯种植的综合效益影响的不同，在此设计同一马铃薯品种(紫花白)、相似地块(土壤、肥力、面积等均相同)、同样种植方法(播种深度25 cm，播种量2 250 kg/hm2)、不同灌溉方式下各地块(面积标准均设计1.333 3 hm2)马铃薯的综合收益情况。以畦灌作为参考标准，具体各灌溉方式设计参数见表1[4]。

表1 各灌溉方式设计参数

3.2 投资成本对比分析

3.2.1 工程建设投资费用

节水灌溉工程建设投资费用包括配套设施、设备采购、勘探设计费等，本项目主要涉及到机井、输水渠(管)道、变电站、灌水设备等。结合拜城县当地实际情况，粗略估计如下：畦灌平均投资3 049.5元/hm2；半固定式喷灌平均投资14 250元/hm2；大型喷灌机喷灌10 000.5元/hm2；滴灌9 075元/hm2[5]。

3.2.2 年总费用计算

1) 电费。电费主要取决于用水量大小，在此以马铃薯整个生命周期(一年)为标准。当地农用电价格为0.5元/kW·h，经实地调查，各灌溉方式的电费用量见表2。

表2 不同灌溉方式用电总量对比

2) 年均维修及管理费。各灌溉方式的年均日常维修费用由于变化波动剧烈，在此按照各灌溉方式工程投资总费用的一定百分比进行估算。管理费主要包括灌溉人员工资、管水机构日常运转费用，以上两部分费用详情见表3。

表3 不同灌溉方式年均维修及管理费对比

3) 水费。水费是灌溉总费用的主要组成之一，参照拜城县当地水价(0.05元/m3)，并结合当地各灌溉方式下耗水量的实际情况，详细水费见表4[6]。

表4 不同灌溉方式年灌溉水费对比

4) 其他费用。其他费用主要包括种子、化肥、农用机械、农药等费用，这部分费用和灌溉方式没关系，均取值为7 275元/hm2，所以该部分一年总费用均为9 700元。

通过计算，同样1.333 3 hm2马铃薯种植面积，采用不同灌溉方式的投资成本也不尽相同(以15年为计算周期)。其中畦灌总投资为19.76万元；半固定式喷灌总投资额21.93万元；喷灌机喷灌总投资额21.31万元；滴灌总投资额18.59万元。

3.3 综合效益对比分析

在此计算的综合效益主要包括增产效益、节地效益(社会效益和环境效益由于无固定标准，在此忽略不计)。

3.3.1 增产效益

本项目采用“产量对比法”计算各灌溉方式所产生的增产效益，对比对象为无任何灌溉的产量。产量对比法要求除灌溉方式不同外，其他条件均一致，在此将其分摊系数看作1，计算公式见式(1)，增产效益结果见表5。

(1)

表5 不同灌溉方式每年增产效益对比(马铃薯单价：0.5元/kg)

3.3.2 节地效益

如果项目区采用畦灌，相对于其他灌溉方式需要在田间开渠、挖沟，会占用一定的土地资源，降低土地有效利用面积。通过估算，与畦灌相比，半固定式和喷灌机喷灌可节约土地10%左右，滴灌节约土地12%左右。这部分面积换算为经济效益，分别为2.76，3.4和3.17万元。

综合分析，不同灌溉形式的综合效益和纯效益(综合效益-总投资额)数据见表6。由表6可知，大型喷灌机喷灌的纯效益最大，达到16.09万元，而且该灌溉方式也能达到节水、节地目的，社会效益和环境效益均较好。因此，推荐拜城县马铃薯种植业选择该大型喷灌机作为灌溉方式。

表6 不同灌溉方式15年使用周期综合效益和纯受益数据

4 结 语

综上所述，通过不同灌溉形式的综合效益和纯效益分析，并通过试验得出大型喷灌机喷灌是拜城县马铃薯种植业的最佳灌溉形式，该灌溉方式可达到节水、节地目的，社会效益和环境效益均较好，建议可在有条件的地区积极推广。