司昌亮 张生武 尚学灵 王旭立 于海荣

(吉林省水利科学研究院,吉林 长春 130022)

引言

水资源是人类赖以生存和发展生产的重要自然资源之一[1]。在水资源日益紧张的今天，水资源短缺问题制约着吉林省农业的可持续发展。农业灌溉作为耗水大户成为必要的研究课题。为了防止农业灌溉中消耗过多的水资源[2]，将高效节水灌溉技术[3-8]运用在农田水利工程中，可以有效节约资源，提高作物生产效率[9]，并且关系到生态环境情况，直接影响农业生产的经济效益、社会效益、生态效益等[10]。系统地开展吉林西部高效节水灌溉技术研究，可为吉林省高效节水灌溉技术的大面积推广提供科学的依据。

本文利用吉林省通榆灌溉试验重点站2019年度旱田高效节水灌溉技术集成研究试验数据，从农业生产投入与产出等多方面综合对比分析不同种植模式的经济效益，从而确定适合吉林西部旱田玉米种植的高效节水灌溉技术模式，以期为高效节水灌溉技术在吉林西部旱田区域的大面积推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

吉林省通榆灌溉试验重点站位于吉林省通榆县瞻榆镇向阳村，属于吉林省西部15个易旱区即吉林省节水增粮行动建设区的中心位置，地处吉林省西北部、白城市南部、科尔沁草原东陲、松辽平原西部，平均海拔160m，北温带半干旱大陆性季风天气，年均气温6.6℃，极端最低气温-33.5℃，极端最高气温40.5℃，无霜期162d，年均降水量332.4mm，最大冻土层深度175cm，年均蒸发量1893.6mm。

1.2 方案设计

本文以吉林省通榆灌溉试验重点站2019年度旱田高效节水灌溉技术集成研究试验数据为研究对象。

充分考虑西部地区降雨量时空分布不均、季节性干旱的实际问题，根据玉米各生育阶段的水分需求特征，确定不同生育阶段土壤含水量适宜区间：苗期65%～75%、拔节期70%～80%、抽雄吐丝期75%～85%、灌浆期75%～85%、乳熟期70%～80%。试验灌水量由土壤湿度差与灌水计划湿润深度等数据计算得出。并参照实测玉米膜下滴灌各生育阶段根系深度，计划湿润层厚度按苗期20cm、拔节期40cm、抽雄吐丝期后均为60cm计取。

各试验区灌溉水量单独水表计量。土壤含水量利用TRIME土壤剖面含水量测定仪测定。各试验区埋设负压计2支(15cm、35cm)。供试品种为“远科一号”，种植密度为6.5万株·hm-2，施肥处理相同。

试验数据主要运用Excel2010分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式经济效益分析

从农业生产投入与产出等多方面综合分析不同种植模式的经济效益。不同种植模式经济效益见表1。

由表1可知，从产量方面看，产量由高到低依次为②>③>⑤>④>⑥>⑦>⑧>①，膜下滴灌产量最高，达到12810kg·hm-2，与不灌(CK)相比，增产54.15%；其次为滴灌，产量10890kg·hm-2，与不灌(CK)相比，增产31.05%。

图1 旱田高效节水灌溉技术集成图

表1 2019年不同种植模式经济效益表

从纯收益方面看，纯收益由多到少依次为②>③>⑤>⑥>⑦>④>⑧>①。纯收益的排列顺序与产量的大致相同，膜下滴灌纯效益最高，达到14830元·hm-2，与不灌(CK)相比，增收5406元·hm-2；其次为滴灌，纯效益12448元·hm-2，与不灌(CK)相比，增收3024元·hm-2。

综合前述测试以及论证，大功率参量阵定向扬声器的定向音频，在室内复杂通道与空间的轨道交通车站，作为传统应急疏教引导标志的补充，有着显著的效果。其研究成果对大功率参量阵定向扬声器在其他类似场景中的推广应用，也有着积极的意义。

从产投比方面看，产投比由大到小依次为②>⑦>⑧>③=⑤>⑥>④>①，变化幅度较大，产投比最大为膜下滴灌的3.01，最小为不灌(CK)的2.74。

从环境保护方面看，虽然膜下滴灌与滴灌的3方面评价的效果较好且数值接近，在吉林西部均具有较好适宜性。但考虑现有的残膜回收设备回收率为80%左右，不能将地膜全部回收，残膜污染问题仍旧对自然生态造成一定影响。故滴灌适宜性更好。

综上，滴灌技术较为适宜作为吉林西部旱田高效节水灌溉技术主推技术。

2.2 滴灌与管灌的产量分析

以试验站滴灌区与管灌区为例，进行测产结果对比分析。

由表2可知，滴灌区玉米产量在8876.10～1214.10kg·hm-2，平均产量10889.73kg·hm-2，产量差距较大，仍有较大的增产空间。

表2 测产结果对比表

由常规灌溉的10008.20kg·hm-2升至10889.73kg·hm-2，产量增加881.53kg·hm-2，单产提高8.81%。

2.3 滴灌与管灌的灌溉水量分析

对滴灌与管灌地块进行灌溉水量统计分析见表3。

表3 测产地块灌溉水量统计表

由表3可知，管灌区毛灌溉水量在1437.90～1502.70m3·hm-2，均值为1507.35m3·hm-2。

滴灌区毛灌溉水量在975.15～164.85m3·hm-2，均值为1019.28m3·hm-2，与管灌区灌溉水量1507.35m3·hm-2相比，节约灌溉水量488.07m3·hm-2，节水率32.38%。

2.4 滴灌与管灌的灌溉水利用系数分析

灌溉水利用系数是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值。通过计算2019年滴灌区的灌溉水量、净灌溉水量，计算得出的灌溉水利用系数见表4。

由表4可知，滴灌区毛灌溉水量为1019.25m3·hm-2，净灌溉水量为937.65m3·hm-2，计算得出滴灌区灌溉水利用系数为0.92。

表4 2019年度滴灌区灌溉水利用系数计算表

2019年管灌区的灌溉水利用系数见表5。

表5 2019年度管灌区灌溉水利用系数计算表

由表5可知，管灌区毛灌溉水量1507.35m3·hm-2，净灌溉水量1085.25m3·hm-2，计算得出管灌区灌溉水利用系数为0.72。

经计算，滴灌区灌溉水利用系数0.92，与管灌区0.72相比，系数提高了0.20，即提高27.78%。

2.5 滴灌与管灌的水分利用效率分析

水分利用效率是用来描述作物产量与水分利用状况之间关系的指标，即在一定的作物品种和耕作栽培条件下，单位水量所获得的产量或产值。运用田间观测数据求得不同地块玉米水分利用效率如表6。

表6 2019年度滴灌区水分利用效率计算表

由表6可知，滴灌区水分利用效率均值为3.02kg·m-3。

2019年管灌区的水分利用效率见表7。

表7 2019年度管灌区水分利用效率计算表

由表7可知，管灌区水分利用效率均值为2.65kg·m-3。

经计算，与管灌区的2.65kg·m-3相比，滴灌区水分利用效率提高了0.37kg·m-3，即提高13.98%。

3 讨论

经查阅文献可知，国内已有部分省份进行了高效节水灌溉技术的相关研究，如黑龙江、辽宁、内蒙古、宁夏、新疆等地区，并已根据当地实际情况确定了适宜的灌溉技术。但在吉林西部地区未见相关技术模式对比试验的文献或报道。故建立适于吉林西部的旱田高效节水灌溉技术，可合理调控现有水资源量，提高灌溉水有效利用效率和作物产量，增加农民收入的同时有效保护生态环境。

本文重点针对吉林省西部现有的膜下滴灌、滴灌、覆膜、喷灌、管灌、免耕、高光效和传统(不灌)等多种种植模式，利用吉林省通榆灌溉试验重点站2019年度旱田高效节水灌溉技术集成研究试验数据，从产量、纯收益、产投比、环境保护等方面进行对比计算分析，确定了滴灌技术在吉林省半干旱区具有较好的适宜性。但本文仅运用2019年度试验结果分析，虽试验结果与现有文献相协调，但亦可能受水文年、土壤肥力、灌溉条件及方式等因素影响计算精度。故开展多年试验，反复验证及试算，以提高试验结果的准确性、适应性和代表性。

4 结论

通过旱田高效节水灌溉技术集成研究试验资料分析，从产量、纯收益、产投比、环境保护等多角度对比筛选，确定滴灌技术在吉林省西部旱田地区具有较好的适宜性，建议作为高效节水灌溉技术的主推技术模式。

与常规管道灌溉相比，滴灌产量增加881.53kg·hm-2，单产提高8.81%，有利于提高作物单位面积产量，促进农民增产、增收；滴灌区毛灌溉水量均值为1019.28m3·hm-2，节约灌溉水量488.07m3·hm-2，节水率32.38%，有利于农业节水事业的发展。

通过统计分析，滴灌区灌溉水利用系数0.92，与管灌区0.72相比，系数提高了0.20；滴灌区水分利用效率均值为3.02kg·m-3，与管灌区的2.65kg·m-3相比，滴灌区水分利用效率提高13.98%。可见，大面积推广滴灌技术可充分发挥灌溉工程效能，提高灌溉技术水平，完善灌溉用水管理，指导吉林西部高效节水灌溉健康发展。