现代节水灌溉技术与传统灌溉方式对比试验及分析
谌昔林
江西省水利科学研究院
何金海
江西省农业科学院园艺研究所
赵兵
江西省水利科学研究院
朱方红
江西省农业科学院园艺研究所
在引进目前国内外先进的喷灌、微灌节水灌溉技术及墒情监测、自动控制技术的基础上，开展现代节水灌溉技术与传统灌溉方式对比试验及效益分析，论证现代节水灌溉技术的技术优势。
江西省属中亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，年平均降水量在1400～1900mm 之间，以1500～1700mm等值线分布范围最广。江西省水资源虽然丰富，但由于降水时空分布不均，水资源仍然是制约江西省社会经济发展的瓶颈之一。与此相对，江西省种植的旱地作物绝大部分仍采用人工浇水的灌溉方式，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。如何因地制宜，切实提高灌溉用水的利用效率和效益，仍是当前江西省急需解决的问题。
现代节水灌溉技术主要指喷灌、微灌（滴灌和微喷灌）等。与传统灌溉相比，现代节水灌溉技术具有节水、节肥、省工、改善田间小气候、提高作物品质和产量等优势，如喷灌可节水30%～50%，微灌可节水45%～70%，两者增产幅度均可达10%～30%。大力发展、推广农业现代节水灌溉技术，不仅是江西省农业现代化必不可少的组成部分，而且对缓解江西省日益紧张的用水矛盾有着极其重要的战略意义。
为推进江西省节水灌溉技术的应用，2006—2007年江西省水利厅与江西省农业科学院合作，在江西省农业科学院园艺研究所建立了“江西省高效农业节水示范基地”，引进目前国内外先进的喷灌、微灌节水灌溉技术及墒情监测、自动控制技术，示范推广节水灌溉面积13.33hm2。在此基础上，江西省水利厅与江西省农业科学院组织相关部门，开展了现代节水灌溉技术与传统灌溉方式对比试验及分析，收集相关数据，论证现代节水灌溉技术在节约水资源、改善作物生长环境、提高作物产量及品质等方面的具体效果，为节水灌溉技术下一步在江西省大力度推广提供基础。
考虑江西省节水灌溉技术未来实际应用情况，在对比试验系统设置上，分别采用了自动、手动控制节水灌溉技术与传统灌溉方式进行对比，并进行了效益分析，以适应不同规模的灌溉户应用选择。
本文发表于2009年。
1 目的、对象及方法
1.1 试验目的
验证现代节水灌溉技术在示范推广点使用效果，为该项技术在江西省大面积推广应用提供依据。
1.2 试验对象
选定江西省重点推广的微喷灌、滴灌节水技术为试验对象，以江西省主栽品种猕猴桃（微喷灌）、南丰蜜橘（微喷灌）和早熟梨（滴灌）为试验样本。
1.3 试验布置及方法
1.3.1 试验1
（1）试验品种：中华猕猴桃成年树（12年生）。
（2）试验地点：江西省农科院园艺所猕猴桃示范园，园区面积为1hm2。
（3）试验时间：2007年10月—2008年10月。
（4）试验方法：对猕猴桃成年树进行微喷灌，观测其使用效果。具体做法：选择0.1hm2左右的田块，挑选树势、产量、果品相近的猕猴桃果树90株，分3组，每组30株，2组试验，1组对照。在治虫、施肥及田间管理等农艺措施完全一致的条件下，实验组1采用自动控制微喷灌溉（由中控计算机控制全过程自动灌溉，下同）；实验组2采用手动控制微喷灌（由管理人员根据作物需水要求手动启闭灌水器控制阀进行灌溉，每次灌溉湿润深度40cm，下同）；对照组采用人工灌（由管理人员根据作物需水要求用橡皮管引水进行灌溉，每次灌溉湿润深度40cm，下同）。上述试验依次称为试验A、试验A′及对照A。
1.3.2 试验2
（1）试验品种：南丰蜜橘杨小2～6成年树（6年生）。
（2）试验地点：江西省农科院园艺所南丰蜜橘生产示范园，园区面积为1hm2。
（3）试验时间：2007年11月—2008年11月。
（4）试验方法：对南丰蜜橘成年树进行微喷灌，观测其使用效果。具体做法：选择0.1hm2左右的田块，挑选树势、产量、果品相近的南丰蜜橘果树90株，分3组，每组30株，2组试验，1组对照。在治虫、施肥及田间管理等农艺措施完全一致的条件下，实验组1采用自动控制微喷灌；实验组2采用手动控制微喷灌；对照组采用人工灌溉。上述试验依次称为试验B、试验B′及对照B。
1.3.3 试验3
（1）试验品种：早熟梨翠冠成年树（6年生）。
（2）试验地点：江西省农科院园艺所早熟梨生产示范园，园区面积为1hm2。
（3）试验时间：2007年8月—2008年8月。
（4）试验方法：对早熟梨成年树进行滴灌，观测其使用效果。具体做法：选择0.1hm2左右的田块，挑选树势、产量、果品相近的早熟梨树90株，分3组，每组30株，2组试验，1组对照。在治虫、施肥及田间管理等农艺措施完全一致的条件下，实验组1采用自动控制滴灌；实验组2采用手动控制滴灌；对照组采用人工灌溉。上述试验依次称为试验C、试验C′及对照C。
1.4 调查方法
随机抽取试验组及对照组果实各20个，用弹簧秤逐个称量，取平均值确定单果重；用磅秤称量各组总产量，除以各组株数，确定单株产量；随机抽取试验组及对照组果实各3个，送试验室进行可溶性固形物、总糖、Vc、可滴定酸含量等的检测；逐次记录、累加每组灌溉水量及用工量，除以各组株数，确定单株灌溉水及用工量。
2 结果与分析
2.1 试验结果
对比试验结果见表1～表3及图1～图3。
表1 猕猴桃果树灌溉对比试验结果
注 果实生长情况调查时间为10月12日，果实品质、灌溉用水、用工调查时间为10月15日。
表2 南丰蜜橘果树灌溉对比试验结果
注 果实生长情况、灌溉用水、用工调查时间为11月5日，果实品质调查时间为11月8日。
表3 早熟梨果树灌溉对比试验结果
注 果实生长情况、灌溉用水、用工调查时间为8月20日，果实品质调查时间为8月22日。
2.2 结果分析
从表1～表3、图1～图3可以看出：
图1 节水灌溉技术增产效果
试验A、试验A′单株灌溉用水量分别是对照A的47%、58%，节水幅度分别为53%、42%；单株灌溉用工分别是对照A的1.5%、23.5%，省工幅度分别为98.5%、76.5%；单株产量分别提高24.4%、14.5%；同时，试验组果实品质均优于对照组（试验A好于试验A′，试验A′好于对照A）。说明采用自动控制微喷、手动控制微喷灌溉都有明显的节水、省工、提高果实产量及品质作用，其中自动控制微喷灌溉效果更佳。
图2 节水灌溉技术节水效果
图3 节水灌溉技术省工效果
试验B、试验B′单株灌溉用水量分别是对照B的47%、55%，节水幅度分别为53%、45%；单株灌溉用工分别是对照B的1.5%、24.6%，省工幅度分别为98.5%、75.4%；单株产量分别提高28.4%、17.3%；同时，试验组果实品质均优于对照组（试验B好于试验B′，试验B′好于对照B）。说明采用自动控制微喷、手动控制微喷灌溉都有明显的节水、省工、提高果实产量及品质作用，其中自动控制微喷灌溉效果更佳。
试验C、试验C′单株灌溉用水量分别是对照C的41%、50%，节水幅度分别为59%、50%；单株灌溉用工分别是对照C的1.4%、23.2%，省工幅度分别为98.6%、76.8%；单株产量分别提高27.6%、17.1%；同时，试验组果实品质均优于对照组（试验C好于试验C′，试验C′好于对照C）。说明采用自动控制滴灌、手动控制滴灌都有明显的节水、省工、提高果实产量及品质作用，其中自动滴灌效果更佳。
2.3 试验小结
根据以上试验调查结果，说明应用现代技术（自动控制或手动控制方式）对果树进行灌溉，与传统灌溉相比，具有良好的灌溉效果，主要体现在以下几个方面：①具有明显的节水、省工作用；②可明显促进果树果实生长，提高果实产量（增产幅度在14.5%～28.4%）和品质（可溶性固形物、总糖、Vc、可滴定酸含量等指标更好）；③土壤不板结，团粒不破坏，有改善作物土壤环境作用。
3 效益分析
3.1 分析方法
效益分析以试验数据为基础进行。效益主要包括增产增收、节水、省工效益3部分，成本为工程建设投资。
经决算，自动控制节水灌溉设施（由输配水管网、节水灌溉设施及自动控制系统3部分组成）工程投资额为173.13万元，运行年限按20年计，每年均摊投入为6495元/hm2；手动控制节水灌溉设施（由输配水管网、节水灌溉设施两部分组成）工程投资额为124.12万元，运行年限按20年计，每年均摊投入为4650元/hm2。
3.2 效益分析情况
根据试验1试验数据，采用自动控制微喷节水技术，1hm2（按1650株计）可提高产量5280kg/年、节水990m3/年、省工111个工日/年，据调查，当地猕猴桃市场收购价平均为4.4元/kg，抽水成本价为0.5元/m3，人工价为60元/工日，1hm2可创收30390元/年，成本投入为6495元/hm2，经计算，投入产出比为1∶4.7，每年净效益为23895元/hm2，大概4～5年即可收回全部投资；采用手动控制微喷节水技术，1hm2可创收19335元/年，成本投入为4650元/hm2，投入产出比为1∶4.2，每年净效益为14685元/hm2。5年左右可收回全部投资。
根据试验2试验数据，采用自动控制微喷节水技术，1hm2（按975株计）可提高产量5745kg/年、节水540m3/年、省工63工日/年，据调查，当地南丰蜜橘市场收购价平均为3.0元/kg，抽水成本价为0.5元/m3，人工价为60元/工日，1hm2可创收21285元/年，成本投入为6495元/hm2，经计算，投入产出比为1∶3.3，每年净效益为14790元/hm2，6年左右即可收回全部投资；采用手动控制微喷节水技术，1hm2可创收13620元/年，成本投入为4650元/hm2，投入产出比为1∶2.9，每年净效益为8970元/hm2，7年左右可收回全部投资。
根据试验3试验数据，采用自动控制滴灌节水技术，1hm2（按1080株计）可提高产量4425kg/年、节水690m3/年、省工73.5工日/年，据调查，当地早熟梨市场收购价平均为4.6元/kg，抽水成本价为0.5元/m3，人工价为60元/工日，1hm2可创收25125元/年，成本投入为6495元/hm2，经计算，投入产出比为1∶3.9，每年净效益为18630元/hm2，5年左右即可收回全部投资；采用手动控制滴灌节水技术，1hm2可创收16155元/年，成本投入为4650元/hm2，投入产出比为1∶3.5，每年净效益为11505元/hm2，6年左右可收回全部投资。
3.3 小结
效益分析结果表明，采用自动控制节水灌溉，1hm2净效益在14790～23895元之间，一般4～6年即可收回全部投资；采用手动控制节水灌溉，1hm2净效益在8970～14685元之间，一般5～7年即可收回全部投资。二者投资收益效果都较好，说明采用节水灌溉技术极具应用价值，值得推荐和推广应用。
4 结论
通过对比实验及结果分析，我们可得出以下结论：
自动控制节水灌溉技术可以根据作物的生理需水规律，适时、适量进行灌溉，使灌溉更加科学、精确，在节水、省工、提高作物品质和产量等方面具有显著优势，同时土壤不板结，有良好的改善作物土壤环境作用。
人工控制节水灌溉技术与人工灌溉方式相比，同样具有节水、省工、提高作物品质和产量及改善作物土壤环境等优点。
自动控制节水灌溉在灌溉效果、投资收益等方面优于人工控制节水灌溉，但管理、技术水平上要求高，且前期投资大，一般推荐在规模较大灌区使用，小规模灌区采用人工控制节水灌溉技术更经济。
参考文献：
［1］余定仙，窦维娥.关于江西农业水资源合理利用的建议［J］.江西农业学报，2008，20（4）：107-110.
［2］吴淼生，赖剑锋.利用渗灌节水技术治理脐橙产区水土流失的研究［J］.江西农业学报，2008，20（8）：46-47.
［3］黄国勤.东南丘陵区旱地耕作制度的类型、模式及关键技术［J］.江西农业学报，2008，20（9）：16-21，26.
［4］罗新民，何光巨，杨地雄，等.邵阳县水资源现状及农业节水对策［J］.湖南农业科学，2007，（3）：15-17.
本文发表于2009年。