范振偉

(鹽池縣惠安堡鎮(zhèn)人民政府，寧夏 鹽池 751500)

0 引言

2020年6月8日—10日，習(xí)近平總書記親臨寧夏視察指導(dǎo)工作，提出建設(shè)黃河流域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)，讓寧夏更多的特色農(nóng)產(chǎn)品走向市場。加快建設(shè)現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)、高標準農(nóng)田和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施，加快農(nóng)業(yè)高新區(qū)建設(shè)，不斷提升農(nóng)業(yè)科技化、機械化、信息化水平，提高耕地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率、資源利用率。推進水資源節(jié)約集約利用，實施深度節(jié)水控水行動，持續(xù)優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展節(jié)水型生態(tài)農(nóng)業(yè)、涵水型生態(tài)林業(yè)、保水型生態(tài)牧業(yè)，深挖工業(yè)節(jié)水潛力，嚴格管控高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快建設(shè)節(jié)水型社會、節(jié)水型園區(qū)，推動水資源向利用強度低、效率高、效益好的項目、產(chǎn)業(yè)、區(qū)域傾斜配置[1]。

鹽池縣以整體連片土地整治為抓手，以提高耕地質(zhì)量為目標，根據(jù)揚黃灌區(qū)資源條件、作物種植潛力等情況，結(jié)合農(nóng)業(yè)、生態(tài)及水利工程特征，選擇惠安堡鎮(zhèn)賈家圈灌區(qū)(總面積476.5 hm2)作為高效節(jié)水試點示范區(qū)，提升項目區(qū)的智能化和自動化灌溉水平，以此全面提升鹽池縣揚黃灌區(qū)智能化和自動化灌溉水平，為其他揚黃灌溉區(qū)起到示范帶動作用，加快自動化灌溉示范區(qū)建設(shè)。

1 基本情況

惠安堡鎮(zhèn)揚黃灌區(qū)5 866.7 hm2節(jié)水灌溉面積、揚黃灌區(qū)內(nèi)發(fā)展的4 533 hm2高效節(jié)水灌溉面積及周邊利用揚黃水的地理優(yōu)勢發(fā)展的1 333 hm2節(jié)水補灌農(nóng)業(yè)用水共1 729萬m3，平均灌溉定額為2 850.7 m3·hm-2，不足全區(qū)平均值的二分之一?；莅脖ゆ?zhèn)灌溉用水的利用率較高，但地處寧夏水資源嚴重匱乏地區(qū)，隨著人口的增長、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的加大，灌溉用水的供需矛盾日趨加大，必須進一步加大高效節(jié)水灌溉改造。

賈家圈片區(qū)位于鹽池縣惠安堡鎮(zhèn)，總面積為476.5 hm2，屬賈家圈高口控制灌域，種植作物為玉米。2015年通過《第六批小型農(nóng)田水利重點縣2015年度第四批建設(shè)項目(高效節(jié)水灌溉工程)(城西灘、賈家圈)》進行了高效節(jié)水改造，灌溉方式為滴灌。項目區(qū)范圍為西至隰寧堡支渠6斗渠，東至G211國道，南至郭東灣村，北至隰寧堡支渠。涉及大壩、杜家溝等7個行政村，受益人口為286戶共計1 430人。

1.1 工程運行管理現(xiàn)狀

目前，惠安堡鎮(zhèn)賈家圈灌區(qū)灌溉工程的管理模式主要采用寧夏水投鹽池水務(wù)有限公司農(nóng)業(yè)灌溉管理公司負責供水、農(nóng)戶種植的管理模式。為了克服小型灌溉工程“有錢建，有人用，無人管”的被動局面，讓群眾主動參與到工程的運行管理中，增強工程運行、水費收支等方面的透明度，使群眾在用水灌溉的同時，讓群眾參與工程維護、維修、運行管理等工作。該管理中心讓村民小組長加入到企業(yè)運營中參與灌溉管理工作，參與的村民小組長主要負責企業(yè)和用水群眾間溝通責任，上下反饋信息，使管理辦法得到進一步完善和修正。

1.2 高效節(jié)水試點示范存在的主要問題

賈家圈片區(qū)原有溶肥罐為塑料材質(zhì)，數(shù)量僅為2套，但灌溉系統(tǒng)為4套，溶肥罐數(shù)量較少，制約集約化管理，溶肥效率較低。

項目區(qū)田間輪灌制度是以地面分支管為輪灌單元，開啟和關(guān)閉均需人工操作，由于是一家一戶的種植模式，施肥由農(nóng)戶自行在田間地頭人工操作，因首部施肥設(shè)備未充分利用，導(dǎo)致灌溉期間搶水現(xiàn)象十分嚴重。整個項目區(qū)的自動化程度較低，無法自動化灌溉。田間現(xiàn)有支管和分干管無法實現(xiàn)支管輪灌。項目區(qū)科技種田水平低，缺少農(nóng)情監(jiān)測設(shè)施，無法實時了解田間墑情。施肥設(shè)備難以控制溶肥濃度，導(dǎo)致施肥不均勻。

2 項目建設(shè)的必要性

2.1 是社會持續(xù)發(fā)展的需要

我國正在全面推進水利現(xiàn)代化建設(shè)，自2013年起水利部門多次強調(diào)現(xiàn)代化灌區(qū)的建設(shè)，曾明確提出了要立足創(chuàng)新驅(qū)動，立足改善老舊水利設(shè)施，建設(shè)一批自動化灌溉灌區(qū)，提高現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)水平。灌區(qū)的續(xù)建配套和節(jié)水改造項目應(yīng)按照十八大以來建設(shè)生態(tài)文明和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，根據(jù)我國不同的地理特點，做好灌區(qū)的現(xiàn)代化示范試點項目，為中國的自動化灌區(qū)建設(shè)開創(chuàng)先河。

現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)已引起中央的高度關(guān)注。在2017年中央一號文件中，第一次明確提出了現(xiàn)代化灌區(qū)的建設(shè)。盡管到目前為止，還沒有對現(xiàn)代化灌區(qū)進行官方的定義，但部分灌區(qū)已開始著手編制現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)的規(guī)劃。鹽池縣現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)建設(shè)將為整個寧夏揚黃灌區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮先行示范作用。

2.2 是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需要

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開農(nóng)田灌溉現(xiàn)代化，而田間灌溉的智能化又是農(nóng)田灌溉現(xiàn)代化重要組成部分。滴灌田間閥門數(shù)量多，灌溉期間操作人員晝夜堅守在田間，工作環(huán)境艱苦、強度大，灌溉各閥門間的智能化聯(lián)動是農(nóng)業(yè)灌溉優(yōu)化配水的科學(xué)手段。信息化迅猛發(fā)展的今天，手動閥門已不能適應(yīng)社會發(fā)展的需要。灌區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)要以科學(xué)理念為引領(lǐng)，先進設(shè)備和技術(shù)為支撐，硬件和軟件同步提升全方位實施灌區(qū)革新，重點實現(xiàn)水肥一體化的高效節(jié)水技術(shù)。

2.3 是保障糧食作物穩(wěn)定增長的新途徑

高起點、高標準地建設(shè)規(guī)?；C械化、標準化、現(xiàn)代化、自動化的新型化農(nóng)業(yè)開發(fā)，充分利用資源優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，提高糧食作物產(chǎn)出能力和確保國家糧食安全。

2.4 是促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新方式

通過項目建設(shè)，改善農(nóng)田環(huán)境，實現(xiàn)糧食作業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，提高項目區(qū)作物產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入，是提高灌區(qū)農(nóng)民生活水準的重要舉措。為下一步在鹽池縣其他灌區(qū)建設(shè)集水肥一體化、自動控制、傳感通信和計算機于一體的現(xiàn)代化節(jié)水灌溉體系打下堅實的基礎(chǔ)，為其他灌區(qū)實施高效節(jié)水灌區(qū)自動化起到示范帶頭作用。目前，輪灌方式為分支管輪灌，為實現(xiàn)自動控制和集約化管理，將田間灌溉方式改為支管輪灌，使之實現(xiàn)集中輪灌。

3 主要建設(shè)內(nèi)容及成效

主要建設(shè)內(nèi)容包含首部工程建設(shè)、田間工程改造、自動化工程建設(shè)、信息化系統(tǒng)建設(shè)等幾個部分。信息化系統(tǒng)的建設(shè)主要包括業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫建設(shè)。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要包括智能門戶、灌區(qū)一張圖、基礎(chǔ)信息、實時監(jiān)控系統(tǒng)、灌溉管理、費用計收管理、統(tǒng)計分析、運行維護管理、微信小程序的功能開發(fā)共9項內(nèi)容。

3.1 灌溉自動化

該項目現(xiàn)代化灌區(qū)信息化系統(tǒng)是鹽池縣試點示范項目。項目通過建設(shè)數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)平臺等核心框架，配套賈家圈片區(qū)自動化測控體系，并在此基礎(chǔ)上完善專題數(shù)據(jù)庫及包含基礎(chǔ)信息、實時監(jiān)控及灌溉管理等應(yīng)用系統(tǒng)，通過智能門戶、“一張圖”及“一人一頁”提高賈家圈灌溉片區(qū)控制及計量工程管理效率與服務(wù)水平。通過安裝測控一體化閘門，對干渠直開口和斗口實現(xiàn)自動計量和控制；通過安裝田間遠程控制電磁閥，對田間灌水實現(xiàn)精準控制、均衡灌水，實現(xiàn)了灌溉用水全過程精細調(diào)度和智能化管理。

3.2 管理智能化

項目區(qū)的輪灌方式為分支管輪灌，支管為φ110PVC-U管，每次開啟關(guān)閉分支管球閥均需手動操作。本次設(shè)計輪灌方式為支管輪灌，即在支管安裝電磁閥，明確每個支管控制灌溉面積，制定此輪灌溉支管水量。支管閥門開啟后，支管上所屬出水樁均為常開狀態(tài)，此種輪灌方式能在一定程度上減少開啟閥門的數(shù)量，減輕管理人員作業(yè)量，減少管理成本。改為支管輪灌后需對原設(shè)計的輪灌組重新劃分，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用灌溉管理決策系統(tǒng)，根據(jù)土壤墑情、作物長勢和氣象變化，進行供水調(diào)度和適時灌溉。

3.3 服務(wù)便捷化

通過灌區(qū)信息平臺建設(shè)，實現(xiàn)灌溉管理PC端和手機端實時操控，為農(nóng)戶提供便捷化服務(wù)。農(nóng)戶由過去大水漫灌時的扛鍬、排隊、守夜灌溉，變?yōu)楝F(xiàn)代化的“指尖一點”灌溉；由過去的灌多灌少憑經(jīng)驗、田間淌水浪費大，變?yōu)楝F(xiàn)在的精準用水、精準灌溉，灌水效率大幅提升，勞動用工和勞動強度大幅降低。

3.4 技術(shù)集成示范

依托寧夏大學(xué)和寧夏回族自治區(qū)農(nóng)科院、寧夏農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站等技術(shù)團隊，融合農(nóng)機農(nóng)藝與水肥一體化灌溉技術(shù)，創(chuàng)建玉米高產(chǎn)栽培示范區(qū)。一是推行控水減肥栽培技術(shù)。根據(jù)土壤肥力和玉米生長規(guī)律，采用滴灌、水肥一體化、自動化控制等技術(shù)，實現(xiàn)精準用水、高效用肥、按墑灌溉、增產(chǎn)增收。二是推廣先進適用種植技術(shù)。采取高光效寬窄行播種和干播濕出技術(shù)，出苗率由往年85.4%增加至92.1%，促進了玉米群體結(jié)構(gòu)和質(zhì)量提升。三是開展全程機械化生產(chǎn)示范。利用北斗導(dǎo)航定位播種技術(shù)，提升了農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量、標準和效率；采用新型植保無人機進行病蟲害綜合防控，實現(xiàn)統(tǒng)防統(tǒng)治；玉米實現(xiàn)耕種收全程機械化。四是篩選確定優(yōu)新品種和灌溉制度。開展飼用玉米優(yōu)新品種對比、玉米專用肥施用量、播種密度、氮磷鉀肥料利用率及灌溉用水量試驗，為高效節(jié)水農(nóng)業(yè)提供了有力的技術(shù)支撐。

4 效益分析

通過項目建設(shè)和企業(yè)化管理，實現(xiàn)了統(tǒng)一托管、水肥一體和自動灌溉，經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益顯著。

4.1 經(jīng)濟效益

該工程涉及賈家圈片區(qū)總面積476.5 hm2，通過首部水肥一體化改造、田間管網(wǎng)改造、田間自動化改造、自動化控制中心等工程，提高農(nóng)田基本設(shè)施條件，充分利用水資源，節(jié)約水資源，達到灌區(qū)土地肥沃、水利設(shè)施齊全、農(nóng)路暢通、林網(wǎng)適宜、技術(shù)先進適用、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)增效的目標。實現(xiàn)“三省兩增”[2]。1)省水。灌溉用水由原來的7 500 m3·hm-2減少到現(xiàn)在的3 225 m3·hm-2，節(jié)約用水4 275 m3·hm-2，灌溉水利用效率達到90%以上；2)省工。由原來的一家一戶田間管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊芾?，?jié)省勞動力450余人；3)省肥。由原來的675 kg·hm-2，降到375 kg·hm-2，較當前滴灌灌溉節(jié)肥45%以上；4)增加產(chǎn)量。2022年鹽池縣惠安堡鎮(zhèn)遭遇持續(xù)兩個多月的高溫干旱天氣，賈家圈示范區(qū)通過加密灌溉頻次，在不增加總用水量的情況下，保障了玉米的正常生長，與未實施高標準農(nóng)田試點灌溉的行政村相比，賈家圈玉米株高普遍提高0.5 m以上，結(jié)實率增加30%；5)增加收入。節(jié)省成本3 000元·hm-2，增產(chǎn)3 000 kg·hm-2，按2022年玉米市場價3 元·kg-1計算，增收0.9萬元·hm-2。促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)，使項目區(qū)取得顯著的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益，促使鹽池縣農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)、快速發(fā)展。

4.2 生態(tài)效益

該項目的實施可有效提高灌溉保證率，通過集中、精準統(tǒng)一施肥，極大地改善生態(tài)環(huán)境，對地下水保護起到積極作用；增加綠化面積，形成了田成方、樹成行、林成網(wǎng)、路相通的現(xiàn)代化生態(tài)灌區(qū)，在防風(fēng)固沙、保持水土、固土蓄肥、改善區(qū)域小氣候等方面發(fā)揮了重要作用，最大限度降低自然災(zāi)害的作用。

4.3 社會效益

建設(shè)高效節(jié)水試點示范區(qū)，促使成立滴灌管理協(xié)會、指定專管人員、采取社會化有償服務(wù)等方式。創(chuàng)新管理機制，實現(xiàn)農(nóng)田灌溉、施肥、病蟲害防控三統(tǒng)一，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，加強建后管護和技術(shù)支撐作用，提升耕地綜合生產(chǎn)能力，通過建立智能化的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)、管理、運營體系，實現(xiàn)灌溉智能化、管理精細化、服務(wù)便捷化、運維專業(yè)化、工程數(shù)字化，促進土地流轉(zhuǎn)，為發(fā)展規(guī)模化經(jīng)營和訂單農(nóng)業(yè)做好基礎(chǔ)。通過宜機化改造建設(shè)，實現(xiàn)節(jié)水灌溉，形成區(qū)域化種植、專業(yè)化管理、公司化運營局面，以利于市場規(guī)模的形成。