王紅英 ，欒倩倩 ，劉 斌

（1.甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400；2.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院，甘肅 武威 733006）

甘肅省地處黃河上游，是我國(guó)重要的玉米種植產(chǎn)區(qū)。為了解決甘肅省區(qū)灌溉水源不足的問(wèn)題，需要從黃河中進(jìn)行引水灌溉。但是受到多種因素的影響，甘肅引黃灌區(qū)的水資源供需矛盾日漸尖銳，枯水年份在玉米用水高峰時(shí)間段的供水總量嚴(yán)重不足，對(duì)于玉米種植產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。因此，為了促進(jìn)甘肅地區(qū)玉米種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要做好灌溉制度的優(yōu)化，采用科學(xué)的灌溉方式，確保灌溉制度的科學(xué)性與合理性。

1 甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度研究重要性分析

在甘肅省玉米種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，引黃河水灌溉是一項(xiàng)重要的工作，但是受到多種因素的影響，當(dāng)前引黃灌區(qū)存在水資源利用效率較低的問(wèn)題，缺乏科學(xué)的用水管理制度，從而導(dǎo)致玉米種植發(fā)展受到很大影響。引黃灌區(qū)玉米灌溉制度優(yōu)化的重要性主要包括：1）提高引黃灌區(qū)灌溉水資源利用率。玉米作物灌溉需要大量的水資源才能夠滿足玉米生長(zhǎng)所需，但是在甘肅引黃灌區(qū)中，多數(shù)采用漫灌的方式，實(shí)際灌溉用水量超過(guò)玉米生長(zhǎng)所需，從而導(dǎo)致黃河水資源浪費(fèi)問(wèn)題較為嚴(yán)重，為此需要針對(duì)引黃灌區(qū)玉米灌溉制度進(jìn)行優(yōu)化，按照玉米生長(zhǎng)實(shí)際所需，對(duì)灌溉總量與不同階段的灌溉量進(jìn)行調(diào)控，在滿足玉米生長(zhǎng)需求的基礎(chǔ)上，全面提升黃河灌溉水資源利用率[1]。2）減少引黃灌區(qū)灌溉浪費(fèi)，節(jié)省水資源。在甘肅玉米種植灌溉模式中，黃河水資源占據(jù)較大比重，對(duì)玉米灌溉制度的優(yōu)化，對(duì)于保障黃河水資源安全具有重要的作用。所以通過(guò)改進(jìn)引黃灌區(qū)玉米灌溉用水管理制度，能夠減少玉米的水資源灌溉總量，對(duì)于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。3）保障玉米種植可持續(xù)發(fā)展。甘肅傳統(tǒng)的玉米灌溉制度沒(méi)有注重農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)，整體灌溉制度存在問(wèn)題，所以通過(guò)對(duì)當(dāng)前灌溉制度的不合理之處進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)甘肅玉米種植產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)玉米種植產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效[2]。

2 甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度研究現(xiàn)狀分析

甘肅位于黃河上游，引黃灌區(qū)限額灌溉的主要內(nèi)容是有限滿足工業(yè)與生活用水，在此基礎(chǔ)上需要研究玉米不同種類(lèi)間與生育期不同階段之間的灌溉水量如何合理分配的問(wèn)題。

2.1 玉米生育期不同階段需水分析

玉米生育期不同階段的水分產(chǎn)量敏感指數(shù)計(jì)算公式為：

其中，Y表示玉米產(chǎn)量；YP表示玉米在充分供水條件下的產(chǎn)量；ETi表示玉米生育期第i階段的實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量，ETPi表示玉米生育期第i階段的潛在蒸發(fā)蒸騰量；n表示玉米全生育期劃分的階段；λi表示玉米第i生長(zhǎng)階段的缺水敏感指數(shù)；f表示播種推遲或倒伏使得玉米產(chǎn)量減少的因素。

按照灌水定額對(duì)于水、肥以及最終產(chǎn)量的影響分析λ，確定甘肅引黃灌區(qū)玉米適合的灌水定額。結(jié)合相關(guān)單位的研究結(jié)果來(lái)看，甘肅引黃灌區(qū)玉米各剩余階段敏感指數(shù)如表1所示。

表1 甘肅引黃灌區(qū)玉米各剩余階段敏感指數(shù)

結(jié)合上表數(shù)據(jù)可以明確，甘肅引黃灌區(qū)玉米產(chǎn)量對(duì)于不同生育階段的水分虧缺敏感度具有一定差異，其中，抽雄灌漿期最為敏感，播種出苗期敏感程度最低。玉米出苗拔節(jié)前處于影響生長(zhǎng)期，水分對(duì)于產(chǎn)量的影響較低，所以敏感指數(shù)較低；進(jìn)入拔節(jié)期后，玉米生長(zhǎng)代謝活躍度提升，逐漸向生殖階段發(fā)育，所以敏感指數(shù)有所增加；抽雄灌漿期是玉米籽粒形成的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)于水分的需求量較大，所以此階段需要加強(qiáng)灌溉，從而提升玉米產(chǎn)量[3]。

2.2 灌溉水量階段分配次序

灌溉水量階段分配是指在有限的灌溉水源基礎(chǔ)上，提升水分生產(chǎn)效率的重要步驟。在對(duì)玉米種植灌溉水源進(jìn)行分配時(shí)，需要按照實(shí)際降雨量、玉米生育階段以及需水實(shí)際情況來(lái)確定。1）需要滿足玉米灌溉關(guān)鍵時(shí)期的水分供應(yīng)；2）需要根據(jù)來(lái)水實(shí)際情況，考慮引黃灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)，確保玉米與其他作物關(guān)鍵時(shí)期的水分需求得到滿足，解決玉米需水量較高、區(qū)域降雨量較低以及發(fā)育階段缺水嚴(yán)重的問(wèn)題；3）需要考慮到改善玉米種植環(huán)境比如優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、施肥等對(duì)灌溉的需求[4]。

3 甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度存在的問(wèn)題分析

結(jié)合甘肅引黃灌區(qū)玉米種植灌溉制度的實(shí)際情況來(lái)看，由于缺乏科學(xué)的灌溉制度設(shè)計(jì)，導(dǎo)致灌溉制度不夠合理，當(dāng)前的灌溉制度中存在著許多問(wèn)題，主要包括以下幾項(xiàng)：1）引黃灌區(qū)玉米灌溉制度不夠科學(xué)。灌溉制度的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要明確引黃灌區(qū)的總體水量、季節(jié)變化以及玉米種植實(shí)際需求，才能夠確保引黃灌區(qū)玉米灌溉制度的合理性。但是結(jié)合甘肅的實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)前玉米灌溉制度還存在著許多問(wèn)題，整體灌溉制度缺乏合理性，在黃河灌溉水資源調(diào)控、調(diào)配等方面缺乏合理設(shè)計(jì)，與玉米種植可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，對(duì)甘肅玉米種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了很大的不利影響。2）引黃灌區(qū)玉米灌溉設(shè)施存在問(wèn)題。引黃灌區(qū)玉米灌溉需要高質(zhì)量的基礎(chǔ)設(shè)施才能夠充分抽引、使用黃河水，但是部分玉米種植產(chǎn)區(qū)在灌溉基礎(chǔ)設(shè)施方面存在問(wèn)題，比如引水灌溉過(guò)程中存在水資源浪費(fèi)、基礎(chǔ)設(shè)施灌溉總量超過(guò)實(shí)際需求、灌溉設(shè)施質(zhì)量不足等問(wèn)題，對(duì)玉米灌溉制度的建設(shè)產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。國(guó)家水利工程部門(mén)以及農(nóng)業(yè)部門(mén)對(duì)于引黃灌區(qū)玉米灌溉設(shè)施的設(shè)計(jì)方案有著明確的標(biāo)準(zhǔn)，灌溉設(shè)施設(shè)計(jì)需要根據(jù)玉米種植產(chǎn)區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，采用高標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行優(yōu)化，才能夠確保玉米灌溉設(shè)施制度設(shè)計(jì)方案的合理性，從而提高黃河灌溉用水利用率，但是在此項(xiàng)工作中許多工程建設(shè)單位還存在著很大的欠缺，需要進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)工作[5]。3）適宜灌溉的灌水定額存在問(wèn)題。在玉米作物缺水時(shí)，灌溉補(bǔ)給一般通過(guò)多次灌溉實(shí)現(xiàn)，每次灌溉的水量則為灌水定額，在灌水定額過(guò)大時(shí)，耕地多余的水分會(huì)向深層滲漏，容易導(dǎo)致土壤中的養(yǎng)分流失，降低水肥利用率；如果灌水定額過(guò)小，因?yàn)楣嗨螖?shù)增加，表層玉米植株間蒸發(fā)量提升，容易導(dǎo)致肥料氣化，降低水肥利用率，所以需要設(shè)計(jì)科學(xué)的灌水定額。甘肅引黃灌區(qū)主要作物適合的凈灌水定額如表2 所示。

表2 甘肅引黃灌區(qū)主要作物適合的凈灌水定額

但是結(jié)合甘肅引黃灌區(qū)的玉米灌溉制度來(lái)看，存在著超過(guò)或低于適宜的凈灌水定額的問(wèn)題，這不僅加劇了水資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，對(duì)引黃灌區(qū)玉米灌水定額進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度發(fā)展趨勢(shì)分析

通過(guò)上文的分析可以明確，灌溉制度的優(yōu)化對(duì)于甘肅引黃灌區(qū)玉米種植具有重要的作用，是影響玉米產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)當(dāng)前甘肅省的玉米灌溉制度的過(guò)程中，主要考慮了關(guān)鍵需水時(shí)期、灌溉次序等，但整體灌溉制度還存在著一些問(wèn)題，導(dǎo)致玉米生長(zhǎng)發(fā)育受到了很大影響，對(duì)黃河水資源產(chǎn)生一定浪費(fèi)，整體灌溉質(zhì)量較低。結(jié)合甘肅省近年來(lái)在玉米灌溉制度方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾項(xiàng)。

4.1 灌溉制度向著科學(xué)化方向發(fā)展

灌溉制度的建設(shè)是玉米種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在甘肅省現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)過(guò)程中，為了提高用水效率，在灌溉制度科學(xué)化方面做出了很多努力。首先，玉米灌溉制度設(shè)計(jì)人員深入玉米種植區(qū)進(jìn)行調(diào)查，明確該區(qū)域玉米生長(zhǎng)所需的灌溉水量，從而設(shè)計(jì)科學(xué)的玉米灌溉制度基本指標(biāo)，確定最優(yōu)的高效率用水技術(shù)，以滿足玉米生長(zhǎng)所需的基礎(chǔ)水分為基礎(chǔ)目標(biāo)，減少不必要的灌溉水資源浪費(fèi)。其次，對(duì)玉米灌溉制度進(jìn)行多次調(diào)整和優(yōu)化，在實(shí)際使用過(guò)程中不斷檢驗(yàn)具體的高效用水技術(shù)效果，確保高效率灌溉方案能夠達(dá)到最大效果[6]。最后，建設(shè)與玉米灌溉制度匹配的高效率用水技術(shù)措施，以高效率灌溉技術(shù)促進(jìn)用水效率提高，全面強(qiáng)化玉米灌溉制度的節(jié)水效果，通過(guò)高效率灌溉技術(shù)能夠減少灌溉過(guò)程中產(chǎn)生的黃河水資源浪費(fèi)問(wèn)題，從而全面降低水資源整體消耗。為此，灌溉水利工程需要采用全面的、科學(xué)的技術(shù)方案，優(yōu)化玉米灌溉制度中的具體建設(shè)細(xì)節(jié)，加強(qiáng)先進(jìn)高效率灌溉技術(shù)的基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，能夠有效提高玉米灌溉的節(jié)水效果，同時(shí)能夠滿足玉米種植業(yè)發(fā)展對(duì)于水資源的需求[7-8]。

4.2 加強(qiáng)灌溉制度與配套體系的優(yōu)化

首先，在甘肅省引黃灌溉區(qū)域，通過(guò)渠道襯砌及水工建筑物配套，將田間水利用率提高至85%以上，灌溉水利用率達(dá)到50%左右，達(dá)到用水節(jié)水的目的，為保障玉米種植和生態(tài)用水提供支持。例如，對(duì)引黃灌溉玉米種植區(qū)域內(nèi)的農(nóng)渠全部進(jìn)行鞏固加強(qiáng)，對(duì)達(dá)不到使用要求或標(biāo)準(zhǔn)的渠道采用模袋混凝土襯砌模式，能夠有效提高灌溉效果[9]。其次，在甘肅省的井灌農(nóng)田區(qū)域，可以通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)水源工程及相關(guān)材料設(shè)備等進(jìn)行更新和置換，通過(guò)水肥一體化滴灌標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)來(lái)打造符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展要求的高效節(jié)水工程，使得農(nóng)田節(jié)水率比引黃灌區(qū)高25%以上，化肥利用效率達(dá)到65%以上，面源污染得到有效控制。例如，對(duì)井灌區(qū)域內(nèi)的機(jī)電井和水泵進(jìn)行更換和調(diào)整，提高機(jī)電井和水泵的運(yùn)行效率，能夠全面提升灌溉效率[10]。最后，在引黃灌溉與井灌混合區(qū)域，可以采用配套的雙重灌溉系統(tǒng)模式，在玉米作物生長(zhǎng)期采用滴灌模式進(jìn)行灌溉，以達(dá)到精準(zhǔn)化灌溉、施肥，節(jié)約用水的目的；秋冬季則利用黃河水對(duì)農(nóng)田進(jìn)行漫灌，從而實(shí)現(xiàn)壓鹽排堿、農(nóng)田土壤保墑、補(bǔ)充地下水的目標(biāo)。例如，在原有的黃河灌溉渠道中開(kāi)展灌溉溝渠建造，從而能夠滿足秋冬季節(jié)玉米對(duì)地表水的需求，能夠有效提升水資源利用率，并促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育。

4.3 優(yōu)化灌水定額

玉米植株不同發(fā)育階段對(duì)于水分的需求量不同，為了能夠提升黃河灌溉水資源利用率，同時(shí)提升水肥應(yīng)用效果，需要結(jié)合甘肅引黃灌區(qū)的實(shí)際情況，明確適宜玉米灌溉的灌水定額，確保適宜灌溉的灌水定額符合客觀實(shí)際情況。為此，需要加強(qiáng)對(duì)引黃灌區(qū)不同區(qū)域玉米的生長(zhǎng)情況調(diào)查，確保調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而對(duì)灌溉制度進(jìn)行調(diào)整，將適宜的灌水定額作為灌溉制度的具體指標(biāo)，是當(dāng)前甘肅引黃灌區(qū)玉米種植灌溉制度的主要發(fā)展方向[11]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要闡述了甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度優(yōu)化研究的重要性，并對(duì)甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，同時(shí)總結(jié)了當(dāng)前甘肅引黃灌區(qū)玉米灌溉制度存在的多項(xiàng)問(wèn)題，最后提出了甘肅引黃灌區(qū)灌溉制度的發(fā)展趨勢(shì)與一些優(yōu)化措施，希望能夠?yàn)楦拭C引黃灌區(qū)玉米種植提供一定的借鑒與幫助，不斷提升灌溉制度的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。