哈萨克斯坦棉花滴灌栽培系统模式分析研究

刘培源 黄耀新 丁连军 林萍 张大勇 和瑞

摘要：根据哈萨克斯坦棉花种植区南哈萨克斯坦州的气候、地形、水源等基础条件，以及当地农户农田面积、管理方式，结合不同滴灌系统模式的投资成本、人工费用、运行管理等方面，研究分析适宜哈萨克斯坦种植棉花进行推广的滴灌系统大小和系统管网布置模式。

关键词：棉花;滴灌技术;系统模式

中图分类号：S-1文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215042

基金项目：国际合作项目“高产滴灌棉花种植在哈萨克斯坦的应证实验研究”（项目编号：2016AH003）哈萨克斯坦是种植棉花纬度最高的国家[1，2]，南哈萨克斯坦州是唯一的产棉区，位于哈萨克斯坦南部，拥有农业用地1170万hm2，其中耕地面积90万hm2，水浇地为49.2万hm2，占全国的22%[2]，南哈州属于典型的温带大陆性气候，冬季不是很冷，持续时间短，夏季炎热干燥，持续时间长，是哈萨克斯坦棉花、蔬菜、水果等重要产区，棉花也成为该国的主要出口物资之一。近十几年来，由于灌溉水资源日趋紧张，加之降雨量不足及区域间不平衡性，已明显影响到棉花的产量和品质，农民的积极性受挫，棉花种植面积不断下降，由2004年22.4万hm2下降到2017年的13.4万hm2，已严重影响到哈萨克斯坦棉花产业的发展。

哈国棉花栽培目前基本上都是采用起垄沟灌模式，水资源利用率很低，因此，加大投资力度，改变传统的灌溉模式，选择节水高效的滴灌技术是哈国棉业可持续发展的当务之急。本文根据哈国实际情况，从滴灌系统规模，系统输配水管道、田间管网等方面研究分析，集成适于哈国棉花种植的滴灌系统模式。

1水资源状况

南哈州境内河流湖泊比较多，有中亚最长的河流锡尔河，以及楚河、鲍肯河、阿雷兹河等，还有众多的小湖泊，州内建有水库3座，库区面积共有470km2，总蓄水量超过55亿m3[3]，这为实施滴灌提供了充分的水资源条件。

2滴灌系统的规模分析

2011年哈萨克斯坦棉花种植面积为13.4万hm2，共有棉花种植户1.6万个，平面每户种植棉花面积8.4hm2，80%的农户棉田面积不超过10hm2[2]，都是些小块棉田，由于棉农手中资金有限，哈国内贷款银行不接受棉农的住房抵押和土地抵押[2]，因此以农户为单位的小面积滴灌系统没有条件实施。

南哈州整体地形比较平缓，耕地条田规划比较规整，棉花种植区都是集中连片，为发挥规模化种植的优势，近年来，哈国政府加大了对分散经营的农户的整合力度。大力倡导棉农加入棉花协会或自愿结合成互助组，形成规模种植，并以化肥、农资和水价分档的方式对棉农进行补贴，如：使用漫灌方法的农户仅可获得10%的水价优惠，而使用滴灌的棉农可享受80%的水价补贴[2]。

所以，农场用户对实施滴灌有很高的积极性，既可以达到节水增效的目的，又可以享受到国家的补贴。哈萨克斯坦具有规模性的农场面积都在300～1000hm2，完全有条件实施大面积的滴灌系统。根据对滴灌系统投资成本研究分析表明，系统过大，输配水管道口径、级数就会增加，管网造价也就越高，系统能耗也会增加，轮灌组过大也会造成管理上的不便;系统面积太小，系统首部得不到充分利用，也会造成投资成本的增加[4]，通过研究分析和实践应用证明，经济合理的系统面积应控制在133hm2左右[5]。

3输配水管道铺设模式分析

滴灌系统的输配水管道一般都是由PVC管或PE管铺设安装，在面积较大的滴灌系统中，输水管道常采用地埋方式进行铺设安装，埋设深度可以参考当地气候条件，冻层深度来定，以保证管道运行安全和使用寿命。在小面积的滴灌系统中，输水管道可以采用厚壁或薄壁纳米PE管替代地埋管，而且管道口径都比较小，可以在地面上进行铺设，既降低了材料成本，又节省了大量工程量，而且安装方便简单，便于田间调整。所以，根据哈棉花种植面积的大小可科学选取地埋系统或地面系统作为输配水管道，以达到经济实用的目的。

4田间管网布置模式对比分析

田间地面管网是指支管和毛管的布置连接方式，常见有3种布置模式，“支管+毛管”模式，“支管+辅管+毛管”模式，“双支管+毛管”模式。

4.1“支管+毛管”模式

“支管+毛管”是指在支管上直接安装滴灌带，每条支管由一个阀门控制，作为一个灌水小区。该模式优点是连接件少，漏水点少，安装简单，便于管理，节省人工，灌水均匀度好，便于系统升级改造;缺点是成本投入比较高。

4.2“支管+辅管+毛管”模式

“支管+辅管+毛管”模式是在支管旁平行铺设若干根管径稍小的辅管，每根辅管通过阀门和支管连接，然后在辅管上安装滴灌带，1条辅管为1个灌水小区。该模式优点是支管成为输配水管道，其铺设长度不受灌水小区水头损耗的限制，铺设长度较长，这样就减小了分干管的数量，成本只有“支管+毛管”模式的70%[6];其缺点是结构复杂，连接件较多，安装不便，也容易漏水，而且轮灌小区比较分散，田间操作管理不方便，灌水均匀度也较差。

4.3“双支管+毛管”模式

“双支管+毛管”模式是指在出地桩同一侧分出2个出水口安装支管，同一方向上2条支管1长1短，长支管为短支管的2倍，短支管上在正常位置上安装滴灌带为1个灌水小区，长支管在超出短支管的部分管道上安装滴灌带，为另一个灌水小区。“双支管+毛管”模式支管用量比较大，但适当减少了干管数量，成本相对较低，但安装比较繁琐，阀门较多，管理不方便。

通过以上3种地面管网模式的分析比较，“支管+辅管+毛管”模式和“双支管+毛管”模式投资成本都比较低，但连接复杂，安装相对比较费工，而且容易漏水，在运行管理上有着更高的要求，且不便作业，费时费工。“支管+毛管”模式施工安装相对简单，操作方便，水肥利用率高。结合哈萨克斯坦的农场植棉区地块连片集中，劳动力费用较高的实际情况，地面管网选用“支管+毛管”模式比较合适。

5小结与讨论

根据哈萨克斯坦植棉区的基本情况，对不同滴灌系统模式的投资成本、运行管理成本、灌水效果进行分析，结合新疆当前棉花滴灌系统实施管理经验，哈萨克斯坦目前推广棉花滴灌栽培，对于种植面积较大且连片的农场可适合推广的滴灌系统模式为地埋“PVC管+PE支管+毛管”模式，系统规模在133hm2左右为宜，对于种植面积较小的可选用厚壁或薄壁纳米PE管替代输水管，采用地面铺设模式，这样既把投入成本降到最低，也方便滴灌系统的运行管理，节约了人工成本，把投资收益最大化。当然，滴灌系统设计是灵活多样的，也要结合具体的实际情况，业主的要求，既要充分发挥滴灌技术的优势，达到节水省肥增效的目的，又要把系统投资和管理成本降到最低，做出最优化的滴灌系统设计。

参考文献

[1] 努斯热提·吾斯曼.哈萨克斯坦棉花生产与科研概况[J].中國棉花，2015，42（4）：1-3.

[2] 驻哈萨克使馆经商参处.哈萨克斯坦棉花生产发展概述[EB/OL].http：//www.mofcom.gov.cn/article/i/dxfw/jlyd/201111/20111107816054.shtml，2011-11-03.

[3] 驻阿拉木图总领事馆.总领馆领区基本情况[EB/OL].http：//almaty.china-consulate.org/chn/lgxx/t764720.htm，2018-04-11.

[4] 李淑珍，李思明，徐燕. 滴灌系统控制面积规模的探讨[J].中国农村水利水电，2009（11）：86-48.

[5] 肖璐.滴灌工程管网建设规模优化研究[D].新疆农业大学，2016.

[6] 李宝珠.增设辅助支管的滴灌系统管网模式探讨[J].新疆农机化，2006（4）：34-35.