奇臺縣中葛根流域高效節(jié)水技術(shù)集成模式優(yōu)選研究

摘要：對新疆奇臺縣中葛根流域的大首部自壓滴灌技術(shù)、塘壩加壓滴灌技術(shù)、自動化滴灌技術(shù)3種高效節(jié)水技術(shù)下小麥、玉米、食葵等常規(guī)作物的投入產(chǎn)出調(diào)查，結(jié)合效益指標體系進行優(yōu)選分析。結(jié)果表明，從高效節(jié)水技術(shù)分析可知，大首部自壓滴灌技術(shù)綜合得分最高，綜合評價效果最好。而從作物種植種類對比來看，雜交玉米的綜合得分最高。根據(jù)技術(shù)優(yōu)選對比及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)分析，中葛根流域運用大首部自壓滴灌節(jié)水技術(shù)種植雜交玉米，可提高農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)農(nóng)戶增產(chǎn)增收。

關(guān)鍵詞：節(jié)水技術(shù);綜合評價;種植種類;技術(shù)優(yōu)選

中圖分類號：S275

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020） 20-0056-05

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.012

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

隨著中國農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)在許多干旱與半干旱地區(qū)逐步凸顯出越來越多的弊端，水資源的有限與節(jié)水系統(tǒng)投資費用過高是傳統(tǒng)灌溉技術(shù)的主要矛盾。隨著節(jié)水技術(shù)的創(chuàng)新引領(lǐng)，中國在高效節(jié)水灌溉管理模式的進步成效可見，但高效節(jié)水技術(shù)在具體實施的過程中，會涉及工程投資費用、節(jié)水成本、農(nóng)戶滿意度等方面因素，因此，有必要對節(jié)水灌溉技術(shù)綜合效益進行評價。汪希成等[1]對新疆兵團棉花膜下滴灌技術(shù)的經(jīng)濟效益進行了測算和評價，得出滴灌技術(shù)應(yīng)用具有很明顯的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。陳新明等[2]在節(jié)水灌溉技術(shù)方案的優(yōu)化設(shè)計中通過評價優(yōu)化理論和層次分析理論的方法，建立了節(jié)水灌溉規(guī)劃方案優(yōu)化選擇的模型，該模型的應(yīng)用對節(jié)水灌溉規(guī)劃具有實際意義。楊旭等[3]在節(jié)水灌溉綜合評價指標體系與量化方法中利用層次分析的方法，研究了節(jié)水灌溉綜合評價指標體系，為工程規(guī)劃的設(shè)計提供了參考依據(jù)。侯維東等[4]結(jié)合高效井灌節(jié)水項目分析的特點，表明社會評價主要受社會經(jīng)濟的影響。雷波等[5]在旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價體系研究中構(gòu)建的綜合效益評價體系對北方地區(qū)的農(nóng)作物節(jié)水評價效果較好，而對農(nóng)牧業(yè)及早區(qū)的未來發(fā)展關(guān)注度還不夠。方崇等[6]以灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵為出發(fā)點，將蟻群優(yōu)化算法用于灌區(qū)改造綜合效益評價，建立的綜合效益評價投影尋蹤數(shù)學模型對灌區(qū)節(jié)水改造效益綜合評價具有一定的參考價值。劉軍等[7]根據(jù)呼圖壁縣節(jié)水滴灌技術(shù)集成模式進行優(yōu)選，綜合技術(shù)效果可知，小流量滴灌技術(shù)集成模式得分最高，集成效果最優(yōu);從作物結(jié)果優(yōu)選來看，種植棉花得分值最高。本研究結(jié)合新疆昌吉州奇臺縣節(jié)水灌溉應(yīng)用情況，綜合效益評價體系優(yōu)選出奇臺縣中葛根流域較好的節(jié)水技術(shù)模式，為該流域科學評價各種高效節(jié)水技術(shù)應(yīng)用效果提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

中葛根河為奇臺縣的第二大河，全長約60 km，其中，山區(qū)河段與平原河段各占50%。地處89°13'E，43°25'N。該流域多年平均氣溫13.0℃，極端最高氣溫33.7℃，極端最低氣溫-32.9℃，多年平均降水量為422.25 mm.多年平均蒸發(fā)量為1535.1mm（20 cm口徑蒸發(fā)皿）。多年平均最大風速20.0 m/s，多年平均風速2.7 m/s，最大凍土深度1.41 m，最大積雪深度41.9 cm。中葛根流域主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，是奇臺縣主要的經(jīng)濟玉米主產(chǎn)區(qū)，主要以雜交玉米、制種玉米、食葵、小麥等常規(guī)作物種植為主。

1.2 研究方法

1.2.1 實地走訪調(diào)查法為了保證數(shù)據(jù)的真實性，對新疆奇臺縣中葛根流域所在的大型農(nóng)作物示范區(qū)進行調(diào)查，選取奇臺縣中葛根流域的營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村等地進行相關(guān)調(diào)研，獲取小麥及玉米、食葵等主要作物節(jié)水工程的投資費用等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過填寫問卷、訪談的方式獲取當?shù)剞r(nóng)作物種植大戶種植成本、節(jié)灌投入、運行管理投入及產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。

1.2.2 對比分析方法對農(nóng)作物不同節(jié)灌技術(shù)下的投入、產(chǎn)出及綜合效益評價指標等各項指標之間的差異進行對比分析。計算綜合度量值并對其進行綜合效益對比，具體計算公式如下：

1.3 評價指標體系的構(gòu)成

技術(shù)效率評價主要是分析節(jié)水技術(shù)在農(nóng)作物灌溉過程中所能達到的相對節(jié)水程度，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)效率狹義上是指田間資源型節(jié)水，廣義上是指田間農(nóng)業(yè)高效用水。經(jīng)濟效率類指標是從技術(shù)使用成本和生產(chǎn)的經(jīng)濟效率2個方面，考察節(jié)水成本與效益之間的數(shù)量關(guān)系，對節(jié)水技術(shù)進行經(jīng)濟效率分析評價，從而為決策者提供技術(shù)經(jīng)濟合理性判斷的依據(jù)[8]。在經(jīng)濟效果指標中，通常會涉及水分生產(chǎn)效益，水分生產(chǎn)效益又稱為水分生產(chǎn)率，是指在某種節(jié)水灌溉技術(shù)模式下，在生產(chǎn)期內(nèi)單位水資源消耗量所獲得的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出。社會效果類指標主要包括單位面積能耗與勞動強度。持續(xù)性類指標主要包括技術(shù)適宜性與農(nóng)戶滿意度[9]。

根據(jù)評價準則，在確定各單項指標間的聯(lián)系及層級指標間的關(guān)系基礎(chǔ)上，建立評價指標體系[10]，并將篩選出的單項評價指標按內(nèi)容進行系統(tǒng)劃分，具體節(jié)水技術(shù)田間評價指標體系的構(gòu)成見表1。

1.4 田間尺度效益評價模型

綜合效益評價是指將多個評價指標組成一個能反映評價對象總體特征信息的體系，以達到對評價對象綜合效益評價的目的，在對不同節(jié)水技術(shù)模式進行評價時，由于指標體系中各單項指標的效益有時不一致，這就需要通過綜合效益評價的方法，把各個具體指標的優(yōu)勢綜合起來，將多個評價因素或指標轉(zhuǎn)化為能反映節(jié)水技術(shù)效益總體特征的信息，用一個具體的綜合得分值來表示該節(jié)水技術(shù)的綜合效果，從而可以從總體上評價各個節(jié)水技術(shù)模式的優(yōu)劣[2]。

綜合效益評價主要借助于綜合效益評價模型進行，該模型是利用綜合效益評價法、借助加權(quán)法及有關(guān)計算公式進行計算，通過數(shù)學模型計算多個評價指標綜合得分值，以綜合得分值表示綜合效益，具體綜合效益評價的計算模型[11]如下：

隨后對指標進行無量綱化處理，在評價指標體系中，由于各個指標值的量綱不同，不宜直接將其帶入綜合效益評價函數(shù)進行匯總，需要將不同量綱變換為無量綱的標準化指標，消除各項評價指標的不同量綱的不利影響。無量綱化也叫數(shù)據(jù)標準化與規(guī)范化，是通過數(shù)學變換來進一步消除原始數(shù)據(jù)量綱的不利影響，無量綱化的計算有比重法、閾值法。比重法計算公式為[12]：

專家排序法原理一客觀賦權(quán)方法。專家排序法指聘請同行專家和利益相關(guān)者根據(jù)評價目標對評價指標中二級層的指標和一級層的指標按重要程度依次排序。按照指標的重要程度將最重要的指標排在最前面，記為“為”，次重要的指標記為“次重”，往后依次類推。通過主觀權(quán)重公式的計算原理，計算主觀權(quán)重（di），通用公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 指標值基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

采用的數(shù)據(jù)來自新疆奇臺縣中葛根流域示范區(qū)小麥、玉米、食葵等幾種常規(guī)種植作物隨機抽樣調(diào)研所得。涉及中葛根流域輻射的營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村258戶的實地調(diào)研數(shù)據(jù)，主要包括大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種高效節(jié)水模式的固定投資、直接成本、運行成本、固定投資折舊費、生產(chǎn)成本、作物的常規(guī)投入費、作物的灌溉制度及產(chǎn)出情況等內(nèi)容。

2.2指標值匯總

根據(jù)新疆奇臺縣中葛根流域營盤灘村、半截溝大隊、川壩、良種場、老葛根、中葛根、大莊子村的實地調(diào)研數(shù)據(jù)，結(jié)合專家排序法及比重法整理計算出大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種節(jié)水模式的綜合效益評價指標值，見表2。由表2可知，通過主觀權(quán)重模型，篩選出13個評價指標值。

2.3 二級指標權(quán)重確定

2.3.1 主觀權(quán)重確定運用專家排序法計算大首部自壓、塘壩加壓和自動化3種節(jié)水技術(shù)模式效益評價指標體系中二級指標的主觀權(quán)重值，見表3。由表3可知，確定各指標的主觀權(quán)重系數(shù)值，為主觀模型提供基礎(chǔ)參數(shù)。自動化3種節(jié)水技術(shù)模式效益評價指標體系中的二級指標的組合權(quán)重值，見表4。由表4可知，技術(shù)的適應(yīng)性占主要作用，其次為農(nóng)戶使用滿意度，增產(chǎn)百

2.4 技術(shù)優(yōu)選結(jié)果

通過3種高效節(jié)水模式實地調(diào)研數(shù)據(jù)整理計算，應(yīng)用綜合評價模型得到綜合得分值，結(jié)果見表5。從表5可以看出，同種節(jié)水技術(shù)模式（塘壩加壓滴灌技術(shù)模式）不同作物種植的綜合得分值高低表現(xiàn)為制種玉米>食葵>雜交玉米>小麥，而從技術(shù)模式評價結(jié)果來看，大首部自壓滴灌技術(shù)綜合得分最分率權(quán)重占比最低。高。對種植小麥而言，采用大首部自壓滴灌系統(tǒng)綜合得分最高，自動化系統(tǒng)綜合得分次之，塘壩加壓滴灌系統(tǒng)最低。而對種植制種玉米而言，塘壩加壓滴灌系統(tǒng)綜合得分要高于自動化滴灌系統(tǒng)。

3 小結(jié)

對新疆奇臺縣中葛根流域大首部自壓滴灌技術(shù)、塘壩加壓滴灌技術(shù)和自動化滴灌技術(shù)3種高效節(jié)水技術(shù)模式285戶小麥、玉米、食葵的種植大戶走訪調(diào)研，并通過綜合效益評價模型對3種高效技術(shù)模式下雜交玉米、制種玉米、小麥、食葵等常規(guī)作物進行經(jīng)濟效益評價。結(jié)果表明，從技術(shù)必選及作物種類分析，在大首部自壓滴灌技術(shù)下種植雜交玉米所得綜合得分最高，其次是大首部自壓滴灌技術(shù)的食葵。對種植小麥而言，采用大首部自壓滴灌系統(tǒng)綜合得分最高，塘壩加壓滴灌系統(tǒng)最低。從3種高效節(jié)水技術(shù)選擇的角度考慮，大首部自壓滴管技術(shù)綜合得分最高，綜合評價效果最好，是奇臺縣中葛根流域高效節(jié)水技術(shù)應(yīng)用及推廣的最佳選擇。從作物比較來看，中葛根流域比較適合種植雜交玉米，主要是由于雜交玉米得分最高，其次是種植食葵。該研究可為調(diào)整奇臺縣農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)農(nóng)民的增產(chǎn)增收提供一定的理論支撐。

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作者簡介：吳玉秀（1981-），女，甘肅武威人，副教授，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)、建筑材料等研究，（電話）18599096272（電子信箱）395936068@qq.com。