全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 23 期摇 摇 2012 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国石龙子母体孕期调温诱导幼体表型:母体操纵假说的实验检测 李摇 宏,周宗师,吴延庆,等 (7255)……
同种或异种干扰对花鼠分散贮藏点选择的影响 申摇 圳,董摇 钟,曹令立,等 (7264)……………………………
曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟 刘摇 波,王文林,凌摇 芬,等 (7270)…………………………………
贵州草海越冬斑头雁日间行为模式及环境因素对行为的影响 杨延峰,张国钢,陆摇 军,等 (7280)……………
青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响 常摇 娟,王根绪,高永恒,等 (7289)………
长沙城市斑块湿地资源的时空演变 恭映璧,靖摇 磊,彭摇 磊,等 (7302)…………………………………………
基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟 任小丽,何洪林,刘摇 敏,等 (7313)…………………
农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准———以江苏省宜兴市为例 张摇 印,周羽辰,孙摇 华 (7327)………
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 李朝霞,张玉国,梁慧星 (7336)……………………
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 周连第,胡艳霞,王亚芝,等 (7346)………
基于遥感的夏季西安城市公园“冷效应冶研究 冯晓刚,石摇 辉 (7355)…………………………………………
海南岛主要森林类型时空动态及关键驱动因子 王树东,欧阳志云,张翠萍,等 (7364)…………………………
不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响 秦丽杰,靳英华,段佩利 (7375)……………………………
黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化 王小林,张岁岐,王淑庆,等 (7383)……………………
密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响 李宗新,陈源泉,王庆成,等 (7391)………………
沙地不同发育阶段的人工生物结皮对重金属的富集作用 徐摇 杰,敖艳青,张璟霞,等 (7402)…………………
增强 UV鄄B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响 方摇 兴,钟章成 (7411)……………………
不同产地披针叶茴香光合特性对水分胁迫和复水的响应 曹永慧,周本智,陈双林,等 (7421)…………………
芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征 董满宇,江摇 源,王明昌,等 (7430)…………………………………
地形对植被生物量遥感反演的影响———以广州市为例 宋巍巍,管东生, 王摇 刚 (7440)………………………
指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响 王力朋,晏紫伊,李吉跃,等 (7452)……………………
火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响 王晓春,鲁永现 (7463)……………………………………………
山地梨枣树耗水特征及模型 辛小桂,吴普特,汪有科,等 (7473)…………………………………………………
两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性 钟传飞,张运涛,武晓颖,等 (7483)…………………………
干旱胁迫对银杏叶片光合系统域荧光特性的影响 魏晓东,陈国祥,施大伟,等 (7492)…………………………
神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序 李广良,丛摇 静,卢摇 慧,等 (7501)………………………
碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响 王祖伟,弋良朋,高文燕,等 (7512)……
两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性 刘慧民,马艳丽,王柏臣,等 (7519)………………………………………
闽楠人工林细根寿命及其影响因素 郑金兴,黄锦学,王珍珍,等 (7532)…………………………………………
旅游交通碳排放的空间结构与情景分析 肖摇 潇,张摇 捷,卢俊宇,等 (7540)……………………………………
北京市妫水河流域人类活动的水文响应 刘玉明,张摇 静,武鹏飞,等 (7549)……………………………………
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波,吴普特,马枫梅 (7559)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
高温胁迫及其持续时间对棉蚜死亡和繁殖的影响 高桂珍,吕昭智,夏德萍,等 (7568)…………………………
桉树枝瘿姬小蜂虫瘿解剖特征与寄主叶片生理指标的变化 吴耀军,常明山,盛摇 双,等 (7576)………………
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 何友均,覃摇 林,李智勇,等 (7586)……………………………
长沙城市森林土壤 7 种重金属含量特征及其潜在生态风险 方摇 晰,唐志娟,田大伦,等 (7595)………………
专论与综述
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 黄宝荣,张慧智 (7607)…………………………………………………
陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述 张摇 慧,申双和,温学发,等 (7622)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*380*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄12
封面图说: 麋鹿群在过河———麋鹿属于鹿科,是中国的特有动物。 历史上麋鹿曾经广布于东亚地区,到 19 世纪时,只剩下在北
京南海子皇家猎苑内一群。 1900 年,八国联军攻陷北京,麋鹿被抢劫一空。 1901 年,英国的贝福特公爵用重金从
法、德、荷、比四国收买了世界上仅有的 18 头麋鹿,以半野生的方式集中放养在乌邦寺庄园内,麋鹿这才免于绝灭。
在世界动物保护组织的协调下,1985 年起麋鹿从英国分批回归家乡,放养到北京大兴南海子、江苏省大丰等地。 这
是在江苏省大丰麋鹿国家级自然保护区放养的麋鹿群正在过河。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 23 期
2012 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 23
Dec. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(30900865);国家科技支撑计划项目(2011BAD29B09)
收稿日期:2012鄄04鄄07; 摇 摇 修订日期:2012鄄11鄄20
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gjzwpt@ vip. sina. com
DOI: 10. 5846 / stxb201204070486
范文波,吴普特,马枫梅.膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例.生态学报,2012,32(23):7559鄄7567.
Fan W B, Wu P T,Ma F M. Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China. Acta Ecologica Sinica,2012,32(23):7559鄄7567.
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析
———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波1,2,吴普特1,*,马枫梅3
(1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,杨凌摇 712100;
2. 石河子大学水利建筑工程学院,石河子摇 832003; 3. 石河子统计局,石河子摇 832003)
摘要:利用 2000、2004、2006 和 2009 年玛纳斯河流域的调查数据,以棉花为例,从生态、经济和社会可持续发展三个角度对比分
析了膜下滴灌技术的应用效果。 生态效益主要表现为,采用膜下滴灌比沟灌平均节水 41. 92% ,流域内农业节约水量约为多年
河道来水的 9. 34% ,基本满足河道最小生态需水;采用膜下滴灌比沟灌节约化肥用量 18. 38% ,节约农药用量 17. 00% 。 经济效
益主要表现为,采用膜下滴灌棉花(籽棉)单产提高 23. 15% ,水分利用效率(WUE)提高 70. 70% 。 社会效益主要表现为,采用
膜下滴灌农业管理效率提高 3—4倍,节约了农业劳动力。 采用 Bossel理论综合评价膜下滴灌技术的社会可持续性性,结果为
良好。 总体分析结果表明,采用膜下滴灌技术有利于区域社会经济的发展和生态环境的保护。 本文的研究结果可为今后膜下
滴灌技术的推广应用提供参考。
关键词:膜下滴灌技术;棉花;可持续分析;Bossel理论;玛纳斯河流域
Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable
assessment: a case in the Manas River Basin, Xinjiang, China
FAN Wenbo1,2, WU Pute1,*,MA Fengmei3
1 College of Water Conservancy and Architecture Engineering, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China
2 College of Water Conservancy and Architecture Engineering, Shihezi University, Shihezi 832003, China
3 Shihezi Statistic Bureau, Shihezi 832003, China
Abstract: Under鄄film drip irrigation technology is currently one of the main agricultural technologies used for water
conservation and has been widely used in Xinjiang, China. In this study, we evaluated the ecological, economic, and
social benefits of under鄄film drip irrigation technology based on survey data of four years (2000, 2004, 2006, and 2009) of
cotton growth in the Manas River Basin in Xinjiang. In terms of the ecological benefits of under鄄film drip irrigation, results
showed that this technology increased water conservation by 41. 92% , and the amount of water conserved through the use of
under鄄film drip irrigation accounted for 9. 34% of river runoff. The annual flow of the Manas River is 12. 42伊108 m3 and the
minimum ecological water requirement for this river is 1. 24 伊 108 m3 . Thus, the conserved water could contribute to
maintaining the minimum ecological water requirement. Under鄄film drip irrigation also reduced fertilizer and pesticide use
by 18. 38% and 17. 00% , respectively, compared with furrow irrigation. The economic benefit of under鄄film drip irrigation
was based on the fact that it increased water conservation by 39. 60% , 40. 80% , 42. 00% , and 45. 27% in 2000, 2002,
2006, and 2009, respectively, with an average increase of 41. 92% . The yield per unit area for cotton increased by 19.
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63% , 10. 28% , 25. 00% , and 26. 47% in 2000, 2002, 2006, and 2009, respectively, with an average yield increase of
23. 15% . Based on the market price of cotton, the net profit from cotton increased by 658, 1083, 2024, and 4605 yuan
per hm2 in 2000, 2002, 2006, and 2009, respectively. Furthermore, water use efficiency increased by 98. 06% ,
88郾 89% , 47. 06% , and 48. 79% in 2000, 2002, 2006, and 2009, respectively, with an average increase of 70. 70% .
Social benefits generated from the use of under鄄film drip irrigation included the fact that agricultural management efficiency
increased and human resources were preserved. Under鄄film drip irrigation technology was good for labor transfer and has
changed the type of work required by reducing the need for weeding, modification of the sub lateral canal, and ridging,
among others. The technology has not only led to reduced labor intensity as well as the number of workers required, it has
also increased work efficiency and management quota. For conventional cotton cultivation, each worker can only manage an
area of 1. 67 hm2, but each worker can manage an area of 5. 33—8. 00 hm2 using under鄄film drip irrigation. This represents
a 3—4 fold increase. In 1997, the population involved in agriculture accounted for 43. 10% of the total population; this
percentage decreased to 13. 65% in 2009, reduced 29. 45% , providing conditions for the transfer of agricultural
population. In addition, an assessment based on Bossel theory showed that under鄄film drip irrigation technology was good for
social sustainability. Our results indicated that under鄄film drip irrigation cropping patterns were good for social and
economic development and for environmental protection in the Manas River Basin region. The results presented here provide
helpful information for future applications of under鄄film drip irrigation technology.
Key Words: Under鄄film drip irrigation;cotton;sustainable assessment;bossel theory;Manas River Basin
新疆是中国缺水最严重的地区之一,水资源量为 884伊108 m3,按照国土面积 166. 7伊104 km2 计算,水资源
占有量为 532 m3 / hm2,而农业用水量占行业用水的 80%以上[1]。 传统的灌溉方式水资源利用率很低,浪费严
重[2]。 对于干旱缺水的地区,如何实施节水灌溉技术成为政府和学者关心的焦点[3]。 2000 年以来,农业节水
灌溉技术在新疆地区得到了迅速发展,其中膜下滴灌技术于 1996 年在玛纳斯河流域开始试验和推广,到
2009 年流域滴灌面积占灌溉面积的比例约为 62. 01% ,在新疆推广面积超过 95伊104 hm2。 灌溉作物类型也从
棉花发展到小麦、玉米、番茄和葡萄等主要农作物及经济林果上。 近年来,膜下滴灌技术在内蒙古、黑龙江等
地区也得到广泛应用[4]。
关于节水灌溉技术效益的评价,国内外有许多研究[5鄄6]。 对于评价内容分为单项评价和工程综合效益评
价,对于评价指标既有定性描述也有定量计算,对于评价方法多采用模糊综合评判、灰色关联投影法、层次分
析法、投影寻踪、加速遗传算法等理论[7鄄13]。 由于不同学者对节水灌溉研究侧重点不同,得出的结果差异
较大[14鄄15]。
目前膜下滴灌已形成以滴灌技术、覆膜种植、管道供水、机械作业和智能管理构成的种植技术体系。 从
1996 年至今,膜下滴灌技术只有 10 余年的发展历史,还有许多问题需要深入研究,尤其对技术应用效果的评
价,前人的研究主要集中于经济效应分析与评价,很少从膜下滴灌技术所产生的生态、经济和社会效应进行综
合系统地分析,对技术体系的可持续性评价也存在不足[16鄄17]。 节水灌溉技术的应用对农业生产、环境保护和
社会经济有重要的影响,因此,从生态、经济、社会三方面综合评价节水技术尤为必要。 Bossel 理论在可持续
评价方面具有较好的效果[18鄄19],因此,本文以 Bossel理论为指导,探讨膜下滴灌技术产生的生态、经济和社会
效益,为技术进一步推广应用提供指导。
1摇 玛纳斯河流域概况
玛纳斯河流域是干旱地区具有典型性的内陆河流域之一,流域农业生产和灌溉技术应用在新疆具有很强
的代表性和引领性。 流域位于天山北坡中段,准噶尔盆地南缘,东经 85毅00忆—86毅46忆,北纬 43毅05忆—45毅38忆,总
面积 2. 655 伊104 km2,灌溉面积 36. 66 伊104 hm2。 流域属温带大陆性气候,年平均气温 7. 2 益,日照时数
2318—2732 h,无霜期 147—191 d,年降水量 110—200 mm。 玛纳斯河流域是典型的灌溉农业区,是新疆棉花
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的主产区之一。 玛纳斯河流域 2009 年滴灌面积占新疆全区的 18. 31% ,总播种面积占新疆全区的 7. 45% ,棉
花种植面积占新疆种植面积的 13. 78% ,产量占新疆总产量的 18. 72% 。 玛纳斯河流域水资源主要来自玛纳
斯河,河流源于天山,终于玛纳斯湖;多年径流量为 12. 42 ´108 m3,径流季节性变化大[20]。 60 余年的农田水
利建设,在流域中上游修建了 14 座大中型水库,河水天然流道发生了改变,形成由河道—水库—农田或者河
道的路径。
玛纳斯河流域包括石河子市、玛纳斯县和沙湾县,其中石河子是流域内最大的行政区,面积约 7529 km2,
人口 72伊104 人,2009 年滴灌面积占灌溉面积的 75. 02% 。
2摇 方法与评价指标
2. 1摇 调查方法
通过调查数据对比分析社会效益评价、生态评价和经济评价。 调查地点在玛纳斯流域。 调查分为问卷调
查、座谈询问、随机走访农户等方式。 与统计部门座谈了解整体种植情况;与当地水利部门座谈,了解调查地
区的水资源分配情况;与农业林业部门了解生态情况、基本种植情况、产量等;与农户调查种植意愿、化肥农药
使用量。 共发放调查问卷 132 份,回收有效问卷 118 份。
2. 2摇 评价指标
2. 2. 1摇 生态效益评价
膜下滴灌技术推广应用既影响绿洲农业生态等人工生态,也影响荒漠生态、河岸生态等自然生态。 但限
于监测数据,目前只能选择数据完整的指标,主要研究对河道需水和农田环境的影响。 膜下滴灌技术应用后
对河道水环境安全状况的影响本文采用河道最小生态需水量作为研究指标;对农田环境的影响本文采用用农
药、化肥用量的节约率作为研究指标。
(1)河道最小生态需水量
Tennant法计算简便,能够反映河道最小生态需水量,应用普遍,故本文使用此方法计算河道最小生态需
水量[21]:
Q河道最小生态需水量 =10%Q河道多年平均流量 (1)
式中, Q河道最小生态需水量为河道最小生态需水量(108m3); Q河道多年平均流量为河道多年平均流量(108m3)。
(2)化肥节约率
化肥节约率(% ) = 100 伊 (T1 - T2) / T1 (2)
式中, T1 为沟灌作物化肥用量(kg / hm2); T2 为膜下滴灌作物化肥用量(kg / hm2)。
(3)农药节约率
农药节约率(% ) = 100 伊 (T1 - T2) / T1 (3)
式中, T1 为沟灌作物农药用量,kg / hm2; T2 为膜下滴灌作物农药用量(kg / hm2)。
2. 2. 2摇 经济效益评价
对于经济效益评价本文以实物比较为主,从节水效果、增产效果和 WUE 三个方面,采用节水率、产量提
高率和 WUE提高率 3 个指标对比分析膜下滴灌与沟灌灌溉的效益差异。 具体计算方法如下:
(1)节水率
节水率(% ) = 100 伊 (M1 - M2) / M1 (4)
式中, M1 为沟灌灌溉定额(m3 / hm2); M2 为膜下滴灌灌溉定额(m3 / hm2)。
(2)产量提高率
产量提高率(% ) = 100 伊 (Y1 - Y2) / Y2 (5)
式中, Y1 为膜下滴灌作物单产(kg / hm2); Y2 为沟灌作物单产(kg / hm2)。
(3)WUE提高率
WUE提高率(% ) = 100 伊 (WUE1 - WUE2) /WUE2 (6)
1657摇 23 期 摇 摇 摇 范文波摇 等:膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例 摇
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式中, WUE1 为膜下滴灌作物水分利用效率(kg / m3);WUE2 为沟灌作物水分利用效率(kg / m3)。
2. 2. 3摇 可持续性评价
可持续性评价主要采用 Bossel理论进行分析。 Bossel理论用 7 个基本定向指标(存在、效率、选择、安全、
适应、共存、心理)反映系统的发展特点[21鄄22]。 指标对社会系统属性的贡献用 0 至 4 的等间隔(1 为间隔)表
示。 可以认为 0—1表示社会系统的属性处于完全不满意状态,1—2处于危险的状态,2—3处于较好的状态,
3—4处于优良的状态。
3摇 结果与分析
3. 1摇 生态效益评价
3. 1. 1摇 灌溉水量消减对河道生态用水量的影响
玛纳斯河流域年降水量 110—220 mm,年潜在蒸发量 1500—2500 mm,农业依靠于灌溉。 从 1950 年开始
大规模开荒造田和引水灌溉。 由于上游过量引水,导致河流断流,地下水位下降,自然生态植被退化[23]。 玛
纳斯河尾闾的玛纳斯湖是新疆著名的湖泊,在 1957 年水域面积为 550 km2,因为上游拦蓄在 1972—1975 年期
间干涸。 此后,直到 1998 年和 1999 年由于连续出现洪水,河道下游开始有水源补给。 2000 年以后随着膜下
滴灌技术的应用,水资源灌溉利用率不断提高,灌溉用水量开始减少,几乎每年都有水库弃水进入河道,对河
道生态环境有较大改善,并在河道尾闾形成约 100 km2 的湿地[24]。
本文采用 Tennant法计算河道最小生态需水量,1957—2009 年平均河道来水量为 12. 42伊108 m3,则玛纳
斯河流域最小生态需水量为 1. 24 ´108 m3。 与前人采用最小连续 30 d平均流量法和 7Q10 法计算河道最小生
态需水量接近[25]。 在实际调查中,2000—2009 年玛纳斯河平均弃水量为 1. 16伊108 m3,占多年河道来水量的
9. 34% 。 10a平均弃水量为最小生态需水量的 93. 55% ,即 10a平均弃水量接近最小生态需水量。
图 1摇 农业灌溉弃水量
Fig. 1摇 Agricultural abandoned water in Manas river
从 2000—2009 年玛纳斯河平均弃水量约为最小生
态需水量的事实来看(图 1),说明采用膜下滴灌技术
后,总体农业用水数量有所减少,基本上能够满足生态
需水要求,即膜下滴灌技术的应用对河道生态环境改善
有积极作用。
3. 1. 2摇 化肥农药施用量减少对农田环境的影响
化肥农药是作物高产的保证,但是过量使用化肥农
药是造成农田土壤污染的主要来源[26鄄27]。 在滴灌技术
中肥料被配置成溶液,随水滴入植物根区土壤,最终被
植物吸收,避免了沟灌因开沟追肥造成的挥发损失或者
因随灌溉渗漏造成的损失,从而提高肥料利用率。 农药
随水施用也避免了浪费和对空气的污染。 膜下滴灌技
术也具有滴灌技术施肥施药的特点。 表 1 中显示 2000 年、2002 年、2006 年和 2009 年膜下滴灌比沟灌节约化
肥量 155. 89、64. 50、80. 09 kg / hm2 和 107. 93 kg / hm2,化肥节约率为 19. 60% 、9. 23% 、20郾 83%和 23. 86% ;
4a平均节约化肥量 102. 11 kg / hm2,平均节约率为 18. 38% 。 2000、2002、2006、2009 年膜下滴灌比沟灌节约农
药施用量分别为 2. 28、0. 55、0. 98、1. 50 kg / hm2,农药节约率分别为 37. 92% 、7. 29% 、10. 30%和 12. 50% ;4a
平均节约农药量 1. 33 kg / hm2,平均节约率为 17郾 00% 。 可见,采用膜下滴灌后既减少了化肥农药的使用量,
又保护了土壤环境、减轻了对农产品的潜在污染。
3. 2摇 经济效益评价
3. 2. 1摇 节水效益分析
采用膜下滴灌后亩均灌溉用水量明显减少,具体见表 2。 2000、2002、2006、2009 年棉花膜下滴灌平均灌
溉水量为 4443. 75 m3 / hm2,沟灌平均灌溉水量为 7646. 25 m3 / hm2,膜下滴灌灌溉水量比沟灌减少 3202. 5 m3 /
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hm2。 2000、2002、2006、2009 年节水率分别为 39. 60% 、40. 80% 、42. 00%和 45. 27% ,平均节水率为 41. 92% 。
表 1摇 棉花滴灌与沟灌化肥农药施用量比较
Table 1摇 Comparison of the amount of fertilizer using between drip irrigation and furrow irrigation
年 Year
2000
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2002
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2006
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2009
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
平均 Average
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
化肥用量 / (kg / hm2)
The amount of fertilizer used
639. 41 795. 30 634. 51 699. 01 304. 36 384. 45 344. 47 452. 40 480. 69 582. 79
化肥节约率 / %
The saving amount of fertilizer 19. 60 9. 23 20. 83 23. 86 18. 38
农药用量 / (kg / hm2)
The amount of pesticide used
3. 72 6. 00 6. 95 7. 50 8. 53 9. 51 10. 51 12. 01 7. 43 8. 76
农药节约率 / %
The saving amount of pesticide 37. 92 7. 29 10. 30 12. 50 17. 00
3. 2. 2摇 增产效益分析
由表 2 可以看出,2000、2002、2006、2009 年 4a中膜下滴灌较沟灌籽棉单产均有不同程度增加,增产率分
别为 19. 63% 、10. 28% 、25. 00%和 26. 47% 。 4a 数据平均后,籽棉单产膜下滴灌为 4981 kg / hm2,沟灌为
4043kg / hm2,膜下滴灌比沟灌籽棉单产提高了 23. 15% ,增产效果明显。
表 2摇 膜下滴灌与沟灌条件下棉花节水效果比较
Table 2摇 Water鄄saving effect comparison between under鄄film irrigation and furrow irrigation
项目 Items
2000
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2002
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2006
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
2009
滴灌
Drip
irrigation
沟灌
Furrow
irrigation
灌溉水量 / (m3 / hm2)
Irrigation quota
4500 7450 4875 8235 4350 7500 4050 7400
节水率 / %
Water鄄saving rate 39. 60 40. 80 42. 00 45. 27
单产籽棉 / (kg / hm2)
Cotton yield per unit area
4552 3805 4127 3743 5250 4200 5805 4590
产量提高率 / %
Increase rate of yield 19. 63 10. 28 25. 00 26. 47
WUE(kg / m3) 1. 01 0. 51 0. 85 0. 45 1. 03 0. 70 1. 14 0. 77
WUE提高率 / %
Increase rate of WUE 98. 06 88. 89 47. 06 48. 79
毛效益 / (元 / hm2)
Gross benefit
15933 13318 14033. 25 12725. 01 23625 18900 34924. 5 27081
毛效益差 / (元 / hm2)
Difference value of
gross benefit
2615 1306 4725 7169 2615
成本 / (元 / hm2)Cost 12784 10828 11112 10889 18790 16089 22268 19704
成本差 / (元 / hm2)
Difference value of cost
1956 223 2701 2564
净效益 / (元 / hm2)
Net benefit
3148 2490 2920 1837 4835 2811 11982 7377
净效益差 / (元 / hm2)
Difference value of
net benefit
658 1083 2024 4605
效益增幅 / %
Increase rate of benefit 26. 44 58. 95 72. 00 62. 42
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3. 2. 3摇 增收效益分析
由于受每年的生产成本、农产品价格影响,每年种植棉花的收益效果差异较大。 分别按 2000、2002、
2006、2009 年市场价格计算生产成本和农产品收益。 在 2000、2002、2006、2009 年膜下滴灌比沟灌净效益增加
658、1083、2024、4605 元 / hm2。 说明膜下滴灌比沟灌有较好的增收作用。
整体比较而言,随着灌溉技术和管理水平的提高,膜下滴灌和沟灌技术都在不断发展。 但因膜下滴灌技
术均采用管道输水,从水源到田间的滴灌带,很少出现类似沟灌形成的深层渗漏和大量棵间蒸发,因此节水增
产效果明显。 综合分析,膜下滴灌比沟灌节水 39. 60%—45. 27% ,产量提高率 10. 28—26. 47% ,WUE 提高率
47. 06%—98. 06% 。
3. 3摇 社会效益评价
依据系统属性细分理论对玛纳斯河流域膜下滴灌技术评价的结果,见表 3。 从整体情况来看,玛纳斯河
流域膜下滴灌技术社会可持续性的评价结果为“较好冶,7 个基本属性评价结果的平均值是 2. 80。 存在、效
率、选择存在和心理需要的评价结果为 3—4,处于优良的状态;安全、适应、共存的评价结果为 2—3,处于较好
的状态。 总体平均数值为 2. 80,处于较好状态。
表 3摇 膜下滴灌技术社会评价结果
Table 3摇 Social assessment results of under鄄film drip irrigation technology
指标
Indicators
指标对应问卷
Indicators questionnaire
评价结果
Assessment results
存在 Existence
采用膜下滴灌后亩均水资源量是否满足生产需求 Whether the production needs
could be met by per hectare water resources after the implementation of under - film
drip irrigation
3. 07
效率 Efficiency 单方水生产能力(WUE)是否提高 Whether the ability of WUE could be improved 3. 11
选择 choice 膜下滴灌经济投入能否接受 Whether the economic input of under鄄film drip irrigationcould be accept 3. 10
安全 Security 抵抗自然灾害的能力是否提高 whether the ability to resist natural disaster couldbe improved 2. 50
适应 Adaptability 膜下滴灌技术培训能否接受 Whether the technical training of under鄄film dripirrigation could be accept 2. 76
共存 Coexistence 生产用水与生态环境用水比例是否合适 Whether the ratio between production waterand ecological water is appropriate 2. 04
心理 Psychological satisfaction 是否愿意推行目前的模式 Whether people would like to implement the current model 3. 01
评价均值
Mean assessment value 2. 80
4摇 讨论与结论
4. 1摇 膜下滴灌技术应用对区域生态环境的影响
在使用现代灌溉技术时,如果不考虑水量平衡而盲目扩大灌溉农田面积,同样会出现严重的缺水和生态
问题。 玛纳斯河流域地处干旱内陆区,在以往的农业生产中应盲目开荒和水资源不足导致的撂荒教训深刻,
因此,在走访和调研中发现当地水利和农业部门以及农业生产者,总体对此问题有清晰的认识。 也对随意开
垦采取了一些列监管措施,与历史相比较遏制了大规模的盲目开荒,当然也存在少数违规现象。
在目前水利条件和灌溉面积约束下,采用膜下滴灌后,单位面积农业用水量明显减少,调查数据显示,膜
下滴灌平均灌溉水量比沟灌减少 3202. 5 m3 / hm2,节水率为 41. 92% 。 在现实中由于农业灌溉水量的减少,水
库水量也出现相对过剩现象。 2000—2009 年由水库向中下游河道排放的水量为 1. 16伊108 m3,计算表明多年
平均弃水量为最小生态需水量的 93. 55% ,即多年平均弃水量接近最小生态需水量。 如果水利部门长期坚持
每年向河道排放 1. 16伊108 m3 的水量,从理论上讲可以维持河道生态安全。
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2000、2002、2006 和 2009 年 4a膜下滴灌比沟灌平均节约化肥量 102. 11 kg / hm2,平均节约率为 18. 38% 。
膜下滴灌比沟灌平均节约农药量 1. 33 kg / hm2,平均节约率为 17. 00% 。 采用膜下滴灌以后农药化肥的使用
量比沟灌明显减少,减少了对农田环境的潜在污染。 总体上,采用膜下滴灌以后农田土壤环境污染量减少,河
道用水得到很好的补充。
但是如同传统的地膜覆盖种植一样,一方面覆膜种植方式提高了作物产量[28鄄29],另一方面产生的残膜给
农业生产带来了严重的影响[30]。 玛纳斯河流域采用膜下滴灌的棉田耕层中平均残膜量为 300. 7 kg / hm2,最
高达 381. 1 kg / hm2,而且随着覆膜年限越长,污染越严重[31]。 此外,采用膜下滴灌种植打破了传统的灌溉模
式,农田有灌无排,洗盐用水量得不到满足,土壤盐分出现累积现象,造成作物一定程度受盐碱危害[32]。 这些
问题还需要进一步研究与解决。
4. 2摇 膜下滴灌技术应用对作物种植管理的影响
膜下滴灌种植技术的应用改变了土地经营和管理模式,出现了以家庭为单位的农场经营模式,种植规模
一般在 66. 67—100 hm2,与传统每户承包种植 5—10 hm2 的规模相相比,有利于发挥规模效应。 根据目前流
域内滴灌单系统应用效果来看,规模控制在 100 hm2 左右,既能发挥滴灌系统的运行效率,又有利于作物经营
管理,这为今后流域农业土地资源管理提供了参考。
滴灌技术的应用推动了种植结构的调整。 膜下滴灌种植技术相比沟灌作物经济收益明显增加。 大幅度
的节水增产效果,促使当地农民广泛采用膜下滴灌技术种植棉花、小麦、加工番茄、葡萄、大枣等各作物,促进
了种植结构的调整。
4. 3摇 膜下滴灌技术应用对农业劳动力的影响
膜下滴灌技术有利于农业劳动力转移。 膜下滴灌技术改变了传统的农业生产田间管理工序,减少了放
苗、覆土、锄草、打埂、修毛渠等作业环节,既减轻了农工的劳动强度,又为充分解放劳动力提供了技术条件,还
提高了劳动效率和管理定额。 常规灌溉条件下种植棉花,每个劳动力只能管理 1. 67 hm2,膜下滴灌种植棉
花,每个劳动力可管理 5. 33—8. 00 hm2,管理定额提高 3—4倍。 调查结果表明绝大多数农工对滴灌技术非常
认可,被调查者中积极采用滴灌技术的农工占 54% ,模仿别人的占 36% ,不愿采用滴灌技术的占 10% 。 在玛
纳斯河流域的石河子垦区,1997 年滴灌面积为 41 hm2,仅占灌溉面积的 0. 03% ,到 2009 年就发展为 14. 06伊
104 hm2,占灌溉面积的 75. 02% 。 1997 年农业人口占总人口的比例为 43. 10% ,2009 年农业人口口占总人口
的比例为 13. 65% ,下降了 29. 45% 。 说明膜下滴灌技术的应用为农业人口转移提供了条件。
总之,对玛纳斯河流域膜下滴灌技术从社会、经济和生态三个方面进行评价。 采用膜下滴灌种植提高了
管理效率,单个劳力管理面积增加,有利于劳动力转移,社会可持续性的评价结果为“较好冶。 膜下滴灌对比
沟灌种植棉花单产增加、节水明显、WUE有较大幅度提高。 采用膜下滴灌后,多年平均灌溉弃水量基本满足
河道最小生态需水量。 总体上,采用膜下滴灌技术对于当地生态稳定、经济收入增加和社会发展有积极作用。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 23 December,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Maternal thermoregulation during gestation affects the phenotype of hatchling Chinese skinks (Eumeces chinensis): testing the
maternal manipulation hypothesis LI Hong, ZHOU Zongshi, WU Yanqing, et al (7255)…………………………………………
Effects of conspecific and interspecific interference competitions on cache site selection of Siberian chipmunks (Tamias sibiricus)
SHEN Zhen,DONG Zhong, CAO Lingli,et al (7264)
…
………………………………………………………………………………
Characterization of ammonia volatilization from polluted river under aeration conditons: a simulation study
LIU Bo, WANG Wenlin, LING Fen, et al (7270)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Diurnal activity patterns and environmental factors on behaviors of Bar鄄headed Geese Anser indicus wintering at Caohai Lake of
Guizhou, China YANG Yanfeng,ZHANG Guogang,LU Jun,et al (7280)…………………………………………………………
Impacts of snow cover change on soil water鄄heat processes of swamp and meadow in Permafrost Region, Qinghai鄄Tibetan Plateau
CHANG Juan,WANG Gengxu,GAO Yongheng,et al (7289)
……
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal changes of urban patch wetlands in Changsha, China GONG Yingbi, JING Lei, PENG Lei, et al (7302)…………
Modeling of carbon and water fluxes of Qianyanzhou subtropical coniferous plantation using model鄄data fusion approach
REN Xiaoli, HE Honglin, LIU Min, et al (7313)
……………
…………………………………………………………………………………
Ecological compensation standard for controlling nitrogen non鄄point pollution from farmland: a case study of Yixing City in Jiang
Su Province ZHANG Yin, ZHOU Yuchen, SUN Hua (7327)……………………………………………………………………
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method
LI Zhaoxia, ZHANG Yuguo, LIANG Huixing (7336)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Emergy evaluation of an agro鄄circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study
ZHOU Liandi, HU Yanxia, WANG Yazhi, et al (7346)
………………………………
……………………………………………………………………………
Research on the cooling effect of Xi忆an parks in summer based on remote sensing FENG Xiaogang, SHI Hui (7355)………………
The dynamics of spatial and temporal changes to forested land and key factors driving change on Hainan Island
WANG Shudong, OUYANG Zhiyun,ZHANG Cuiping, et al (7364)
………………………
………………………………………………………………
Impact of different sowing dates on green water footprint of maize in western Jilin Province
QIN Lijie, JIN Yinghua, DUAN Peili (7375)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
The dynamic variation of maize (Sea mays L. ) population growth characteristics under cultivars鄄intercropped on the Loess Plateau
WANG Xiaolin, ZHANG Suiqi, WANG Shuqing, et al (7383)
…
……………………………………………………………………
Effect of different planting methods on root鄄shoot characteristics and grain yield of summer maize under high densities
LI Zongxin, CHEN Yuanquan, WANG Qingcheng, et al (7391)
………………
…………………………………………………………………
Heavy metal contaminant in development process of artificial biological Soil Crusts in sand鄄land
XU Jie, AO Yanqing, ZHANG Jingxia,et al (7402)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of enhanced UV鄄B radiation and nitrogen on photosynthetic pigments and non鄄enzymatic protection system in leaves of
foxtail millet (Setaria italica (L. ) Beauv. ) FANG Xing, ZHONG Zhangcheng (7411)…………………………………………
Photosynthetic response of different ecotype of Illicium lanceolatum seedlings to drought stress and rewatering
CAO Yonghui, ZHOU Benzhi, CHEN Shuanglin,et al (7421)
………………………
……………………………………………………………………
Seasonal variations in the stems of Larix principis鄄rupprechtii at the treeline of the Luya Mountains
DONG Manyu, JIANG Yuan, WANG Mingchang, et al (7430)
……………………………………
……………………………………………………………………
Influence of terrain on plant biomass estimates by remote sensing: a case study of Guangzhou City, China
SONG Weiwei,GUAN Dongsheng, WANG Gang (7440)
……………………………
……………………………………………………………………………
Effects of exponential fertilization on biomass allocation and root morphology of Catalpa bungei clones
WANG Lipeng, YAN Ziyi, LI Jiyue, et al (7452)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of fire damages on Larix gmelinii radial growth at Tahe in Daxing忆an Mountains, China
WANG Xiaochun, LU Yongxian (7463)
………………………………………
……………………………………………………………………………………………
A model for water consumption by mountain jujube pear鄄like XIN Xiaogui,WU Pute, WANG Youke, et al (7473)…………………
Specificity of photosystems function change of two kinds of overwintering broadleaf evergreen plants
ZHONG Chuanfei, ZHANG Yuntao, WU Xiaoying, et al (7483)
…………………………………
…………………………………………………………………
Effects of drought on fluorescence characteristics of photosystem 域 in leaves of Ginkgo biloba
WEI Xiaodong,CHEN Guoxiang,SHI Dawei,et al (7492)
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Numerical classification and ordination of forest communities in habitat of Sichuan Snub鄄nosed Monkey in Hubei Shennongjia
National Nature Reserve LI Guangliang, CONG Jing, LU Hui, et al (7501)……………………………………………………
Impact of inorganic anions on the cadmium effective fraction in soil and its phytoavailability during salinization in alkaline soils
WANG Zuwei, YI Liangpeng, GAO Wenyan, et al (7512)
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Photosynthetic adaptability of the resistance ability to weak light of 2 species Spiraea L.
LIU Huimin,MA Yanli, WANG Baichen,et al (7519)
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Fine root longevity and controlling factors in a Phoebe Bournei plantation
ZHENG Jinxing,HUANG Jinxue,WANG Zhenzhen,et al (7532)
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Analysis on spatial structure and scenarios of carbon dioxide emissions from tourism transportation
XIAO Xiao, ZHANG Jie, LU Junyu, et al (7540)
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The hydrological response to human activities in Guishui River Basin, Beijing
LIU Yuming, ZHANG Jing, WU Pengfei, et al (7549)
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Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China FAN Wenbo, WU Pute,MA Fengmei (7559)……………………………………………………………………
Effects of pattern and timing of high temperature exposure on the mortality and fecundity of Aphis gossypii Glover on cotton
GAO Guizhen, L譈 Zhaozhi, XIA Deping, et al (7568)
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Physiological responses of Eucalyptus trees to infestation of Leptocybe invasa Fisher & La Salle
WU Yaojun, CHANG Mingshan, SHENG Shuang, et al (7576)
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Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical
China: a comparison study HE Youjun, QIN Lin, LI Zhiyong,et al (7586)………………………………………………………
Distribution and ecological risk assessment of 7 heavy metals in urban forest soils in Changsha City
FANG Xi, TANG Zhijuan, TIAN Dalun, et al (7595)
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Review and Monograph
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects
HUANG Baorong, ZHANG Huizhi (7607)
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Flux footprint of carbon dioxide and vapor exchange over the terrestrial ecosystem: a review
ZHANG Hui, SHEN Shuanghe, WEN Xuefa,et al (7622)
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4367 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 23 期摇 (2012 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 32摇 No郾 23 (December, 2012)
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