調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)對農(nóng)業(yè)節(jié)水的影響

王紅彥，喬光建

（1.邢臺市水務局，河北 邢臺 054000；2.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺 054000）

調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)節(jié)約灌溉用水關鍵是選擇耗水量少的作物，其二是作物生長期與當?shù)亟邓竟?jié)同步[1]。通過邢臺市2001～2012年降水量計算成果和農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計資料，分析了調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)對節(jié)約灌溉用水之間的關系，結(jié)果表明，該區(qū)域降水量時空分布不均，充分利用降水量是節(jié)約灌溉用水的關鍵環(huán)節(jié)，同時還要選擇生長期耗水量較小的作物。通過對該區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)中的一年兩熟冬小麥-夏玉米和春棉花進行比較，分析不同作物的雨水利用率，為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學依據(jù)。

1 區(qū)域降水量特性

降水是產(chǎn)生地表徑流和補給地下水的主要來源，也是農(nóng)作物生長的主要水源，降水量的大小及時空分布反映了一個地區(qū)的水資源狀況[2]。

1.1 年降水量

依據(jù)《邢臺市水資源評價》結(jié)果，邢臺市多年平均年降水量為525.1mm。其中，山區(qū)年降水量594.5mm，平原497.5mm。邢臺市保證率20%，50%，75%，95%的降水量分別為656.4mm，498.8mm，399.1mm，299.3mm。

按流域分區(qū)統(tǒng)計多年平均降水量，以滏陽河山區(qū)最大，為594.5mm；滏西平原次之，為503.1mm；滹滏平原最小，為465.8mm；黑龍港平原次小，為498.7mm。表1為邢臺市不同分區(qū)降水量計算成果表。

表1 邢臺市流域分區(qū)年降水量成果

1.2 降水量的時空分布特征

邢臺市降水量具有年內(nèi)分配非常集中的特點，全年降水量的80%左右集中在汛期（6月～9月），而汛期降水量又主要集中在7、8兩個月，甚至更短時間內(nèi)。特別是一些大水年份，降水更加集中。非汛期8個月的降水量僅占全年降水量的20%左右，而非汛期又以4月、5月、10月所占比重為大。文中僅就平原區(qū)農(nóng)作物結(jié)構(gòu)調(diào)整對節(jié)約灌溉用水情況進行分析，因此僅統(tǒng)計平原區(qū)的降雨年內(nèi)分配結(jié)果。邢臺市平原區(qū)各流域不同頻率降水量年內(nèi)分配見表2。

表2 邢臺市流域分區(qū)不同頻率年平均降水量年內(nèi)分配 mm

2 不同種植結(jié)構(gòu)的用水量分析

邢臺市屬于半干旱區(qū)，降水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響較大。但降雨時空分布不均，作物的需水期常常和降雨期不一致。根據(jù)邢臺市平原區(qū)種植結(jié)構(gòu)變化情況，結(jié)合邢臺市小麥、玉米、棉花生長期降水供需特征，對調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)對節(jié)約灌溉用水量的情況進行分析[3]。

2.1 冬小麥-夏玉米種植模式生長期水量供需特征分析

在半干旱區(qū)，作物的需水期常常和降雨期不一致。以邢臺市黑龍港平原區(qū)為例，按照一年兩熟的冬小麥-夏玉米種植模式分析（見表3），在平水年，年降水量為478.8mm，而全年作物需水量為772.4mm，全年8月、9月的降水能滿足作物生長需水量，其他10個月缺水368.4mm。而在枯水年，年降水量為379.0mm，而全年作物需水量為772.4mm，全年也只有2個月份的降水能滿足作物生長需水量，其他10個月缺水481.3mm。

表3 天然降雨條件下冬小麥-夏玉米種植作物生長缺水量計算成果 mm

從冬小麥生長期分析，3月6日至4月6日，是冬小麥返青-拔節(jié)期，4月7日至5月10日，是冬小麥拔節(jié)-灌漿期，5月11日至6月6日，是灌漿-成熟期[4]。從降雨的時間分配情況看，該時段是降水量最少的時期。按平水年計算，這4個月缺水最多，達279.5mm；在枯水年，4個月缺水達297.6mm。

從夏玉米不同生長階段分析，夏玉米苗期處于干旱少雨季節(jié)，降雨供需錯位較為嚴重[5]。在平水年，該時段缺水量為72.1mm，在以后生長階段，降雨均能滿足作物生長需水量。而在枯水年，夏玉米在播種-苗期缺水量達120.4mm，以后時段能滿足作物生長需水量。通過該區(qū)降水特點分析可以看出，在小麥生長期間，降水量均不能滿足作物生長需水，只能靠灌溉來滿足生長需要。

2.2 棉花各生育期水量供需特征分析

在棉花整個生育過程中，共經(jīng)歷5個生育時期。播種出苗期：播種-出苗，約需10～15天。苗期：出苗-現(xiàn)蕾，約需40～45天。蕾期：現(xiàn)蕾-開花，約需25～30天。花鈴期：開花-吐絮，約需50～60天。吐絮期：吐絮-收花結(jié)束，30～70天不等[6]。

在平水年，種植棉花一年中有5個月缺水，缺水量為79.6mm。在枯水年，種植棉花一年中有7個月缺水，缺水量為133.4mm。天然降雨條件下棉花生長缺水量計算成果見表4。

表4 天然降雨條件下棉花生長缺水量計算成果 mm

通過上述分析，種植冬小麥-夏玉米一年兩熟作物，靠降水量遠不能滿足作物需水量，需要大量的水源灌溉農(nóng)作物。而種植棉花，在平水年，需要少量的水源就能滿足棉花生長需水量。

3 節(jié)約灌溉用水量的計算

由于品種的差異，作物水分利用率存在較大的差異，根據(jù)區(qū)域和種植區(qū)的實際情況，調(diào)整和優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，對提高農(nóng)田整體水分利用效率是非常有利的[7]。黑龍港是地下水嚴重超采區(qū)，水資源嚴重匱乏，種植耗水量較小的棉花作物，從農(nóng)民收入上不低于種植糧食作物，而且可以大量減少對地下水的開采，對緩解該區(qū)域地下水環(huán)境的惡化有重要作用。邢臺市在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整中，有計劃、有步驟地推進黑龍港平原區(qū)棉花基地建設，是進行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整達到節(jié)水目標的一個嘗試。

邢臺市的作物種植模式主要包括冬小麥-夏玉米一年兩熟和春播棉一年一熟兩種。根據(jù)《河北省用水定額》和當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣候條件特征，作物用水定額按照平水年（P＝50%）和枯水年（P＝75%）兩種保證率[8]，灌溉方式分為管灌和地面灌兩種，則灌溉定額見表5。

表5 河北省黑龍港平原區(qū)主要作物灌溉定額 m3／hm2

根據(jù)2001～2012年資料統(tǒng)計[9]，平均種植棉花面積16.39萬hm2。根據(jù)河北省農(nóng)業(yè)用水定額，按平水年（P＝50%）地面灌溉條件，對種植冬小麥-夏玉米和種植春播棉的用水量進行對比分析。假定全部種植冬小麥-夏玉米調(diào)整為全部種植春播棉，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)后的節(jié)水量見表6。

表6 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)節(jié)約水量計算

充分利用有效降水量是減少農(nóng)業(yè)灌溉用水的一個重要途徑[10]。通過表6可以看出，按2001～2012年種植面積和降水量資料，種植棉花比種植糧食作物平均每年節(jié)約水量3.1612億m3。采用調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)達到節(jié)水的目標，其優(yōu)點是比工程措施節(jié)水投資少，甚至不需要投資，即可達到節(jié)水效果[11]。

4 結(jié)論

邢臺市降水年內(nèi)分配不均，主要集中在7，8月份。冬小麥-夏玉米的生長期需水量較大，特別是在冬小麥的生長期，降水量很小，需要進行灌溉來滿足作物生長需水量。春播棉的生長期與降水季節(jié)幾乎同步，平水年缺水量較小，與冬小麥-夏玉米相比可節(jié)約大量灌溉用水，分析計算結(jié)果表明，平均每年節(jié)約灌溉用水3.1612億m3。由此可見，在水資源條件充沛的區(qū)域，為保證糧食種植面積，應選擇種植冬小麥-夏玉米；而在水資源匱乏的區(qū)域，則應選擇種植春棉花作物。這樣，達到既滿足糧食產(chǎn)量，又達到節(jié)約灌溉用水的目的。

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