根區(qū)等高覆蓋灌溉
——一種新的農(nóng)田節(jié)水集成配套綜合技術(shù)初探與展望

高國(guó)金，王明澤，楊樹龍，顧 鑫，劉德福，任翠梅，楊 麗

(1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163316；2 肇州縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 肇州 166400)

我國(guó)旱區(qū)農(nóng)業(yè)要長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)耕地資源、水資源日趨緊缺，土壤退化，干旱頻發(fā)，生態(tài)環(huán)境破壞等主要問題的挑戰(zhàn)，解決之道還要依靠轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，由依靠資源和物質(zhì)投入真正轉(zhuǎn)移到依靠科技進(jìn)步上來(lái)。我國(guó)水資源供需矛盾日益尖銳，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重，水污染問題突出，已成為嚴(yán)重制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，是影響到國(guó)家安全的重大戰(zhàn)略問題[1]。我國(guó)傳統(tǒng)旱區(qū)農(nóng)業(yè)缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的投入量連年遞增，以往的連年高產(chǎn)與農(nóng)資品的高投放密不可分，而這些過量投入的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等正侵蝕著土壤地力，耕地質(zhì)量每況愈下，同時(shí)也造成日益嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染；秸稈多數(shù)用于焚燒，直接還田或過腹還田比例很低，這既浪費(fèi)了秸稈大部分能量和礦物鹽類，也造成了大氣污染?？萍紕?chuàng)新乏力，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)大多模仿照搬全國(guó)推廣的旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)，并未結(jié)合本地實(shí)際研發(fā)節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、培肥地力等綜合配套技術(shù)，修復(fù)土壤肥力和保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，這些樣本模式多數(shù)因“水土不服”并未發(fā)揮應(yīng)有效應(yīng)。中國(guó)特色新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)要求必須盡快從主要追求產(chǎn)量和依賴資源消耗的粗放經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)移到數(shù)量質(zhì)量效益并重的集約發(fā)展上來(lái)，尤其隨著國(guó)內(nèi)外環(huán)境條件變化和長(zhǎng)期粗放式經(jīng)營(yíng)積累的深層次矛盾逐步顯現(xiàn)，中國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)前所未有。轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，推進(jìn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，不斷提高土地產(chǎn)出率、資源利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)集約發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，是走中國(guó)特色新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路的必然選擇[2]。實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，無(wú)疑需要依靠科技創(chuàng)新來(lái)完成這一變革式發(fā)展，通過農(nóng)業(yè)科技成果的密集使用來(lái)提高農(nóng)業(yè)資源開發(fā)利用的廣度、深度和精度。一方面要以科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新引領(lǐng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；另一方面以保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源為重點(diǎn)提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。

農(nóng)業(yè)是我國(guó)用水最多的產(chǎn)業(yè)，也是節(jié)水潛力最大的產(chǎn)業(yè)。加大農(nóng)業(yè)節(jié)水高新技術(shù)的研究和開發(fā)推廣力度，盡快建立適合我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)體系，已成為保障我國(guó)水安全、生態(tài)安全、糧食安全和經(jīng)濟(jì)安全不可替代的和刻不容緩的重大戰(zhàn)略舉措[1]。建立適合我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)體系，必須把節(jié)水灌溉措施與農(nóng)業(yè)節(jié)水措施有機(jī)的融合在一起，形成綜合的節(jié)水技術(shù)體系，發(fā)揮綜合優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)、高效之目的。通過培肥地力，提高土壤蓄水保水能力；通過減少地表蒸發(fā)，提高土壤保墑能力(覆蓋、免耕、鋤地)；通過平整土地、等高耕作，控制農(nóng)田水分徑流，增加水分入滲；以肥調(diào)水，規(guī)范化栽培，提高單位水量的生產(chǎn)效率(實(shí)行科學(xué)配方施肥，研究水肥一體化施肥)；通過合理優(yōu)化和調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，選用耐旱作物和抗旱品種，提高旱地農(nóng)田水分利用效率。如我國(guó)旱區(qū)農(nóng)業(yè)在田間開展平整土地，長(zhǎng)畦改短畦，寬畦改窄畦，大水漫灌改小畦淺灌，節(jié)水效果顯著[1]；蘭州大學(xué)(干旱農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)在中國(guó)西北部半干旱地區(qū)研究的田間微集雨節(jié)水技術(shù)已經(jīng)取得非常顯著的成效, 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)玉米全膜雙壟溝播集雨技術(shù)種植與示范研究表明，玉米全膜雙壟溝播集雨技術(shù)，使得有限的水資源得到充分的利用，從傳統(tǒng)的被動(dòng)接受干旱農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的抗旱過程，創(chuàng)造了一個(gè)新的穩(wěn)定和高產(chǎn)的玉米種植方式，這一技術(shù)在糧食增產(chǎn)中絕對(duì)占據(jù)主要的地位[3-5]；新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灌溉技術(shù)由常規(guī)漫灌發(fā)展為膜下滴灌，取得了明顯的節(jié)水及增產(chǎn)效應(yīng), 常規(guī)大水漫灌方式，由于單次灌水量大，灌水后0-40cm土層土壤全面濕潤(rùn)，甚至產(chǎn)生暫時(shí)性的接近飽和狀態(tài)，特別在地勢(shì)不平的地塊，灌溉后在一定時(shí)間內(nèi)極易造成嚴(yán)重的旱澇不均現(xiàn)象，使土壤水、氣、熱環(huán)境失衡，不利于作物生長(zhǎng)，影響土壤微生物的發(fā)育，影響土壤養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化。膜下滴灌方式，單次灌水量少，灌溉頻率高，且土壤屬于局部濕潤(rùn)，地表濕潤(rùn)面積較少，土壤水分和溫度處于適宜狀態(tài)，有利于作物生長(zhǎng)，改善土壤微生物的生存環(huán)境，有利于土壤養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化[6-7]；作物分根區(qū)交替灌溉節(jié)水技術(shù)是以康紹忠院士為主的中國(guó)科學(xué)家提出的一種節(jié)水新技術(shù)，該技術(shù)能夠使根系交替經(jīng)受一定的干旱鍛煉，既可減少灌溉用水量和棵間全部濕潤(rùn)時(shí)的無(wú)效蒸發(fā)，亦可提高根系對(duì)水分和養(yǎng)分的利用效率，以不犧牲光合產(chǎn)物積累前提下達(dá)到節(jié)水目的[8]。

目前，能夠把旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的農(nóng)田高效節(jié)水灌溉、水肥一體化施肥、秸稈覆蓋還田三大技術(shù)難題進(jìn)行深度融合，通過一項(xiàng)集成配套綜合技術(shù)得以有效解決的還鮮見報(bào)道。本文緊密結(jié)合我國(guó)旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中急需解決的主要問題，通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的深度融合，提出根區(qū)等高覆蓋灌溉這一新的集成配套綜合技術(shù)，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的節(jié)水灌溉、提高化肥利用率、秸稈還田培肥地力三大技術(shù)難題，依靠科技進(jìn)步轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，“藏糧于地、藏糧于技”，為我國(guó)干旱半干旱地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)提供新的模式與方法。

1 根區(qū)等高覆蓋灌溉的內(nèi)容

根區(qū)等高覆蓋灌溉集成配套綜合技術(shù)的主要內(nèi)容是：在旱區(qū)農(nóng)業(yè)壟作條件下，通過在壟溝內(nèi)打埂把壟溝做成微小的水平溝面，將粉碎的農(nóng)作物秸稈覆蓋于微小的水平溝面上，結(jié)合作物生育期內(nèi)不同生育階段的水肥需求，在覆蓋農(nóng)作物秸稈的水平溝面上進(jìn)行根區(qū)等高灌溉和根區(qū)等高灌溉施肥。根區(qū)等高覆蓋灌溉采用農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合的方法，把農(nóng)田高效節(jié)水灌溉、水肥一體化施肥、秸稈覆蓋還田三大技術(shù)難題進(jìn)行深度融合，通過一項(xiàng)集成配套綜合技術(shù)得以有效解決。根區(qū)等高覆蓋灌溉用于作物全生育期的水肥管理，尤其適用于作物生育中、后期的水肥管理。

2 根區(qū)等高覆蓋灌溉的實(shí)現(xiàn)方式

(1)微小水平溝面制作和秸稈覆蓋還田實(shí)現(xiàn)方式。使用專用水平溝面秸稈覆蓋還田機(jī)械，首先將農(nóng)作物秸稈撿拾到機(jī)械的秸稈傳輸裝置中，然后在已經(jīng)清理干凈的壟溝內(nèi)開溝、打埂，做成微小的水平溝面(用于接納灌溉水和雨水)，最后將粉碎的農(nóng)作物秸稈全量覆蓋于微小的水平溝面上，實(shí)施秸稈全量覆蓋還田作業(yè)。

(2)根區(qū)等高灌溉和根區(qū)等高灌溉施肥實(shí)現(xiàn)方式。使用專用的灌溉施肥機(jī)械設(shè)備在覆蓋秸稈的微小水平溝面上進(jìn)行根區(qū)等高灌溉。在作物不同生育階段的需肥期結(jié)合灌溉將化肥溶于水中進(jìn)行水肥一體化的根區(qū)等高灌溉施肥。

3 根區(qū)等高覆蓋灌溉的功能定位

(1)根區(qū)等高覆蓋灌溉的集成配套的綜合效應(yīng)功能。通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的深度融合形成根區(qū)等高覆蓋灌溉這一新的集成配套綜合技術(shù)，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的高效節(jié)水灌溉提高水資源利用率、水肥一體化施肥提高化肥利用率、秸稈覆蓋還田培肥地力等主要問題放在一起加以解決。在這一綜合技術(shù)模式中，秸稈對(duì)灌溉水、雨水起到覆蓋保護(hù)作用，而灌溉和分期施肥可促進(jìn)秸稈腐解。這樣，秸稈覆蓋還田與根區(qū)等高灌溉、根區(qū)等高灌溉施肥相互融合，相互利用，相互促進(jìn)，使土壤、水、肥、秸稈、作物形成一個(gè)有機(jī)整體，構(gòu)建起“水肥秸稈一體化”農(nóng)田微生態(tài)系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的水、肥、地力等要素條件的改善和提高具有人為可控性，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入工業(yè)化管理時(shí)代，邁向天人合一、管理可控、資源節(jié)約利用循環(huán)利用、發(fā)展可持續(xù)、旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)。

(2)根區(qū)等高覆蓋灌溉的操作便利、高效功能。我們始終堅(jiān)持針對(duì)生產(chǎn)中存在的問題研究農(nóng)藝措施，根據(jù)農(nóng)藝要求研制機(jī)械設(shè)備這一原則，最終通過機(jī)械設(shè)備的操作來(lái)實(shí)施農(nóng)藝措施，達(dá)到便捷高效解決問題的目的。其中，根區(qū)等高覆蓋灌溉設(shè)定的目標(biāo)是，用接近于滴灌的灌水量、明顯高于噴灌的作業(yè)效率進(jìn)行定點(diǎn)、定量農(nóng)田高效節(jié)水灌溉；根區(qū)等高灌溉施肥設(shè)定的目標(biāo)是，施肥操作便利、精準(zhǔn)，抗堵性強(qiáng)(甚至完全排除堵塞問題)，顯著減少化肥用量；秸稈覆蓋還田設(shè)定的目標(biāo)是，秸稈全量覆蓋還田。

(3)根區(qū)等高覆蓋灌溉的水肥一體化管理功能。根區(qū)等高覆蓋灌溉是在作物全生育期中的水肥一體化管理，尤其適用于作物生育中、后期的水肥一體化管理。根區(qū)等高覆蓋灌溉使用專用的灌溉施肥機(jī)械設(shè)備在微小的水平溝面上進(jìn)行根區(qū)等高灌溉、根區(qū)等高灌溉施肥可以很容易地進(jìn)行精準(zhǔn)的定點(diǎn)、定量灌溉和施肥，可以根據(jù)作物對(duì)水、肥的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理，使灌水時(shí)間和灌水量、施肥時(shí)間和施肥量更加精確；使灌溉的操作和管理更加便捷、精準(zhǔn)，甚至可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，徹底改變了地面灌溉的粗放模式，使農(nóng)業(yè)種植融入了工業(yè)化管理的思路，更能充分體現(xiàn)出現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的特征。

(4)根區(qū)等高覆蓋灌溉的顯著經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益功能。在目前新常態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境下，農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣應(yīng)用的前提條件是必須具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。經(jīng)濟(jì)效益關(guān)乎農(nóng)民能否認(rèn)可該項(xiàng)技術(shù)，是農(nóng)民增加收入、改善生活水平的基礎(chǔ)。生態(tài)效益關(guān)乎社會(huì)(政府)能否認(rèn)可該項(xiàng)技術(shù)，是保持農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性和發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。一項(xiàng)好的農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的推廣應(yīng)用既需要農(nóng)民的積極參與，又需要政府的大力扶持，能夠獲得如此效果的根源還在于技術(shù)本身具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。其中，經(jīng)濟(jì)的高效益更具有吸引力和生命力。

4 根區(qū)等高覆蓋灌溉的應(yīng)用效果

根區(qū)等高覆蓋灌溉是近年來(lái)在總結(jié)科研、生產(chǎn)工作基礎(chǔ)上而形成的一種新的集成配套綜合技術(shù)，目前對(duì)該技術(shù)的研究現(xiàn)狀只局限于宏觀層面的定性分析方面，尚缺乏全面、系統(tǒng)的量化統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。初步研究表明：根區(qū)等高覆蓋灌溉這一新的集成配套綜合技術(shù)，可以有效解決我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的節(jié)水灌溉、提高化肥利用率、秸稈還田培肥地力三大技術(shù)難題，對(duì)轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，加速推進(jìn)現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程具有重要意義?；緦?shí)現(xiàn)了本項(xiàng)集成配套綜合技術(shù)的功能定位，即在灌水量方面，用接近于滴灌的灌水量進(jìn)行定點(diǎn)、定量農(nóng)田高效節(jié)水灌溉；在水肥一體化施肥方面，不僅有效解決了堵塞問題，而且能夠顯著減少化肥用量；在秸稈覆蓋還田方面，完全可以實(shí)現(xiàn)秸稈全量覆蓋還田；在對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響方面，由于實(shí)現(xiàn)了全生育期特別是中、后期的水肥一體化管理，顯著改善了土壤理化性狀和水、肥的均衡持續(xù)供應(yīng)能力，增加了玉米花后干物質(zhì)積累量，減緩了玉米生育后期葉片衰老進(jìn)程，有利于促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的提高。今后研究重點(diǎn)集中在兩個(gè)方面：一方面是對(duì)這一新的集成配套綜合技術(shù)開展全面系統(tǒng)的研究工作；另一方面是如何使這一新的集成配套綜合技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的相關(guān)機(jī)械設(shè)備的研制、調(diào)試工作。通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的深度融合，為今后開展根區(qū)等高覆蓋灌溉的大面積生產(chǎn)示范奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 根區(qū)等高覆蓋灌溉研究的展望

(1)在我國(guó)的干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉。及時(shí)、便捷、精準(zhǔn)的農(nóng)田灌溉是農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要保障，是種植業(yè)獲取穩(wěn)定收入的關(guān)鍵。如2014年美國(guó)玉米高產(chǎn)競(jìng)賽[9]，灌溉田塊的最高產(chǎn)量(31 617 kg/hm2)比不灌溉田塊的最高產(chǎn)量(22 773 kg/hm2)高8 844 kg/hm2，灌溉的增產(chǎn)效應(yīng)達(dá)39%?，F(xiàn)代農(nóng)田灌溉技術(shù)的發(fā)展，既需要灌溉技術(shù)方法和灌溉機(jī)械設(shè)備的創(chuàng)新，通過應(yīng)用現(xiàn)代信息控制技術(shù)和新材料技術(shù)，大幅度提升農(nóng)田灌溉的科技水平；更需要把農(nóng)田節(jié)水灌溉措施與農(nóng)業(yè)節(jié)水措施有機(jī)的融合在一起，形成綜合的節(jié)水技術(shù)體系，把農(nóng)田灌溉技術(shù)融匯于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合技術(shù)中，并促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)向著定量化、規(guī)范化、模式化、集成化和持續(xù)高效方向發(fā)展。結(jié)合我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的水資源緊缺、干旱頻繁、土壤板結(jié)保水保肥性差、農(nóng)業(yè)用水量大且浪費(fèi)嚴(yán)重等主要問題，通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合的途徑發(fā)展我國(guó)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合技術(shù)，把單項(xiàng)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)向綜合的節(jié)水技術(shù)體系轉(zhuǎn)變，把單一灌溉向水肥一體化轉(zhuǎn)變，把過去豐水高產(chǎn)型充分灌溉轉(zhuǎn)向節(jié)水優(yōu)產(chǎn)型的非充分局部灌溉。形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的農(nóng)業(yè)節(jié)水高科技產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的跨越式發(fā)展。但目前在農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域還缺乏適合中國(guó)國(guó)情的技術(shù)體系和產(chǎn)品。因此[1]，迫切需要對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水前沿性問題進(jìn)行原創(chuàng)性研究，通過水-土-作物-大氣之間的相互關(guān)系、干旱條件下植物根系信號(hào)傳輸與氣孔反應(yīng)的機(jī)制、干旱脅迫鍛煉對(duì)植物超補(bǔ)償功能的刺激等問題的研究，帶來(lái)節(jié)水原理和技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)節(jié)水新思路的問世和源頭高技術(shù)的產(chǎn)生；需要開發(fā)一批新的節(jié)水新產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。

根區(qū)等高覆蓋灌溉技術(shù)把非充分局部灌溉和秸稈覆蓋還田有機(jī)融合在一起，采用微小的水平溝面灌溉有效避免了灌溉水的地表徑流，實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)定量灌溉，確保了灌溉均勻度，顯著減少灌水量；采用秸稈覆蓋還田將粉碎的農(nóng)作物秸稈覆蓋于微小的水平溝面上，用作根區(qū)等高灌溉后減少地表水分蒸發(fā)的覆蓋物。秸稈對(duì)灌溉水、雨水起到覆蓋保護(hù)作用，大量減少了地表水分蒸發(fā)，顯著增加了土壤蓄水量，而灌溉和分期水肥一體化施肥可促進(jìn)秸稈腐解。這樣，根區(qū)等高覆蓋灌溉技術(shù)在實(shí)現(xiàn)農(nóng)田高效節(jié)水灌溉，提高水資源利用率的同時(shí)，還使旱區(qū)秸稈覆蓋還田得以真正實(shí)施。

(2)在我國(guó)的干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)水肥一體化施肥。肥料只有溶入到土壤溶液中才能夠被作物吸收利用。在滿足作物肥料供應(yīng)基礎(chǔ)上，土壤水分含量是肥料能否被作物吸收的主要因素。我國(guó)干旱地區(qū)的生產(chǎn)實(shí)踐證明，化肥的利用率與自然降水密切相關(guān)。因此，水肥一體化施肥是本區(qū)域提高化肥利用率最有效的措施。發(fā)展微灌灌溉和微灌施肥非常符合我國(guó)干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際。目前我國(guó)的水肥一體化施肥技術(shù)主要應(yīng)用在滴灌、泉涌灌等微灌系統(tǒng)中。但是，從技術(shù)應(yīng)用角度看，我國(guó)水肥一體化施肥技術(shù)推廣速度緩慢。其原因主要在于：一是社會(huì)廣泛關(guān)注了節(jié)水設(shè)備，而忽視了與之配套的水肥一體化施肥技術(shù)；二是我國(guó)微灌設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)歷史短、規(guī)模小、技術(shù)相對(duì)落后、創(chuàng)新研發(fā)能力不足，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不高、性能不穩(wěn)定。有的微灌設(shè)備只能用于灌溉，根本就不能進(jìn)行水肥一體化施肥；三是技術(shù)培訓(xùn)與服務(wù)不到位，微灌設(shè)備的功能發(fā)揮不到位，投資成本較高增收效果不好。

我國(guó)的水肥一體化施肥技術(shù)主要應(yīng)用于滴灌系統(tǒng)，以上問題也是主要發(fā)生在滴灌系統(tǒng)中，如過濾問題、滴頭堵塞問題等。根據(jù)水肥一體化施肥技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，研究新型微灌技術(shù)和方法是重要內(nèi)容，本文采用微小的水平溝面灌溉方法屬于小管出流式的微灌，可以徹底排除掉堵塞問題，只要施肥方案制定得科學(xué)合理，通過根區(qū)等高覆蓋灌溉方法就可以進(jìn)行水肥一體化施肥。隨著專用灌溉施肥機(jī)械的研制應(yīng)用，我國(guó)的干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就有希望能夠真正實(shí)現(xiàn)水肥一體化施肥。

(3)在我國(guó)的干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)秸稈覆蓋還田。發(fā)達(dá)國(guó)家在農(nóng)作物秸稈資源利用方面主要以秸稈還田、培肥地力為主，而我國(guó)目前秸稈資源化利用很低，大部分秸稈資源被遺棄或焚燒，造成有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[10]。在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，秸稈還田方式主要以翻埋還田為主，這一方式對(duì)于我國(guó)的干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是不適用的。近年來(lái)許多學(xué)者從研究的角度開展了免耕條件下秸稈覆蓋還田的相關(guān)問題研究，并取得了比較系統(tǒng)的研究成果。地膜覆蓋和秸稈覆蓋被認(rèn)為是雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)有效增加土壤蓄水量和提高作物產(chǎn)量的重要技術(shù)措施[11，12]。免耕秸稈覆蓋是中國(guó)北方玉米種植區(qū)有效的保墑增產(chǎn)措施[13]。免耕和秸稈覆蓋還田構(gòu)成的秸稈-土壤-農(nóng)作物這一復(fù)合亞生態(tài)系統(tǒng)能夠激發(fā)土壤微生物和土壤酶的活性，推動(dòng)土壤代謝過程[14]。秸稈覆蓋還田技術(shù)在鹽堿土利用改良方面也取得了較好效果，許多研究表明[15、16]，秸稈覆蓋還田對(duì)當(dāng)季作物的作用主要表現(xiàn)在提高土壤蓄水保水能力和抑制地表返鹽上。一方面秸稈覆蓋能夠有效攔蓄雨水、減少地表徑流，增加雨水入滲量進(jìn)而提高土壤蓄水量。另一方面秸稈覆蓋通過大量減少地表蒸發(fā)提高土壤含水量和保水能力，同時(shí)因控制土壤水分的地表蒸發(fā)而有效調(diào)控鹽堿土壤的水鹽移動(dòng)，抑制地表返鹽，使耕層土壤含鹽量控制在作物耐鹽度以內(nèi)。秸稈覆蓋還田對(duì)鹽堿土壤的水鹽運(yùn)動(dòng)調(diào)控的綜合效應(yīng)有利于促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的提高。長(zhǎng)期連續(xù)實(shí)施秸稈覆蓋還田會(huì)不斷提高鹽堿土壤的肥力和質(zhì)量水平。諸如此類的眾多研究成果，在我國(guó)的干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中因缺水干旱的氣候特點(diǎn)和缺乏創(chuàng)新性耕作栽培技術(shù)，而難以真正在大面積農(nóng)田生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。因此，針對(duì)我國(guó)干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際開展秸稈還田培肥地力的適用配套技術(shù)和機(jī)械的研究顯得尤為重要和緊迫。如何科學(xué)、有效地解決我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)秸稈還田配套技術(shù)，通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合創(chuàng)新秸稈還田技術(shù)方法，已是加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)亟待解決的一個(gè)重要科技問題。

根區(qū)等高覆蓋灌溉研究中，把根區(qū)等高灌溉方法與秸稈覆蓋還田技術(shù)相結(jié)合，將粉碎的農(nóng)作物秸稈覆蓋于微小的水平溝面上，既實(shí)現(xiàn)了秸稈還田，又充當(dāng)了灌溉水的覆蓋物。秸稈對(duì)灌溉水、雨水起到覆蓋保護(hù)的作用，大量減少了地表水分的蒸發(fā)，顯著增加了土壤的蓄水量，大幅度提高了灌溉水和自然降水的利用效率。潮濕的環(huán)境和增施的氮肥有利于加速秸稈的腐爛降解，進(jìn)而增加土壤腐殖質(zhì)的含量，提高土壤肥力，使干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈覆蓋還田具有可行性。

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