淺析旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)措施的應(yīng)用

李秀琴

（山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心，山西 太原 030002）

山西省地處黃土高原半干旱、半濕潤區(qū)域，水資源比較短缺，屬于典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，年均降雨量為500～650 mm，而年均蒸發(fā)量則為1 500 mm以上，且全省降雨量分布不夠均勻，經(jīng)常發(fā)生春旱、伏旱等天氣。作物生產(chǎn)受到水分條件的制約，產(chǎn)量低而不穩(wěn)。傳統(tǒng)的旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系以最大限度聚積有限的自然降水，使之存儲于土壤中，并轉(zhuǎn)化為農(nóng)田土壤有效儲水，以滿足作物生長發(fā)育對水分的需求。目前，山西省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)自然降水利用率為35%，而美國、澳大利亞、以色列等農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)國家自然降水利用率達(dá)60%～70%。因而在山西省半干旱區(qū)實施集水農(nóng)業(yè)，充分利用非耕地徑流資源、提高水分利用效率日益迫切。

山西省的地形特征和氣候特征，決定了在發(fā)展農(nóng)業(yè)時必須合理應(yīng)用節(jié)水栽培技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用是旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本途徑，也是經(jīng)過多年探索和試驗研究提出的一種解決旱地農(nóng)田水分嚴(yán)重不足的新思路。因此，深入開展旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)應(yīng)用的研究是我國農(nóng)業(yè)資源，尤其是水資源短缺、水土資源配置失衡等嚴(yán)峻形勢所決定的，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)對保障國家水安全、糧食安全和生態(tài)安全，以及推動我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略地位和作用。

1 旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟的發(fā)展，人口數(shù)量急劇增加，工業(yè)和生活用水日益增長，農(nóng)業(yè)供水遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足灌溉需求，嚴(yán)重制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。尤其是旱區(qū)嚴(yán)酷的生態(tài)環(huán)境，自然降雨稀少且分布不勻。因而，通過改善作物抗旱性和提高水分利用率，旱作農(nóng)業(yè)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和調(diào)控技術(shù)研究，探索我國旱作農(nóng)業(yè)水分生產(chǎn)潛力及開發(fā)程度，在干旱動力學(xué)分析和旱情預(yù)測預(yù)報模型研究基礎(chǔ)上，采用水肥耦合效應(yīng)、模式及機制，提出了以肥調(diào)水、以水促肥施肥技術(shù)模式。多年來，我國高度重視旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，制定了一系列扶持政策，各地從本地實際出發(fā)，采取積極有效的抗旱節(jié)水措施，加快推進(jìn)旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展，取得了明顯成效。

山西是我國北方典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，降雨量少且時空分布不均，水資源極為短缺，加上水土流失嚴(yán)重，鞏固和發(fā)展水澆地受到嚴(yán)重制約。但該地區(qū)光熱充足、晝夜溫差大，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)較為有利。有利于發(fā)展具有區(qū)域特色的旱作農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，將在區(qū)域發(fā)展和農(nóng)民脫貧致富中發(fā)揮不可替代的作用。山西省旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)主要成效如下。

1.1 在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)大力調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓植肌⒏珊蛋l(fā)生規(guī)律和作物水分特性因地制宜選擇耗水少而水分利用效率高的作物，走旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)道路建立具有明顯地域特點的旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)集中產(chǎn)區(qū)。

1.2 在保護(hù)地栽培上采用減免耕保水技術(shù)

在干旱地區(qū)和缺墑季節(jié)，采用“以松代耕”“以旋代耕”“高留茬免耕套播”和“免耕直播”等方式，采用冬季留茬方法，可以減少土壤13.0%～17.6%的蒸發(fā)量，有利于春播作物的安全成苗。采用間作套種，延長植被覆蓋期，實現(xiàn)增效，有利于大力推廣“旱作節(jié)水高效”種植模式。

1.3 采用覆蓋保水技術(shù)

在耕地表面覆蓋塑料薄膜、秸稈或其他材料可以抑制土壤蒸發(fā)，減少地表徑流，蓄水保墑，提高地溫，培肥地力，改善土壤物理性狀，因此起到蓄水保墑、提高水的利用率、促進(jìn)作物增產(chǎn)的良好效果。

1.4 在節(jié)水節(jié)能上，利用集水技術(shù)發(fā)展徑流農(nóng)業(yè)

我國在黃土高原地區(qū)大面積推廣集流梯田和田間溝壟集雨覆蓋措施，增加集水的效率。集水技術(shù)可以使有限的降水富集起來，盡量保留和貯藏在農(nóng)田里，保證作物的生長發(fā)育，從而使旱地作物形成產(chǎn)量，保證穩(wěn)產(chǎn)。

2 旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)存在的問題

山西十年九旱、春旱連連、伏旱秋旱頻發(fā)。所以，在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)建立符合山西特點與老百姓需求的新型旱作節(jié)水技術(shù)體系，是全省農(nóng)業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的基礎(chǔ)。這些節(jié)水保墑技術(shù)雖已在山西省取得了明顯的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，但是，在推廣和應(yīng)用中仍存在諸多問題?，F(xiàn)階段主要存在的問題有以下幾方面。

2.1 秸稈還田效果不佳

在有些地區(qū)出現(xiàn)了秸稈還田后不能立即腐爛，影響下茬作物的播種及耕作，不能有效去除田間害蟲等問題。比如，秸稈覆蓋技術(shù)和深松覆蓋技術(shù)會形成一定的低溫效應(yīng)，不利于春播農(nóng)作的早期生長。此外，也會發(fā)生土壤水溫效應(yīng)，從而誘發(fā)農(nóng)作物病蟲害，我國節(jié)水栽培技術(shù)研究和應(yīng)用起步比較晚，發(fā)展至今仍然沒有形成一套規(guī)范系統(tǒng)的推廣體系和應(yīng)用體系。在一定程度限制了節(jié)水栽培技術(shù)集中發(fā)展。在旱作農(nóng)業(yè)中應(yīng)用和推廣中仍然存在難度，目前只在山西省小范圍內(nèi)推廣[1]。

2.2 地膜的白色污染

地膜覆蓋栽培技術(shù)中廢棄農(nóng)膜造成的白色污染問題仍然很普遍，研發(fā)推廣實用有效的農(nóng)地殘膜回收機，實現(xiàn)機械化大規(guī)?；厥辙r(nóng)地殘膜。推廣全生物降解農(nóng)用地膜代替塑料農(nóng)用地膜。利用天然產(chǎn)物和農(nóng)產(chǎn)品為原料生產(chǎn)全生物降解農(nóng)用地膜，從而根治殘留農(nóng)用地膜污染。

2.3 規(guī)劃不完善

免耕土壤的容重一般較高，對于質(zhì)地黏重或者排水性能比較差的土壤，節(jié)水效果會比較差。在采用溝壟微型集雨節(jié)水栽植技術(shù)時，需要先進(jìn)行起壟覆膜，施工量比較大，且費時費力、成本也比較高，在小麥、玉米等農(nóng)作物種機械化、規(guī)模化種植中，應(yīng)用比較小，多應(yīng)用在蔬菜等農(nóng)作物節(jié)水栽培和種植中。

3 旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)的應(yīng)用

旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)作為一種現(xiàn)代化技術(shù)，通過提高降水利用效率，綜合運用農(nóng)藝、生物、工程及信息管理等技術(shù)措施，充分積累自然降水，合理調(diào)配區(qū)域、行業(yè)以及農(nóng)田內(nèi)部水資源和水分的時空分布，合理安排農(nóng)、林、牧、副等產(chǎn)業(yè)的區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局和種植業(yè)結(jié)構(gòu)，最大限度地提高降水利用率和水分利用效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)、高效、可持續(xù)發(fā)展。

3.1 用地養(yǎng)地集合，提升耕地質(zhì)量

堅持用地養(yǎng)地相互結(jié)合的方法，是提升耕地質(zhì)量的主要途徑，也是山西省構(gòu)建起高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系、產(chǎn)業(yè)體系、經(jīng)營體系，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)和諧互惠，形成完善的有機旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的主要內(nèi)容?？蛇\用保護(hù)性耕作，即根據(jù)區(qū)域特點合理運用免耕少耕的施肥播種技術(shù)、雜草和病蟲害防治技術(shù)、深松技術(shù)。例如，在山西等地區(qū)運用免耕節(jié)水技術(shù)，在前一茬農(nóng)作物收獲完成之后，不進(jìn)行重新耕地，或者只進(jìn)行少量的耕地，以降低對土壤造成的擾動和破壞，從而更好地控制土壤水分蒸發(fā)，保持含水量，從而為農(nóng)作物生長提供充足的水分，為下次農(nóng)作物的種植和生長營造良好的環(huán)境[2]。

用地養(yǎng)地集合，提升耕地品質(zhì)，通過平田整地、筑壩排洪、加厚土層等一系列措施來提升土壤蓄水蓄肥的能力。再通過配方施肥、秸稈還田或者增加有機肥的方法，提升農(nóng)田肥力，為農(nóng)作物的生長發(fā)育提供良好的土地支持。

3.2 推行集約高效的用水制度，建立農(nóng)水集約增效工程

在山西省全面推行集約高效的用水制度，是建立農(nóng)水集約增效工程的基礎(chǔ)。例如，科學(xué)合理地應(yīng)用溝壟微型集雨種植技術(shù)，可最大限度提高雨水資源的利用率，主要做法為：在壟上覆蓋一層薄膜，然后在溝壟中種植農(nóng)作物，這樣在下雨時，溝壟中的雨水就會自動匯集到溝中，對有效的降雨量進(jìn)行存儲，在干旱時為農(nóng)作物生長提供水資源。通常情況下，壟、溝的寬度要控制在60 cm左右，長度控制在200 cm，高度控制在15 cm為最佳[3]。

旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于在農(nóng)作物灌區(qū)切實抓好末級渠系和田間灌溉的管路配置。當(dāng)?shù)卣雠_一系列行之有效的措施和優(yōu)惠政策，通過培訓(xùn)或者專業(yè)技術(shù)講座的方法，大力推廣節(jié)水農(nóng)藝措施，從而不斷提升農(nóng)作物的水分利用率。

3.3 加大科研力度，發(fā)展抗旱品種育種技術(shù)

旱作農(nóng)業(yè)水資源比較少，對農(nóng)作物的品種、抗旱性等有較高的要求。因此，山西省農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院所加強對抗旱品種選育技術(shù)攻關(guān)的研究力度，并加快抗旱節(jié)水新品種的選育力度和推廣力度，促使抗旱節(jié)水品種選育成為山西種業(yè)新的增長點。這一點也是提升山西地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的主要途徑。不同地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平、氣候環(huán)境、土壤地質(zhì)條件等方面有較大差距，需要通過不斷研究和實踐，尋找適合區(qū)域農(nóng)作物生長的新品種，才能保證農(nóng)作物產(chǎn)量。例如，花生品種不同，對干旱條件的適應(yīng)能力也各不相同，種植3，5，7 d后，耐旱花生品種的根系活力比土壤水分適宜分別下降13.2%，34.6%，46.4%。但對干旱敏感的花生品種，則分別下降29.4%，54.6%，68.8%。二者相比，通常情況下，耐旱品種花生的葉片比較小，并呈現(xiàn)側(cè)立狀分布。開花比較集中，其花期短暫，目前市面上種植最廣泛的抗旱花生品種有魯花9號，10號，14號等，可有效滿足山西地區(qū)氣候干旱對花生生長的影響，保證產(chǎn)量[4]。

3.4 加強旱作農(nóng)業(yè)新農(nóng)藝的試驗研究，創(chuàng)新農(nóng)技集成化工程

在新農(nóng)業(yè)、新技術(shù)的發(fā)展下，為干旱地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量的提升奠定了堅實基礎(chǔ)，為更好地適應(yīng)新形勢，就需要不斷深挖傳統(tǒng)技術(shù)的精華，加強對旱作農(nóng)業(yè)新農(nóng)藝試驗研究力度。對目前應(yīng)用比較廣泛的水地膜谷子穴播、全膜雙壟溝播、秸稈覆蓋還田等技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的總結(jié)和研究，制定一些系列規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的操作方法和控制力措施。例如，秸稈覆蓋技術(shù)是一種比較傳統(tǒng)的節(jié)水栽培技術(shù)，主要做法為把秸稈先進(jìn)行粉碎處理，然后覆蓋在土壤表層上方，從而降低土壤中的水分蒸發(fā)量，具有保水保墑的作用和功能。此外，秸稈屬于一種有機質(zhì)，腐爛后可增加土壤肥力，提升土壤中的含氮氣量，可有效改善土壤肥力效果。但傳統(tǒng)秸稈覆蓋技術(shù)的利用率比較低，需要通過先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行全面處理。比如，秸稈直接覆蓋法中常用的秸稈為玉米、小麥等秸稈，將秸稈覆蓋技術(shù)和免耕播種技術(shù)充分結(jié)合，進(jìn)一步提升蓄水、保水的增產(chǎn)效果。高留茬覆蓋還田，在小麥、玉米等收割時預(yù)留茬高為20～30 cm，通過拖拉機犁入土中等。

3.5 農(nóng)機配套融合，發(fā)展綠色循環(huán)工程

從地勢條件上而言，山西省丘陵山地比較多，地塊不連續(xù)，農(nóng)業(yè)收益比較低，為滿足高產(chǎn)量、高經(jīng)濟的發(fā)展要求，在旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)應(yīng)用過程中，要嚴(yán)格遵循自行研發(fā)和引進(jìn)相結(jié)合的原則、集中研發(fā)適于丘陵山區(qū)的環(huán)保低耗、操作簡便的小型農(nóng)機具，加快推進(jìn)作物耕、種、收等機械化。通過通力協(xié)作，盡快在山區(qū)丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化方面有所突破，全面提升全省農(nóng)業(yè)機械化率[5]。

發(fā)展綠色循環(huán)工程是《關(guān)于加快有機旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展的實施意見》 （晉政發(fā)[2017]47號） 中的主要要求，也是我國各大領(lǐng)域發(fā)展的主要理念，是未來農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展的主要趨勢。在具體發(fā)展過程中，要嚴(yán)格圍繞種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)、保護(hù)生態(tài)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，探索休耕輪作制度，努力實現(xiàn)廢棄物處理資源化、資源利用節(jié)約化、生產(chǎn)過程清潔化、產(chǎn)業(yè)鏈接循環(huán)化。

4 結(jié)語

在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形勢下，對旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，只有規(guī)范使用和合理利用節(jié)水栽培技術(shù)，才能促使旱作農(nóng)業(yè)事業(yè)持續(xù)健康、穩(wěn)定的發(fā)展。節(jié)水栽培技術(shù)也是目前我國蓄水保墑、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的主要方法，是解決旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)水資源缺乏的主要措施，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有非常重要的意義，值得大范圍推廣應(yīng)用。