基于水资源现状的黑龙港流域农业节水技术分析

张 晓，李 源

（1.衡水市水利科学研究院，河北衡水 053000；2.河北省农林科学院旱作农业研究所，河北衡水 053000）

黑龙港流域地处河北省东南部、黄淮海平原的北半部，多年来干旱少雨、水资源不足已成为限制该区农业生产发展的主要因子。如，每公顷水资源占有量为1 620 m3，粮食生产全年水分利用效率平均只有1.1～1.3 kg/m3[1]。如何从根本上改变黑龙港地区农业发展所面临的水资源短缺状况，最大程度地提高水资源利用效率，是该区域农业可持续发展中亟待解决的问题。基于此，笔者通过全面剖析目前黑龙港流域水资源利用的现状，从浅层微咸水利用、生物节水、优化农业种植结构以及耕作技术等方面阐述了该区域农业节水技术的研究进展，旨为缓解该区水资源危机及可持续发展提供技术支撑。

1 黑龙港流域农业水资源利用现状

黑龙港流域属暖温带半干旱半湿润季风气候，年平均气温12.6℃，小麦玉米一年两熟复种制是当地传统农业种植模式，这种模式下作物常年生长需水量在800 mm以上，而黑龙港地区年平均降水量仅有509mm，且降雨量年际间及年内分布不均，年内70%左右的降雨主要集中在7—9月份，长期以来造成了作物生长需水与供给之间的不协调发展，粮食高产只能靠不合理地超采地下水来维持，已到了难以维继的程度。因此，迫切需要发展各种节水技术措施，大幅度提高现有水资源利用效率来缓解淡水资源严重超采的状况。

黑龙港流域拥有丰富的地下浅层微咸水资源，与浅层淡水呈镶嵌式插花分布，具有分布广、储量大、易开采等特点。而目前浅层咸水利用量仅有3.3亿m3，更重要的是浅层咸水占据了地下水库的库容，将其开采利用不仅可抗旱而且可降低地下水位，减少旱季土壤积盐和促进雨季脱盐。因此，充分挖掘浅层微咸水利用潜力，以咸补淡对解决华北平原水资源短缺有着重要作用。

2 黑龙港流域农业节水技术研究进展

农业是用水大户，也是浪费水大户。农业用水量占全国总用水量的70%，在水资源日趋紧张的状况下，积极探索发展各种节水农业技术措施，建设节水型现代农业是必然趋势。笔者针对黑龙港地区农业水资源利用的现状，主要从以下几方面综述了黑龙港地区农业节水技术的研究进展，并指出农业节水任务艰巨、潜力巨大，在今后相当长一段时期内是缓解水资源短缺的根本性措施。

2.1 浅层微咸水利用技术研究

黑龙港流域分布着大量的浅层微咸水，但到目前为止，黑龙港地区的浅层咸水的利用面积不足其分布面积的5%，充分挖掘咸水利用潜力对缓解该地区的深层地下水超采有着重要意义，在没有淡水资源或淡水资源十分紧缺的情况下，可直接利用咸水灌溉。利用广泛分布的浅层微咸水灌溉棉花和黑麦进行一体化种植，可较淡水灌溉的一体化种植节约淡水2 250 m3/hm2，效益提高430元/hm2；较棉花单作节约淡水750 m3/hm2，效益提高4 406元/hm2；同时，具有提高植被覆盖度和改善生态环境的作用，是一项值得推广的节水高效技术模式[2]。综合评价得出浅层微咸水直接利用是种植耐盐小麦节水技术的最优集成模式，此种模式不需要投入巨额成本，结合适于咸水灌溉生长的小麦品种、适当增加播种量、推迟春一水的灌溉时间、小白龙结合小畦灌溉、平衡施肥结合施用盐分调理剂等措施使黑龙港地区小麦种植在生产、社会经济和生态环境等方面达到最优，并指出咸水灌溉是今后黑龙港地区发展农业生产的方向[3]。当前在利用咸水灌溉技术上靠单一技术很难奏效，如何将多种有效措施进行有机集成来最大程度地开发浅层微咸水资源仍需我们今后进一步研究。

2.2 生物节水技术研究

生物节水主要是通过现代生物技术进行基因重组创造出节水抗旱优良品种，以提高作物水分利用效率（WUE）为最终目的，被视为发展节水农业的关键和最终潜力。试验证明，WUE是一个可遗传性状，不同作物或同一作物不同品种间WUE差异显著。抗旱节水性较强的作物，在干旱缺水的情况下能正常生长发育。河北省农林科学院旱作农业研究所等单位通过收集和挖掘抗旱节水种质资源、组配杂交组合、后代材料选择最终筛选出的抗旱节水新品种已成为黑龙港地区的主推品种，表现出较好的抗旱节水效果。然而，当前困难是在常规育种条件下抗旱节水性状很难与丰产性状统一起来，常规育种技术难以满足高效节水农业发展的需要。因此，必须充分发挥现代生物技术在作物品种改良中的重要作用，通过基因工程手段进行基因重组，以创造抗旱、节水新品种。同时，还必须加强生物节水基础研究，明确不同作物节水抗旱作用机理，以寻求起关键作用的节水抗旱主效基因。

2.3 农业种植结构的优化研究

黑龙港地区种植面积最大的农作物依次为冬小麦、夏玉米和棉花，这3种农作物也恰恰是耗水量多的，全生育期的需水量分别为：3 900～6 000、3 000～4 500、4 500～6 750 m3/hm2。春旱是影响冬小麦正常生长的主要因素；夏玉米的播种面积仅次于冬小麦，其生育期正是黑龙港区域的多雨季节，但该地区经常会出现伏旱；棉花一般生育期7个多月，在遇到伏旱的情况下也必须灌溉补水。比较这3种作物的生育期内的耗水量和降水情况得出，种植冬小麦的效益最低且耗水量最高[4]。调整和控制冬小麦的播种面积就成为黑龙港地区农业节水的关键。而黑龙港地区作为国家重要的商品粮基地，不顾粮食安全片面追求高产值的农业种植结构是错误的。因此，必须面对粮食种植业效益低以及水资源短缺的实际情况，在保证粮食安全的前提下，调整农业产业结构，由“粮—经”二元结构向“粮-经-饲”三元结构转变，适当压缩农作物的种植面积，扩大经济作物和饲料作物的种植面积，鼓励发展畜牧养殖业。对黑龙港地区调整后的种植结构经济效益和节水效益进行概算，得出减少小麦种植面积增加其他种植面积后可以节水3.3亿m3，增加农民收入51.4亿元[5]。

2.4 节水耕作技术研究

利用耕作保墒措施、田间覆盖技术等调控农田水分状况，是提高农田水分利用率和作物水分生产效率的有效途径。①推广耕作保墒技术：深耕有利于疏松土壤，增加土壤孔隙度，造成一个深厚的耕作层，避免产生地面径流；深松有利于保墒和防止风蚀。白仕静等研究得出，春深耕和夏深松可提高土壤对降水和灌溉水的蓄存和调控能力，改善对棉花的供水状况，提高水分利用效率[6]。②普及田间覆盖技术：覆盖可以起到保墒保温、防止水分蒸发的作用。牛新胜等通过5年的玉米秸秆覆盖免耕定位试验表明，覆免处理土壤含水量比其他处理增加5.6%～17.0%[7]。张喜英等研究得出，玉米生育前期覆盖和不覆盖的平均日蒸发量分别为0.8和2 mm/d，覆盖比不覆盖减少60%的土壤无效蒸发；叶面积指数增加，秸秆覆盖节水效应减弱，两者平均蒸发量为0.4和0.7 mm/d，覆盖也比不覆盖减少土壤无效蒸发40%。对于冬小麦，秸秆覆盖也能有效减小蒸发量21%～40%。秸秆覆盖效果受气候、降雨、覆盖秸秆量等因素影响，平均而言，覆盖可减少蒸发30%～50%，相当于减少灌水一到两次[8]。此外，研究还表明，采用小麦晚播、窄行密植、不浇返青水、推迟春一水等技术可以大大缩短农时，延长夏玉米生长期，减少无效蒸发。

3 结论

根据黑龙港流域水资源现状及农业节水技术的发展趋势，黑龙港地区农业节水发展必须走多种节水技术相结合的节水之路。通过耕作保墒、田间覆盖等农业栽培技术，努力减少田间耗水，增加作物产量；通过调整农业结构、实行粮油与粮草轮作等农作制度，适当压缩农作物的种植面积，扩大经济作物和饲料作物的种植面积，建立适应型高效种植制度；适当发展微咸水利用、灌溉技术，逐步缓解对地下水的超采以及由此引起的日益恶化的生态问题；充分发挥现代生物技术在作物品种改良中的重要作用，通过基因工程手段进行基因重组以创造抗旱、节水新品种；加强降水、地表水、土壤水的联合调度与高效利用。同时，还需与工程节水技术、管理节水技术紧密配合、相互促进，使多种因子达到最佳组合才能得到理想的节水效果。黑龙港地区针对独特的降水、气候、地理和社会经济条件，在因地制宜的基础上做到合理用水、科学用水，创造出达到节水增产高效的一种现代化农业生产模式，不仅能较大提高该地区的农业经济发展水平，更对整个河北省农业经济和生态环境发挥巨大作用，促进农业的可持续发展。

[1]刘晓敏，夏来坤，王慧军.黑龙港区小麦玉米农艺节水技术集成模式综合评价及推广建议 [J].中国农学通报，2011，27（4）：268-275.

[2]马俊永，曹彩云，郑春莲，等.微咸水灌溉条件下棉花-黑麦种植系统的效益分析[J].河北农业科学，2010，14（6）：86-88.

[3]刘晓敏，李科江，王慧军.基于熵权法的黑龙港区咸水利用农艺节水技术集成模式综合评价 [J].作物杂志，2011（1）：87-93.

[4]孙淑珍.从水资源角度看黑龙港区域农业种植结构优化[J].河北工程技术高等专科学校学报，2010（1）：4-6.

[5]孙淑珍.黑龙港类型区节水农业典型调查及效益分析[J].河北工程技术高等专科学校学报，2011（1）：1-4.

[6]白仕静，赵合彦，张英明.耕作方法对土壤水分及棉花生长的影响[J].河北农业科学，2002，6（2）：43-45.

[7]牛新胜，马永良，牛灵安，等.玉米秸秆覆盖冬小麦免耕播种对土壤理化性状的影响[J].华北农学报，2007，22（增刊）：158-163.

[8]张喜英，陈素英，裴冬，等.秸秆覆盖下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系数的变化 [J].地理科学进展，2002，21（6）：583-592.