调整农业种植结构对农业节水的影响

王红彦，乔光建

（1.邢台市水务局，河北 邢台 054000；2.河北省邢台水文水资源勘测局，河北 邢台 054000）

调整农业种植结构节约灌溉用水关键是选择耗水量少的作物，其二是作物生长期与当地降水季节同步[1]。通过邢台市2001～2012年降水量计算成果和农作物种植面积统计资料，分析了调整农业种植结构对节约灌溉用水之间的关系，结果表明，该区域降水量时空分布不均，充分利用降水量是节约灌溉用水的关键环节，同时还要选择生长期耗水量较小的作物。通过对该区农业种植结构中的一年两熟冬小麦-夏玉米和春棉花进行比较，分析不同作物的雨水利用率，为农业结构调整提供科学依据。

1 区域降水量特性

降水是产生地表径流和补给地下水的主要来源，也是农作物生长的主要水源，降水量的大小及时空分布反映了一个地区的水资源状况[2]。

1.1 年降水量

依据《邢台市水资源评价》结果，邢台市多年平均年降水量为525.1mm。其中，山区年降水量594.5mm，平原497.5mm。邢台市保证率20%，50%，75%，95%的降水量分别为656.4mm，498.8mm，399.1mm，299.3mm。

按流域分区统计多年平均降水量，以滏阳河山区最大，为594.5mm；滏西平原次之，为503.1mm；滹滏平原最小，为465.8mm；黑龙港平原次小，为498.7mm。表1为邢台市不同分区降水量计算成果表。

表1 邢台市流域分区年降水量成果

1.2 降水量的时空分布特征

邢台市降水量具有年内分配非常集中的特点，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、8两个月，甚至更短时间内。特别是一些大水年份，降水更加集中。非汛期8个月的降水量仅占全年降水量的20%左右，而非汛期又以4月、5月、10月所占比重为大。文中仅就平原区农作物结构调整对节约灌溉用水情况进行分析，因此仅统计平原区的降雨年内分配结果。邢台市平原区各流域不同频率降水量年内分配见表2。

表2 邢台市流域分区不同频率年平均降水量年内分配 mm

2 不同种植结构的用水量分析

邢台市属于半干旱区，降水对农业生产的影响较大。但降雨时空分布不均，作物的需水期常常和降雨期不一致。根据邢台市平原区种植结构变化情况，结合邢台市小麦、玉米、棉花生长期降水供需特征，对调整作物种植结构对节约灌溉用水量的情况进行分析[3]。

2.1 冬小麦-夏玉米种植模式生长期水量供需特征分析

在半干旱区，作物的需水期常常和降雨期不一致。以邢台市黑龙港平原区为例，按照一年两熟的冬小麦-夏玉米种植模式分析（见表3），在平水年，年降水量为478.8mm，而全年作物需水量为772.4mm，全年8月、9月的降水能满足作物生长需水量，其他10个月缺水368.4mm。而在枯水年，年降水量为379.0mm，而全年作物需水量为772.4mm，全年也只有2个月份的降水能满足作物生长需水量，其他10个月缺水481.3mm。

表3 天然降雨条件下冬小麦-夏玉米种植作物生长缺水量计算成果 mm

从冬小麦生长期分析，3月6日至4月6日，是冬小麦返青-拔节期，4月7日至5月10日，是冬小麦拔节-灌浆期，5月11日至6月6日，是灌浆-成熟期[4]。从降雨的时间分配情况看，该时段是降水量最少的时期。按平水年计算，这4个月缺水最多，达279.5mm；在枯水年，4个月缺水达297.6mm。

从夏玉米不同生长阶段分析，夏玉米苗期处于干旱少雨季节，降雨供需错位较为严重[5]。在平水年，该时段缺水量为72.1mm，在以后生长阶段，降雨均能满足作物生长需水量。而在枯水年，夏玉米在播种-苗期缺水量达120.4mm，以后时段能满足作物生长需水量。通过该区降水特点分析可以看出，在小麦生长期间，降水量均不能满足作物生长需水，只能靠灌溉来满足生长需要。

2.2 棉花各生育期水量供需特征分析

在棉花整个生育过程中，共经历5个生育时期。播种出苗期：播种-出苗，约需10～15天。苗期：出苗-现蕾，约需40～45天。蕾期：现蕾-开花，约需25～30天。花铃期：开花-吐絮，约需50～60天。吐絮期：吐絮-收花结束，30～70天不等[6]。

在平水年，种植棉花一年中有5个月缺水，缺水量为79.6mm。在枯水年，种植棉花一年中有7个月缺水，缺水量为133.4mm。天然降雨条件下棉花生长缺水量计算成果见表4。

表4 天然降雨条件下棉花生长缺水量计算成果 mm

通过上述分析，种植冬小麦-夏玉米一年两熟作物，靠降水量远不能满足作物需水量，需要大量的水源灌溉农作物。而种植棉花，在平水年，需要少量的水源就能满足棉花生长需水量。

3 节约灌溉用水量的计算

由于品种的差异，作物水分利用率存在较大的差异，根据区域和种植区的实际情况，调整和优化种植结构，对提高农田整体水分利用效率是非常有利的[7]。黑龙港是地下水严重超采区，水资源严重匮乏，种植耗水量较小的棉花作物，从农民收入上不低于种植粮食作物，而且可以大量减少对地下水的开采，对缓解该区域地下水环境的恶化有重要作用。邢台市在种植结构调整中，有计划、有步骤地推进黑龙港平原区棉花基地建设，是进行种植结构调整达到节水目标的一个尝试。

邢台市的作物种植模式主要包括冬小麦-夏玉米一年两熟和春播棉一年一熟两种。根据《河北省用水定额》和当地的农业生产和气候条件特征，作物用水定额按照平水年（P＝50%）和枯水年（P＝75%）两种保证率[8]，灌溉方式分为管灌和地面灌两种，则灌溉定额见表5。

表5 河北省黑龙港平原区主要作物灌溉定额 m3／hm2

根据2001～2012年资料统计[9]，平均种植棉花面积16.39万hm2。根据河北省农业用水定额，按平水年（P＝50%）地面灌溉条件，对种植冬小麦-夏玉米和种植春播棉的用水量进行对比分析。假定全部种植冬小麦-夏玉米调整为全部种植春播棉，调整种植结构后的节水量见表6。

表6 调整种植结构节约水量计算

充分利用有效降水量是减少农业灌溉用水的一个重要途径[10]。通过表6可以看出，按2001～2012年种植面积和降水量资料，种植棉花比种植粮食作物平均每年节约水量3.1612亿m3。采用调整农业种植结构达到节水的目标，其优点是比工程措施节水投资少，甚至不需要投资，即可达到节水效果[11]。

4 结论

邢台市降水年内分配不均，主要集中在7，8月份。冬小麦-夏玉米的生长期需水量较大，特别是在冬小麦的生长期，降水量很小，需要进行灌溉来满足作物生长需水量。春播棉的生长期与降水季节几乎同步，平水年缺水量较小，与冬小麦-夏玉米相比可节约大量灌溉用水，分析计算结果表明，平均每年节约灌溉用水3.1612亿m3。由此可见，在水资源条件充沛的区域，为保证粮食种植面积，应选择种植冬小麦-夏玉米；而在水资源匮乏的区域，则应选择种植春棉花作物。这样，达到既满足粮食产量，又达到节约灌溉用水的目的。

[1]周淑贞，张如一，张超.气象学与气候学[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]乔光建.区域水文水资源问题研究[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

[3]乔光建.北方地区农业雨水利用技术及分析计算[J].水文，2008，28（4）：57-60.

[4]王璞.农作物概论[M].北京：中国农业大学出版社，2004.

[5]郭宗楼.节水灌溉工程[M].浙江大学出版社，2008.

[6]叶景凯.棉花种植实用技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2006.

[7]张喜应.提高农田水分利用效率的调控机制[J].中国生态农业学报，2013，21（1）：80.

[8]河北省质量技术监督局，河北省水利厅.DB13／T 1161-2009河北省用水定额[S].2009.

[9]邢台市统计局，国家统计局邢台调查队.邢台国民经济和社会发展统计公报[R].2001-2012.

[10]胡俊，刘晓寒，鲁欣.缺水地区农业种植结构调整和经济灌溉定额研究[J].水利水电技术，2011，42（2）：52-57.

[11]徐万林，粟晓玲.基于作物种植结构优化的农业节水潜力分析[J].干旱地区农业研究，2010，28（5）：161-166.