彭阳县旱作节水高效农业技术研究

摘 要：该文介绍了宁夏彭阳县水资源现状，并且以提高水资源的利用率为核心，提高农业的产出和效益为目标，开展了抗旱优良作物品种的筛选、高效栽培技术试验示范，旱作农田微集流蓄水增产技术试验示范、覆盖保墒技术试验示范、化控技术节水新技术试验示范、主要作物的补充灌溉技术示范、水肥耦合技术试验示范、坡改梯土壤扩蓄增容技术推广，耕作技术试验示范、轮作、间作技术示范。在此基础上提出了集雨补灌旱作节水农业持续增产技术及旱作节水农业技术模式。

关键词：彭阳县；水资源；现状；旱作节水农业；技术研究

中图分类号 S274 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）24-133-05

1 彭阳县概况及水资源现状

彭阳县位于宁夏回族自治区东南部、六盘山东麓，西北黄土高原的东部地带。地理位置处于东经106°32′～106°58′，北纬35°41′～36°17′。县域南北长61.5km，东西宽50.3km，总面积2 532.3km2，耕地11.22万hm2，其中红河流域1.884万hm2，茹河流域7.45万hm2，安家川流域1.89万hm2，占总土地面积的44.4%，林地面积3.31万hm2，草地面积3.83万hm2，其它用地7.18万hm2。现有水浇地0.876万hm2，其中红河流域0.27万hm2，茹河流域0.525万hm2，安家川流域826.67hm2。西连宁夏固原，东、南、北环临甘肃的镇原、平凉、环县等市县，辖12个乡镇，156个行政村。总人口26.65万人，其中农业人口22.67万人，占89.5%；回族7.87万人，占30.0%，人口密度103.9人/km2，是一个以农业经济为主的山区县。交通便利，309国道横穿东西，203省道纵贯南北，宝中铁路跨境而过，等级公路总里程达到1 524km，等级公路密度达到60.3km/100km2。

彭阳县地势东、南、西低，北渐次增高，海拔1 248～2 418m。地形分为北部黄土丘陵区、中部河谷残塬区和西南部土石质山区3个自然类型区，河流有红河、茹河、安家川河3条水系，但年径流量很小，夏季多枯竭。境内气候温差较大，雨量较少，光照充足，无霜期短，降水和温度变率大。春季气温回长快，干旱多风，冷暖变化大，多有倒春寒；夏季短暂，气温适中；秋季雨量较多，降温快，霜冻早；冬季长，严寒干燥。四季交替变化不明显。年平均气温7.4～8.5℃，降水量350～550mm。无霜期140～170d。属典型的温带半干旱大陆性季风气候，干旱、冰雹、霜冻等自然灾害频繁。

彭阳县多年平均降雨量为450mm，年降水总量11.59亿m3；水面蒸发为850mm，干旱指数为2，属半干旱地区；降水量在时空上分布不均，主要集中在7～9月份，且多以暴雨形式出现，约占降水量的60%，农作物生长期降水量只占年降水量25%。县境内水资源总量为12 770万m3，其中红河流域2 550万m3，茹河流域7 350万m3，安家川流域2 870万m3；其中地表水资源量为9 820万m3，地下天然水资源量为3 830万m3。可开采量为2 950万m3，其中红河流域1 100万m3，茹河流域1 630万m3，安家川流域220万m3，占全县水资源总量的77.53%。多年平均输沙模数5 973t/km2·a，水资源短缺是经济发展的制约因素。

彭阳是一个水资源十分贫乏的地区，人均水资源量为506m3，为黄河流域750m3的67%，不足全国平均值2 200m3的23%。耕地平均占有水资源量为75m3/667m2，是黄河流域平均值的1/5和全国平均值的1/27。旱灾也由单纯的影响农业生产发展到对国民经济和社会发展的各个方面都带来不同程度的影响。严重的干旱缺水不但制约了当地经济社会发展，而且使保障当地群众基本生存条件之一的饮水问题也变得相当困难。

2 集雨补灌旱作节水农业持续增产技术

旱作农业持续增产的核心问题是最大限度地提高农田水分利用率。为了提高旱作农业的效率，高效利用有限的降雨资源，笔者在对多项旱作节水农业技术进行试验研究、示范的基礎上，根据黄土丘陵沟壑区的具体特点集成了干旱半干旱集雨补灌旱作节水农业持续增产技术体系。

2.1 五墒耕作、蓄水保墒

2.1.1 五墒耕作 土壤是储藏水分和养分的天然载体，降水、地表水和地下水只有转化为土壤水才能被作物利用。蓄水保墒耕作技术是干旱缺水地区最重要的防旱抗旱措施，最大限度地利用土壤水是节水农业的主要途径。“五墒耕作法”是一种融蓄水与保墒为一体的抗旱耕作技术，是旱作节水农业技术的基础内容，防旱增产效果明显，其核心是适墒耕作，其内容为“早耕深耕多蓄墒，过伏合口保底墒，雨后耙耱少耗墒，冬春打碾防跑墒，适时早播用冻墒”。据测定，深耕20～28cm比浅耕12～15cm土壤容重降低0.02～0.11g/cm3，孔隙度增加2.7%～7.5%，0～30cm土层含水量提高1.4%～10.3%，土壤速效N、P分别增加27.8%～31.4%和32.6%～136.8%，地温提高0.7～1.0℃，每1g土壤微生物从5.1万个增加到8.3万个，小麦、糜子分别增产11.2%和14.6%。冬春打碾的冬麦地早春土壤表层含水量为13.5%，越冬保苗率为67.4%，未打碾的土壤含水量为10.0%，越冬保苗率只有57.1%。春小麦在适期播种范围内趁土壤返浆期抢墒于3月10日早播的比3月20日播种的增产5.0%，比4月9日播种的增产31.7%。

2.1.2 深耕蓄墒 一般宜在伏天和早秋进行，春季要尽量避免深翻。对于“一年一熟”小麦、胡麻或豆类后休闲的农田，要及早进行伏深耕或深松耕，一般耕深以20～22cm为宜，有条件的地方可加深到25～28cm，深松耕深度可至30cm。同一块地可每2～3a进行一次深耕，期间进行少耕或免耕，以保证最大限度地减少土壤水分蒸发。过伏后降雨明显减少，要及时耙耱合口收墒，形成“上虚下实”的耕作层。秋作物收获后，进行秋深耕时，必须边耕边耙耱，防止土壤跑墒。早春耙耱保墒或雨后耙耱破除板结，耙耱深度以3～5cm为宜，耙耱灭茬的深度一般为5～8cm。播种前耙耱，其深度不宜超过播种深度，以免因水分丢失过多而影响种子萌发出苗。镇压一般是在土壤墒情不足时采取的一种抗旱保墒措施，土壤过干或过湿都不宜采用。土壤过干进行镇压，不仅压不实，反而会更疏松，容易引起风蚀；土壤湿度过大时镇压，容易压死耕层，造成土壤板结。冬季地面坷垃太多太大，容易透风跑墒。在土壤开始冻结后进行冬季镇压，压碎地面坷垃，使碎土比较严密地覆盖地面，以利于冻结聚墒和保墒。播前、播后镇压，使土壤下层的水分沿毛细管移动到播种层上来，以利种子发芽出苗。在黄土高原雨养旱作农业区的干旱、半干旱地区的水平梯田、塬地、台地等坡度不大于3°地区都可以采用。

2.2 以肥调水、水肥耦合 “以肥调水”的关键是培肥地力，包括有机与无机配合增施肥料培肥、粮油作物合理轮作培肥、粮豆粮草轮作培肥以及留高茬还田培肥等措施。采取改春施肥为秋施肥，改浅施肥为分层施肥，改“重N轻P”为“稳N增P”。推行N、P配合重施秋肥，多施基肥，适施种肥，补施追肥及有机肥和无机肥相结合，以无机促有机的施肥路线。以肥促根，增加根系综合活力；以根促壮，保证水分和养分的吸收，达到提高水分利用效率、增产增收的效果。彭阳县是典型的旱作农业区，不能有效地利用降雨就没有农业生产的发展。留住天上水、保住土壤水、合理调配水、有效利用水是当地农业生产发展的基础。“以肥调水”、“以肥促水”的水肥耦合技术，把水变成了庄稼的“复合水溶剂”，既节约了农业生产成本，又提高了肥水的利用效益。“以肥调水”，结合梯田建设、深翻土地、少耕免耕、镇压保墒、中耕除草、合理施肥、秸秆还田技术的应用，建立土壤培肥技术体系，是增加土壤水库扩蓄增容，发挥其它节水技术措施作用的基本保证。在干旱和少P条件下过量施用N，会对作物产量造成负面影响。试验研究表明，合理配方施肥可以明显增加水分利用效率，提高水分转化效率。另外，应注意粮草轮作、根茬还田，改进土粪积造方法，加深土壤耕作层，合理增施化肥。

2.3 调整结构、合理轮作 以水窖集流节灌技术为发展旱作节水农业的突破口，扩大耐旱稳产型的马铃薯、玉米等大秋作物和糜子、谷子、荞麦、葵花等秋杂作物的种植面积，扩大经济作物和豆类牧草的种植面积，实行粮油、粮草轮作的农牧结合模式。压夏扩秋后，玉米、马铃薯、葵花和秋杂粮的面积增加。应把玉米、马铃薯、小杂粮和苜蓿纳入轮作周期，对新的合理的轮作体系进行研究。

2.4 立体复种、减灾稳产 在彭阳县，春季干旱少雨，水分和热量条件有限，因此，应充分利用“一季有余、两季不足”的热量条件，实行以间作套种为主体的立体复合种植。以马铃薯和玉米为纽带，推行稳产型立体复合种植模式，提出并构建夏粮与秋粮、粮食作物与经济作物、高秆作物与矮秆作物、耗地作物与养地作物等多种立体复合种植模式，使复合群体有效地适应以旱为主的复杂气候条件，实现夏秋互补，耐旱作物与高产作物相得益彰。这样，既能充分利用当地光热和土地资源，较好地利用降雨，使耕地地表绿色覆盖期延长，减少土壤水分蒸发和水土流失，增加产值，同时也大大增加了作物收获的保险系数，达到旱年减灾稳产保收，丰水年双双增产的目的。发展立体复合种植，以马铃薯和玉米为纽带进行组合，包括胡麻/马铃薯、冬小麦/马铃薯、（草）豌豆/马铃薯等；以玉米为纽带的组合包括豌豆/玉米、冬小麦/玉米、西葫芦/玉米等。

2.4.1 胡麻/马铃薯 胡麻套种马铃薯可以充分利用光热资源，合理分配降雨，實现稳产增收。生长前期，管理以胡麻为目标，覆膜的垄面起到田间微集雨的效果。管理后期以马铃薯为目标，垄上种植可以防止秋雨造成的土壤过湿烂薯。胡麻收获后可以在沟内免耕种植豆科绿肥，增加土壤有机质含量，达到培肥地力的目的。胡麻套种马铃薯时，沟种胡麻带宽60cm，种植4行；垄覆膜种马铃薯带宽60cm，种2行。垄面高12～15cm，垄面要耱光，垄起好后再切两边线后形成覆膜带型。覆膜时将两边地膜紧靠切面压紧，不能让地膜平覆，否则将影响播种，播种行应紧靠沟边沿。也可以使用“2BMC-2型覆膜侧播机”机播胡麻，马铃薯待到适宜的播种期再人工种植。胡麻适宜的播期为4月上、中旬，较4月下旬播种增产12%～28%。马铃薯在4月下旬至5月底以前播种，力争早播。

2.4.2 （草）豌豆/马铃薯 沟种（草）豌豆带宽60cm，4行，垄种马铃薯带宽60cm，2行。覆膜要求同胡麻套种马铃薯。

2.4.3 冬小麦/马铃薯 覆膜要求同胡麻套种马铃薯。沟垄比冬小麦∶铃薯=60∶60，借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜侧播机”种植冬小麦，春季膜上种植2行马铃薯。冬小麦收获前管理以冬小麦为主；冬小麦收获后免耕复种豆科绿肥。

2.4.4 豌豆/玉米 沟种豌豆带宽60cm，4行，垄覆膜种玉米带宽60cm，2行。

2.4.5 冬小麦/玉米 覆膜要求同胡麻套种马铃薯。沟垄比冬小麦∶玉米=60∶60，借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜侧播机”种植冬小麦，春季膜上坐水种植2行玉米。冬小麦收获前管理以冬小麦为主；冬小麦收获后免耕复种豆科绿肥。

2.4.6 西葫芦/玉米 玉米带宽110cm，膜宽60cm，使用早熟品种（利马12号），膜侧种2行；西葫芦膜上种1行。

2.5 应用抗旱优良品种 根据彭阳县气候特点，调整作物结构与布局，推广课题研究已筛选出的抗旱新品种、新组合。发展玉米、马铃薯、荞麦、谷子、糜子、葵花等需水规律与降水特征相吻合的耐旱作物，更新冬小麦、胡麻、豌豆等品种，增强总体抗旱耐旱能力，建立健全种子推广、销售、服务体系，真正让农民能买到好种子。

2.6 化控抗旱、抑制蒸发 在提高逆境成苗、保墒和抑蒸减耗、提高作物水分利用率的化学调控技术试验，已初步形成了以保水剂为基质的多功能复合包衣剂拌（浸）种抗旱播种、逆境成苗技术；农作物需水关键期喷施黄腐酸类抑制蒸腾剂，抑蒸节流减耗技术；农田喷施土壤保墒及结构改良剂减少土壤水分蒸发技术等相互配套的旱地作物抗旱增产化学调控技术，已在一些作物上大面积示范应用。在马铃薯生育期内使用聚丙烯酸钠盐处理，WUE可以提高25%左右。

2.7 节水栽培，高效利用降水 在建立土壤扩蓄增容抗旱耕作技术、土壤培肥技术、良好的农田生态、减灾稳产保收、种子繁殖推广和化控抗旱技术的基础上，通过田间微集雨叠加利用技术、二元覆盖保水技术、水窖集雨补灌技术的应用，建立高效利用天然降水的农业节水栽培技术体系，实现降水资源的时控调配和叠加利用。

2.7.1 田间微集雨叠加利用技术 中、小尺度降水，采用田间微集水技术，能够提高降雨量产流入渗效率，依靠径流增加土壤贮水量。微集流膜侧种植时，单次降雨≥5mm即可产生有效径流；微集流膜沟种植时，单次降雨≥3mm即可产生有效径流。利用微集流种植技术种植667m2面积的作物，降雨产流增渗量相当于容量50～70m3的水窖集雨蓄水量的总和。

2.7.2 覆盖保水技术 在旱作农田水分平衡中，降水是土壤水分的主要来源，而蒸发、蒸腾、径流、渗漏是土壤失水的主要形式，在水平梯田，尤以土壤蒸发对土壤水分的损耗最为严重。旱地农业蓄水与保墒关系密切，蓄水与保住土壤水分在旱作农业中的地位同等重要。通过地膜、可降解地膜和液态地膜等新型节水覆盖技术研究和玉米地膜秸秆二元覆盖（垄面地膜覆盖、垄沟秸秆覆盖）技术研究认为：二元覆盖是一种极有效的保墒措施，可减少土壤水分蒸发，阻止水分径流，提高增加土壤入渗，增加土壤水库贮水量，抑制土壤蒸发，涵养土壤水分。种植地膜玉米时，借雨施肥起垄，垄背成弓型，垄宽60cm，沟宽40cm，覆膜后注意在膜上隔5cm左右压一土带，防止大风把地膜撕毁。在距垄边10cm处玉米种植带开一宽10cm，深8cm的沟后覆膜。每667m2用麦草500～650kg，均匀平铺在垄沟内，压厚约1cm土防止被风吹走。

2.7.3 集雨补灌技术 根据作物的需水量、示范区的降雨量（图1），制定了主要作物的补灌方式及补灌水量。玉米全生育期灌水2～3次，其中6月中旬灌溉1次、7月20日左右灌溉1次、8月15日左右灌溉1次。可采用穴灌、沟灌、隔沟灌溉。沟灌次灌水量20m3/667m2，全生育期补充灌水40～60m3/667m2；隔沟灌溉次灌水量10m3/667m2，全生育期补充灌水20～30m3/667m2；穴灌次灌溉水量3～5m3/667m2，全生育期补充灌水10～15m3/667m2。马铃薯每667m2栽植3 000～5 500株，种植采用坐水种，灌水量0.5～1kg/株，灌水量1.5～5.5m3/667m2；全生育期灌水2～3次，采用隔沟灌溉或沟灌，隔沟灌溉次灌水量15m3/667m2，全生育期补充灌水30～45m3/667m2；沟灌次灌溉水量30m3/667m2，全生育期补充灌水60～90m3/667m2。向日葵坐水种植1～2kg/株，现蕾期灌头水、开花期灌2水、灌浆期灌3水，采用沟灌，次灌水量20m3/667m2，全生育期补充灌水60m3/667m2。果树全生育期灌水3～4次，采用穴灌。每次灌水在果树四周开挖灌水穴4个，每穴灌水5～10kg，每株灌水20～40kg，全生育期每株果树灌水60～160kg。

机修梯田应提倡扩大玉米种植面积。靠近水源，地面平整（平均坡度小于3°），沟垄种植。补充灌溉要抓住生育的关键时期。一般在玉米拔节期和大喇叭口期分2次灌溉，每次灌溉水量20m3左右。

3 旱作节水农业技术模式

3.1 小流域集雨综合调配利用模式 小流域集雨综合调配模式主要是利用水库、塘坝、涝池集蓄的雨水，通过库坝池窖联合调度，集中发展补灌高效农业，主要应用在水库、塘坝的台地。根据模式的内涵，农业技术模式主要包括高效优良作物品种的种植，覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术配套。适合在水库、塘坝沟台地种植的主要作物有地膜玉米、向日葵、蔬菜、苗木、中药材。在作物的旱作节水农业技术体系和主要作物的节水栽培规程中，已将各作物栽培配套的覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术进行了综合集成，可参考相应的栽培技术规程实施。

3.2 坡面集雨林草利用模式 坡面集雨林草利用模式主要是利用自然坡面集蓄降雨径流，利用水平沟、鱼鳞坑拦蓄径流，溝内种植经果林、鱼鳞坑内种植水保林，坡耕地退耕种苜蓿，发展畜牧业，改善生态环境，保持水土。根据模式的内涵，农业技术模式主要包括优良树种、牧草地选育，经果林、水保林的抚育管理，草畜转化技术配套。课题的研究，已筛选出优质苜蓿中苜1号和宁苜1号，可在示范区推广应用；对经果林嫁接红梅杏改造，对水保林进行正常的抚育管理；结合退耕地苜蓿种植，地膜玉米秸秆、糜子谷子秸秆，引进优良的秦川牛、小尾寒羊，配合温棚养殖以及饲草青贮技术、氨碱化技术、酶化技术，发展养殖业，提高农民的经济收入。

3.3 道路集雨农田补灌利用模式 示范区的治理水平较高，坡面经流基本在坡面进行拦蓄利用，达到水不下山，流域降雨产生的径流主要来源于庭院、道路。道路集雨农田补灌利用模式主要是利用流域内的各类道路作为集流面，利用道路边沟，拦蓄道路径流，在道路沿线，修建水窖，储存路面径流，补灌道路沿线农田，达到水资源的高效利用、保持水土。根据模式的内涵，农业技术模式主要包括适合道路沿线优良作物种植，覆盖技术、栽培技术、耕作技术、化控抗旱技术、作物生育关键期的补水灌溉等技术配套。适合道路沿线种植的优良作物主要有玉米、马铃薯、向日葵，课题的研究已筛选出适宜的优良品种，在各类作物的高效栽培规程中，已对相关的旱作农业技术进行了集成，可参照技术规程实施。道路集雨农田补灌，应根据集雨量的多少，在道路沿线的梯田内适水种植。

3.4 屋面集雨庭院经济利用模式 庭院、屋面、场院是流域降雨产流的主要区域。屋面集雨庭院经济利用模式主要是利用屋面、场院、庭院、人工集雨面集蓄降雨径流，结合庭院内的土圆井，在保证人畜饮水的前提下，发展庭院高效种植业、养殖业和小型加工业。根据模式的内涵，农业技术模式主要包括高效种植业、养殖业、加工业。高效种植业包括庭院经果林、庭院蔬菜、庭院蔬菜温室，庭院经果林以红梅杏、早酥梨为主；庭院蔬菜以番茄、辣椒、甘蓝、白菜、大葱、萝卜等为主，采用果树、蔬菜立体套种技术；庭院温室反季节种植蔬菜，以辣椒、番茄、油菜、芹菜、甘蓝为主；利用庭院集蓄的雨水进行节水灌溉，同时配套应用高效栽培、覆盖、化控抗旱等技术，高效利用庭院径流，发展庭院经济，提高农民的经济收入，改善生存条件，提高生活质量。庭院温室养殖主要结合退耕还林草，扩大庭院牛、羊、猪、家禽的舍饲养殖，利用庭院集蓄的降雨径流，满足养殖业的用水要求。庭院小型加工业主要以加工制作豆制品、马铃薯粉条等为主，提高农产品的附加值。

3.5 旱作农田雨水就地高效利用模式 示范区的旱作农田主要指水平梯田和少量的坡耕地。旱作农田雨水就地高效利用模式主要是利用已经建设的水平梯田扩蓄增容，就地拦蓄降雨径流，选择适宜种植的优良作物品种，配合深耕翻蓄水技术，结合地膜、秸秆、化学覆盖技术，高效栽培技术，微集雨技术，化控抗旱技术，轮作、立体套种技术，提高雨水资源的利用效率，提高旱作农田的产量。适合中下部梯田种植的主要作物有玉米、马铃薯、葵花，可结合道路水窖、水库、塘坝、涝池的水资源进行补灌，其农业配套技术已在作物的旱作节水农业技术体系和主要作物的节水栽培规程中进行了综合集成，可参考相应的栽培技术规程实施。适合中上部梯田种植的作物主要有冬小麦、胡麻、莜麦、糜子、谷子、草豌豆、荞麦等，应配合深耕翻蓄水技术，结合地膜、秸秆、化学覆盖技术，高效栽培技术，微集雨技术，化控抗旱等技术，提高雨水资源的利用效率，提高旱作农田的产量。

4 结语

由本次研究可知，把保墒耕作、以水调肥、合理轮作、立体种植、抗旱品种、化控抗旱与节水栽培技术结合起来，可以做到优势互补，充分发挥不同节水措施的叠加效应，实现水肥高效结合，保证产生最大的经济效益，最大限度地提高降水资源的利用率，节水效果明显，为贫困山区治理农业生态环境，实现脱贫致富和农业可持续发展提供了有力的技术支撑。

参考文献

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（责编：张宏民）