浅析旱作农业节水技术措施的应用

李秀琴

（山西省农业机械发展中心，山西 太原 030002）

山西省地处黄土高原半干旱、半湿润区域，水资源比较短缺，属于典型的旱作农业区，年均降雨量为500～650 mm，而年均蒸发量则为1 500 mm以上，且全省降雨量分布不够均匀，经常发生春旱、伏旱等天气。作物生产受到水分条件的制约，产量低而不稳。传统的旱作农业技术体系以最大限度聚积有限的自然降水，使之存储于土壤中，并转化为农田土壤有效储水，以满足作物生长发育对水分的需求。目前，山西省旱作农业区自然降水利用率为35%，而美国、澳大利亚、以色列等农业较发达国家自然降水利用率达60%～70%。因而在山西省半干旱区实施集水农业，充分利用非耕地径流资源、提高水分利用效率日益迫切。

山西省的地形特征和气候特征，决定了在发展农业时必须合理应用节水栽培技术。该技术的应用是旱区农业发展的基本途径，也是经过多年探索和试验研究提出的一种解决旱地农田水分严重不足的新思路。因此，深入开展旱作农业节水栽培技术应用的研究是我国农业资源，尤其是水资源短缺、水土资源配置失衡等严峻形势所决定的，发展节水农业对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，以及推动我国农业和农村经济的可持续发展具有重要的战略地位和作用。

1 旱作农业节水栽培技术的现状

随着社会的进步和经济的发展，人口数量急剧增加，工业和生活用水日益增长，农业供水远远不能满足灌溉需求，严重制约现代农业的发展。尤其是旱区严酷的生态环境，自然降雨稀少且分布不匀。因而，通过改善作物抗旱性和提高水分利用率，旱作农业的应用基础研究和调控技术研究，探索我国旱作农业水分生产潜力及开发程度，在干旱动力学分析和旱情预测预报模型研究基础上，采用水肥耦合效应、模式及机制，提出了以肥调水、以水促肥施肥技术模式。多年来，我国高度重视旱作节水农业的发展，制定了一系列扶持政策，各地从本地实际出发，采取积极有效的抗旱节水措施，加快推进旱作节水农业发展，取得了明显成效。

山西是我国北方典型的旱作农业区，降雨量少且时空分布不均，水资源极为短缺，加上水土流失严重，巩固和发展水浇地受到严重制约。但该地区光热充足、昼夜温差大，对提高农作物产量和品质较为有利。有利于发展具有区域特色的旱作农业产业，将在区域发展和农民脱贫致富中发挥不可替代的作用。山西省旱作农业节水栽培技术主要成效如下。

1.1 在旱作农业区大力调整种植结构

根据当地的降水分布、干旱发生规律和作物水分特性因地制宜选择耗水少而水分利用效率高的作物，走旱作节水农业道路建立具有明显地域特点的旱作节水农业集中产区。

1.2 在保护地栽培上采用减免耕保水技术

在干旱地区和缺墒季节，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，可以减少土壤13.0%～17.6%的蒸发量，有利于春播作物的安全成苗。采用间作套种，延长植被覆盖期，实现增效，有利于大力推广“旱作节水高效”种植模式。

1.3 采用覆盖保水技术

在耕地表面覆盖塑料薄膜、秸秆或其他材料可以抑制土壤蒸发，减少地表径流，蓄水保墒，提高地温，培肥地力，改善土壤物理性状，因此起到蓄水保墒、提高水的利用率、促进作物增产的良好效果。

1.4 在节水节能上，利用集水技术发展径流农业

我国在黄土高原地区大面积推广集流梯田和田间沟垄集雨覆盖措施，增加集水的效率。集水技术可以使有限的降水富集起来，尽量保留和贮藏在农田里，保证作物的生长发育，从而使旱地作物形成产量，保证稳产。

2 旱作农业节水栽培技术存在的问题

山西十年九旱、春旱连连、伏旱秋旱频发。所以，在旱作农业区建立符合山西特点与老百姓需求的新型旱作节水技术体系，是全省农业实现转型跨越发展的基础。这些节水保墒技术虽已在山西省取得了明显的经济效益和生态效益，但是，在推广和应用中仍存在诸多问题。现阶段主要存在的问题有以下几方面。

2.1 秸秆还田效果不佳

在有些地区出现了秸秆还田后不能立即腐烂，影响下茬作物的播种及耕作，不能有效去除田间害虫等问题。比如，秸秆覆盖技术和深松覆盖技术会形成一定的低温效应，不利于春播农作的早期生长。此外，也会发生土壤水温效应，从而诱发农作物病虫害，我国节水栽培技术研究和应用起步比较晚，发展至今仍然没有形成一套规范系统的推广体系和应用体系。在一定程度限制了节水栽培技术集中发展。在旱作农业中应用和推广中仍然存在难度，目前只在山西省小范围内推广[1]。

2.2 地膜的白色污染

地膜覆盖栽培技术中废弃农膜造成的白色污染问题仍然很普遍，研发推广实用有效的农地残膜回收机，实现机械化大规模回收农地残膜。推广全生物降解农用地膜代替塑料农用地膜。利用天然产物和农产品为原料生产全生物降解农用地膜，从而根治残留农用地膜污染。

2.3 规划不完善

免耕土壤的容重一般较高，对于质地黏重或者排水性能比较差的土壤，节水效果会比较差。在采用沟垄微型集雨节水栽植技术时，需要先进行起垄覆膜，施工量比较大，且费时费力、成本也比较高，在小麦、玉米等农作物种机械化、规模化种植中，应用比较小，多应用在蔬菜等农作物节水栽培和种植中。

3 旱作农业节水栽培技术的应用

旱作农业节水栽培技术作为一种现代化技术，通过提高降水利用效率，综合运用农艺、生物、工程及信息管理等技术措施，充分积累自然降水，合理调配区域、行业以及农田内部水资源和水分的时空分布，合理安排农、林、牧、副等产业的区域产业布局和种植业结构，最大限度地提高降水利用率和水分利用效率，实现农业生产高产、高效、可持续发展。

3.1 用地养地集合，提升耕地质量

坚持用地养地相互结合的方法，是提升耕地质量的主要途径，也是山西省构建起高效的农业生产体系、产业体系、经营体系，实现农业与生态和谐互惠，形成完善的有机旱作农业技术体系的主要内容。可运用保护性耕作，即根据区域特点合理运用免耕少耕的施肥播种技术、杂草和病虫害防治技术、深松技术。例如，在山西等地区运用免耕节水技术，在前一茬农作物收获完成之后，不进行重新耕地，或者只进行少量的耕地，以降低对土壤造成的扰动和破坏，从而更好地控制土壤水分蒸发，保持含水量，从而为农作物生长提供充足的水分，为下次农作物的种植和生长营造良好的环境[2]。

用地养地集合，提升耕地品质，通过平田整地、筑坝排洪、加厚土层等一系列措施来提升土壤蓄水蓄肥的能力。再通过配方施肥、秸秆还田或者增加有机肥的方法，提升农田肥力，为农作物的生长发育提供良好的土地支持。

3.2 推行集约高效的用水制度，建立农水集约增效工程

在山西省全面推行集约高效的用水制度，是建立农水集约增效工程的基础。例如，科学合理地应用沟垄微型集雨种植技术，可最大限度提高雨水资源的利用率，主要做法为：在垄上覆盖一层薄膜，然后在沟垄中种植农作物，这样在下雨时，沟垄中的雨水就会自动汇集到沟中，对有效的降雨量进行存储，在干旱时为农作物生长提供水资源。通常情况下，垄、沟的宽度要控制在60 cm左右，长度控制在200 cm，高度控制在15 cm为最佳[3]。

旱作农业节水栽培技术应用的关键在于在农作物灌区切实抓好末级渠系和田间灌溉的管路配置。当地政府要出台一系列行之有效的措施和优惠政策，通过培训或者专业技术讲座的方法，大力推广节水农艺措施，从而不断提升农作物的水分利用率。

3.3 加大科研力度，发展抗旱品种育种技术

旱作农业水资源比较少，对农作物的品种、抗旱性等有较高的要求。因此，山西省农业技术研究院所加强对抗旱品种选育技术攻关的研究力度，并加快抗旱节水新品种的选育力度和推广力度，促使抗旱节水品种选育成为山西种业新的增长点。这一点也是提升山西地区农作物产量和农业经济的主要途径。不同地区农业发展水平、气候环境、土壤地质条件等方面有较大差距，需要通过不断研究和实践，寻找适合区域农作物生长的新品种，才能保证农作物产量。例如，花生品种不同，对干旱条件的适应能力也各不相同，种植3，5，7 d后，耐旱花生品种的根系活力比土壤水分适宜分别下降13.2%，34.6%，46.4%。但对干旱敏感的花生品种，则分别下降29.4%，54.6%，68.8%。二者相比，通常情况下，耐旱品种花生的叶片比较小，并呈现侧立状分布。开花比较集中，其花期短暂，目前市面上种植最广泛的抗旱花生品种有鲁花9号，10号，14号等，可有效满足山西地区气候干旱对花生生长的影响，保证产量[4]。

3.4 加强旱作农业新农艺的试验研究，创新农技集成化工程

在新农业、新技术的发展下，为干旱地区农作物产量的提升奠定了坚实基础，为更好地适应新形势，就需要不断深挖传统技术的精华，加强对旱作农业新农艺试验研究力度。对目前应用比较广泛的水地膜谷子穴播、全膜双垄沟播、秸秆覆盖还田等技术进行全面系统的总结和研究，制定一些系列规范标准的操作方法和控制力措施。例如，秸秆覆盖技术是一种比较传统的节水栽培技术，主要做法为把秸秆先进行粉碎处理，然后覆盖在土壤表层上方，从而降低土壤中的水分蒸发量，具有保水保墒的作用和功能。此外，秸秆属于一种有机质，腐烂后可增加土壤肥力，提升土壤中的含氮气量，可有效改善土壤肥力效果。但传统秸秆覆盖技术的利用率比较低，需要通过先进技术进行全面处理。比如，秸秆直接覆盖法中常用的秸秆为玉米、小麦等秸秆，将秸秆覆盖技术和免耕播种技术充分结合，进一步提升蓄水、保水的增产效果。高留茬覆盖还田，在小麦、玉米等收割时预留茬高为20～30 cm，通过拖拉机犁入土中等。

3.5 农机配套融合，发展绿色循环工程

从地势条件上而言，山西省丘陵山地比较多，地块不连续，农业收益比较低，为满足高产量、高经济的发展要求，在旱作农业节水栽培技术应用过程中，要严格遵循自行研发和引进相结合的原则、集中研发适于丘陵山区的环保低耗、操作简便的小型农机具，加快推进作物耕、种、收等机械化。通过通力协作，尽快在山区丘陵地区农业机械化方面有所突破，全面提升全省农业机械化率[5]。

发展绿色循环工程是《关于加快有机旱作农业发展的实施意见》 （晋政发[2017]47号） 中的主要要求，也是我国各大领域发展的主要理念，是未来农业事业发展的主要趋势。在具体发展过程中，要严格围绕种养结合、农牧循环、保护生态，推进农业废弃物资源化利用，探索休耕轮作制度，努力实现废弃物处理资源化、资源利用节约化、生产过程清洁化、产业链接循环化。

4 结语

在我国现代农业发展的新形势下，对旱作农业节水栽培技术发展现状进行分析，只有规范使用和合理利用节水栽培技术，才能促使旱作农业事业持续健康、稳定的发展。节水栽培技术也是目前我国蓄水保墒、改善农业生态环境的主要方法，是解决旱作农业地区水资源缺乏的主要措施，对实现农业可持续发展有非常重要的意义，值得大范围推广应用。