黑龍江省西部旱作農業區合理利用水資源試驗區研究

王興利，劉慧民

(1.甘南縣水土保持辦公室，黑龍江甘南162100;2.甘南縣水利勘測設計隊，黑龍江甘南162100)

黑龍江省在全國是一個水資源不足的省份之一，據調查資料，全省年平均徑流量為716.8億m3，人均占有水量為2 290 m3，田均水量為8 220 m3/hm2，均低于全國平均水平。從分布地區看也不均勻，呼蘭河、拉林河流域和松嫩平原耕地占全省耕地面積的74%，但田均水量僅占全省的39%。特別是糧食主產區的松嫩平原人均水量僅為328 m3，田均水量只有1 200 m3/hm2，又遠遠低于全省平均水平。建國以來雖然興建了大量農田水利工程，但目前有效灌溉面積僅占耕地面積的9.8%，尚有90%以上的耕地屬于旱地。因此，單靠興修水利發展灌溉農業難以從根本上解決黑龍江省農業發展問題，其根本出路是實施旱作農業，合理利用水資源。所謂旱作農業就是在干旱半干旱地區，依靠天然降水，通過一系列保持水土、抗旱保墑耕作措施，增強土壤蓄水保水能力，提高天然降水利用率，把用地和養地結合起來的農業。實踐證明，發展旱作農業、合理利用水資源，對黑龍江省西部水資源不足的半干旱地區，是促進農業生產發展，確保糧食生產的有效途徑。

本課題研究目的就是要在干旱半干旱地區探索出一套完整、有實效的既能保持水土又能抗旱增產合理利用水資源的綜合耕作措施體系。就實驗情況分述如下:

1 試驗區基本情況

試驗區設在半干旱典型地區黑龍江省西部甘南縣中興鄉保安村。氣候屬于半干旱大陸性季風氣候;年降水量380～450 mm，4～6月份占全年的10.2%，7～9月份占69.5%;年平均氣溫 3.1℃，日照時數2 765 h，年平均蒸發量1 621.3 mm，全年風速 ＞15.3 m/s的天數為19 d，結凍期160 d，凍結深度1.8～2.3 m，土壤為棕壤、暗棕壤。

2 試驗設計

全部試驗共分3種類型區，5個試驗處理。3種類型區包括:梯田、地埂、坡耕地(ck)。

5個試驗處理:A5:5項措施處理區由耙茬機播、中耕深松、保水劑、生理調節劑及施有機肥等項措施組裝而成;B4:4項措施處理區由耙茬機播、中耕深松、覆膜及施有機肥等項措施組裝而成;C3:3項措施處理區由耙茬機播、中耕深松、區田等項措施組裝而成;D:對照區(ck)原壟機播、施化肥225 kg/hm2;E:壓種區(傳統耕法)施化肥225 kg/hm2。

小區面積20 m×3.2 m=64 m2，試區總面積3 400 m2，其中保護行面積450 m2。試驗作物:玉米“黑301”雜交種。試驗期為7 a(1997～2003)播種方法除壓種處理外均為機播。每年5月9～10日播種，10月10～12日收獲。每年在苗期、拔節期、孕穗期、吐絲期及成熟期均進行土壤水分、生育調查及土壤理化性測定。

3 試驗結果分析

經7 a對比實驗，得出結論:A5綜合措施優于其余4個處理，糧食增產838.5 kg/hm2，比對照增產13.1%。A5綜合耕作措施之所以抗旱高產主要是它集中各項抗旱耕作措施體系，共同作用于生產過程，滿足作物對水、氣、熱、養分需求，促進作物增產。

上述抗旱耕作措施體系因具有保水、蓄水、調水、節水4項功能，所以能抗旱增產。以下就實現這4項功能所采取的工程及耕作措施分述如下:

3.1 保水功能

通過修梯田、區田防止水土流失建立保持水土工程，充分利用環境水。

本試驗采用梯田為水平梯田，田坎高1.0 m，田面寬7～10 m，地面坡度6°～7°。

1999年7月10日一次降雨45 mm，觀測地表徑流量見表1。

表1 地表徑流觀測表

從表1看出，梯田與坡耕地比減少徑流量為14.5 m3，坡耕地徑流量為梯田的3.5倍。作物產量上與對照比增產1 599 kg，增產25.8%。壟作區田保水效果也很顯著，據調查，區田擋距為110～360 cm，保水率為9.2% ～10%，區田比對照減少徑流89.2%，作物增產20% ～25%。

3.2 蓄水功能

通過選用耙茬、深松及使用保水劑等措施，建立保墑蓄水功能系統，合理分配環境水。此項保墑、蓄水工程主要通過以下3個環節實現:

1)播種時，通過靴式播種器將種子直接播入濕土中，播種深度約10 cm左右，干濕土層不混，確保種子周圍墑情處于良好狀態。

2)種子外表皮拌有保水劑，它能吸附土壤中水分又能保持種皮水分不丟失，保證種子發芽時對水分的需求。同時在播種時還進行土施保水劑，它能將播種時所攄入的水分大部分吸收凝聚起來逐漸供作物生長用水。

3)通過中耕深松，提高土壤蓄水能力，最大可能地將天然降水蓄存于“土壤水庫”之中，調節天然降水季節與作物生長季節需水不相吻合的矛盾，滿足作物生長發育對水分的需求。

表2 2002年甘南“措施體系”的蓄水效果調查表

從表2中看出，抗旱措施體系(A5)在濾水種后10 d土壤含水量減少2.3%，而對照則減少4.8%，為綜合措施區流失量的2.1倍。這一效果主要是因為土壤保水劑，將土壤中水分凝聚一起，防止重力水下滲及毛管水蒸騰。而壓種區由于土壤耕層結構板結，使土壤中一部分水分在土壤微管孔隙中散發掉，因此土壤耕層水分散失快，達到5.7%。在天然降水過程中，A5措施區土壤水分流失率為10.87%，對照區為26.19%，為A5措施區的2.4倍，其主要因素是A5措施區在苗期進行一次深松，深度為30 cm，使土壤耕作層，結構變為上虛下實提高土壤蓄水能力。

3.3 調水能力

增施有機肥及鉀肥顆粒劑建立調水功能系統。

在A5處理區，由于施入30 000 kg/hm2有機肥及300 kg/hm2顆粒鉀調節劑，改善了土壤團粒結構，增強土壤保水性能及延長保水時間，為作物各時期需水提供保障。促進作物生長發育。

從表3中看出玉米地上部和地下部生長發育對產量的多少有直接影響，玉米根系發育和地上部的生長是相適應的，地上部分生長良好，則必須具有發達的根系，由于A5處理水分供給提保證，促進根系發育，根系發達為地上部分提供充足的水分和養分，提高玉米產量。從調查數據看，玉米次生根條數 A5區為71.2條，比對照區 D60.3條提高18.7%，支持根數 A5為22.5條比對照 D14.19條提高58.56%，發達的根系促進地上部分生長發育，使植株高度A5處理區為265.2 cm，比對照D區247.6 cm，增長17.6 cm提高7.1%，莖粗提高3.7%，地上部生生育良好。但在不同生育期中根系增長量不同，從三葉期限到拔節期，地下部增重為地上部的1.5倍，拔節以后根的增重僅為地上部的59%～79%，到籽粒成熟期，根增重下降為地上部的18% ～27%，由此可見，玉米苗期營養生長的特點是以根生長為主，為適應這一根系生長特點，在苗期，中期深松，施鉀肥調節劑，提高土壤團粒結構比例，使土壤水分含量充分，持續時間長，為根系發育創造一個良好環境條件，促進作物高產。

表3 1999～2002年甘南玉米生育情況調查表

3.4 節水功能

此項功能是通過選用抗旱作物品種實現的，耐旱作物品種特點是耗水系數低，水分利用率高。因此，在同樣干旱缺水條件下，不增加生產投資，就可獲得較穩定的產量，所以在半干旱地區選用抗旱品種，是保護生態水促進作物穩產高產的有效措施。

經多年試種，在黑龍江省西部半干旱地區第一積溫帶抗旱玉米品種:龍單玉1號、四單8號、四單11號及搭配四單16、龍單9。第二積溫帶:白單9號、白單11號。第三積溫帶:嫩214、D尤單8號搭配車農248，大豆嫩豐13、合豐25及合豐33和農墾4號等，谷子第一積溫帶:龍谷25、龍谷28、嫩選13、二、三積溫帶嫩選14號等品種

4 結論

1)在干旱及半干旱地區發展農業生產必須依靠旱作農業才是根本出路，旱作農業核心是充分利用天然降水，合理利用地下水發展生產。即通過采用水土保持抗旱耕作措施，保住土中水，蓄住天上水，提高水分利用率。

2)目前國內已采用深松、耙茬、保水劑、調節劑，增施有機肥選用抗旱品種等措施，都是抗旱增產的有效措施應積極推廣應用。

3)將單項耕作措施進行科學組裝成抗旱耕作技術措施體系是一項具有多功能、多方位，集保水、蓄水、調水、節水于一體的抗旱耕作新體制，對水資源緊張地區充分合理利用水資源、保護地下水具有積極意義。