渭北旱作農業節水增效的途徑

洪曉強

(西北農林科技大學資源環境學院,陜西楊凌 712100)

渭北旱作農業節水增效的途徑

洪曉強

(西北農林科技大學資源環境學院,陜西楊凌 712100)

旱作農業;節水增效;渭北旱塬

渭北旱塬的主要自然災害是干旱,尤以伏旱和春旱對農業生產威脅最大。為解決渭北旱作農業發展問題,提出了一系列節水增效的途徑:加強生態治理,合理利用土地;穩定糧食生產,提高產量效益;搞好夏閑覆蓋,增加降水貯備;革新耕作技術,達到節本增收。

渭北旱塬位于陜西省渭河以北的黃土高原地區,北部與陜北丘陵溝壑區毗鄰,南部為關中平原灌溉區,包括行政區域上寶雞、咸陽、渭南、銅川、延安五地(市)中的 23個縣 (市、區)。氣候屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候,年降水量 550～730mm,冬春降水較少,夏秋降水較多,7—9月降水量約占全年降水量的 60%。本區地勢高亢,水源貧乏,雨養農業是當地農業的主體,主要自然災害是干旱,尤以伏旱和春旱對農業生產威脅最大。為此,筆者提出了以下節水增效的途徑。

1 加強生態治理,合理利用土地

要從根本上解決渭北旱作農業發展問題,必須從該地區的自然、經濟實際出發,加強生態環境治理,從土地的合理利用入手,走農、林、牧、副多種經營綜合發展的道路。

據報道,退耕還林 10年來,陜西省新增森林面積 453.3萬hm2(6 800萬畝),目前全省森林總面積達到 666.7萬 hm2(1億畝),陜西綠色版圖向北推進了 400 km,退耕還林投資與規模為全國第一。今后應鞏固退耕還林成果,繼續加大造林力度,因地制宜地發展核桃、板栗、柿子、紅棗、花椒五大經濟林生產,促進農民致富。在發展林果業的同時,必須抓好草地建設,牧草品種應以適應性強、經濟價值高的苜蓿、草木樨、沙打旺、紅豆草等為主,改亂窩稀植為等高帶狀密植,增施磷肥,提高產草量。據試驗,苜蓿、紅豆草每公頃可產鮮草 37500 k g左右,苜蓿可減少土壤沖刷量 92%～93%,草木樨可減少沖刷量 45%～90%;種兩年紅豆草的土地比未種紅豆草的土地,土壤有機質、氮、磷、鉀含量都有提高[1]。草田輪作是一項恢復和提高土壤肥力、糧草兼收的好辦法,其原則是根據植物特性趨利避害地安排輪作次序、年限及間套帶組合。為發揮種草的經濟效益,種草必須與發展畜牧業相結合。

為了迅速改變渭北旱作農業的落后狀況,其根本措施是合理利用土地,處理好保地、養地和用地三者之間的關系。20世紀 90年代初,中國科學院西北水土保持研究所在對固原上黃試驗區土地適宜性分級的基礎上,采用線性規劃法,選定了該區最佳生態經濟結構方案:農地占 23.6%,林地占 19.7%,牧草地占 56.7%;農地中谷物占 43.3%,油占 10.4%,豆占 14.4%,草田輪作占 31.9%。該方案經過實施,取得了明顯的經濟效益、生態效益和社會效益[2]。這一模式可以作為今后渭北旱塬種植業用地方面的重要參考。要把大于 30°的陡坡地退下來種草,遏制水土流失,而用牧草養畜,畜糞肥田,進一步提高旱地肥力水平。西北農林科技大學應用遙感和地理信息系統相結合的辦法,對延安示范區土地利用及退耕合理性進行了分析,結果表明,退耕后坡耕地、疏林地、造林地、草地等地類間發生較大調整,坡耕地減少 35.9%,園地增加 28.1%,造林地增加103%,區域生態環境得到改善[3]。

2 穩定糧食生產,提高產量效益

渭北旱作農業區目前糧食單產 2 250～3 750 k g/hm2,只能達到糧食生產潛力的 50%左右。考慮渭北旱塬農業的歷史與現狀,可讓糧食作物單產增長的可行技術措施有以下幾項。

(1)堅持以提高水資源利用效率為中心。渭北旱塬地勢平坦,黃土覆蓋層深厚,具有很高的蓄水保墑性能。目前渭北旱塬農業生產水平為從低產到中產過渡階段,蓄水保墑仍然是生產上的一項關鍵技術,而土壤耕作是完成上述任務的最重要的環節。應實行早耕深耕蓄水,盡量減少耕作次數以減少水分散失;適時耙、耱保墑,改善土壤結構,增加水分下滲;種植密植作物或利用秸稈、麥糠、地膜覆蓋減少地面蒸發;及時清除田間雜草,減少水分無謂損失;提高土壤有機質含量,增加水分保蓄率。在控制土壤水分散失的前提下,適時播種,充分利用季節性降水,并根據降水的多變性選擇適宜的作物和品種。犁底層影響水分下滲和作物扎根的深度,因此深耕破除犁底層也是旱作農業上的一項重要措施[4-6]。

(2)充分發揮品種的增產作用。從渭北旱塬許多增產典型看,在中、低產地區抓品種比抓其他措施見效要快。從我國、我省過去和現在的經驗看,采用優良品種確實起到了顯著的增產作用,如碧螞一號和豐產三號小麥、玉米雜交種的利用,雜交水稻的育成推廣,對生產都產生了巨大的影響。目前渭北旱塬糧食產量低,除自然災害影響外,主要是品種不適應,各類作物缺乏優良的骨干品種。因此,要盡快采取得力措施,培育與引進并進,選擇具有較高的產量潛力、適應性和抗逆性強的品種,重視改進品質,建立健全良種繁育推廣制度,合理布局,并制定與之相適應的配套技術,發揮良種的增產作用。

(3)努力增加土地投入。豆類、綠肥等作物能起到改良土壤結構、增加土壤有機質的作用,這在渭北旱作農業區尤為重要。但要實現高產,還需進一步提高化肥的施用量。針對渭北旱塬土壤嚴重缺磷、氮磷比失調面積大和土壤有機質含量低的實際,應注重磷肥的生產與供應,并通過畜牧業的發展和秸稈還田等多種途徑,增加有機肥來源,擴大施肥面積,逐步解決渭北旱塬土壤有機質含量不足問題。同時,應因土施肥,氮磷配合,克服盲目施肥,提高化肥施用效率。

(4)發展玉米生產具有重要的意義。渭北旱塬坡耕地大多數以種植冬小麥為主,從水土保持方面說,這加重了水土流失。因為全年 60%～70%的降雨集中在 7—9月,并多以大雨和暴雨形式出現,這 3個月正是夏閑期,無植被覆蓋,加上不合理的翻耕,致使水土流失更加嚴重。而有植被覆蓋的秋田,坡耕地水土流失就會顯著減少。因此,渭北旱塬地區應采用新的耕作制度,縮小夏糧面積,擴大秋糧面積。從糧食增產潛力方面說,渭北海拔 900 m以上的山區和原、丘交錯地區是優質玉米穩產帶,據典型縣計算,玉米光熱產量潛勢為 9 292.5 k g/hm2,而小麥僅為 4 500 k g/hm2。另外,把種玉米與發展畜牧業結合起來,可以增加有機肥源,彌補本區養地作物種類少、產量低的缺陷。玉米轉化利用可以產生較大的經濟效益和社會效益,如玉米生產大省吉林的“玉米制酒養牛模式”,每年玉米就地轉化量達到全省玉米總產量的 1/3以上,不僅使玉米成為省域經濟支柱產業,而且徹底解決了長期困擾當地群眾的“賣糧難”問題。

3 搞好夏閑覆蓋,增加降水貯備

渭北旱塬夏閑期降雨增多,但此期溫度很高,土壤水分蒸發強烈,蒸發量可達同期降水量的 60%以上。在冬小麥夏閑期和生長期進行地表覆蓋,能顯著增加土壤貯水量,尤其可使土壤上層長期保持濕潤狀態,對播種出苗有利,特別是在干旱年份更是如此。據試驗,經過夏閑期秸稈覆蓋,小麥播種前 0—50 c m土層土壤含水量比對照高 1.7～2.3百分點,0—50、50—100、100—200 c m土層貯水量分別比對照多 11.9、7.5和 4.5 mm[7]。秸稈覆蓋還能增加土壤養分含量,用秸稈連續覆蓋兩年后,0—20 c m土層的有機質、全氮、堿解氮和速效磷含量均明顯高于不覆蓋的對照[8]。留茬免耕秸稈全程覆蓋技術保水增產增效顯著,該技術把自然降水的保蓄率由傳統耕作法的 25%～35%提高到 50% ～65%,經過 3年覆蓋后的農田土壤有機質由 0.93%增加到 1.03%,土壤容重由 1.290 g/c m3減小到1.134 g/c m3,微生物數量增加了 20.8%～108.3%[9]。筆者在延長縣黑家堡鎮做的麥草覆蓋試驗表明:玉米覆蓋田 0—200 c m土層土壤含水量均比對照高,尤以 100 c m以內土層為甚;麥草覆蓋栽培為玉米根系生長發育創造了良好的生態環境,使玉米根系發達,根入土深,根量多,吸收能力強;覆蓋玉米成熟期單株綠葉比對照多 0.8～4.2片,果穗發育好,增產效果顯著。

4 革新耕作技術,達到節本增收

渭北旱塬以犁、耙、耱為主體的傳統耕作法具體包括:前茬作物收獲后淺耕滅茬,深耕納雨;利用鎮壓、耙耱、中耕等技術措施保持地墑。傳統耕作法的弊端顯而易見,如:機械深耕對土壤濕度要求嚴格;深耕后如不及時耙耱則失墑很多;深耕大量消耗土壤有機質,進而影響土壤蓄水抗旱性能。

保護性耕作在美洲、澳洲國家為主流耕作方法,歐、亞、非洲國家也在應用推廣。我國機械化保護性耕作的系統試驗始于 20世紀 90年代初,大量試驗證明,其具有節約資源、保護環境、節本增收的綜合效益[10-15]。西北農林科技大學資環學院與楊凌示范區三多公司研制的 2B MF X-3/6型免耕覆蓋施肥穴播機,依據保護性耕作的原理進行設計,可一次完成秸稈粉碎、淺松、施肥、播種、覆土、鎮壓等多項工序,年均產小麥 6 105 k g/hm2[16]。西北農林科技大學機械與電子工程學院在楊凌農業機械化保護性耕作新技術新機具試驗示范園地的試驗結果表明,高留茬玉米免耕播種效果優于低留茬玉米免耕播種[17]。溝壟集雨種植技術具有顯著的增產和提高有限水分利用率的作用,通過在田間修筑溝壟,壟面覆膜,溝里種植作物,使降水由壟面向溝內匯集,可以改善作物水分供應狀況[18]。筆者在合陽黑池做的不同耕作法蓄水試驗結果表明,淺耕深松處理耕層土壤容重 1.32 g/c m3,滲透系數 0.010 m m/s;耕后耙耱處理耕層土壤容重 1.46 g/c m3,滲透系數 0.007 m m/s。雨季后測定土壤水分,淺耕深松處理 2 m土層貯水量為 357 mm,比耕后耙耱處理高 25 m m。淺耕深松處理增墑深度 80 c m,耕后耙耱處理僅 60 c m,說明淺耕深松處理水分下滲快,土壤蓄水能力強[19]。

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S 157

C

1000-0941(2011)06-0035-03

洪曉強(1962—),男,陜西西安市人,碩士,高級農藝師,研究方向為旱地農業與生態農業。

2011-02-27

(責任編輯 徐素霞)