基于水資源現(xiàn)狀的黑龍港流域農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)分析

張 曉，李 源

（1.衡水市水利科學研究院，河北衡水 053000；2.河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北衡水 053000）

黑龍港流域地處河北省東南部、黃淮海平原的北半部，多年來干旱少雨、水資源不足已成為限制該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要因子。如，每公頃水資源占有量為1 620 m3，糧食生產(chǎn)全年水分利用效率平均只有1.1～1.3 kg/m3[1]。如何從根本上改變黑龍港地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的水資源短缺狀況，最大程度地提高水資源利用效率，是該區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的問題。基于此，筆者通過全面剖析目前黑龍港流域水資源利用的現(xiàn)狀，從淺層微咸水利用、生物節(jié)水、優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以及耕作技術(shù)等方面闡述了該區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的研究進展，旨為緩解該區(qū)水資源危機及可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 黑龍港流域農(nóng)業(yè)水資源利用現(xiàn)狀

黑龍港流域?qū)倥瘻貛О敫珊蛋霛駶櫦撅L氣候，年平均氣溫12.6℃，小麥玉米一年兩熟復種制是當?shù)貍鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式，這種模式下作物常年生長需水量在800 mm以上，而黑龍港地區(qū)年平均降水量僅有509mm，且降雨量年際間及年內(nèi)分布不均，年內(nèi)70%左右的降雨主要集中在7—9月份，長期以來造成了作物生長需水與供給之間的不協(xié)調(diào)發(fā)展，糧食高產(chǎn)只能靠不合理地超采地下水來維持，已到了難以維繼的程度。因此，迫切需要發(fā)展各種節(jié)水技術(shù)措施，大幅度提高現(xiàn)有水資源利用效率來緩解淡水資源嚴重超采的狀況。

黑龍港流域擁有豐富的地下淺層微咸水資源，與淺層淡水呈鑲嵌式插花分布，具有分布廣、儲量大、易開采等特點。而目前淺層咸水利用量僅有3.3億m3，更重要的是淺層咸水占據(jù)了地下水庫的庫容，將其開采利用不僅可抗旱而且可降低地下水位，減少旱季土壤積鹽和促進雨季脫鹽。因此，充分挖掘淺層微咸水利用潛力，以咸補淡對解決華北平原水資源短缺有著重要作用。

2 黑龍港流域農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)研究進展

農(nóng)業(yè)是用水大戶，也是浪費水大戶。農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%，在水資源日趨緊張的狀況下，積極探索發(fā)展各種節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，建設(shè)節(jié)水型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是必然趨勢。筆者針對黑龍港地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用的現(xiàn)狀，主要從以下幾方面綜述了黑龍港地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的研究進展，并指出農(nóng)業(yè)節(jié)水任務(wù)艱巨、潛力巨大，在今后相當長一段時期內(nèi)是緩解水資源短缺的根本性措施。

2.1 淺層微咸水利用技術(shù)研究

黑龍港流域分布著大量的淺層微咸水，但到目前為止，黑龍港地區(qū)的淺層咸水的利用面積不足其分布面積的5%，充分挖掘咸水利用潛力對緩解該地區(qū)的深層地下水超采有著重要意義，在沒有淡水資源或淡水資源十分緊缺的情況下，可直接利用咸水灌溉。利用廣泛分布的淺層微咸水灌溉棉花和黑麥進行一體化種植，可較淡水灌溉的一體化種植節(jié)約淡水2 250 m3/hm2，效益提高430元/hm2；較棉花單作節(jié)約淡水750 m3/hm2，效益提高4 406元/hm2；同時，具有提高植被覆蓋度和改善生態(tài)環(huán)境的作用，是一項值得推廣的節(jié)水高效技術(shù)模式[2]。綜合評價得出淺層微咸水直接利用是種植耐鹽小麥節(jié)水技術(shù)的最優(yōu)集成模式，此種模式不需要投入巨額成本，結(jié)合適于咸水灌溉生長的小麥品種、適當增加播種量、推遲春一水的灌溉時間、小白龍結(jié)合小畦灌溉、平衡施肥結(jié)合施用鹽分調(diào)理劑等措施使黑龍港地區(qū)小麥種植在生產(chǎn)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境等方面達到最優(yōu)，并指出咸水灌溉是今后黑龍港地區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方向[3]。當前在利用咸水灌溉技術(shù)上靠單一技術(shù)很難奏效，如何將多種有效措施進行有機集成來最大程度地開發(fā)淺層微咸水資源仍需我們今后進一步研究。

2.2 生物節(jié)水技術(shù)研究

生物節(jié)水主要是通過現(xiàn)代生物技術(shù)進行基因重組創(chuàng)造出節(jié)水抗旱優(yōu)良品種，以提高作物水分利用效率（WUE）為最終目的，被視為發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵和最終潛力。試驗證明，WUE是一個可遺傳性狀，不同作物或同一作物不同品種間WUE差異顯著。抗旱節(jié)水性較強的作物，在干旱缺水的情況下能正常生長發(fā)育。河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所等單位通過收集和挖掘抗旱節(jié)水種質(zhì)資源、組配雜交組合、后代材料選擇最終篩選出的抗旱節(jié)水新品種已成為黑龍港地區(qū)的主推品種，表現(xiàn)出較好的抗旱節(jié)水效果。然而，當前困難是在常規(guī)育種條件下抗旱節(jié)水性狀很難與豐產(chǎn)性狀統(tǒng)一起來，常規(guī)育種技術(shù)難以滿足高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。因此，必須充分發(fā)揮現(xiàn)代生物技術(shù)在作物品種改良中的重要作用，通過基因工程手段進行基因重組，以創(chuàng)造抗旱、節(jié)水新品種。同時，還必須加強生物節(jié)水基礎(chǔ)研究，明確不同作物節(jié)水抗旱作用機理，以尋求起關(guān)鍵作用的節(jié)水抗旱主效基因。

2.3 農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究

黑龍港地區(qū)種植面積最大的農(nóng)作物依次為冬小麥、夏玉米和棉花，這3種農(nóng)作物也恰恰是耗水量多的，全生育期的需水量分別為：3 900～6 000、3 000～4 500、4 500～6 750 m3/hm2。春旱是影響冬小麥正常生長的主要因素；夏玉米的播種面積僅次于冬小麥，其生育期正是黑龍港區(qū)域的多雨季節(jié)，但該地區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)伏旱；棉花一般生育期7個多月，在遇到伏旱的情況下也必須灌溉補水。比較這3種作物的生育期內(nèi)的耗水量和降水情況得出，種植冬小麥的效益最低且耗水量最高[4]。調(diào)整和控制冬小麥的播種面積就成為黑龍港地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵。而黑龍港地區(qū)作為國家重要的商品糧基地，不顧糧食安全片面追求高產(chǎn)值的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)是錯誤的。因此，必須面對糧食種植業(yè)效益低以及水資源短缺的實際情況，在保證糧食安全的前提下，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，由“糧—經(jīng)”二元結(jié)構(gòu)向“糧-經(jīng)-飼”三元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，適當壓縮農(nóng)作物的種植面積，擴大經(jīng)濟作物和飼料作物的種植面積，鼓勵發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)。對黑龍港地區(qū)調(diào)整后的種植結(jié)構(gòu)經(jīng)濟效益和節(jié)水效益進行概算，得出減少小麥種植面積增加其他種植面積后可以節(jié)水3.3億m3，增加農(nóng)民收入51.4億元[5]。

2.4 節(jié)水耕作技術(shù)研究

利用耕作保墑措施、田間覆蓋技術(shù)等調(diào)控農(nóng)田水分狀況，是提高農(nóng)田水分利用率和作物水分生產(chǎn)效率的有效途徑。①推廣耕作保墑技術(shù)：深耕有利于疏松土壤，增加土壤孔隙度，造成一個深厚的耕作層，避免產(chǎn)生地面徑流；深松有利于保墑和防止風蝕。白仕靜等研究得出，春深耕和夏深松可提高土壤對降水和灌溉水的蓄存和調(diào)控能力，改善對棉花的供水狀況，提高水分利用效率[6]。②普及田間覆蓋技術(shù)：覆蓋可以起到保墑保溫、防止水分蒸發(fā)的作用。牛新勝等通過5年的玉米秸稈覆蓋免耕定位試驗表明，覆免處理土壤含水量比其他處理增加5.6%～17.0%[7]。張喜英等研究得出，玉米生育前期覆蓋和不覆蓋的平均日蒸發(fā)量分別為0.8和2 mm/d，覆蓋比不覆蓋減少60%的土壤無效蒸發(fā)；葉面積指數(shù)增加，秸稈覆蓋節(jié)水效應(yīng)減弱，兩者平均蒸發(fā)量為0.4和0.7 mm/d，覆蓋也比不覆蓋減少土壤無效蒸發(fā)40%。對于冬小麥，秸稈覆蓋也能有效減小蒸發(fā)量21%～40%。秸稈覆蓋效果受氣候、降雨、覆蓋秸稈量等因素影響，平均而言，覆蓋可減少蒸發(fā)30%～50%，相當于減少灌水一到兩次[8]。此外，研究還表明，采用小麥晚播、窄行密植、不澆返青水、推遲春一水等技術(shù)可以大大縮短農(nóng)時，延長夏玉米生長期，減少無效蒸發(fā)。

3 結(jié)論

根據(jù)黑龍港流域水資源現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的發(fā)展趨勢，黑龍港地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展必須走多種節(jié)水技術(shù)相結(jié)合的節(jié)水之路。通過耕作保墑、田間覆蓋等農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)，努力減少田間耗水，增加作物產(chǎn)量；通過調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、實行糧油與糧草輪作等農(nóng)作制度，適當壓縮農(nóng)作物的種植面積，擴大經(jīng)濟作物和飼料作物的種植面積，建立適應(yīng)型高效種植制度；適當發(fā)展微咸水利用、灌溉技術(shù)，逐步緩解對地下水的超采以及由此引起的日益惡化的生態(tài)問題；充分發(fā)揮現(xiàn)代生物技術(shù)在作物品種改良中的重要作用，通過基因工程手段進行基因重組以創(chuàng)造抗旱、節(jié)水新品種；加強降水、地表水、土壤水的聯(lián)合調(diào)度與高效利用。同時，還需與工程節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)緊密配合、相互促進，使多種因子達到最佳組合才能得到理想的節(jié)水效果。黑龍港地區(qū)針對獨特的降水、氣候、地理和社會經(jīng)濟條件，在因地制宜的基礎(chǔ)上做到合理用水、科學用水，創(chuàng)造出達到節(jié)水增產(chǎn)高效的一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，不僅能較大提高該地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平，更對整個河北省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境發(fā)揮巨大作用，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉曉敏，夏來坤，王慧軍.黑龍港區(qū)小麥玉米農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)集成模式綜合評價及推廣建議 [J].中國農(nóng)學通報，2011，27（4）：268-275.

[2]馬俊永，曹彩云，鄭春蓮，等.微咸水灌溉條件下棉花-黑麥種植系統(tǒng)的效益分析[J].河北農(nóng)業(yè)科學，2010，14（6）：86-88.

[3]劉曉敏，李科江，王慧軍.基于熵權(quán)法的黑龍港區(qū)咸水利用農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)集成模式綜合評價 [J].作物雜志，2011（1）：87-93.

[4]孫淑珍.從水資源角度看黑龍港區(qū)域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].河北工程技術(shù)高等專科學校學報，2010（1）：4-6.

[5]孫淑珍.黑龍港類型區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)典型調(diào)查及效益分析[J].河北工程技術(shù)高等專科學校學報，2011（1）：1-4.

[6]白仕靜，趙合彥，張英明.耕作方法對土壤水分及棉花生長的影響[J].河北農(nóng)業(yè)科學，2002，6（2）：43-45.

[7]牛新勝，馬永良，牛靈安，等.玉米秸稈覆蓋冬小麥免耕播種對土壤理化性狀的影響[J].華北農(nóng)學報，2007，22（增刊）：158-163.

[8]張喜英，陳素英，裴冬，等.秸稈覆蓋下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系數(shù)的變化 [J].地理科學進展，2002，21（6）：583-592.