彭陽縣旱作節水高效農業技術研究

摘 要：該文介紹了寧夏彭陽縣水資源現狀，并且以提高水資源的利用率為核心，提高農業的產出和效益為目標，開展了抗旱優良作物品種的篩選、高效栽培技術試驗示范，旱作農田微集流蓄水增產技術試驗示范、覆蓋保墑技術試驗示范、化控技術節水新技術試驗示范、主要作物的補充灌溉技術示范、水肥耦合技術試驗示范、坡改梯土壤擴蓄增容技術推廣，耕作技術試驗示范、輪作、間作技術示范。在此基礎上提出了集雨補灌旱作節水農業持續增產技術及旱作節水農業技術模式。

關鍵詞：彭陽縣；水資源；現狀；旱作節水農業；技術研究

中圖分類號 S274 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）24-133-05

1 彭陽縣概況及水資源現狀

彭陽縣位于寧夏回族自治區東南部、六盤山東麓，西北黃土高原的東部地帶。地理位置處于東經106°32′～106°58′，北緯35°41′～36°17′。縣域南北長61.5km，東西寬50.3km，總面積2 532.3km2，耕地11.22萬hm2，其中紅河流域1.884萬hm2，茹河流域7.45萬hm2，安家川流域1.89萬hm2，占總土地面積的44.4%，林地面積3.31萬hm2，草地面積3.83萬hm2，其它用地7.18萬hm2。現有水澆地0.876萬hm2，其中紅河流域0.27萬hm2，茹河流域0.525萬hm2，安家川流域826.67hm2。西連寧夏固原，東、南、北環臨甘肅的鎮原、平涼、環縣等市縣，轄12個鄉鎮，156個行政村。總人口26.65萬人，其中農業人口22.67萬人，占89.5%；回族7.87萬人，占30.0%，人口密度103.9人/km2，是一個以農業經濟為主的山區縣。交通便利，309國道橫穿東西，203省道縱貫南北，寶中鐵路跨境而過，等級公路總里程達到1 524km，等級公路密度達到60.3km/100km2。

彭陽縣地勢東、南、西低，北漸次增高，海拔1 248～2 418m。地形分為北部黃土丘陵區、中部河谷殘塬區和西南部土石質山區3個自然類型區，河流有紅河、茹河、安家川河3條水系，但年徑流量很小，夏季多枯竭。境內氣候溫差較大，雨量較少，光照充足，無霜期短，降水和溫度變率大。春季氣溫回長快，干旱多風，冷暖變化大，多有倒春寒；夏季短暫，氣溫適中；秋季雨量較多，降溫快，霜凍早；冬季長，嚴寒干燥。四季交替變化不明顯。年平均氣溫7.4～8.5℃，降水量350～550mm。無霜期140～170d。屬典型的溫帶半干旱大陸性季風氣候，干旱、冰雹、霜凍等自然災害頻繁。

彭陽縣多年平均降雨量為450mm，年降水總量11.59億m3；水面蒸發為850mm，干旱指數為2，屬半干旱地區；降水量在時空上分布不均，主要集中在7～9月份，且多以暴雨形式出現，約占降水量的60%，農作物生長期降水量只占年降水量25%。縣境內水資源總量為12 770萬m3，其中紅河流域2 550萬m3，茹河流域7 350萬m3，安家川流域2 870萬m3；其中地表水資源量為9 820萬m3，地下天然水資源量為3 830萬m3。可開采量為2 950萬m3，其中紅河流域1 100萬m3，茹河流域1 630萬m3，安家川流域220萬m3，占全縣水資源總量的77.53%。多年平均輸沙模數5 973t/km2·a，水資源短缺是經濟發展的制約因素。

彭陽是一個水資源十分貧乏的地區，人均水資源量為506m3，為黃河流域750m3的67%，不足全國平均值2 200m3的23%。耕地平均占有水資源量為75m3/667m2，是黃河流域平均值的1/5和全國平均值的1/27。旱災也由單純的影響農業生產發展到對國民經濟和社會發展的各個方面都帶來不同程度的影響。嚴重的干旱缺水不但制約了當地經濟社會發展，而且使保障當地群眾基本生存條件之一的飲水問題也變得相當困難。

2 集雨補灌旱作節水農業持續增產技術

旱作農業持續增產的核心問題是最大限度地提高農田水分利用率。為了提高旱作農業的效率，高效利用有限的降雨資源，筆者在對多項旱作節水農業技術進行試驗研究、示范的基礎上，根據黃土丘陵溝壑區的具體特點集成了干旱半干旱集雨補灌旱作節水農業持續增產技術體系。

2.1 五墑耕作、蓄水保墑

2.1.1 五墑耕作 土壤是儲藏水分和養分的天然載體，降水、地表水和地下水只有轉化為土壤水才能被作物利用。蓄水保墑耕作技術是干旱缺水地區最重要的防旱抗旱措施，最大限度地利用土壤水是節水農業的主要途徑。“五墑耕作法”是一種融蓄水與保墑為一體的抗旱耕作技術，是旱作節水農業技術的基礎內容，防旱增產效果明顯，其核心是適墑耕作，其內容為“早耕深耕多蓄墑，過伏合口保底墑，雨后耙耱少耗墑，冬春打碾防跑墑，適時早播用凍墑”。據測定，深耕20～28cm比淺耕12～15cm土壤容重降低0.02～0.11g/cm3，孔隙度增加2.7%～7.5%，0～30cm土層含水量提高1.4%～10.3%，土壤速效N、P分別增加27.8%～31.4%和32.6%～136.8%，地溫提高0.7～1.0℃，每1g土壤微生物從5.1萬個增加到8.3萬個，小麥、糜子分別增產11.2%和14.6%。冬春打碾的冬麥地早春土壤表層含水量為13.5%，越冬保苗率為67.4%，未打碾的土壤含水量為10.0%，越冬保苗率只有57.1%。春小麥在適期播種范圍內趁土壤返漿期搶墑于3月10日早播的比3月20日播種的增產5.0%，比4月9日播種的增產31.7%。

2.1.2 深耕蓄墑 一般宜在伏天和早秋進行，春季要盡量避免深翻。對于“一年一熟”小麥、胡麻或豆類后休閑的農田，要及早進行伏深耕或深松耕，一般耕深以20～22cm為宜，有條件的地方可加深到25～28cm，深松耕深度可至30cm。同一塊地可每2～3a進行一次深耕，期間進行少耕或免耕，以保證最大限度地減少土壤水分蒸發。過伏后降雨明顯減少，要及時耙耱合口收墑，形成“上虛下實”的耕作層。秋作物收獲后，進行秋深耕時，必須邊耕邊耙耱，防止土壤跑墑。早春耙耱保墑或雨后耙耱破除板結，耙耱深度以3～5cm為宜，耙耱滅茬的深度一般為5～8cm。播種前耙耱，其深度不宜超過播種深度，以免因水分丟失過多而影響種子萌發出苗。鎮壓一般是在土壤墑情不足時采取的一種抗旱保墑措施，土壤過干或過濕都不宜采用。土壤過干進行鎮壓，不僅壓不實，反而會更疏松，容易引起風蝕；土壤濕度過大時鎮壓，容易壓死耕層，造成土壤板結。冬季地面坷垃太多太大，容易透風跑墑。在土壤開始凍結后進行冬季鎮壓，壓碎地面坷垃，使碎土比較嚴密地覆蓋地面，以利于凍結聚墑和保墑。播前、播后鎮壓，使土壤下層的水分沿毛細管移動到播種層上來，以利種子發芽出苗。在黃土高原雨養旱作農業區的干旱、半干旱地區的水平梯田、塬地、臺地等坡度不大于3°地區都可以采用。

2.2 以肥調水、水肥耦合 “以肥調水”的關鍵是培肥地力，包括有機與無機配合增施肥料培肥、糧油作物合理輪作培肥、糧豆糧草輪作培肥以及留高茬還田培肥等措施。采取改春施肥為秋施肥，改淺施肥為分層施肥，改“重N輕P”為“穩N增P”。推行N、P配合重施秋肥，多施基肥，適施種肥，補施追肥及有機肥和無機肥相結合，以無機促有機的施肥路線。以肥促根，增加根系綜合活力；以根促壯，保證水分和養分的吸收，達到提高水分利用效率、增產增收的效果。彭陽縣是典型的旱作農業區，不能有效地利用降雨就沒有農業生產的發展。留住天上水、保住土壤水、合理調配水、有效利用水是當地農業生產發展的基礎。“以肥調水”、“以肥促水”的水肥耦合技術，把水變成了莊稼的“復合水溶劑”，既節約了農業生產成本，又提高了肥水的利用效益。“以肥調水”，結合梯田建設、深翻土地、少耕免耕、鎮壓保墑、中耕除草、合理施肥、秸稈還田技術的應用，建立土壤培肥技術體系，是增加土壤水庫擴蓄增容，發揮其它節水技術措施作用的基本保證。在干旱和少P條件下過量施用N，會對作物產量造成負面影響。試驗研究表明，合理配方施肥可以明顯增加水分利用效率，提高水分轉化效率。另外，應注意糧草輪作、根茬還田，改進土糞積造方法，加深土壤耕作層，合理增施化肥。

2.3 調整結構、合理輪作 以水窖集流節灌技術為發展旱作節水農業的突破口，擴大耐旱穩產型的馬鈴薯、玉米等大秋作物和糜子、谷子、蕎麥、葵花等秋雜作物的種植面積，擴大經濟作物和豆類牧草的種植面積，實行糧油、糧草輪作的農牧結合模式。壓夏擴秋后，玉米、馬鈴薯、葵花和秋雜糧的面積增加。應把玉米、馬鈴薯、小雜糧和苜蓿納入輪作周期，對新的合理的輪作體系進行研究。

2.4 立體復種、減災穩產 在彭陽縣，春季干旱少雨，水分和熱量條件有限，因此，應充分利用“一季有余、兩季不足”的熱量條件，實行以間作套種為主體的立體復合種植。以馬鈴薯和玉米為紐帶，推行穩產型立體復合種植模式，提出并構建夏糧與秋糧、糧食作物與經濟作物、高稈作物與矮稈作物、耗地作物與養地作物等多種立體復合種植模式，使復合群體有效地適應以旱為主的復雜氣候條件，實現夏秋互補，耐旱作物與高產作物相得益彰。這樣，既能充分利用當地光熱和土地資源，較好地利用降雨，使耕地地表綠色覆蓋期延長，減少土壤水分蒸發和水土流失，增加產值，同時也大大增加了作物收獲的保險系數，達到旱年減災穩產保收，豐水年雙雙增產的目的。發展立體復合種植，以馬鈴薯和玉米為紐帶進行組合，包括胡麻/馬鈴薯、冬小麥/馬鈴薯、（草）豌豆/馬鈴薯等；以玉米為紐帶的組合包括豌豆/玉米、冬小麥/玉米、西葫蘆/玉米等。

2.4.1 胡麻/馬鈴薯 胡麻套種馬鈴薯可以充分利用光熱資源，合理分配降雨，實現穩產增收。生長前期，管理以胡麻為目標，覆膜的壟面起到田間微集雨的效果。管理后期以馬鈴薯為目標，壟上種植可以防止秋雨造成的土壤過濕爛薯。胡麻收獲后可以在溝內免耕種植豆科綠肥，增加土壤有機質含量，達到培肥地力的目的。胡麻套種馬鈴薯時，溝種胡麻帶寬60cm，種植4行；壟覆膜種馬鈴薯帶寬60cm，種2行。壟面高12～15cm，壟面要耱光，壟起好后再切兩邊線后形成覆膜帶型。覆膜時將兩邊地膜緊靠切面壓緊，不能讓地膜平覆，否則將影響播種，播種行應緊靠溝邊沿。也可以使用“2BMC-2型覆膜側播機”機播胡麻，馬鈴薯待到適宜的播種期再人工種植。胡麻適宜的播期為4月上、中旬，較4月下旬播種增產12%～28%。馬鈴薯在4月下旬至5月底以前播種，力爭早播。

2.4.2 （草）豌豆/馬鈴薯 溝種（草）豌豆帶寬60cm，4行，壟種馬鈴薯帶寬60cm，2行。覆膜要求同胡麻套種馬鈴薯。

2.4.3 冬小麥/馬鈴薯 覆膜要求同胡麻套種馬鈴薯。溝壟比冬小麥∶鈴薯=60∶60，借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜側播機”種植冬小麥，春季膜上種植2行馬鈴薯。冬小麥收獲前管理以冬小麥為主；冬小麥收獲后免耕復種豆科綠肥。

2.4.4 豌豆/玉米 溝種豌豆帶寬60cm，4行，壟覆膜種玉米帶寬60cm，2行。

2.4.5 冬小麥/玉米 覆膜要求同胡麻套種馬鈴薯。溝壟比冬小麥∶玉米=60∶60，借秋雨人工或用“2BMC-2型覆膜側播機”種植冬小麥，春季膜上坐水種植2行玉米。冬小麥收獲前管理以冬小麥為主；冬小麥收獲后免耕復種豆科綠肥。

2.4.6 西葫蘆/玉米 玉米帶寬110cm，膜寬60cm，使用早熟品種（利馬12號），膜側種2行；西葫蘆膜上種1行。

2.5 應用抗旱優良品種 根據彭陽縣氣候特點，調整作物結構與布局，推廣課題研究已篩選出的抗旱新品種、新組合。發展玉米、馬鈴薯、蕎麥、谷子、糜子、葵花等需水規律與降水特征相吻合的耐旱作物，更新冬小麥、胡麻、豌豆等品種，增強總體抗旱耐旱能力，建立健全種子推廣、銷售、服務體系，真正讓農民能買到好種子。

2.6 化控抗旱、抑制蒸發 在提高逆境成苗、保墑和抑蒸減耗、提高作物水分利用率的化學調控技術試驗，已初步形成了以保水劑為基質的多功能復合包衣劑拌（浸）種抗旱播種、逆境成苗技術；農作物需水關鍵期噴施黃腐酸類抑制蒸騰劑，抑蒸節流減耗技術；農田噴施土壤保墑及結構改良劑減少土壤水分蒸發技術等相互配套的旱地作物抗旱增產化學調控技術，已在一些作物上大面積示范應用。在馬鈴薯生育期內使用聚丙烯酸鈉鹽處理，WUE可以提高25%左右。

2.7 節水栽培，高效利用降水 在建立土壤擴蓄增容抗旱耕作技術、土壤培肥技術、良好的農田生態、減災穩產保收、種子繁殖推廣和化控抗旱技術的基礎上，通過田間微集雨疊加利用技術、二元覆蓋保水技術、水窖集雨補灌技術的應用，建立高效利用天然降水的農業節水栽培技術體系，實現降水資源的時控調配和疊加利用。

2.7.1 田間微集雨疊加利用技術 中、小尺度降水，采用田間微集水技術，能夠提高降雨量產流入滲效率，依靠徑流增加土壤貯水量。微集流膜側種植時，單次降雨≥5mm即可產生有效徑流；微集流膜溝種植時，單次降雨≥3mm即可產生有效徑流。利用微集流種植技術種植667m2面積的作物，降雨產流增滲量相當于容量50～70m3的水窖集雨蓄水量的總和。

2.7.2 覆蓋保水技術 在旱作農田水分平衡中，降水是土壤水分的主要來源，而蒸發、蒸騰、徑流、滲漏是土壤失水的主要形式，在水平梯田，尤以土壤蒸發對土壤水分的損耗最為嚴重。旱地農業蓄水與保墑關系密切，蓄水與保住土壤水分在旱作農業中的地位同等重要。通過地膜、可降解地膜和液態地膜等新型節水覆蓋技術研究和玉米地膜秸稈二元覆蓋（壟面地膜覆蓋、壟溝秸稈覆蓋）技術研究認為：二元覆蓋是一種極有效的保墑措施，可減少土壤水分蒸發，阻止水分徑流，提高增加土壤入滲，增加土壤水庫貯水量，抑制土壤蒸發，涵養土壤水分。種植地膜玉米時，借雨施肥起壟，壟背成弓型，壟寬60cm，溝寬40cm，覆膜后注意在膜上隔5cm左右壓一土帶，防止大風把地膜撕毀。在距壟邊10cm處玉米種植帶開一寬10cm，深8cm的溝后覆膜。每667m2用麥草500～650kg，均勻平鋪在壟溝內，壓厚約1cm土防止被風吹走。

2.7.3 集雨補灌技術 根據作物的需水量、示范區的降雨量（圖1），制定了主要作物的補灌方式及補灌水量。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、溝灌、隔溝灌溉。溝灌次灌水量20m3/667m2，全生育期補充灌水40～60m3/667m2；隔溝灌溉次灌水量10m3/667m2，全生育期補充灌水20～30m3/667m2；穴灌次灌溉水量3～5m3/667m2，全生育期補充灌水10～15m3/667m2。馬鈴薯每667m2栽植3 000～5 500株，種植采用坐水種，灌水量0.5～1kg/株，灌水量1.5～5.5m3/667m2；全生育期灌水2～3次，采用隔溝灌溉或溝灌，隔溝灌溉次灌水量15m3/667m2，全生育期補充灌水30～45m3/667m2；溝灌次灌溉水量30m3/667m2，全生育期補充灌水60～90m3/667m2。向日葵坐水種植1～2kg/株，現蕾期灌頭水、開花期灌2水、灌漿期灌3水，采用溝灌，次灌水量20m3/667m2，全生育期補充灌水60m3/667m2。果樹全生育期灌水3～4次，采用穴灌。每次灌水在果樹四周開挖灌水穴4個，每穴灌水5～10kg，每株灌水20～40kg，全生育期每株果樹灌水60～160kg。

機修梯田應提倡擴大玉米種植面積。靠近水源，地面平整（平均坡度小于3°），溝壟種植。補充灌溉要抓住生育的關鍵時期。一般在玉米拔節期和大喇叭口期分2次灌溉，每次灌溉水量20m3左右。

3 旱作節水農業技術模式

3.1 小流域集雨綜合調配利用模式 小流域集雨綜合調配模式主要是利用水庫、塘壩、澇池集蓄的雨水，通過庫壩池窖聯合調度，集中發展補灌高效農業，主要應用在水庫、塘壩的臺地。根據模式的內涵，農業技術模式主要包括高效優良作物品種的種植，覆蓋技術、栽培技術、耕作技術、化控抗旱技術、作物生育關鍵期的補水灌溉等技術配套。適合在水庫、塘壩溝臺地種植的主要作物有地膜玉米、向日葵、蔬菜、苗木、中藥材。在作物的旱作節水農業技術體系和主要作物的節水栽培規程中，已將各作物栽培配套的覆蓋技術、栽培技術、耕作技術、化控抗旱技術、作物生育關鍵期的補水灌溉等技術進行了綜合集成，可參考相應的栽培技術規程實施。

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徑流，利用水平溝、魚鱗坑攔蓄徑流，溝內種植經果林、魚鱗坑內種植水保林，坡耕地退耕種苜蓿，發展畜牧業，改善生態環境，保持水土。根據模式的內涵，農業技術模式主要包括優良樹種、牧草地選育，經果林、水保林的撫育管理，草畜轉化技術配套。課題的研究，已篩選出優質苜蓿中苜1號和寧苜1號，可在示范區推廣應用；對經果林嫁接紅梅杏改造，對水保林進行正常的撫育管理；結合退耕地苜蓿種植，地膜玉米秸稈、糜子谷子秸稈，引進優良的秦川牛、小尾寒羊，配合溫棚養殖以及飼草青貯技術、氨堿化技術、酶化技術，發展養殖業，提高農民的經濟收入。

3.3 道路集雨農田補灌利用模式 示范區的治理水平較高，坡面經流基本在坡面進行攔蓄利用，達到水不下山，流域降雨產生的徑流主要來源于庭院、道路。道路集雨農田補灌利用模式主要是利用流域內的各類道路作為集流面，利用道路邊溝，攔蓄道路徑流，在道路沿線，修建水窖，儲存路面徑流，補灌道路沿線農田，達到水資源的高效利用、保持水土。根據模式的內涵，農業技術模式主要包括適合道路沿線優良作物種植，覆蓋技術、栽培技術、耕作技術、化控抗旱技術、作物生育關鍵期的補水灌溉等技術配套。適合道路沿線種植的優良作物主要有玉米、馬鈴薯、向日葵，課題的研究已篩選出適宜的優良品種，在各類作物的高效栽培規程中，已對相關的旱作農業技術進行了集成，可參照技術規程實施。道路集雨農田補灌，應根據集雨量的多少，在道路沿線的梯田內適水種植。

3.4 屋面集雨庭院經濟利用模式 庭院、屋面、場院是流域降雨產流的主要區域。屋面集雨庭院經濟利用模式主要是利用屋面、場院、庭院、人工集雨面集蓄降雨徑流，結合庭院內的土圓井，在保證人畜飲水的前提下，發展庭院高效種植業、養殖業和小型加工業。根據模式的內涵，農業技術模式主要包括高效種植業、養殖業、加工業。高效種植業包括庭院經果林、庭院蔬菜、庭院蔬菜溫室，庭院經果林以紅梅杏、早酥梨為主；庭院蔬菜以番茄、辣椒、甘藍、白菜、大蔥、蘿卜等為主，采用果樹、蔬菜立體套種技術；庭院溫室反季節種植蔬菜，以辣椒、番茄、油菜、芹菜、甘藍為主；利用庭院集蓄的雨水進行節水灌溉，同時配套應用高效栽培、覆蓋、化控抗旱等技術，高效利用庭院徑流，發展庭院經濟，提高農民的經濟收入，改善生存條件，提高生活質量。庭院溫室養殖主要結合退耕還林草，擴大庭院牛、羊、豬、家禽的舍飼養殖，利用庭院集蓄的降雨徑流，滿足養殖業的用水要求。庭院小型加工業主要以加工制作豆制品、馬鈴薯粉條等為主，提高農產品的附加值。

3.5 旱作農田雨水就地高效利用模式 示范區的旱作農田主要指水平梯田和少量的坡耕地。旱作農田雨水就地高效利用模式主要是利用已經建設的水平梯田擴蓄增容，就地攔蓄降雨徑流，選擇適宜種植的優良作物品種，配合深耕翻蓄水技術，結合地膜、秸稈、化學覆蓋技術，高效栽培技術，微集雨技術，化控抗旱技術，輪作、立體套種技術，提高雨水資源的利用效率，提高旱作農田的產量。適合中下部梯田種植的主要作物有玉米、馬鈴薯、葵花，可結合道路水窖、水庫、塘壩、澇池的水資源進行補灌，其農業配套技術已在作物的旱作節水農業技術體系和主要作物的節水栽培規程中進行了綜合集成，可參考相應的栽培技術規程實施。適合中上部梯田種植的作物主要有冬小麥、胡麻、莜麥、糜子、谷子、草豌豆、蕎麥等，應配合深耕翻蓄水技術，結合地膜、秸稈、化學覆蓋技術，高效栽培技術，微集雨技術，化控抗旱等技術，提高雨水資源的利用效率，提高旱作農田的產量。

4 結語

由本次研究可知，把保墑耕作、以水調肥、合理輪作、立體種植、抗旱品種、化控抗旱與節水栽培技術結合起來，可以做到優勢互補，充分發揮不同節水措施的疊加效應，實現水肥高效結合，保證產生最大的經濟效益，最大限度地提高降水資源的利用率，節水效果明顯，為貧困山區治理農業生態環境，實現脫貧致富和農業可持續發展提供了有力的技術支撐。

參考文獻

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（責編：張宏民）