浅旱作农业的节水技术

浅旱作农业的节水技术

摘 要:通过多年旱作农业的实践以及试验研究,分析和总结山区沟台、沟条、沟坝地,大排梯田、人造平原,以及缓坡地的种植技术与节水技术,提出相应的合理节水技术,为旱作农业生产提供思路。

关键词:旱作;节水;技术

榆阳区第二次土壤普查资料显示,榆阳区东南部丘陵沟壑地区位于榆溪河、无定河以东,长城以南,属黄土丘陵沟壑地貌。包括原有的安崖、刘千河、古塔、桐条沟、清泉五个乡镇和镇川、上盐湾、董家沟湾、鱼河、刘官寨、青云、双山、大河塔等八个乡镇的山地部分。土地面积129790.6hm2,占全区总面积的18.99%。年平均气温8℃~10℃,年平均降水375mm~420mm,≥10℃的活动积温3300℃~3400℃,无霜期155d。在长期强烈的侵蚀下,形成支离破碎、沟壑纵横\粱峁断续的黄土丘陵沟壑地貌。降雨入渗困难,大部被排泄掉;基岩裸露,地下水赋存条件差,地面水和地下水均极贫乏。根据2020年秋冬统计,榆阳区山区通过撤乡并镇后的鱼河镇、上盐湾镇、镇川镇、麻黄粱镇、鱼河峁镇、青云镇、古塔镇、大河塔镇,种植春玉米4460hm2,马铃薯2513hm2,谷子、高粱、大豆、荞麦、糜子、绿豆、红小豆等小杂粮8047hm2;向日葵、油菜、花生、芝麻等油料作物1033hm2;设施蔬菜713hm2,露地瓜菜893hm2;杏、苹果、核桃、葡萄、桃、梨、枣等果树11353hm2,中药材1193hm2,总合计30207hm2。2020年~2021年,榆阳区出现严重干旱。2020年春旱,造成半数以上耕地无法下种,而2021年虽然春季降雨较多,入种良好,但5中下旬、6、7、8月上旬,旱情严重,导致山区多数作物受旱,大面积减产与绝收,进一步体现出山区雨养农业对降水的依赖,也表现出农田水利建设的严重缺乏。榆阳区旱作农业以传统的“谷糜薯豆”作物为主,是小杂粮的优生区,而发展高水肥作物,将对水资源带来更大的压力。尤其是属于适生区的作物,要慎之又慎;应先确定抗旱作物,然后选择抗旱品种。榆阳区山区耕地以旱地为主,由于旱灾频繁,产量较低,粮食价格低迷,收入不稳定,加之“退耕还林(草)”中,退出耕地约为16000hm2,人均耕地面积少,大量的劳动力离开了耕地,山区劳动力呈现“386199”特点,因病、因残、因灾、因学等因素导致贫困人口集中出现在山区。部分耕地零散,水利设施无或落后,导致耕地摞荒严重,山区道路狭窄,农田道路以土路为主,大型机械无法进入,应发展适宜于山区运行的中小型机械。

1 土地类型与土壤类型

第一,榆阳区东南部丘陵沟地区的土地类型,主要以缓坡地、梯田、人造平原、沟台、沟条、沟坝、淤地坝为主;而土壤类型以马兰黄土为成土母质的黄绵土、少量淤土为主;黄绵土全剖面颜色、结构、质地上下均一,多为黄棕色,疏松多孔,土性绵软、粘沙适宜,耕性及通气性良好。碳酸钙和钾丰富,而有机质及氮磷素养分缺乏,养分的有效性差。第二,新中国成立后,经过“农业学大寨”,开辟了大量的小排梯田,随着小流域治理、淤地坝的建设,发展了部分沟坝地,但通过“退耕还林(还草)”政策的实施,退出25°以上的坡地约16000hm2[1]。第三,在新一轮的产权制度改革中,对现有的耕地进行土地流转、耕地整合、细碎化整理、农业综合治理、高标准农田建设,令沟坝地、大排梯田、人造平原成为现有耕地的主体,耕地由过去的几十、几百m2的条块,到现在的几十hm2、几百hm2的连片平整,机械化作业的基础,已经呈现。据不完全统计,近年整理的耕地面积约在9333hm2以上。

2 旱作技术的发展

第一,传统的抗旱措施主要有抗旱品种、深翻(及深松)、增施有机肥、中耕培土、修筑保护埂,以及点水播种。坡地的水平沟与平地的垄沟种植技术,以及合理密植是旱作农业的一项重要的措施。第二,地膜出现后,有了双沟覆膜、全膜双垄沟播技术、渗水地膜+全膜双垄沟播技术,对降解地膜、液体地膜、秸秆覆盖也有所探索[2]。同期出现的保水剂、蒸腾抑制剂等,均对降水有一定的依赖性,在严重干旱条件下,作用甚微。第三,随着非充分灌溉(即补灌)理念的出现,固体集雨窖灌、软体集雨窖灌、土工膜蓄水池、光伏(或农电)提水、深井、水库等设施与装备的出现与应用,对旱作技术有了新的提高,但对水源、集雨与灌溉定额将产生矛盾,而“水肥一体化”的膜下滴灌技术,将缓减这种矛盾。

3 根据土地类型、土壤类型、灌溉条件、作物的特点,对山区耕地与作物进行分类实施

第一,无灌溉条件下的缓坡地,采用水平沟种植方式,结合中耕培土除草,实现沟变垄、垄变沟的抗旱措施,同时进行坡改梯,逐步将坡地退出农业生产;进行“豆薯谷”轮作倒茬的耕作机制,以种植大豆(或杂豆)、马铃薯、谷子(或糜荞)为主。

第二,无灌溉条件下的梯田,修筑保护埂,采用大垄沟种植方式,结合中耕培土除草,实现沟变垄、垄变沟的抗旱措施;也可以利用地膜覆盖、秸秆覆盖,充分利用降雨,进行“豆薯谷”轮作倒茬的耕作机制,以种植大豆(或绿豆)、马铃薯、谷子(或糜、高粱)为主。

第三,非充分灌溉条件下的沟台、沟条、沟坝地,由于地势较低,经多年耕种,农家肥的施用,土壤墒情与保水保肥性能较高,加之日照时数相对少,减少了蒸发,同时山体下渗水与早晨露水,均对沟道地的作物有积极作用;进行耕地整合,再利用沟道水库、拦洪坝、滚水坝、蓄水池等,推广滴灌技术,进行一定数量的补灌,以种植春玉米、高粱、马铃薯等作物,实现稳产高产。

第四,有充分灌溉条件下的地块,发展设施农业,提高单位面积的经济效益。

第五,大力发展非充分灌溉条件下的大排梯田、人造平原的节水灌溉农业,采用“四位一体”建设项目,“利用沟道水库集水、光伏(农电)提水、高位蓄水、膜下滴灌”措施,充分利用现有的水资源,实现3次补水(播种、孕穗或结夹、灌浆),达到旱涝保收,将是旱作农业发展新的起点[3]。

第六,在无灌溉条件和非充分灌溉条件下,不得种植高水肥作物,以避免增加水资源的压力。

4 讨论与建议

第一,山区永恒的旋律就是节水抗旱,传统的农艺措施以抗旱为主,而随着新技术新装备的出现,将水平沟、大垄沟、地膜覆盖、保水剂、双沟覆膜、全膜覆盖、降解地膜、渗水地膜、抗逆剂、有机肥、抗旱品种、沟道水库、固体集雨窖灌、软体集雨窖灌、土工膜蓄水池、光伏(或农电)提水、膜下滴灌、水肥一体化等技术集成,强化节水灌溉技术,形成新的集成技术,将令山区旱作农业耳目一新。

第二,适时播种与抗旱保苗。山区的旱作农业区,除水资源严重短缺和“十年九旱”,严重影响农业生产外,其余的土壤质地、无霜期、年平均气温、≥10℃的活动积温、雨热同季、昼夜温大等因素,均是非常有利的因素;适时播种且能保证全苗,是保证作物有一个合理的生长周期,保证稳产高产的前提;点水(或坐水)播种是传统抗旱保苗的一项重要措施,但已不能适应当前的实际情况,人们试验过“行走式节水灌溉机械播种”技术,但由于种种原因,未能推广,现在提出在有补灌的条件下,采用膜下滴灌,在播种后进行补灌,将是一个新的突破口。

第三,山区农民的耕地问题。“土地是农民的命根子”是千百年来种地人的根本,而“耕者有其田”是历史上农民起义的目标,也是“土地革命”、“三农”问题的核心;“三十亩土地一头牛,老婆娃娃热炕头”曾经是农民的理想,说明一定的耕地面积,是农民脱贫致富的基础,是农村产业发展的前提。有鉴于此,保证一定数量的耕地与质量,适度发展涧淤地,应是我们思考的一个课题。

第四,建立合理的轮作倒茬制度与轮灌制度。俗话说,“倒茬如上粪”“茬口不换,丰年变歉”,采用“豆薯谷”轮作倒茬制度,是用地养地相结合的方法;在有补灌的轮灌制度下,灌溉时期、灌溉时间、灌溉定额的探讨与研究,是从细节和管理上要效益,是科学的节水灌溉技术;而黄绵土土质的耕地,采用全膜双垄沟播、膜下滴灌技术,在播种后补灌4m3/667m2水,孕穗或结夹期补灌6m3/667m2水,灌浆期补灌6m3/667m2水,将起到相当强的保障作用。

第五,水源与集雨。山区水源主要来自降水,包括地表水与地下水;集雨是一个长期的工作,现在的固体集雨与软体集雨均选择高位集雨与蓄水,积雨面相对较小,不能满足农业生产的需求;为此我们考虑要充分利用硬化的公路、广场、房前屋后,在集雨窖附近采用土工膜进行延伸集雨,利用草地、林地、坡地集雨。现实中大部分降水归于沟道,而沟道在没有水库和拦洪坝的条件下,逐步流出山区,归于河流,同时也把熟土和养分带走,造成水土流失。如果我们用时间换空间(长期集水来弥补短期集水的缺陷),或用空间换时间(不仅利用集雨窖的集雨面来集雨,还可以利用非耕地的集雨面来集雨,从而扩大了绝对集雨面),通过水库、拦洪坝、蓄水池的集雨,再利用光伏(或农电)提水,采用“水肥一体化”的膜下滴灌方式,进行节水灌溉,从而为农业生产服务,将具有深远的意义。

第六,畜牧业是农业产业发展的延续,也是生产链的延长,更是循环农业的体现。农产品通过畜牧业,进一步提高效益,同时增加农家肥,为耕地提供养分,促进土壤团粒结构的形成,提高土壤的保水保肥性能。山区畜牧业受到限制的原因,主要是“封山禁牧”,再就是精粗饲料的缺乏,也就是春玉米的种植面积小,虽然春玉米产量高,且籽粒与秸秆是很好的精饲料与粗饲粒,却是高水肥作物,限制了其面积的扩大,而购买养殖将大大限制经济效益。如果山区林草业发展到一定的水平,可适度放牧,或者种植牧草,或者提高山区的水利设施,提高春玉米单产和适度扩大春玉米的种植面积,从而促进畜牧业的发展。

参考文献

[1] 赵莲莲.甘肃省旱作农业区节水农业技术措施探讨[J].现代农业科技,2017(2):157.

[2] 蔡小麟.旱地农业土壤保墒技术综述[J].农业科技与装备,2016(1):46-48.

[3] 段梅轻.平乡县旱作农业节水技术推广应用[J].现代农业科技,2016(4):193-194.

作者:曹荣 单位:陕西省榆林市榆阳区农业技术推广中心