忻州市节水农业模式

034000忻州市土壤肥料工作站 杨完仙

忻州市地处山西省北中部，是一个典型的农业区，耕地面积63.94万hm2，其中，可灌溉面积13.10万 hm2，旱地面积50.84万hm2；年降水量345～588 mm，多集中在7，8，9月（降水量占全年的75%～80%），且年际降水量变化较大，丰枯交错现象频繁，有“十年九旱”之特点。近年来，依靠科技进步，推进旱作节水农业技术，推广了多种节水模式，创造了抗旱高产的经验，使全区农业生产取得了显著成效。

1 农业水资源的现状及阶段发展

1.1 水资源现状

忻州市是一个“十年九旱”、水资源紧缺的地区。全市多年平均降水量450 mm左右，1980—2000年平均水资源总量17.91亿m3，河川径流量10.60亿m3；地下天然水资源量（即降水入渗补给量）13.63亿m3，河川径流量（重复量）6.32亿m3，与多年平均水资源总量21.50亿m3相比较，水资源总量减少了3.59亿m3，减幅为16.7%。

全市的水资源可利用量为11.3亿m3，其中，地表水可利用量为6.08亿m3，地下水可开采量为7.62亿m3，重复量为2.38亿m3。全市水资源可利用率为56.8%。

从用水情况来看，全市国民经济各项用水总量为5.28亿m3，占多年平均水资源可利用量的46.7%，占水资源总量的29.48%。在总用水量中，农业灌溉用水4.0亿m3，占总用水量的75.76%。

1.2 农业用水发展阶段

按照农业阶段性发展的观点，可将旱作节水农业发展过程大致划分为3个阶段。第一个阶段是20世纪50至60年代，以贯彻“农业八字宪法”为特点的传统旱作经验总结推广阶段。这一阶段的用水模式是以合理密植为中心的精耕细作节水技术，基本上为“雨养农业”。第二个阶段是20世纪70到80年代，旱作节水农业阶段。这一阶段的突破口就是改变农业基本条件的农田基本建设和推广杂交种的“绿色革命”。农田基本建设改“三跑田”为“三保田”，使土壤水分利用率大幅提高。第三个阶段是十一届三中全会以后到现在，以传统旱作农业经验和先进农业技术相结合为特点的发展阶段。这一阶段的突破口是平衡配套施肥技术和地膜覆盖技术的大面积推广，并辅之工程节水，大大改善了作物的营养和生长条件，使农作物产量进一步提高。

2 成熟的节水技术模式

2.1 平衡配套施肥为主的化学调控节水模式

平衡配套施肥技术是通过合理施肥来调节水分利用，促进作物增产、增收。根据忻州市大量试验示范资料统计显示，实施平衡配套施肥后，水分利用率由原来的70%提高到95%，水分生产效率为1.6 kg/m3；各种作物的增产幅度一般在10%～20%，高的可达30%。定襄县神山乡2003年玉米平衡配套施肥示范点，公顷施用有机肥45 000～60 000 kg，纯氮 120～150 kg，五氧化二磷 37.5～67.5 kg，氧化钾37.5～75.0 kg；玉米平均产量为8 775 kg/hm2，比对照增产1 035 kg/hm2，增产率为13.4%，增加产值 1 035元/hm2。

2.2 以地膜覆盖栽培技术为主的节水模式

地膜覆盖技术是解决忻州市农业“一旱、二寒、三薄”的突破性旱作节水措施，推广面积不断扩大，每年推广面积在10.7万hm2左右，其中高寒冷凉区为4.7万多hm2。据调查，玉米地膜覆盖比露地玉米土壤水分蒸发减少90%，提高水分利用率32%～65%，节约农业用水33%，水分利用率可达95%，水分生产率为1.8 kg/m3；平均产量为 6 300 kg/hm2，比露地玉米增产 2 925～3 480 kg/hm2，增收2 925～3 150元/hm2。

2.3 玉米秸秆还田培肥土壤的节水模式

秸秆还田培肥土壤是忻州市平川区主要推广的技术之一，近年来每年推广面积在5.3万hm2左右。玉米秸秆覆盖地表后，不仅能阻挡、减少土壤水分扩散和蒸发，而且降水可通过秸秆渗漏地表，增加了降水入渗率。据多点调查，玉米秸秆覆盖还田的土壤含水量比不覆盖田提高2%～5%，水分利用率提高25%左右，每毫米水分利用效率提高0.28 kg左右。秸秆还田几年后，土壤有机质、氮磷钾养分含量和土壤含水量均明显高于对照；还田3年，有机质含量可提高0.05%～0.09%，增产节支效果显著。据原平等地试验观察统计分析，玉米秸秆还田3年的地块比未还田的对照每公顷平均增产玉米525 kg，增产率为7.2%，公顷增加收入630元。

2.4 机修梯田培肥节水技术模式

机修梯田是近年来忻州市农田基本建设的重点，“八五”以来全市机修梯田面积5.3万hm2。通过机修梯田、快速培肥、生物地埂等措施有效地控制了地面径流，减少了水土流失，提高了水分利用率。坡地修成梯田后，每公顷年平均土壤冲刷由原来的67.5 t下降为6.3 t，每公顷年平均径流量由195 m3减少为65 m3。

经调查，改良第1年比未修梯田的坡耕地增产10%以上，比常规培肥的对照田增产50%以上；改良第3年比未修梯田的坡耕地产量翻1番，比常规培肥的对照田增产60%左右，平均增产825 kg/hm2，增收825元/hm2，水分利用率可达95%，水分生产率1.3 kg/m3。

2.5 以少耕、免耕、深松为主的保护性耕作节水模式

保护性耕作是农业耕作制度的一次大变革，与机械化旱作农业互为补充，可以大大减少土壤水分蒸发和水土流失，改善土壤结构，提高土壤耕作管理水平。近年来，忻州市每年保护性耕作面积达到5.3万hm2，东部地区以高秆作物为主，采用秸秆粉碎浅施覆盖地表、免耕播种、化学除草为主要内容的机械化保护性耕作体系，每公顷可增产1 500 kg左右，降低成本750元，增收750元以上，水分利用率达到95%，水分生产效率为1.2 kg/m3。西八县作物以小杂粮和油料为主，秸秆较少，可采用免耕、残茬覆盖地表，第2年直接播种可以大大降低春季沙尘暴造成的水土流失，增产幅度达18%以上，生产成本降低20%～22%。

2.6 输水节水和田面节水为重点的灌溉节水模式

灌溉节水是最直接、最现实的节水方式。据统计，全市目前推广节水灌溉总面积6.31万hm2，其中，管灌3.68万hm2，渠道防渗1.20万hm2，喷灌1.19万hm2，滴灌0.23万hm2，微灌0.01万hm2。以上节水工程的兴建，不仅新增水浇地0.13万hm2，改善水浇地1.99万hm2，而且取得了明显的经济效益。一是节水，渠系水利用系数平均可提高到 0.85（管灌 0.9，微灌 1.0，渠道防渗 0.7）；二是节能，平均公顷每次节电165度；三是省地，共增加耕地30 hm2；四是省工，公顷每次灌溉可节省15个工日，年可省工162万个；五是增产、增收，新增水地和改善水地平均公顷可增产2 250，750 kg左右，每年可增产3 500万kg粮食，使农民年可增加收入2 400万元。

2.6.1 渠道防渗输水地面灌水技术 改土渠为防渗渠输水灌溉，可节水20%左右，水分利用率达到65%，水分生产效率 2 kg/m3，灌溉量 3 000 m3/hm2，节水 750 m3/hm2，增产 3 000 kg/hm2，增收3 045元/hm2，推广面积1.2万 hm2。

2.6.2 管灌 该技术具有投资少、节水、省工、省地和节省能耗等优点。与土渠输水灌溉相比，管灌一般可省水30%～50%，水分利用率为92%，水分生产效率2.7 kg/m3，灌溉量 2 250 m3/hm2，节水 1 074 m3/hm2，增产 3 000 kg/hm2，增收 3 000 元 /hm2，应用面积 3.68 万 hm2。

2.6.3 喷灌技术 喷灌是目前大田作物较理想的灌溉方式。与地面输水灌溉相比，喷灌一般能节水50%～60%。但喷灌所用管道所需压力高，设备投资较大，能耗较大，目前多在高效经济作物或经济条件好、生产水平较高的地区使用。其水分利用率100%，水分生产效率6 kg/m3，灌溉量1 500 m3/hm2，节水1 500 m3/hm2左右，增产3 450 kg/hm2，增收 3 450 元 /hm2，应用面积 1.19 万 hm2。

2.6.4 微灌技术 微灌属于局部灌溉，只湿润部分土壤，对部分密植作物适宜，节水效益更显著，与地面灌溉相比，可节水80%～85%。其水分利用率100%，水分生产效率22 kg/m3，灌溉量差别较大，在大棚蔬菜栽培中使用，可节约用水 1 500～2 250 m3/hm2，增产 3 450～4 500 kg/hm2，增收近15 000元/hm2。微灌还可以与施肥结合，利用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补充作物需要的水分和养分，增产效果显著。目前，微灌一般应用于大棚栽培和高产高效经济作物栽培。