石家庄地区主要农作物需水规律及种植结构现状分析

孙景瑜 刘茂林 高革民 康立宁 王云秀

摘要 以石家庄市的藁城区为例，根据气象资料和主要农作物的生育期特点，分析了农作物的需水规律与自然降水的关系，得出如下结论：（1）实际降水远不能满足冬小麦生育期对水分的需求，实施补充灌溉是藁城区确保冬小麦稳产、高产的重要措施之一;（2）即使实际降水量不能满足夏玉米对水分的需求，但实施补充灌溉所需的降水量远比冬小麦要少;（3）实际降水量一般情况下均能满足油葵对水分的需求，即使个别年份不能满足，但实施补充灌溉所需降水量远比冬小麦要少得多;（4）实际降水量不能满足棉花对水分的需求，实施补充灌溉需要20～120 mm，因此，小麦被视为农业用水大户。夏玉米、油葵、棉花、夏谷子生育期，大部分时段正好处于夏季，尤其是夏玉米和油葵，是全年降水量最多的时段，即时实际降水量不能满足其对水分的需求，实施补充灌溉需要较少的水量即可。

关键词 农作物;需水;种植结构

中图分类号：X503 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）09–0133–02

1 研究背景与意义

藁城区位于河北省西南部，属暖温带半湿润大陆性季风气候。辖区总面积836 km2，其中，耕地38 200 hm2，主要种植小麦、棉花、玉米、谷子、大豆等作物，是河北省商品粮和优质棉基地。藁城区地处华北平原腹地，地势平坦，气候因素在全境没有较大的区域变化，年平均降水量494 mm，年最大降水量1 007.1 mm。降水量主要集中在5—9月，占全年降水量的80%。有效积温4 100 ℃·d无霜期196 d。

石家庄市藁城区水资源严重缺乏，是全国35个严重缺水城市之一，人均水资源量230 m3，与石家庄市基本持平，是河北省人均水平的70%左右，远低于人均500 m3的国际公认“极度缺水标准”。

地下水超采一直是热点话题。在某种程度上，储存在地下含水层的地下水通常被认为是不可再生资源，是人类以及后代子孙赖以生存的主要命脉。地下水超采综合治理与地区农业结构调整并重已到了刻不容缓的地步。为此，石家庄市气象局联与藁城区气象局共同开展农作物气象条件分析，以期探索出一条藁城区节水压采稳粮的农业种植结构调整之路。

2 农作物需水规律

地下水与农业结构之间的作用和影响是相互的，地下水系演化、地下水和地表水转化与灌溉农业、绿洲农业的发展息息相关。解决地下水危机的关键在于节水性农业的发展，摸清当地主要农作物的需水规律，努力提高水分利用率、发展高效的节水农业势在必行。

2.1 冬小麦的需水规律

冬小麦一生中需水400～500 mm（表1），藁城该时期历年降水量平均为160 mm。其中，最少降水量出现在2010—2011年，仅约为90 mm;最多出现在2003—2004年，约为340 mm。实际降水远不能满足冬小麦对水分的需求。因此，实施补充灌溉是藁城区确保冬小麦稳产高产的重要措施之一[1-2]。

2.2 夏玉米的需水规律

夏玉米一生中需水400～500 mm（表2），比冬小麦略多。藁城该时期历年降水量平均为380 mm，最少出现在1992年，仅为120 mm;最多出现在1993年，约为590 mm。近32年来，降水量超过400 mm的年份有17年，降水量 300 mm以下的年份仅有7年。即使实际降水量不能满足夏玉米对水分的需求，实施补充灌溉所需降水量远比冬小麦要少得多。这是因为夏玉米的生育期正好处于夏季，是全年降水量最多的时段[3-4]。

2.3 油葵的需水规律

油葵一生中需水约300 mm（表3），比冬小麦整个生育期需水少得多。藁城该时期历年降水量为380 mm，最少出现在1997年，仅为140 mm;最多出现在1993年，约为640 mm。近32年来，降水量超过300 mm的年份为28年。即实际降水量一般情况下均能满足油葵对水分的需求，实施补充灌溉需要的降水量远远比冬小麦要少得多。这是因为油葵的生育期正好处于夏季，是全年降水量最多的时段，同时油葵的需水量远远小于冬小麦。

2.4 棉花的需水规律

棉花一生中需水500～600 mm（表4），藁城该时期历年降水量约为480 mm，最少出现在1992年，仅约170 mm;最多出现在2003年，约为760 mm。近33年来，降水量超过500 mm的年份有19年。即实际降水量不能满足棉花对水分的需求，需要实施补充灌溉20～120 mm[5-7]。

2.5 夏谷的需水规律

谷子是一种比较耐旱的作物，其全生育期的需水规律可以概括为“前期耐旱，中期喜水（宜湿），后期怕涝”。适期播种，使谷子需水规律与当地自然降雨规律相吻合，充分利用自然降雨，是旱地谷子高产稳产的一项重要措施。以谷子需水规律为依据，使谷子苗期处于干旱少雨季节，有利于蹲苗，使谷苗长得壮实。拔节期赶在7月初雨季来临的初期，孕穗期赶在7月下旬雨季来临的中峰期，防止“胎里旱”。此外，要把谷子抽穗期赶在7月底前，要拖泥。8月上旬的雨季高峰期，要防止“卡脖旱”，力争实现穗大花多。开花灌浆期抗逆能力显著减弱，既不抗旱又不耐涝，要尽量赶在雨量少、日照多、昼夜温差大的时期，有利于开花授粉和干物质积累，籽粒饱满，秕籽少。将成熟期赶在霜冻前，从而获得高产。

3 对种植结构的影响及建议

通过以上分析可知，小麦被视为农业用水大户，以冬小麦为例，整个生长期需浇灌3～4次。浇灌小麦用水占社会总用水量的50%左右。夏玉米、油葵、棉花、夏谷子生育期大部分时段正好处于夏季，尤其是夏玉米和油葵，处于全年降水最多的时段，即使实际降水量不能满足其对水分的需求，补充灌溉也仅需较少的水量。

因此，改变作物种植结构与改变用水结构、彻底治理地下水超采，对水资源的可持续利用有着重要的意义。1949年以前，河北省石家庄地区的作物熟制是两年三熟，新中国成立后，为提高粮食产量，变成了一季小麦、一季玉米的一年两熟制。石家庄地区地表水资源缺乏，为满足农业生产，大量开采了地下水。河北省水利科学研究院高级工程师经过长期调研提出：河北的水资源禀赋已不适合种植耗水量大的作物，应以水定结构，建立与当地自然资源禀赋条件相适应的种植结构。

为此，在地下水超采区，尤其是没有地表水替代的严重超采区，应有步骤、有计划地调整其农业种植结构，对作为用水大户且依赖地下水灌溉的冬小麦种植面积进行一定程度的缩减，积极引导当地种植春玉米、棉花以及小杂粮等一年一熟的农作物，推行雨养和休耕机制，进而探索出适合石家庄地区“节水压采稳粮”的农业种植结构调整之路。

参考文献

[1] 郭进考，史占良，何明琦，等.发展节水小麦缓解北方水资源短缺[J].中国生态农业学报，2010，18（4）：876-879.

[2] 魏瑞江，张文宗，康西言，等.河北省冬小麦气候适宜度动态模型的建立及应用[J].干旱地区农业研究，2007，25（6）：5-10.

[3] 魏瑞江，张文宗，李二杰.河北省冬小麦生育期气象条件定量评价模型[J].中国农业气象，2007，28（4）：367-370.

[4] 李春强，李保国，洪克勤.河北省近35年农作物需水量变化趋势分析[J].中国生态农业学报，2009，17（2）：359-363.

[5] 李玉敏，王金霞.农村水资源短缺：现状、趋势及其对作物种植结构的影响——基于全国10个省调查数据的实证分析[J].自然资源学报，2009，24（2）：200-208.

[6] 沈去凡，王数，张凤荣，等.曲周地下水位下降对农业种植结构的影响[J].中国农业大学学报，2013，18（5）：51-56.

[7] 柳华武，齐晶.最优化方法模拟石家庄地区地下水控采与种植结构调整[J].海河水利，2010（4）：42-45.

责任编辑：黃艳飞