王興利，劉慧民

(1.甘南縣水土保持辦公室，黑龍江甘南162100;2.甘南縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，黑龍江甘南162100)

黑龍江省在全國(guó)是一個(gè)水資源不足的省份之一，據(jù)調(diào)查資料，全省年平均徑流量為716.8億m3，人均占有水量為2 290 m3，田均水量為8 220 m3/hm2，均低于全國(guó)平均水平。從分布地區(qū)看也不均勻，呼蘭河、拉林河流域和松嫩平原耕地占全省耕地面積的74%，但田均水量?jī)H占全省的39%。特別是糧食主產(chǎn)區(qū)的松嫩平原人均水量?jī)H為328 m3，田均水量只有1 200 m3/hm2，又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全省平均水平。建國(guó)以來(lái)雖然興建了大量農(nóng)田水利工程，但目前有效灌溉面積僅占耕地面積的9.8%，尚有90%以上的耕地屬于旱地。因此，單靠興修水利發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)難以從根本上解決黑龍江省農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題，其根本出路是實(shí)施旱作農(nóng)業(yè)，合理利用水資源。所謂旱作農(nóng)業(yè)就是在干旱半干旱地區(qū)，依靠天然降水，通過(guò)一系列保持水土、抗旱保墑耕作措施，增強(qiáng)土壤蓄水保水能力，提高天然降水利用率，把用地和養(yǎng)地結(jié)合起來(lái)的農(nóng)業(yè)。實(shí)踐證明，發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)、合理利用水資源，對(duì)黑龍江省西部水資源不足的半干旱地區(qū)，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，確保糧食生產(chǎn)的有效途徑。

本課題研究目的就是要在干旱半干旱地區(qū)探索出一套完整、有實(shí)效的既能保持水土又能抗旱增產(chǎn)合理利用水資源的綜合耕作措施體系。就實(shí)驗(yàn)情況分述如下:

1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在半干旱典型地區(qū)黑龍江省西部甘南縣中興鄉(xiāng)保安村。氣候?qū)儆诎敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候;年降水量380～450 mm，4～6月份占全年的10.2%，7～9月份占69.5%;年平均氣溫 3.1℃，日照時(shí)數(shù)2 765 h，年平均蒸發(fā)量1 621.3 mm，全年風(fēng)速 ＞15.3 m/s的天數(shù)為19 d，結(jié)凍期160 d，凍結(jié)深度1.8～2.3 m，土壤為棕壤、暗棕壤。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

全部試驗(yàn)共分3種類型區(qū)，5個(gè)試驗(yàn)處理。3種類型區(qū)包括:梯田、地埂、坡耕地(ck)。

5個(gè)試驗(yàn)處理:A5:5項(xiàng)措施處理區(qū)由耙茬機(jī)播、中耕深松、保水劑、生理調(diào)節(jié)劑及施有機(jī)肥等項(xiàng)措施組裝而成;B4:4項(xiàng)措施處理區(qū)由耙茬機(jī)播、中耕深松、覆膜及施有機(jī)肥等項(xiàng)措施組裝而成;C3:3項(xiàng)措施處理區(qū)由耙茬機(jī)播、中耕深松、區(qū)田等項(xiàng)措施組裝而成;D:對(duì)照區(qū)(ck)原壟機(jī)播、施化肥225 kg/hm2;E:壓種區(qū)(傳統(tǒng)耕法)施化肥225 kg/hm2。

小區(qū)面積20 m×3.2 m=64 m2，試區(qū)總面積3 400 m2，其中保護(hù)行面積450 m2。試驗(yàn)作物:玉米“黑301”雜交種。試驗(yàn)期為7 a(1997～2003)播種方法除壓種處理外均為機(jī)播。每年5月9～10日播種，10月10～12日收獲。每年在苗期、拔節(jié)期、孕穗期、吐絲期及成熟期均進(jìn)行土壤水分、生育調(diào)查及土壤理化性測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)7 a對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論:A5綜合措施優(yōu)于其余4個(gè)處理，糧食增產(chǎn)838.5 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)13.1%。A5綜合耕作措施之所以抗旱高產(chǎn)主要是它集中各項(xiàng)抗旱耕作措施體系，共同作用于生產(chǎn)過(guò)程，滿足作物對(duì)水、氣、熱、養(yǎng)分需求，促進(jìn)作物增產(chǎn)。

上述抗旱耕作措施體系因具有保水、蓄水、調(diào)水、節(jié)水4項(xiàng)功能，所以能抗旱增產(chǎn)。以下就實(shí)現(xiàn)這4項(xiàng)功能所采取的工程及耕作措施分述如下:

3.1 保水功能

通過(guò)修梯田、區(qū)田防止水土流失建立保持水土工程，充分利用環(huán)境水。

本試驗(yàn)采用梯田為水平梯田，田坎高1.0 m，田面寬7～10 m，地面坡度6°～7°。

1999年7月10日一次降雨45 mm，觀測(cè)地表徑流量見(jiàn)表1。

表1 地表徑流觀測(cè)表

從表1看出，梯田與坡耕地比減少?gòu)搅髁繛?4.5 m3，坡耕地徑流量為梯田的3.5倍。作物產(chǎn)量上與對(duì)照比增產(chǎn)1 599 kg，增產(chǎn)25.8%。壟作區(qū)田保水效果也很顯著，據(jù)調(diào)查，區(qū)田擋距為110～360 cm，保水率為9.2% ～10%，區(qū)田比對(duì)照減少?gòu)搅?9.2%，作物增產(chǎn)20% ～25%。

3.2 蓄水功能

通過(guò)選用耙茬、深松及使用保水劑等措施，建立保墑蓄水功能系統(tǒng)，合理分配環(huán)境水。此項(xiàng)保墑、蓄水工程主要通過(guò)以下3個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn):

1)播種時(shí)，通過(guò)靴式播種器將種子直接播入濕土中，播種深度約10 cm左右，干濕土層不混，確保種子周圍墑情處于良好狀態(tài)。

2)種子外表皮拌有保水劑，它能吸附土壤中水分又能保持種皮水分不丟失，保證種子發(fā)芽時(shí)對(duì)水分的需求。同時(shí)在播種時(shí)還進(jìn)行土施保水劑，它能將播種時(shí)所攄入的水分大部分吸收凝聚起來(lái)逐漸供作物生長(zhǎng)用水。

3)通過(guò)中耕深松，提高土壤蓄水能力，最大可能地將天然降水蓄存于“土壤水庫(kù)”之中，調(diào)節(jié)天然降水季節(jié)與作物生長(zhǎng)季節(jié)需水不相吻合的矛盾，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需求。

表2 2002年甘南“措施體系”的蓄水效果調(diào)查表

從表2中看出，抗旱措施體系(A5)在濾水種后10 d土壤含水量減少2.3%，而對(duì)照則減少4.8%，為綜合措施區(qū)流失量的2.1倍。這一效果主要是因?yàn)橥寥辣Ｋ畡瑢⑼寥乐兴帜垡黄?，防止重力水下滲及毛管水蒸騰。而壓種區(qū)由于土壤耕層結(jié)構(gòu)板結(jié)，使土壤中一部分水分在土壤微管孔隙中散發(fā)掉，因此土壤耕層水分散失快，達(dá)到5.7%。在天然降水過(guò)程中，A5措施區(qū)土壤水分流失率為10.87%，對(duì)照區(qū)為26.19%，為A5措施區(qū)的2.4倍，其主要因素是A5措施區(qū)在苗期進(jìn)行一次深松，深度為30 cm，使土壤耕作層，結(jié)構(gòu)變?yōu)樯咸撓聦?shí)提高土壤蓄水能力。

3.3 調(diào)水能力

增施有機(jī)肥及鉀肥顆粒劑建立調(diào)水功能系統(tǒng)。

在A5處理區(qū)，由于施入30 000 kg/hm2有機(jī)肥及300 kg/hm2顆粒鉀調(diào)節(jié)劑，改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤保水性能及延長(zhǎng)保水時(shí)間，為作物各時(shí)期需水提供保障。促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。

從表3中看出玉米地上部和地下部生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)產(chǎn)量的多少有直接影響，玉米根系發(fā)育和地上部的生長(zhǎng)是相適應(yīng)的，地上部分生長(zhǎng)良好，則必須具有發(fā)達(dá)的根系，由于A5處理水分供給提保證，促進(jìn)根系發(fā)育，根系發(fā)達(dá)為地上部分提供充足的水分和養(yǎng)分，提高玉米產(chǎn)量。從調(diào)查數(shù)據(jù)看，玉米次生根條數(shù) A5區(qū)為71.2條，比對(duì)照區(qū) D60.3條提高18.7%，支持根數(shù) A5為22.5條比對(duì)照 D14.19條提高58.56%，發(fā)達(dá)的根系促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)發(fā)育，使植株高度A5處理區(qū)為265.2 cm，比對(duì)照D區(qū)247.6 cm，增長(zhǎng)17.6 cm提高7.1%，莖粗提高3.7%，地上部生生育良好。但在不同生育期中根系增長(zhǎng)量不同，從三葉期限到拔節(jié)期，地下部增重為地上部的1.5倍，拔節(jié)以后根的增重僅為地上部的59%～79%，到籽粒成熟期，根增重下降為地上部的18% ～27%，由此可見(jiàn)，玉米苗期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的特點(diǎn)是以根生長(zhǎng)為主，為適應(yīng)這一根系生長(zhǎng)特點(diǎn)，在苗期，中期深松，施鉀肥調(diào)節(jié)劑，提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例，使土壤水分含量充分，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，為根系發(fā)育創(chuàng)造一個(gè)良好環(huán)境條件，促進(jìn)作物高產(chǎn)。

表3 1999～2002年甘南玉米生育情況調(diào)查表

3.4 節(jié)水功能

此項(xiàng)功能是通過(guò)選用抗旱作物品種實(shí)現(xiàn)的，耐旱作物品種特點(diǎn)是耗水系數(shù)低，水分利用率高。因此，在同樣干旱缺水條件下，不增加生產(chǎn)投資，就可獲得較穩(wěn)定的產(chǎn)量，所以在半干旱地區(qū)選用抗旱品種，是保護(hù)生態(tài)水促進(jìn)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的有效措施。

經(jīng)多年試種，在黑龍江省西部半干旱地區(qū)第一積溫帶抗旱玉米品種:龍單玉1號(hào)、四單8號(hào)、四單11號(hào)及搭配四單16、龍單9。第二積溫帶:白單9號(hào)、白單11號(hào)。第三積溫帶:嫩214、D尤單8號(hào)搭配車農(nóng)248，大豆嫩豐13、合豐25及合豐33和農(nóng)墾4號(hào)等，谷子第一積溫帶:龍谷25、龍谷28、嫩選13、二、三積溫帶嫩選14號(hào)等品種

4 結(jié)論

1)在干旱及半干旱地區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須依靠旱作農(nóng)業(yè)才是根本出路，旱作農(nóng)業(yè)核心是充分利用天然降水，合理利用地下水發(fā)展生產(chǎn)。即通過(guò)采用水土保持抗旱耕作措施，保住土中水，蓄住天上水，提高水分利用率。

2)目前國(guó)內(nèi)已采用深松、耙茬、保水劑、調(diào)節(jié)劑，增施有機(jī)肥選用抗旱品種等措施，都是抗旱增產(chǎn)的有效措施應(yīng)積極推廣應(yīng)用。

3)將單項(xiàng)耕作措施進(jìn)行科學(xué)組裝成抗旱耕作技術(shù)措施體系是一項(xiàng)具有多功能、多方位，集保水、蓄水、調(diào)水、節(jié)水于一體的抗旱耕作新體制，對(duì)水資源緊張地區(qū)充分合理利用水資源、保護(hù)地下水具有積極意義。