自古以來，以農業、農村、農民為代表的“三農”問題始終都是中國社會一個帶有根本性、全局性的問題，受到政界、業界和學界的高度關注。陜北地區位于黃土高原中部，屬典型的半干旱氣候區域。其生態環境普遍惡劣，地貌復雜多樣、經濟落后、貧困人口多，是依靠天然降水從事生產旱作農業最為集中的區域，旱作農業節水問題更成為“三農”眾多問題中的焦點與熱點。陜北丘陵溝壑區農村從產生伊始就深受這種半干旱農業生產模式的影響，形成了獨具特色的發展規律和農業生產格局，制約農業生產的主要因素是干旱。延安市地處黃土高原腹地，屬于陜北丘陵溝壑區，總面積367.12 hm2。土地資源調查表明，耕地近 93.3 hm2，其中，旱耕地 91.28 hm2，坡耕地超過 73.3 hm2，分別占總耕地的 97%和 78.6%，屬于典型的旱作雨養農業區。延安年均降水量 500 mm 左右，分布極不均勻，主要集中在 7，8，9 月，其占全年降水的 73.3%，素有“十年九春旱，見苗收一半”之說，屬于水資源缺乏且利用率不高的西部干旱地區之一。隨著 2011 年6 月國家現代農業示范區建設的啟動，使得如何提高延安有效降水利用率，變得尤為重要。長期以來，農民為了增產增收，倒山種地、廣種薄收，造成生態環境日趨惡化和土壤養分大量流失，進而導致暴雨、干旱、干熱風、霜凍等災害加劇，農作物產量低而不穩。

近年來，延安職業技術學院以當地主導產業的棚栽業、果業、陜北小雜糧等不同作物為主要研究對象，從有效提高自然降水利用率入手，以擴大蓄水、有效保水、經濟用水的有機結合為主攻目標，對各項節水、保水技術進行深化、配套和創新研究，構建了旱作農業節水技術模式，有效地提高了農作物整體生產水平，使當地有效降水得以充分利用。經試驗和推廣，取得了顯著的經濟效益、生態效益和社會效益。自 20 世紀 80 年代以來，通過堅持不懈的努力，先后圍繞抗旱節水、保墑蓄水、經濟用水，推廣了“四法種田”、壕田、大壟溝以及“一炮轟”施肥、地膜覆蓋、耙耱保墑、催芽早播等多項旱作農業實用技術，創造了“旱、薄、粗”，“薄、粗、旱”，“以肥保水、以肥促根、以根調水”等一系列旱作農業理論和觀點，在農業增產增收中作出了重要貢獻。但這些技術都注重單項研究，自成體系，總體上看孤立存在，比較零散，加大了推廣成本和應用難度。隨著農業現代化的迅猛發展，要求農業生產必須在節水增效、提高資源利用率和機械化運用上有所突破，各項技術措施的綜合配套和模式化應用成為最主要的手段之一，為旱作農業節水耕作技術模式的研究應用提出了要求。本研究以充分蓄水、有效保水和經濟用水為中心，以投資少、見效快、易推廣為原則，通過大量的科學試驗示范、對比分析，對各項實用旱作技術進行了篩選優化、整裝融合、創新研究、模式化規范，構筑了符合延安實際的旱作節水技術耕作模式，2007—2011 年進行全面推廣應用，并在實踐中創新發展，補充完善，最終取得成功[1]。

1 旱作農業生產節水技術的研究

1.1 篩選主體技術，構筑了 2 種旱作節水模式1.1.1 覆蓋耕作模式———覆蓋 + 早播（秋播適時晚播） 以有效保水、經濟用水結合為主要目標，通過地面覆蓋和催芽早播，減少水分無效損耗，提高水資源利用率。主要適用于地面坡度≤5°的川、塬、溝、壩、梯田等平作耕地。覆蓋包括地膜覆蓋和秸稈覆蓋，以地膜覆蓋為主。春播作物玉米在 3 月中下旬覆膜，3 月底 4 月初在膜邊緣催芽播種，4 月10—15 日出苗，比常規種植提早出苗 10～15 d，提早成熟 10d 左右。谷子、大豆等亦可在 4 月下旬 5 月上旬采用膜際溝播方式種植。這種模式早春提溫保墑，充分利用了土壤返漿水，易捉全苗。覆蓋期間能夠較好地聚集自然降水，增強抗旱能力，促進作物早種快長，提前成熟。這種模式發揮了地膜覆蓋和催芽早播的增溫保墑、科學用水雙重疊加優勢，解決了延安干旱少雨不易捉苗的問題，實現了增產、增收、增效的目的，而且為塬區變一年一熟為一年兩熟或兩年三熟，調整種植業結構創造了條件[2]。

1.1.2 露地耕作模式———溝種 + 早播（秋播適時播種） 以擴大蓄水、經濟用水為主要目標，通過溝種等耕作措施，形成微地形變化，將坡面變為平面，減少了地面徑流，攔水蓄水。主要適用于地面坡度＞5°的溝、坡、梁、峁等土地類型的坡耕地。突出溝壟耕作，首先用機、畜力機具沿坡面等高線開溝，溝壟高差 30～35 cm，壟距 60 cm，然后在溝里播種。春播作物在 3 月底 4 月初溝壟耕作，催芽偏早播種，充分利用早春土壤返漿水，種在隱墑層，保證捉全苗。秋播作物采用溝播機一次種在溝內，土壤墑情好，易于捉苗；長在壟上，促進根系發育，特別是次生根的生長，起到了以根調水和提高肥料利用率的雙重作用[3]。

1.2 深化機理研究，豐富旱作節水技術理論旱作新模式使傳統技術與現代技術達到科學融合，自然資源（氣候、土壤）與技術優勢合理配置，各項技術協調發展，克服不足，相互促進，聚水、保墑、增溫、經濟用水融為一體，充分發揮其整體經濟效益與社會效益。

1.2.1 露地溝壟耕作模式能減少坡地徑流，增加土壤蓄水 當降水量使平種坡地產生 35 mm 徑流時，一般溝種可攔蓄 27～29 mm 徑流；溝壟種植模式則可全部攔蓄。在延安市寶塔區測定露地溝壟種植模式可知，0～100 mm 的土壤含水量較一般水平溝增加 1.18～3.13 百分點，增幅達 18.00%～53.88%；較平種增加 1.74～2.89 百分點，增幅達 5.26%～82.08%。在安塞縣測定，無論麥田還是冬閑地，模式化溝壟種植的土壤含水量高于平種 0.1～2.5 百分點，增幅在 1.18%～35.71%之間，實現了秋雨春用，緩解了春旱，為春耕全苗創造了條件。

1.2.2 覆蓋耕作能抑制蒸發，提高水分利用率 冬春干旱、土壤水分嚴重虧缺是延安氣候的主要特點。延安氣象資料統計表明，3—5 月份，溫度與蒸發同步增長。平均每天蒸發量為 5.7 mm，其中，平均日蒸發量 3 月份為 3.7 mm，4 月份 6.1 mm，5 月份7.5 mm。地膜覆蓋可有效減少地面蒸發，保住土壤水分。在宜川縣小麥試驗田測定，覆蓋模式小麥不同層次土壤含水量比露地高出 0.7～5.0 百分點，增幅為 4.7%～42%，特別是小麥根系密集層 0～10，10～20 cm 土壤含水量更高，分別增加 5.0，2.7 百分點，增幅為 42%和 19.4%。在洛川縣塬地小麥試驗田測定，0～180 cm 土壤含水量覆蓋模式比露地增加 0.3～6.96 百分點，增幅為 2.04%～198.86%。小麥生產年度，冬小麥播種后滴雨未降時，測定洛川塬地 0～10，10～20 cm 地膜小麥土壤水分分別為12.7%與 13.7%，較露地麥田高出 4.1，2.1 百分點。一系列試驗證明，小麥采用覆蓋模式種植后，相當于每公頃增加土壤有效儲水 450～600 m3，大大緩解了水分供需矛盾[5]。覆蓋模式良好的聚水保墑效應有效地提高了自然降水生產率。

1.2.3 改善農田小氣候，促進作物生長發育 露地耕作模式實行溝壟間隔配置，緩解了地表風速，地面環境相對穩定；人為加大了地表面積，增加了地表接受太陽輻射熱的能力。在 2 a 間分別測定延安市農科所坡地麥田土溫，露地耕作模式小麥越冬期0～20 cm 土溫較平種提高 0.6，1 ℃；翌年返青期提高 0.8，1.4 ℃，而且通風透光條件良好。覆蓋模式改善農田小氣候更加明顯，據在延安市農科所試驗田測定，冬小麥覆蓋模式栽培比露地小麥全生育期增加積溫 179.2～245.4 ℃，冬前 20 cm 地溫增加 1.3～2.5 ℃，積溫約增加 90～100 ℃，明顯減輕了越冬和早春凍害，有利于增加冬前分蘗，形成壯苗；返青期10，20 cm 地溫分別提高 3.33，1 ℃，促進小麥早返青，延長分蘗時間，促進小蘗趕大蘗，提高分蘗成穗率；拔節期 10，20 cm 地溫分別提高 2.8，3.2 ℃，增加了幼穗分化時間，提高了公頃穗數和穗粒數。覆蓋耕作模式解決了高寒山區和梢林溝地種植高產玉米品種不能成熟的問題。地膜覆蓋 + 催芽早播種植的玉米，從 3 月下旬開始播種，至 9 月初成熟，全生育期可利用≥6 ℃積溫 2 748.16 ℃，較不覆蓋膜增加 216.9 ℃。玉米旺長期（大喇叭口期—灌漿期）提前 16～23 d，保證了玉米在日平均氣溫下降到16 ℃之前成熟；同時使玉米、谷子、大豆等作物生長高峰期與當地高溫多雨氣候同步吻合，避免了卡脖旱、曬花等災害，減輕了病蟲危害[6]。

1.2.4 加厚活土層，創造良好土壤環境 覆蓋耕作模式提高土壤溫度、水分，加劇了土壤微生物活動，有利于促進肥料分解和土壤熟化；露地耕作模式打破了犁底層，有效加厚了活土層，為根系的生長和下扎創造了良好的土壤環境，起到以根調水、增強作物抗旱的作用[6]。據測定，模式化溝種玉米較一般水平溝種植的玉米平均株高增加 14 cm，根系增長30 cm，單株須根增加 14 條；模式化溝種谷子平均株高增加 6 cm，根系增長 6 cm，單株須根增加 6 條；模式化溝種大豆株高增加 7 cm，主根增長 11 cm，單株側根增加 7 條[7]。

1.2.5 優化播種環境，增強抗災能力 露地模式通過開溝起壟，種子種在隱墑層，充分利用土壤深層水分，保證作物全苗[8]。在一年當中經歷 270 余天的持續干旱，經過 40 余塊山地調查，模式化溝種出苗率玉米為 85%、谷子為 74%、大豆為 80%，而水平種植出苗率分別為 63%，51%和 62%。覆蓋耕作模式土壤水分、溫度均顯著提高，抗災能力更強，出苗更好，基本達到 95%以上。

1.3 注重技術創新，確立旱作農業節水耕作模式技術體系

1.3.1 改一般催芽為徹底催芽、偏晚春播為提早春播 推廣催芽早播技術，催芽必須徹底，不僅催出胚根而且要使胚芽“露白”，比以前浸種催芽或只催胚根較為徹底。早播后遇到低溫，催芽種子萌發而不動不生長，保持生命活力，避免霉變，保證作物一次播種捉全苗[9]。同時，連續 3 a 對采用耕作模式的土壤凍、解情況進行了全新測定，土壤封凍由過去的 11 月推遲到 12 月中下旬，凍土層由過去 60～70 cm 減少至 34～38 cm，土壤解凍時間由 3 月初提前至 2 月左右。5 cm 地溫穩定在 6 ℃以上的時間也提前 5～7 d（早春）或推遲 10～12 d（晚秋）。項目實施中，將春播提前到 3 月中下旬，秋播推遲到 9 月中下旬。春播提前能夠充分利用秋冬儲蓄的早春土壤凍融交替的返漿水，促進作物生長，增加產量。秋播推遲可延長夏閑時間，爭取復種空間，防止冬前旺長，有利于穗數、粒數、粒質量的協調發展[10]。

1.3.2 改平種或一般溝種為露地溝壟種植，提高坡耕地保蓄能力 平種無壟，一般溝種的溝壟高差15～20 cm，壟距 40 cm，攔蓄水能力較弱，當降雨強度超過 20 mm/h 時，其蓄水能力明顯下降；采用標準模式化溝壟種植后，溝壟高差 30～35 cm，壟距60 cm，溝深壟大，攔蓄水能力顯著提高，可攔蓄40～60 mm/h 的降雨，與實際降水強度基本吻合。所以，改平種和一般溝種為模式化溝壟種植絕不是方式的變化、數量的增加，而是有質的改進和提高。

1.3.3 改起壟覆膜為平地覆膜或雙槽覆膜，壟邊或膜際種植，提高自然降水的利用率 在生產實踐中，玉米等春播作物由起壟覆膜逐步改為平地覆膜，又發展到雙槽形覆膜。平地覆膜和雙槽式覆膜方式，聚水增溫效應越來越好，促進根系下扎，避免壟作形成根系過于集中在壟土內，根淺外露，中后期遇風倒伏[11]。據觀察，平覆膜比起壟覆膜玉米根數增加 3.47 條，根長增加 23.37 cm，干根質量增加7.96 g/ 株，每公頃增加 735 kg。特別是雙槽形覆膜使降水順膜面雙槽沿種孔或膜側入滲，直達作物根部，供作物生長發育，增產顯著。據試驗，在 5 mm 降水的情況下，每公頃留苗 4.5 萬株的玉米地，每株約可得到 0.3 kg 左右的水分補充；平覆膜膜際溝播小麥比起壟膜上穴播每公頃增產 435.45 kg。

1.3.4 改先播種后覆膜為先覆膜后打孔播種，種孔加厚覆土，為種子發芽生長創造良好條件 早春覆膜利于地溫升高和土壤解凍水聚集，減少蒸發失水[12]。打孔播種后，春季的少量降水可以沿種孔下滲起到聚水的作用；先播種后覆膜，由于覆膜時間稍晚，土壤解凍失水較多，而且地膜阻隔了春雨的下滲，使雨水留于膜面而蒸發[13]。據 2 a 間多點試驗觀察，3 月 15 日覆膜，到 3 月 28 日播種，0～10 cm地溫比露地提高 2.5，3.1 ℃；土壤水分由 17.5%增加到 20.8%，而露地則由 17.5%下降到 14.4%，地溫高、水分足對種子發芽出苗十分有利。同時根據春季氣溫變幅大，常驟降到 -2～-3 ℃，造成表土凍結，對正在頂土和出土的玉米芽苗影響很大，適量增加種孔覆土，發揮土層被的保溫性能，是極好的防凍措施[14]。據在志丹縣九元峁、牛寨子調查，3 月中旬膜上種植玉米，4 月氣溫驟降，出現霜凍，表土凍結，凡種孔覆土 2～3 cm 的未出現凍害，4 月中旬顯全苗，而種孔覆土較少的均出現凍害。

1.3.5 改不揭膜為中期揭膜，防止根系提前老化地膜覆蓋的增溫保墑作用為作物前期生長發育創造了良好條件，但 5 月以后，隨氣溫的迅速升高，地溫驟增，12：00 的 10 cm 地溫可達 30 ℃以上，容易造成根系提前老化，植株早衰，功能葉光合作用減弱，影響地膜潛在效益的發揮。據試驗，玉米大喇叭口期揭膜，灌漿期植株干葉數減少 0.97～2.17 片，根數增加 7.5 條，根系風干質量增加 6.2 g，衰老期延長 5～7 d，每公頃增產 1 128 kg，增產率 17.24%。

1.3.6 改畜耕人種原始生產方式為機械、半機械化種植 過去在研究旱作技術中，注重了技術增產成分，忽視了降低勞動強度和提高生產效率，技術推廣慢，普及率低。耕作模式的研究把機械、半機械化研究與應用作為重點創新技術之一，先后引進、試驗和推廣了覆膜機、雙槽形覆膜機、覆膜播種機、坡地單腿覆膜機、畜力多功能覆膜機、施肥器、覆膜播種施肥機等 20 多種機具，使覆膜、打孔、開溝、播種、施肥一次性進行 ，大大提高了勞動生產率[15]。據2 a 實地測試，采用畜耕人力方式種植地膜玉米完成耕作、覆膜、施肥、播種、覆土、鎮壓等整道工序，需畜力一對，勞力 5～7 人。采用機引式覆膜播種機種植需勞力 2～3 人，勞動生產率是原來的將近11倍。坡地采用耬播可省勞力 2～3 人，勞動生產率是原來的 4～6 倍[8]。

1.4 強化技術配套， 完善旱作節水耕作模式技術體系

1.4.1 良種良法相配套 先后引進優良品種 100多個，配合模式大面積推廣運用的品種有 30 多個，其中表現突出的有沈丹 10 號、戶單 4 號、陜 911 等玉米品種；洛麥 8918 號等小麥品種；晉豆 2 號、晉豆23 號、晉遺 19、太原 47 等大豆品種；延谷 11 號、晉谷 20 號、延谷 9311 等谷子品種；北海道 2 號、日本大粒、榆林 3 號等蕎麥品種；早大白、克新一號、高原 4 號、地薯 10 號等洋芋品種。大力推廣種子包衣、精量播種技術，5 a 累計推廣良種面積 106.7 萬 hm2，種子包衣技術推廣面積達到 40 萬 hm2。

1.4.2 科學合理密植 試驗結果表明，在 2 種耕作模式下，玉米種植密度為 4.5 萬～7.5 萬株 /hm2時，隨著密度的增加，產量呈遞增趨勢；當密度達到8.25 萬株 /hm2以上時，產量顯著降低。目前，全市玉米種植密度趨于合理，留苗密度穩定在 6 萬株 /hm2以上。小麥播量雖然減少，但公頃穗數卻有所增加，充分發揮分蘗成穗的作用[16]。根據在 2 個不同區域設點試驗，覆蓋模式小麥播量以 90～112.5 kg/hm2最好，較常規種植最佳播量（135～150 kg/hm2）每公頃減少 37.5～45kg，每公頃基本苗減少 105 萬株。多項試驗表明，運用 2 種耕作模式后，谷子最佳種植密度應在 22.5 萬～30 萬株 /hm2，洋芋應在 3.75 萬～6 萬株 /hm2，大豆應在 15 萬～18 萬株 /hm2，都較平種和水平溝種植密度增加 15%～30%[6]。

1.4.3 平衡施肥，提高土壤肥力 莊稼一枝花，全靠肥當家。優化配肥方案，以有機肥為基礎，施氮、增磷、補鉀、調微，推廣平衡施肥技術，提高化肥利用率。5 a 來累計測驗土樣 14 876 個，推廣平衡施肥技術 75.07 萬 hm2。根據旱作農業特點和耕作模式的實際情況，追肥遵循追早不追晚、追干不追濕、追深不追淺、追遠不追近的原則[17-19]。

1.4.4 規范作業，保證農田耕作質量 一是深耕改土保墑技術，如伏前深翻、合口過伏，秋后深翻、合口過冬等。二是中耕耙耱保墑增溫技術，如中耕鋤草、雨后中耕、雨后耱地、頂凌耙耱等；三是抗旱施肥技術，如深施肥、一次施肥技術；四是播后鎮壓、冬前鎮壓、倒溝換壟等技術；五是抗旱保水劑應用等，是充分發揮節水耕作模式增產潛力的重要因素，要綜合運用不可忽視。

1.4.5 間作套種 主要形式有地膜玉米套洋芋、地膜西瓜套花生（秋菜）、地膜玉米套小麥以及其他糧經間套、糧糧間套、果糧間套、果菜（肥）間套等。每年推廣面積 1.7 萬 hm2，科學間作套種滿足了不同作物生長發育要求，充分利用水、氣、光、熱等自然資源，有效地提高了單位面積產量效益，是進一步挖掘節水耕作模式增產增收潛力的有效途徑。

1.4.6 統防統治 每年完成統防統治 10 萬 hm2左右，減少糧食作物用藥次數 1～2 次，果樹、蔬菜2～4 次，降低了防治成本，減輕了環境污染。提高病蟲防治效果是充分發揮節水耕作模式必不可少的重要環節。

2 綜合評價

2.1 完善了旱作節水技術體系

該項目的研究與推廣綜合了多技術、多科學優點，實現了充分蓄水、有效保水、經濟科學用水目標，達到傳統旱作技術的整裝融合，農業技術與工業技術及其產品的結合。在旱作農業資源利用最優化、綜合技術模式化、勞動手段機械化等方面，開展了多項試驗研究和推廣應用，掌握了大量的第一手資料，為農業旱作節水科學的發展提供了有力的技術支撐[9]。不僅為延安農業增產、農民增收作出了貢獻，而且極大地豐富了旱作農業理論，對廣大水資源缺乏農業區也有指導意義。

2.2 提高了各類旱地農田的產量和效益

2007—2011 年推廣應用節水耕作模式 5 a 來，累計推廣面積 105.24 萬 hm2，新增糧食總產量57.62 萬 t，平均每公頃增產 547.5 kg；新增總產值80 666.5 萬元，新增總純收入 46 219.1 萬元，投資收益率達到 134%。在糧食生產效益日益下滑的今天，能夠取得這樣的效益是十分可喜的。

2.3 實現了退耕還林（草）與山川秀美有機結合

農業根本問題是水土流失問題，水土流失的根本原因是長期以來倒山種地、廣種薄收。旱作節水農業耕作模式的推廣，提高了作物單產，增加了總產，實現了“退耕不減產”目標。5 a 來，項目區人均耕地以每年 10%～15%下降，而人均產糧卻以 3％～4%速度上升。同時，大面積退耕栽種經濟林、用材林和牧草，既增加農民收入，又保持了水土，促進了生態環境的改善。

2.4 加快了種植業結構調整的步伐

旱作農業技術體系的完善和推廣，使農作物在適宜地區的生產潛能和效益得以發揮，加快了種植結構的調整。一是種植區域的調整，小麥生產向南部和東部塬區集中，豆類、薯類、雜糧向北部集中；二是作物布局的調整，壓縮比較效益偏低的作物，發展蘋果、蔬菜產業，增加農民收入。三是種植品種的調整，優質高產品種以其較高的增產效果受到重視，應用范圍得到擴展[2]。

2.5 推動了科技進步的農業新理念

旱作節水新模式由于其融合多種技術為一體，具有操作簡單、效益突出、易于接受的優點，深受群眾歡迎。在項目實施中，通過多層次的技術培訓、全方位的抓點示范、大規模的科技推廣，使農民科技素質和科技水平明顯提高。

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