我國是主要的干旱國家之一，干旱、半干旱土地約有 7 000 多萬 hm2,約占國土面積的 52.5%.旱作就是指旱區無灌溉條件的，靠天降雨的“雨養農業”,這樣的面積約有 3 300 多萬 hm2,分別分布在我國北方大部分地區。旱作農業區的主要問題是干旱少雨、風的侵蝕和水土流失嚴重，土壤極薄。以山西省北部地區為例，春旱達到 90%以上，素有“十年九旱”和“八百旱?！敝Q，水資源短缺，年平均降水量為 300~400 mm,而且多集中在夏季，嚴重的春旱常常不能適時播種，延誤農時。

為了解決旱的困擾，多年來農民一直采用人工刨矮坐水種和打井抽水漫灌等方法抗旱播種，這種方法既費工費時又浪費寶貴的水資源。同時，常年的傳統耕作模式，使地表裸露時間長，地表水蒸發快，加重了干旱地區缺水問題，造成了農作物產量低而且又不穩定。因此，發展機械旱作節水技術、擺脫干旱困擾，治旱興農，實現農業可持續發展是農業生產的一項根本任務。

經過多年的研究，通過機械化深松保水、秸稈還田覆蓋、機械化鋪膜、化學制劑保水四項技術，可以提高天然水的利用率，達到節約用水的目的，有效地解決旱地缺水的問題，實現農作物的穩產、高產。

1 機械化深松保水技術

機械化深松保水技術是指利用機械化工程技術，將天然降水存于耕地土壤中，并減少水分蒸發的一項機械化技術措施。深松土壤是旱作農業中最為有效的蓄水措施。

深松可充分打破犁底層，極大地提高土壤水分的入滲率，增加土壤水含量，更利于作物在不同需水期獲得充足的水分供給，同時對排堿除澇也有著顯著的作用。此外，由于深松作業只松土、不翻土，因此特別適于黑土層淺，不宜翻地作業的地塊，配合機械滅茬進行耕整地作業。機械化深松保水技術可有效地蓄積雨水和雪水，使雨水和雪水下滲，并保存在 0~150 cm 土層中，形成巨大土壤水庫，使伏雨、冬雪春用、旱用，確保播種墑情。一般來說，深松比不深松的地塊在 0~100 cm 土層中可多蓄35~52 mm 的水分，0~20 cm 土壤平均含水量比傳統耕作條件一般增加 2.34%~7.18%,可實現天旱地不旱、一次播種出全苗。

2 秸稈還田覆蓋技

秸稈還田覆蓋技術就是在作物成熟后，利用聯合收割機收獲作物的同時，將秸稈一并粉碎覆蓋于地表。

由于傳統的耕作方式大多采用翻耕，使田地表面土壤細碎、裸露，當強降雨發生時，雨滴直接拍擊裸露的地表，造成阻止降雨入滲的土壤表面封層快速形成，很快發生徑流。而秸稈覆蓋技術正是利用秸稈的物理阻隔作用，可減少或避免雨水直接打擊地表，延長水分下滲時間，減緩地面徑流，起到納雨蓄墑、減少或控制水土流失的作用。實驗表明，經過秸稈覆蓋的旱坡地，徑流量降低 69.5%,土壤流失量減少 89.5%,土壤滲水率增加 40%~50%.

2.1 秸稈還田覆蓋的節水機制

2.1.1 秸稈覆蓋的遮蔽作用 根據實驗，秸稈覆蓋的遮蔽作用，直接減少水分的蒸發和損失，提高了土壤的含水量。經過秸稈覆蓋的土壤各土層比不覆蓋的各土層土壤含水量增加 3.0%~5.8%.

2.1.2 秸稈覆蓋可以有效地減少徑流 秸稈覆蓋可以有效地減少土壤水的徑流，在遇到嚴重干旱 （降水量低于 100 mm） 時，經過秸稈覆蓋的田地比不覆蓋的田地各土層含水量增加 3.0%~4.9%.

2.1.3 秸稈覆蓋可以提高水分利用率 秸稈覆蓋能充分接納降水，保蓄土壤水分，提高土壤含水量2~5 個百分點，水分利用率提高 25%左右 （玉米秸稈覆蓋后的水分利用率可以提高 40.3%）。

2.2 秸稈覆蓋量對土壤含水量的影響秸稈覆蓋的地表土壤的含水量是隨著秸稈的覆蓋量增加而提高的。根據對麥草覆蓋試驗表明，覆蓋麥草 3 000 kg/hm2,0~40 cm 土壤含水量提高0.7%~0.8%;覆蓋麥草 4 500 kg/hm2,0~40 cm 土壤含 水 量 提 高 1% ~1.2% ; 覆 蓋 麥 草 6 000kg/hm2,0~40 cm 土壤含水量提高 2.1%~2.6%.

根據對玉米秸稈覆蓋試驗表明，不覆蓋玉米秸稈的農田土壤平均含水量為 13.6%,覆蓋玉米秸稈7 500 kg/hm2,0~30 cm 土壤平均含水量為 16.6%;覆蓋玉米秸稈 9 000 kg/hm2,0~30 cm 土壤平均含水量為 16.8%;覆蓋玉米秸稈 13 500 kg/hm2,0~30 cm土壤平均含水量為 17.5%.

3 地膜覆蓋技術

地膜覆蓋技術是利用地膜透光性好、導熱性差和不透氣等特性，改善旱作農田生態環境，促進作物生長發育的一種農業栽培技術。由于薄膜的氣密性強，地膜覆蓋后能顯著地減少土壤水分蒸發，使土壤濕度穩定，并能長期保持濕潤，有利于根系生長。在干旱的情況下，0~25 cm 深的土層中土壤含水量一般比露地高 50%以上。

采用地膜覆蓋，在短期內有較好的增溫保墑能力和增產效果，有效減小農田土壤無效蒸發，提高水分利用效率。同時，地膜覆蓋保護土壤耕層不受破壞，不但能減輕雨水對土壤表面的沖刷，減少水土流失，而且能夠減輕大風對土壤的侵蝕，降低沙塵，對旱作農田的節水效果十分明顯。

3.1 節水機制和特點

地膜覆蓋直接節省了土壤中的水分，在作物種類、產量、氣候、管理等完全一致的條件下，農田蒸發量由土壤蒸發、作物蒸騰 2 個部分組成。根據農田水量平衡原理，在灌水量不變情況下，地膜覆蓋后使土壤蒸發減少，從而增加作物對水分的利用率。

通過對旱作農業區蔬菜、玉米、馬鈴薯 3 種主要農作物采取地膜覆蓋后節水增產效果的調查，發現針對不同的作物采取不同的地膜覆蓋方式后，其生育期內的耗水特征均有明顯的改變，產量及作物水分生產效率均有一定程度的提高，與不覆蓋相比覆蓋后均大大抑制了土壤蒸發量，覆蓋下的作物耗水量明顯小于不覆蓋下的作物耗水量。

3.2 旱作農田地膜覆蓋節水效果分析為進一步明確覆蓋的節水效果，定量分析不同作物采用地膜覆蓋措施后的節水量，在旱作農業區實地調研的基礎上，結合部分試驗研究結果選取典型的分析對象，并以此為標準，對地膜覆蓋措施提高土壤水資源利用量進行研究。

根據地膜覆蓋節水的特點及典型調查，分別計算同等產量下地膜覆蓋比不覆蓋的土壤水節水量。

即ΔW=ΔW 覆蓋-ΔW 不覆蓋=（T 不覆蓋-覆蓋）-（T 覆蓋 不覆蓋/覆蓋-覆蓋）同等耗水量下地膜覆蓋比不覆蓋的作物增產部分相當于節省的土壤水量，即增產部分所對應的增加利用的土壤水量。即ΔW=（覆蓋 T 不覆蓋/T 覆蓋-不覆蓋）不覆蓋其中， 指土壤水量，W 覆蓋、 W 不覆蓋分別為覆蓋地膜的土壤水量、不覆蓋地膜的土壤水量，T 覆蓋、T 不覆蓋分別為覆蓋地膜的作物耗水量、不覆蓋地膜的作物耗水量，覆蓋為覆蓋地膜的灌水量，覆蓋、不覆蓋分別為覆蓋地膜的產量、不覆蓋地膜的產量，不覆蓋為不覆蓋地膜的水分利用率。計算結果見表1.

假定降水與土壤水資源同頻率，通過長年降水資料分析得到平水年、枯水年的平均降水量，根據地膜覆蓋節水效果的現狀分析結果及旱作農業區不同水文年主要農作物生育期內的土壤水資源，計算平水年、枯水年不同作物采取地膜覆蓋措施后因水分利用效率提高而增加利用的土壤水資源量。

從表 1 可以看出，無論哪種作物，通過采取覆蓋措施之后，其產量和水分利用效率都有不同程度的提高，耗水量也均有不同程度的減少。

采取地膜覆蓋措施后，在不同水文年由于水分生產效率提高使得土壤水資源的利用數量有了很大程度的提高。

4 生物技術節水技術

近年來，我國已研制開發了多種生物和化學、有機與無機的抗旱保水劑、水分蒸騰抑制劑等，在旱作節水農業上推廣應用。農用保水劑主要用于拌種、苗木移栽和扦插之前的浸根，以增強作物根部的吸水保水能力，提高出苗、成活率。有的在整地時施入或與肥一起底施；也有的噴灑在地面或作物葉面；還有的是通過作物生理調控機制，增加作物抗旱機能，實現抗旱節水和保產增效的目的。

保水劑又稱土壤保水劑、保濕劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑，是利用強吸水性樹脂制成的一種超高吸水保水能力的高分子化合物。大量試驗研究表明，保水劑具有提高農田保水保肥能力，節約農田用水量，改良土壤結構，提高種子出苗率、幼苗移栽成活率，促進作物幼苗生長發育等功效。大力推廣生物保水劑的應用，是旱作農業區十分有效的節水手段，有著廣泛的發展前景。

5 結束語

水資源的高效利用是解決旱作農業區缺水的最主要問題。因此，大力發展機械化旱作農田節水技術，是有效緩解我國旱作農業區缺水的主要手段，是實現土壤水資源的高效利用和糧食作物增產的必要途徑。

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