气候变化对农作物种植结构的影响及应对措施一、气候变化的主要影响1. 温度变化• 积温增加导致作物生长期缩短,影响产量形成,如小麦每升温1℃减产约6-10%。• 冬季变暖使越冬作物种植北界北移,如冬小麦种植区已向北扩展
旱作农业集雨保墒技术与配套措施推广

在全球气候变化加剧、水资源分布不均且日益紧缺的背景下,旱作农业作为在无灌溉条件下,依靠自然降水进行农作物生产的农业模式,其战略地位愈发凸显。我国干旱半干旱地区面积广阔,约占国土面积的一半以上,这些区域的农业生产高度依赖于有限的自然降水。因此,发展和推广高效、可持续的集雨保墒技术,是保障国家粮食安全、促进区域生态与经济协调发展的关键路径。本文旨在系统阐述旱作农业集雨保墒的核心技术体系及其配套推广措施,以期为相关领域的实践与研究提供参考。
一、 旱作农业集雨保墒技术的核心理念与重要性
旱作农业的核心挑战在于“水”的时空分布与作物需水规律的不匹配。其技术体系的核心理念可概括为“蓄住天上水、保住土壤墒、用好每一滴”。即通过工程、农艺、生物等多种手段,最大限度地拦截、蓄存天然降水,减少土壤水分的无效蒸发和流失,提高水分的生产利用效率。集雨侧重于对降水的主动收集与存储,而保墒则侧重于对已入渗土壤水分的保持。这两者相辅相成,共同构成了旱作农业稳产增产的基础。
推广集雨保墒技术具有多重重要意义:一是直接提高降水利用效率,增强农业抗御干旱灾害的能力;二是减少对地下水和地表水资源的依赖,缓解水资源压力;三是通过改善土壤微环境,促进土壤肥力提升和生态恢复;四是降低生产成本,提高农民收入,推动旱区农业的可持续发展。
二、 主要集雨保墒技术体系
(一) 雨水集蓄与高效利用技术
此技术旨在将分散的、季节性的降水集中存储起来,在作物需水关键期进行补充灌溉或供人畜饮用。
1. 集流场建设:利用自然坡面或人工硬化处理(如混凝土、塑料薄膜、三七灰土夯实等)的场地,形成高效的雨水汇集面。屋顶、庭院、公路也是常见的集流场。
2. 蓄水设施:主要包括水窖、水池、塘坝、小水库等。其中,水窖(如混凝土球形窖、红胶泥窖)因其投资相对较小、蒸发损失少、分布灵活,在黄土高原等地区应用极为广泛。
3. 高效补灌技术:将蓄存的水资源通过滴灌、渗灌、坐水种、注射灌等节水灌溉方式,在作物需水关键期(如播种期、拔节期、灌浆期)进行精准补充灌溉,能产生显著的增产效果,实现“秋雨春用、旱时急救”。
(二) 田间土壤水库扩蓄增容技术
该技术的目标是让更多的降水入渗并蓄存于作物根系层,将土壤本身构建成一个“水库”。
1. 深耕深松:打破犁底层,加深耕层,增加土壤入渗深度和蓄水容量。深松技术可在不翻动土层的情况下疏松土壤,更有利于保墒。
2. 水平梯田、隔坡梯田:在坡耕地上沿等高线修建田面平整的梯田,能有效截短坡长、减缓径流、增加入渗,是控制水土流失和集雨保墒的根本性工程措施。
3. 沟垄种植:如垄覆膜沟种植、等高沟垄种植等。垄面作为集雨面,沟内为种植区,实现降雨由垄面向沟内的再分配,富集雨水于作物根部。
(三) 田间覆盖抑蒸保墒技术
通过在地表设置覆盖层,直接抑制土壤水分蒸发,是效果最直接的保墒技术。
1. 地膜覆盖:尤其以全膜双垄沟播技术为代表,通过起大小双垄、全地面覆盖地膜,并在垄沟内播种,具有显著的集雨、增温、保墒、抑草效果,在玉米、马铃薯等作物上增产效果极其显著。
2. 秸秆覆盖:将作物秸秆(如麦秸、玉米秆)粉碎后覆盖于地表。不仅能保墒,还能增加土壤有机质、改善土壤结构、调节地温。是一项生态效益突出的可持续技术。
3. 砂石覆盖:在甘肃等地传统的“砂田”,利用卵石、粗砂覆盖地表,具有良好的保墒、增温、压碱效果,但建设投入较大。
(四) 生物农艺节水保墒技术
通过作物自身和种植制度的调整,实现水分的高效生物利用。
1. 抗旱节水品种选用:选育和推广根系发达、水分利用效率高、抗旱耐瘠的作物品种,是生物节水的基础。
2. 合理轮作与休耕:建立豆科与禾本科作物轮作、粮草轮作等制度,利用不同作物需水特性差异和养地作用,调节土壤水分消耗。在极端干旱年份实施季节性休耕,也是蓄墒的有效措施。
3. 水肥一体化调控:通过将肥料溶于灌溉水(或借助降水),实现水肥同步供应,以肥调水,提高水分生产效率。
4. 保护性耕作:以少耕、免耕、秸秆留茬覆盖为核心,减少土壤扰动,增加地表覆盖,能有效减少风蚀水蚀,保蓄土壤水分。
三、 配套推广措施
先进技术的落地生根,离不开系统性的配套推广措施。以下是推广过程中需重点强化的几个方面:
1. 政策引导与资金扶持:政府应将集雨保墒技术推广纳入农业发展规划和乡村振兴战略,通过专项补贴、以奖代补、贷款贴息等方式,降低农民采用新技术的前期投入成本。对地膜、节水灌溉设备等关键物资进行补贴。
2. 技术集成与模式创新:避免技术单一化,应根据不同区域的气候、地形、土壤和作物类型,将工程、农艺、生物措施进行优化组合,形成各具特色的区域化、标准化技术套餐。例如,“梯田+水窖+地膜覆盖+抗旱品种”就是一种典型的集成模式。
3. 示范带动与培训到户:建设高标准、高效益的示范园区和示范户,让农民“看得见、学得会”。组织农技人员深入田间地头,开展多层次、多形式的实操培训,确保技术要领传递到位。
4. 社会化服务体系建设:培育和发展专业化的技术服务组织、合作社,提供从规划、施工、物资供应到技术指导的“一条龙”服务,解决一家一户办不了、办不好的难题。
5. 残膜回收与生态保护:在地膜覆盖技术推广区,必须同步建立和强化废旧地膜回收利用体系,防治“白色污染”。推广使用加厚高强度地膜和可降解地膜,实现农业增产与环境保护的双赢。
四、 部分旱作农业区技术应用效果数据示例
以下表格展示了不同集雨保墒技术在典型区域的应用效果数据,这些数据直观反映了技术的增产增效作用。
| 技术类型 | 具体技术模式 | 应用区域 | 主要作物 | 增产效果(相较于传统种植) | 水分利用效率提升 |
|---|---|---|---|---|---|
| 覆盖抑蒸保墒 | 全膜双垄沟播 | 西北黄土高原 | 春玉米 | 30%-50%以上 | 提高约20%-35% |
| 雨水集蓄利用 | 水窖+滴灌补灌 | 华北半干旱山区 | 果树、蔬菜 | 稳定产率,产值增40%-80% | 灌溉水利用效率达90%以上 |
| 土壤水库扩蓄 | 水平梯田 | 陕西、甘肃坡耕地 | 小麦、谷子 | 20%-40% | 降水利用率提高15%-25% |
| 生物农艺节水 | 抗旱品种+保护性耕作 | 内蒙古农牧交错带 | 莜麦、马铃薯 | 15%-25% | 提高约10%-20% |
| 沟垄集雨种植 | 垄覆膜沟播 | 宁夏中部干旱带 | 马铃薯、玉米 | 25%-45% | 提高约15%-30% |
五、 挑战与未来展望
尽管集雨保墒技术取得了显著成效,但在推广中仍面临一些挑战:部分技术(如大型集雨工程)初始投资较高;小农户采纳新技术的能力和意愿存在差异;长期地膜覆盖带来的环境问题亟待解决;气候变化导致降水格局更加复杂多变等。
未来,旱作农业集雨保墒技术的发展应朝着以下方向迈进:一是智能化与精准化,结合物联网、传感器技术,实现土壤墒情和作物需水的实时监测与精准调控;二是生态化与可持续化,加强秸秆覆盖、保护性耕作等绿色技术的推广,研发和推广全生物降解地膜;三是系统化与政策协同,将集雨保墒与高标准农田建设、水土保持、生态补偿等政策更紧密结合,形成推动旱作农业高质量发展的合力。
总之,旱作农业集雨保墒技术是应对水资源约束、保障旱区粮食安全的战略性技术体系。通过持续的技术创新和扎实有效的配套推广,必将为我国干旱半干旱地区农业的绿色、高效、可持续发展注入强大动力,为端牢中国饭碗做出不可替代的贡献。
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