“三北”地区旱作节水农业的现状与发展对策

“三北”地区旱作节水农业的现状与发展对策梅旭荣1，2,张辉3，张永江3，严昌荣1，2*（1中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081；2农业部旱作节水农业重点开放实验室，北京100081；3农业部发展计划司，北京100125）摘要：东北、华北和西北等“三北”地区是我国粮食生产和生态建设的重点地区，耕地面积达到10.53亿亩，占全国耕地面积的57.67%。其中水浇地和旱地分别占“三北”地区耕地面积34.38%和58.02%，占全国水浇地和旱地面积76.21%和66.84%，是我国主要粮食作物玉米、小麦和其他杂粮作物的生产用地。同时，“三北”地区现存中低产农田中可改造比例高，一般都在50%以上，尤其是东北和华北地区。根据“三北”地区自然、社会和农业生产特点，农业发展应该强化旱作节水农业，以提高水资源利用率和利用效率为核心，把节约水资源和提高利用效率放在旱作农业发展的突出位置，加强相关技术的集成组装和配套，减少降水资源的无效损失，提高农业生产中单位水资源的产出效率和效益，以增收激活节水，以节水促进增收，走出一条效率和效益双赢的旱作节水农业发展之路。同时，按照区域特点，加强以生物和农艺节水为重点的旱作节水农业技术创新，强化工程与农艺、农机、生物、化学、管理等节水措施的联合应用，大力普及高效适用、简便成熟的实用技术和装备，推动综合技术的集成示范，不断突破制约旱作节水农业发展的技术瓶颈，增强抗旱节水综合能力。关键词：“三北”地区；旱作节水农业；地位和作用；发展对策旱作农业是指在降水量偏少又缺乏灌溉条件下开展的农业生产活动，农作物生长需要的水分主要来自土壤水分和田间集蓄雨水。旱作节水农业则是旱作农业的提升，是在旱地上依靠和充分利用降水进行的农业生产，是雨养和集雨补灌两种农业生产活动的总称，其核心是综合运用生物、农艺、农机、田间工程及信息管理等技术措施，充分集蓄降水，最大限度提高降水保蓄率、利用率和利用效率，从而实现农业高产高效、农村经济可持续发展和生态环境的同步改善。1．旱作节水农业的现状我国旱作区幅员辽阔，现有旱地近10亿亩，主要集中在西北、华北、东北和西南地区。西北、华北、东北地区属于干旱、半干旱或半湿润偏旱地区，主要包括沿昆仑山—秦岭—淮河一线以北的地区，涉及京、津、晋、冀、鲁、豫、苏、皖、蒙、黑、吉、辽、陕、甘、宁、青、新等17个省（区、市）。该区域资源性缺水问题突出，年均降水量300~700毫米，70%~80%的降雨发生在6~9\n月，春旱十分严重。由于气候和人为原因，土壤沙化、退化严重，中低产田比重大。同时，农业经营粗放，农业节水技术普及率低，旱作区降水利用率一般仅在45%~50%左右，农作物产量低而不稳。但这一区域的光热充足，昼夜温差大，对提高农作物产量和品质较为有利。未来我国粮、棉、油、豆的重要产地将呈现向北方地区集中的趋势，“三北”旱作基金项目：*“十一五”国家科技支撑计划（2006BAD29B01）；“十一五”国家863项目（2006AA100216）课题资助。*通讯作者：E-mail：yancr@ieda.org.cn区在农业生产中的重要性进一步凸显，加强三北地区旱作节水农业的发展，对保证国家粮食安全与生态安全都具有重要意义。表１我国北方旱作节水农业的区域范围及主要特征区域范围自然与农业特征西北地区黄河中上游、长城沿线以北地区和内陆河流域的陕、甘、宁、新、青及内蒙古西部干旱气候，年降水量不到400毫米，且季节分布不均。植被破坏严重，生态环境脆弱且不断恶化，土壤沙化和水土流失严重。农业资源丰富多样，人均土地面积大，光热资源丰富，生物资源丰富。一年一熟。华北地区晋、冀、鲁、豫、京、津、苏、皖等省（市）的全部或部分半湿润气候，年均降水量400~800毫米，降水年变率高，季节分布不均。土壤类型多样，大部分土壤比较肥沃，耕性良好。主产冬小麦、棉花、夏玉米、花生等。东北地区辽宁、吉林、黑龙江及内蒙古东部半湿润和半干旱冷凉气候，年均降水量300~900毫米，主要降水集中在6~9月，春旱十分严重。地形波状起伏，土壤退化严重。主要种植玉米、大豆等作物，一年一熟。2．旱作节水农业对粮食和生态安全的作用据统计，我国现有旱地面积9亿多亩，占耕地总面积50%以上，东北、华北和西北等“三北”地区的耕地面积达到10.53亿亩，占全国耕地面积的57.67%。其中水浇地和旱地分别占“三北”地区耕地面积34.38%和58.02%，占全国水浇地和旱地面积的76.21%和66.84%，是我国主要粮食作物玉米、小麦和其他杂粮作物的生产用地（表2）。表2我国北方三大区域不同类型耕地面积及比例区域总面积(亿亩)水田水浇地旱地面积(万亩)比率(%)面积(万亩)比率(%)面积(万亩)比率(%)东北地区41037633315.43568113.842895070.55华北地区3316312343.721951458.841236037.27西北地区310615101.641095335.261970263.43\n三区小计10526180767.673614834.346101257.96全国1826004370023.934750026.019140050.05目前，“三北”地区存在大量的中低产农田，面积达到近7.5亿亩，占全国中低产农田面积的58%，其中，中产田和低产田面积分别为4亿亩和3.5亿亩。同时，“三北”地区现存中低产农田中可改造的比例较高，除了西北地区的山地丘陵类型区的中低产田可改造比例较大外，其他各类型区的可改造比例基本上都在50%以上，尤其是东北和华北地区的中低产农田可改造比例更是高达60%以上。这是我国粮食生产提供稳定的耕地资源（图1）。图1“三北”地区中低产农田及可改造中低产农田\n近年来，随着农业结构调整的深化和不同作物生产比较效益的变化，部分灌溉农田由粮食作物生产转向高附加值经济作物生产，旱作粮田占粮食总面积的比重呈增加趋势，国家粮食安全对旱作区的依赖程度逐步提高。据对全国主要旱作区调查，2003~2005年平均粮食总产量达近7000亿斤，其中旱地作物粮食总产量近3000亿斤，占粮食总产的40%以上，占同期全国年平均粮食总产量的30%以上。目前，“三北”旱作区基础设施薄弱，水资源利用效率低，中低产田比例高，粮食产量仍有较大提高空间。中长期看，我国粮食供求紧平衡将成为一种常态，在“三北”地区，加大旱作节水农业的建设力度，挖掘旱作区增产潜力，将成为我国粮食安全的基础保障。“三北”地农业水资源总量不足，增量有限，随着今后人口增长以及工业化、城镇化深入发展，工农之间、城乡之间争水矛盾将进一步加剧，受农业供水零增长政策的影响，农业灌溉用水增长空间有限，缓解未来农业用水供需矛盾，将更多依赖对天然降水的有效利用。据测算，如果全国旱作耕地应用雨水高效利用技术，使降水利用率提高5~10个百分点，即可增加利用降水量200~400亿立方米。充分利用天然降水，大力发展旱作节水农业，将成为解决该地区水资源短缺的重大战略途径。同时，“三北”旱作区是我国生态环境最脆弱的地区，长期以来，不合理的人为活动又进一步加剧了旱作区生态环境的恶化，导致大面积的水土流失，地下水位下降，旱灾频发，甚至河流断流，造成了一系列生态环境问题。据统计，全国每年旱灾发生面积已由上世纪50年代的1.5亿亩上升到现在的4~5亿亩，成灾面积由500万亩上升到1.8亿亩。发展旱作节水农业，可有效增强耕地蓄水抗旱能力，实现自然降水与灌溉水的综合利用，减少对地下、地表水资源的过度开发和依赖，减轻水土流失和土地沙化，促进人口、资源、环境相协调，增强农业可持续发展能力。3．旱作节水农业分区发展措施3.1西北地区西北地区包括黄河中上游、长城沿线以北地区和内陆河流域的陕、甘、宁、新、青等省区以及内蒙古部分地区，属于干旱气候区和半干旱气候区。农业生产和自然条件特征是干旱少雨，年均降水量不到400毫米，且季节分布不均，夏秋季节降水占年降水70%~80%，春旱、冬春连旱严重，是全国缺水最严重的地区。同时，该地区生态环境脆弱且不断恶化，土壤沙化和水土流失严重，虽然天然草场资源丰富，但过牧和草场退化严重。人均土地面积大，光热资源丰富，生物资源多样，适合特色旱作农业的发展。\n西北地区旱作节水农业的发展方向是围绕小麦、玉米、马铃薯及小杂粮生产，加强垄沟种植、等高种植等田间集雨微工程建设，大力推广集雨覆盖种植、保护性耕作、抗旱保水等技术，提高雨水资源利用率和利用效率，增强粮食自给能力；围绕蔬菜、水果、棉花及特种经济作物生产，大力推广膜下滴灌、节水补灌技术，加强集雨窖池等集雨设施建设，提高雨水蓄集率，促进西部特色农业经济产业带的形成；围绕草场改良及禁牧栈养措施的推行，牧区大力推广草原补播、深松等草场改良技术，农区推广优质牧草和青贮玉米旱作高产种植技术，保护生态环境，促进畜牧业的发展。3.2华北地区华北地区包括晋、冀、鲁、豫、京、津、苏、皖等省（市）的全部或部分，耕地总面积近5亿亩，水浇地和旱地基本各占50%。农业生产和自然条件特征是年均降水量400~800毫米，降水年变率高，季节分布不均。西部和北部为山丘地，其余大部分属于黄河、淮河、海河下游冲积平原。大部分土壤比较肥沃，耕性良好。是我国冬小麦、棉花、夏玉米、花生等农作物的主要产区，也是木本板栗、山楂及苹果、梨、桃等温带水果的重要种植区域。华北地区作为我国重要的粮食生产基地，旱作节水农业的发展方向是围绕冬小麦、玉米、棉花生产，完善农田配套工程，重点推广农田综合节水技术、覆盖技术、保护性耕作技术等节水增效技术；围绕蔬菜、瓜果等生产，配置滴灌等现代节水设备，重点推广水肥一体化技术。在大幅度提高农业水资源的利用率和生产效率的同时，加大农业结构调整力度，减少高耗水农作物种植面积。在平原类型区、山地丘陵类型区，针对农业生产水平较高，但水资源短缺，地下水位下降问题严重，春旱和冬春连旱发生频率高的特点。要以冬小麦、玉米为重点，完善农田配套工程，大力普及节水种植模式，推广应用深松、增施有机肥和秸秆还田技术，增强土壤蓄水能力，降低水分消耗，提高土壤肥力；在经济作物、蔬菜、果木种植方面，配套和完善节水补灌设备，推广水肥一体化技术，促进现代节水型农业体系的建立。在山地丘陵类型区，针对山地多，水资源紧缺、水土流失严重。应大力发展建设集雨水窖池，提高梯田集雨设备配套水平，发展集雨农业。推广蓄水沟垄种植、秸秆覆盖及有机培肥技术，提高降水的保蓄率和耕地综合生产能力。在确保粮食基本自给的基础上，大力发展经济作物及果木，引进现代节水技术，提高农产品品质。3.3东北地区东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江以及内蒙古东北部。农业生产和自然条件特征是年均降水量300~900毫米，但降水主要集中在6~9月，春旱十分严重。土壤退化严重。亩均水资源量620立方米。本区主要种植玉米、大豆等作物，是我国的粮食重要产区。\n东北地区是我国的粮仓，旱作节水农业的发展方向是加强农田基础设施建设，配套相关农机具，大力推广保护性耕作、抗旱坐水种、农用保水剂、大垄双行覆盖种植、深松及增施有机肥等技术，提高土壤蓄水保墒和耕地综合生产能力。在平原类型区、漫岗风沙类型区，积极推广低洼地改良技术，建设稳产高产基本农田；实施玉米－大豆间作轮作制度，推广抗旱坐水种、保护性耕作、大垄双行覆盖等技术，充分利用水资源，提高节水农业的效益。在漫岗风沙类型区，提高机械化作业能力，深松土壤，提高农田土壤蓄水能力，大力推进有机旱作、等高垄作等技术，积极发展集雨农业和节水补充灌溉农业，以杂粮、优质林果和畜牧业为重点发展节水产业化，提高农业效益，保护生态环境。4结论与建议围绕发展现代农业、繁荣农村经济这个首要目标，以增强旱作区农业综合生产能力为首要任务，以提高降水利用率、利用效率为着力点，以科技创新和技术集成应用为支撑，针对不同区域的水土资源特征和优势主导产品，综合运用农艺、生物、工程等措施，因地制宜推广旱作节水高效农业技术和配套措施，加强旱作区农业基础设施建设，完善政策、技术支撑和服务体系。未来“三北”地区旱作节水农业的发展必须：坚持分区谋划，突出发展重点，根据“三北”地区区域资源和环境条件，围绕确保粮食安全、生态安全和农民增收，因地制宜确定不同区域的发展方向和模式，逐步形成效益明显、各具特色的旱作节水农业发展新格局。坚持节约增效，促进持续发展，以提高水资源利用率和利用效率为核心，把节约水资源和提高利用效率放在旱作农业发展的突出位置，加强相关技术的集成组装和配套，减少降水资源的无效损失，提高农业生产中单位水资源的产出效率和效益，以增收激活节水，以节水促进增收。坚持科技引领，突破技术瓶颈，加强以生物和农艺节水为重点的旱作节水农业技术创新，强化工程节水措施与农艺、农机、生物、化学、管理等节水措施的联合应用，大力普及高效适用、简便成熟的实用技术和装备，推动综合技术的集成示范，不断突破制约旱作节水农业发展的技术瓶颈，增强抗旱节水综合能力，促进区域可持续农业的发展。作者简介：梅旭荣，男，研究员，现为中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所所长，中国农业科学院节水农业综合研究中心常务副主任，中国农业科学院学术委员会常务委员，中国农业科学院节水农业杰出岗位一级人才，中国农学会农业气象分会理事长，农业部“神农计划”人选，新世纪百千万人才工程人选，享受政府特殊津贴专家。“七五”以来，先后主持多项旱作节水农业方面的国家科技攻关、国家863和科技支撑项目，参加多项国家科技部、农业部有关旱作节水农业方面规划的编写工作；发表论文60多篇，编著和参编著作7部。