半干旱区集水农业高效用水模式研究

本文在系统总结甘肃省农科院进行集水农业研究15年来所取得的成果的基础上，为进一步提高有限降水资源的利用率，实现高效用水的目的，提出了半干旱区集水农业高效用水模式的研究命题。并采用系统分析、典型研究与定性案例分析相结合的研究方法，以甘肃半干旱区为研究对象，对其模式及其理论基础、技术体系进行了深入的研究，取得了一些具有指导实践意义的结论。 1 以提高自然降水利用效率(Water Use Efficiency，WUE)和有限供水的供水效率(Water Supply efficiency，WSE)，揭示影响WUE和WSE的复杂关系，指导生产实践采用科学的调控利用技术，实现高效用水为目的。研究提出并将半干旱区集水农业高效用水模式划分为雨水就地入渗利用模式、雨水就地富集叠加利用模式和雨水汇集异地利用模式三大类。 雨水就地入渗利用模式以雨水→土壤水库→作物利用为技术原理，人为时空调控利用程度低。共同的特点是通过改变地表平面微地形下垫面，就地拦蓄入渗利用降雨径流，入渗区即为利用区。主要包括梯田土壤水库高效用水模式和农田覆盖少免耕抑蒸保墒高效用水模式两种未来在实践上起重要作用的实践模式。 雨水就地富集叠加利用模式的技术原理足微工程雨水富集叠加→土壤水库贮存→作物就地高效利用。人为调控利用的程度逐渐加强。共同的特点是改变地表空间立体微地形下垫面建设汇流区(也叫集流区)和作物种植区，将汇流区的雨水径流叠加汇集到种植区进行利用，既利用汇流区的来水，又利用集流区的雨水。主要有荒山坡微工程富集叠加集雨植被恢复高效用水模式、农田微工程覆膜富集叠加集雨高效用水模式和温室大棚棚面集雨自供半自供高效用水模式三种具有指导意义的模 式。 雨水九集异地利用模式以r“水人卜汁集一卜设施存贮一卜作物计地．Z”为 效利用为技术原理。人为对雨水资源的调控利用程度最高，经济、技术 投入强度大，相对产出也高。是资源、技术、经济、环境拄制、尚效管 理优化配置与资源再分配利用相结合的高效摸式。共同的特点足皿过人 0 工集流面汇集降雨径流，贮水设施（水窖、蓄水池）蓄存，刊川光进微 灌技术在仆物斋水关键期和严重厂早时段进行补充灌溉。主要丫］“’1｛地农 m作物集雨补灌高效用水模式、罕地少免耕果园集陶补灌高效川水枚人 和旱地微环境控制设施农业集雨补灌高效用水模式。 2研究提出降水一径流理论。降水一上壤水理论、农门水分个衡原 理和踏荫抑蒸理论是半十旱区集水农业高效用水模式依她的总体仰论从 础。在此基础上，肉水就地入渗利用模式还遵循就地拦蓄入渗理论；H：J 水就地富集叠加利用模式遵循水资源宫集叠加理论；hi：J水汇集异地利川 模式遵循作物旱后复水的补偿效应理论。 就地拦蓄人渗理沦强调通过对地表平面微地形的改变，降低地川？ 流水力坡度，截短径流线长度，减缓径流运移速度，从向增加地拄忏流 在一定【＼域的滞留时问，增加地表入渗能力，达到增加咐水卜壤入渗的 日的。并通过“士壤水库”增容的储蓄调节功能，达到雨水资源的l岛效 利用。 水资源富集叠加原理，也称“大堂地狱”理论，足基丁·特定IX J或 定量相对稳定丰富的降水资源，通过工程和农艺指施，把一太山积上的 降水叠加到另外一定面积的土地上，供作物生长利用。办即两块地的水 一块地用，多个时段的水一个时段用。并在富水面积上义加大物质、技 术投人，从而形成一定面积k的寸草难生和另一定面积上的资源富集条 件厂的高效产出。 补偿效应原理，是指作物对水分胁迫或受损后反应的适应性对策。 表现为作物在水分亏缺条件下补充供水和经一定时段较高强度I”；《复 水存在的快速生长（Rapid Re－g。，ogth）、储备生长（Store growth）＊形 态 ill塑性（Morphologica plastlcltl）。 5 一 3实践研究得出了－些有意义的结论： 3．！梯【11山于改变了平面微地形卜垫面，截短了坡长和径流线，减低了川 f［’J径流速度，而显著提高了截流效率。可拦蓄入渗利用 92．4％的降水j4 流。正常年份 Zm土层有效贮水量可达 350～420m，比坡地多蓄水 112～ 184nun，可基本满足当地春小麦160．7。的亏缺水分的补给。