湘西山区旱作农业集雨蓄水节灌技术研究

湘西山区旱作农业集雨蓄水节灌技术研究
   一、湘西州的自然特征。湘西州位于云贵高原东侧，湖南省西北部，属于我国由西向东遂降的第二阶梯，处于湘、鄂、渝、黔四省市交汇地带。境内群山起伏，岩溶地貌发育强烈，是一个以中低山、中山为主，丘、岗、平交错分布的山地山原地貌，因受亚热带季风影响和山地控制，全州雨量充沛，年均降水量1400mm，年均径流深892mm，径流模数0.283m3/s.km2，光热条件优越，垂直差异明显，平均日气温16℃，日照时数1300小时，无霜期270天以上；全州辖8个县、市，耕地总面积201.0千hm2，其中旱土83.2千hm2,山旱田28.7 hm2，约80%的耕地依赖降雨灌溉。2002年底，全州农作物播种面积320余千hm2（含复种），农业总产值21.66亿元,其中旱作农业面积250余千hm2，主要有柑桔、玉米、红薯、油菜、茶叶、猕猴桃、百合、蔬菜等，旱作农业总产值15.16亿元,约占70%,是农村经济支柱,农民现金收入的重要来源。但由于自然条件、地理环境、交通信息、文化科技素质等原因，我州旱作农业存在的问题，除了生产方式陈旧、品种老化、结构单一外，最主要是季节性干旱缺水严重，尤其是我州岩溶山区面积大，约占全州面积的50%，地形崎岖，溶洞、阴河密布，山高坡陡水源底，地表水容易渗流，加上地质复杂，水利建设难以进行，同时，因山区地广人稀，田土分散，远距离引水投资大、不合算，致使我州旱作农业是典型的雨养农业。

二、湘西旱情及其对旱作农业的制约。湘西山区不利的气候因素有干旱、暴雨和寒潮，尤以干旱最突出，现已呈现出“远少近多、南早北迟、夏秋多旱、周期缩短，旱洪交替”的显著特征。据史料记载，18世纪全州出现旱灾12年次，19世纪26年次，20世纪上半叶的50年中出现18年次，其中全州性旱灾6年次，局部季节性干旱12年次，1950—1999年的50年中，州内出现旱灾36年次。如1987年，全州受灾面积54.8千hm2,成灾面积46.7千hm2,失收面积11.06千hm2,减产粮食3406万kg。一般季节性干旱几乎年年发生，有时一年之中出现几次。如2000年的早春旱和春夏连旱，造成全州近33.3千hm2农作物得不到及时播种，或播种后缺水造成出苗不齐、长势不好；今年7—8月，我州8个县市206个乡镇不同程度受旱，农作物受旱面积111.55千hm2。每年早春是梨田整地和农作物播种季节，7—8月正值水稻抽穗、灌浆期，玉米、花生、大豆子粒形成发育期和红薯块茎膨大期，9月油菜开始播种育苗，柑桔增肉长果，这一时期是大多数农作物需水高峰期或关键期。尽管我州雨量充沛，但由于降雨时空分布不均，一年之内降雨集中于4—6月（俗称雨季），降水量600mm以上，占全年总雨量的41—47%，经常暴雨成灾。7—9月降水量350mm以下，不到全年雨量的25%，此时期光热强度大，水分蒸发量占全年的45%，耕地水分入不敷出，水的供求矛盾十分突出，加之，山区旱土蓄、保水能力差，土壤有效水容量小，一些丘岗坡地雨水流失，缺乏储备，作物容易缺水受旱。

三、技术模式要点

1、技术思路与核心技术：根据岩溶山区的地形地貌实际和雨水资源丰富但降雨时空分布不均且容易流失的特点，我州旱作农业采取了集雨蓄水—抑蒸保水—节水补灌的技术思路。其节水机理，主要是通过建立拦、截、引、蓄系统，将地表径流强行集留于蓄水窖中，待作物需水时进行节水补灌，从而实现节水目标；既在旱作农业地域通过修建集雨蓄水窖，把雨季产生的地表径流蓄积起来，发生季节性干旱时用于补灌农作物。其核心技术是集雨蓄水窖的建设。一是集雨蓄水窖的规划与选址：集雨蓄水窖选择在有雨水汇流或地表径流，土层深厚，无岩石层地方，且地势相对较缓、上部有一定的集雨面积。据《湘西州水利水电志》，我州因降水产生的地表径流模数为0.283m3 /s.km2， 按此测算，若产生地表径流的持续时间平均为2小时，每蓄1m3水不到500m2。实践中，集雨面积掌握在0.67 hm2以上。二是集雨蓄水窖规格及设计：以补灌面积和作物需水量为依据，经过多种形式比较试验，我州山区以直径、深度分别Φ3×Η4m,Φ6×Η2.5m的圆柱形集雨蓄水窖设计于地表以下，效果较好，单个集雨水窖蓄水25—66m3，分别确保1333m2—3335m2旱作农业能有效防30天左右的季节性干旱。三是施工：按照设计规格高标准垂直开挖并完成集雨蓄水窖的土石方工程；窖壁，用150#以上混凝土浇筑，壁厚平均10cm，最低6cm，水泥抹面2次；窖顶，对于Φ3×Η4m水窖，用钢筋混凝土浇盖，中间或边缘留一个60cm直径的圆形取水孔，对于Φ6×Η2.5m水窖，不在设计窖顶，水窖周围用空心水泥砖设立防护栏，高80cm左右；窖底平均厚8cm，水泥抹面，建成锅形，便于清淤。四是附属及配套设施：集雨区域若无雨水汇流或径流沟壑，应人工理好水路，确保有水流进水窖，距水窖3m左右，修建沉砂池，规格长宽深为2×1×1m，沉砂池及其通向水窖的引水沟用水泥沙浆硬化处理。

2、配套技术：主要有抑蒸保水、节水补灌技术和作物避旱技术。一是抑蒸保水技术：集雨水窖水面放养细绿萍、水葫芦（莲），能有效减少水面蒸发，保存水量；耕地采用地膜、稻草、作物桔杆及山青覆盖，减轻土壤水分蒸发。据田间试验，玉米全生育期稻草覆盖水分含量平均为21.18%，比对照 17.99%，增加3.19个百分点；辣椒增加3.23个百分点。 同时,通过增施有机肥,改山区习惯顺坡种植为横坡种植,提高耕地截流雨水能力,增加土壤自身水容量，据测定，辣椒增施有机肥1500kg，土壤含水量增加3.35%，延长作物抗旱5—7天。二是节水补灌技术：干旱发生后， 利用相应滴喷灌设施，水窖与补灌作物高度相差4m以上，地势有明显高差优势时，采用微重力滴、喷灌；没有相应设施或高差无明显优势时，采用沟浸灌，既干旱时每隔7天左右，利用田间垄沟，将水窖水放到或人工、电力抽到田间垄沟内，灌满垄沟，使垄上土壤充分吸水湿润；没有起垄开沟的缓坡地旱土，则每隔1—2天，对作物根部浇水补灌一次。三是作物避旱技术：按照市场需求，通过调整种植结构、改革耕作制度、运用良种良法，适时早播或迟播，使旱作农业避开或错过干旱季节。

四、实施效果

1、经济效益：集雨蓄水窖建设成本：Φ3×Η4m1500元、折1m3水60元；Φ6×Η2.5m3000元、折1m3水43元。湘西州自2000年起，配合农业种植结构调整，连续四年实施了集雨蓄水旱作农业，到目前为止，全州8个县市，共计投资700万元，共建集雨水窖6200余个，总容积31万m3，新开引水沟1.9万m，完成土石方33万m3，配套建设沉砂池1.24万m3，基本解决了1550 hm2旱作农业对水的需求。根据不同作物节水补灌定额试验和示范，与对照比较平均每667m2增产效果为：辣椒，750kg；椪柑，600kg；小白菜，125kg；猕猴桃，500kg。四年来，我州集雨蓄水旱作农业项目累计增收1800余万元。典型实例：湘西州永顺县麻岔乡是典型的岩溶干旱区，2002年，该乡实施农业部节水农业项目，当年建设集雨水窖162个，124 hm2旱耕地从此水旱无忧。加上2000—2001年试点的一起，全乡共建设集雨水窖350余个，今年辣椒种植面积发展到300 hm2，比项目实施前增加290 hm2，每667m2生产辣椒2350kg，增产750kg，按市场价格1.2元计算，每667m2  增收900元，项目区共计增收405万元，使全乡顺利进行了农业种植结构的战略性调整，实现了增产增收目标。农民严金生建水窖2个，种植辣椒1334m2，辣椒生育期较对照延长28天，采摘辣椒由过去的4次增加到7次，每667m2产鲜椒4125kg，收入4950元，除去成本709.4元，纯收入4240.6元；农民周广文建水窖4个，种植辣椒5469.4m2，产鲜椒2.31万kg，纯收入近2.2万元；农民张卫标建水窖3个，种植辣椒5602.8 m2，比项目实施前增加4268.8 m2，辣椒生育期延长，采摘由过去3次增加到6次，每667 m2产鲜椒2554kg，比项目实施前增产952kg，纯收入2100元，全年种植辣椒纯收入17640元。

2、节水效益：近三年来，我们进行了旱作农业集雨蓄水补灌定额试验，初步结果为：水果类作物需补水灌溉43—56m3，平均为47.3 m3；蔬菜需补水灌溉18—21 m3，平均为19.7 m3；旱粮类需补水灌溉13.0 m3。Φ3×Η4m集雨蓄水窖：补灌水果类作物340 m2，新增经济效益492.49元，1 m3水增收19.7元；补灌蔬菜类作物813.74 m2，新增经济效益880.44元，1 m3水增收32.55元；补灌旱粮作物1234 m3，新增经济效益148.0元，1 m3水增收5.92元。Φ6×Η2.5m集雨水窖：补灌水果作物893.78 m2，新增经济效益1294.0元，1m3水增收18.48元；补灌蔬菜类作物2147.74 m2，新增经济效益2323.8元，1 m3水增收33.20元；补灌旱粮作物3254.96 m2，新增经济效益390.4元，1 m3水增收5.58元。可见实施集雨节水旱作农业，1 m3水的产出效益为：水果类20元、蔬菜类30元、旱粮5元左右。

3、生态效益：岩溶山区旱作农业通过实施集雨蓄水节灌技术 ，以建设集雨水窖 为核心，配套结合抑蒸保水技术、节水补灌技术等，相应地减少了地表径流量，减轻了项目区及其下游区域地表径流对土壤的冲刷。据观测，单个Φ3×Η4m水窖每年可沉砂石淤泥150kg，Φ6×Η2.5m水窖每年沉砂石淤泥320kg。对于调整农业种植结构、治理生态环境、建设秀美山川都具有十分重要的意义。

五、适宜地区和范围

岩溶山区集雨蓄水技术模式适用于所有旱土坡地,包括“山旱田”，特别是岩溶山区，建设大型蓄、引、提工程难度大，修建集雨蓄水窖，发展雨养农业，实行节水补灌已成为主要并切实可行的节水形式。湘西州的实践证明：实施集雨节水旱作农业符合山区农村的自然特点，与现行的农村经济体制和生产力水平相适应，它不受地形条件限制，工程量小，适用于各种复杂的地理环境，易于同现行的家庭承包责任制相结合，便于千家万户较好地坚持“谁建设、谁所有、谁管理、谁受益”的原则，推广起来，有很好的群众基础；同时，项目投资省、建设周期短、见效快、作用大，对于人畜饮水困难的地方，还可与解决生活用水有机结合起来，既解决人畜饮水又解决旱作农业用水，不仅在干旱缺水地区具有广阔的发展前景和推广价值，而且是山区顺利实现农业产业结构的战略性调整、发展持续高效农业的必然选择，对于促进山区旱作农业形成一乡一品或一村一品格局，推动农业产业化建设，增加农民收入，建设小康社会都具有十分重大的现实意义，值得我们进一步深入研究和不断实践，也应当引起各级政府、有关部门的重视和支持。

湘西山区旱作农业集雨蓄水节灌技术研究
   一、湘西州的自然特征。湘西州位于云贵高原东侧，湖南省西北部，属于我国由西向东遂降的第二阶梯，处于湘、鄂、渝、黔四省市交汇地带。境内群山起伏，岩溶地貌发育强烈，是一个以中低山、中山为主，丘、岗、平交错分布的山地山原地貌，因受亚热带季风影响和山地控制，全州雨量充沛，年均降水量1400mm，年均径流深892mm，径流模数0.283m3/s.km2，光热条件优越，垂直差异明显，平均日气温16℃，日照时数1300小时，无霜期270天以上；全州辖8个县、市，耕地总面积201.0千hm2，其中旱土83.2千hm2,山旱田28.7 hm2，约80%的耕地依赖降雨灌溉。2002年底，全州农作物播种面积320余千hm2（含复种），农业总产值21.66亿元,其中旱作农业面积250余千hm2，主要有柑桔、玉米、红薯、油菜、茶叶、猕猴桃、百合、蔬菜等，旱作农业总产值15.16亿元,约占70%,是农村经济支柱,农民现金收入的重要来源。但由于自然条件、地理环境、交通信息、文化科技素质等原因，我州旱作农业存在的问题，除了生产方式陈旧、品种老化、结构单一外，最主要是季节性干旱缺水严重，尤其是我州岩溶山区面积大，约占全州面积的50%，地形崎岖，溶洞、阴河密布，山高坡陡水源底，地表水容易渗流，加上地质复杂，水利建设难以进行，同时，因山区地广人稀，田土分散，远距离引水投资大、不合算，致使我州旱作农业是典型的雨养农业。

二、湘西旱情及其对旱作农业的制约。湘西山区不利的气候因素有干旱、暴雨和寒潮，尤以干旱最突出，现已呈现出“远少近多、南早北迟、夏秋多旱、周期缩短，旱洪交替”的显著特征。据史料记载，18世纪全州出现旱灾12年次，19世纪26年次，20世纪上半叶的50年中出现18年次，其中全州性旱灾6年次，局部季节性干旱12年次，1950—1999年的50年中，州内出现旱灾36年次。如1987年，全州受灾面积54.8千hm2,成灾面积46.7千hm2,失收面积11.06千hm2,减产粮食3406万kg。一般季节性干旱几乎年年发生，有时一年之中出现几次。如2000年的早春旱和春夏连旱，造成全州近33.3千hm2农作物得不到及时播种，或播种后缺水造成出苗不齐、长势不好；今年7—8月，我州8个县市206个乡镇不同程度受旱，农作物受旱面积111.55千hm2。每年早春是梨田整地和农作物播种季节，7—8月正值水稻抽穗、灌浆期，玉米、花生、大豆子粒形成发育期和红薯块茎膨大期，9月油菜开始播种育苗，柑桔增肉长果，这一时期是大多数农作物需水高峰期或关键期。尽管我州雨量充沛，但由于降雨时空分布不均，一年之内降雨集中于4—6月（俗称雨季），降水量600mm以上，占全年总雨量的41—47%，经常暴雨成灾。7—9月降水量350mm以下，不到全年雨量的25%，此时期光热强度大，水分蒸发量占全年的45%，耕地水分入不敷出，水的供求矛盾十分突出，加之，山区旱土蓄、保水能力差，土壤有效水容量小，一些丘岗坡地雨水流失，缺乏储备，作物容易缺水受旱。

三、技术模式要点

1、技术思路与核心技术：根据岩溶山区的地形地貌实际和雨水资源丰富但降雨时空分布不均且容易流失的特点，我州旱作农业采取了集雨蓄水—抑蒸保水—节水补灌的技术思路。其节水机理，主要是通过建立拦、截、引、蓄系统，将地表径流强行集留于蓄水窖中，待作物需水时进行节水补灌，从而实现节水目标；既在旱作农业地域通过修建集雨蓄水窖，把雨季产生的地表径流蓄积起来，发生季节性干旱时用于补灌农作物。其核心技术是集雨蓄水窖的建设。一是集雨蓄水窖的规划与选址：集雨蓄水窖选择在有雨水汇流或地表径流，土层深厚，无岩石层地方，且地势相对较缓、上部有一定的集雨面积。据《湘西州水利水电志》，我州因降水产生的地表径流模数为0.283m3 /s.km2， 按此测算，若产生地表径流的持续时间平均为2小时，每蓄1m3水不到500m2。实践中，集雨面积掌握在0.67 hm2以上。二是集雨蓄水窖规格及设计：以补灌面积和作物需水量为依据，经过多种形式比较试验，我州山区以直径、深度分别Φ3×Η4m,Φ6×Η2.5m的圆柱形集雨蓄水窖设计于地表以下，效果较好，单个集雨水窖蓄水25—66m3，分别确保1333m2—3335m2旱作农业能有效防30天左右的季节性干旱。三是施工：按照设计规格高标准垂直开挖并完成集雨蓄水窖的土石方工程；窖壁，用150#以上混凝土浇筑，壁厚平均10cm，最低6cm，水泥抹面2次；窖顶，对于Φ3×Η4m水窖，用钢筋混凝土浇盖，中间或边缘留一个60cm直径的圆形取水孔，对于Φ6×Η2.5m水窖，不在设计窖顶，水窖周围用空心水泥砖设立防护栏，高80cm左右；窖底平均厚8cm，水泥抹面，建成锅形，便于清淤。四是附属及配套设施：集雨区域若无雨水汇流或径流沟壑，应人工理好水路，确保有水流进水窖，距水窖3m左右，修建沉砂池，规格长宽深为2×1×1m，沉砂池及其通向水窖的引水沟用水泥沙浆硬化处理。

2、配套技术：主要有抑蒸保水、节水补灌技术和作物避旱技术。一是抑蒸保水技术：集雨水窖水面放养细绿萍、水葫芦（莲），能有效减少水面蒸发，保存水量；耕地采用地膜、稻草、作物桔杆及山青覆盖，减轻土壤水分蒸发。据田间试验，玉米全生育期稻草覆盖水分含量平均为21.18%，比对照 17.99%，增加3.19个百分点；辣椒增加3.23个百分点。 同时,通过增施有机肥,改山区习惯顺坡种植为横坡种植,提高耕地截流雨水能力,增加土壤自身水容量，据测定，辣椒增施有机肥1500kg，土壤含水量增加3.35%，延长作物抗旱5—7天。二是节水补灌技术：干旱发生后， 利用相应滴喷灌设施，水窖与补灌作物高度相差4m以上，地势有明显高差优势时，采用微重力滴、喷灌；没有相应设施或高差无明显优势时，采用沟浸灌，既干旱时每隔7天左右，利用田间垄沟，将水窖水放到或人工、电力抽到田间垄沟内，灌满垄沟，使垄上土壤充分吸水湿润；没有起垄开沟的缓坡地旱土，则每隔1—2天，对作物根部浇水补灌一次。三是作物避旱技术：按照市场需求，通过调整种植结构、改革耕作制度、运用良种良法，适时早播或迟播，使旱作农业避开或错过干旱季节。

四、实施效果

1、经济效益：集雨蓄水窖建设成本：Φ3×Η4m1500元、折1m3水60元；Φ6×Η2.5m3000元、折1m3水43元。湘西州自2000年起，配合农业种植结构调整，连续四年实施了集雨蓄水旱作农业，到目前为止，全州8个县市，共计投资700万元，共建集雨水窖6200余个，总容积31万m3，新开引水沟1.9万m，完成土石方33万m3，配套建设沉砂池1.24万m3，基本解决了1550 hm2旱作农业对水的需求。根据不同作物节水补灌定额试验和示范，与对照比较平均每667m2增产效果为：辣椒，750kg；椪柑，600kg；小白菜，125kg；猕猴桃，500kg。四年来，我州集雨蓄水旱作农业项目累计增收1800余万元。典型实例：湘西州永顺县麻岔乡是典型的岩溶干旱区，2002年，该乡实施农业部节水农业项目，当年建设集雨水窖162个，124 hm2旱耕地从此水旱无忧。加上2000—2001年试点的一起，全乡共建设集雨水窖350余个，今年辣椒种植面积发展到300 hm2，比项目实施前增加290 hm2，每667m2生产辣椒2350kg，增产750kg，按市场价格1.2元计算，每667m2  增收900元，项目区共计增收405万元，使全乡顺利进行了农业种植结构的战略性调整，实现了增产增收目标。农民严金生建水窖2个，种植辣椒1334m2，辣椒生育期较对照延长28天，采摘辣椒由过去的4次增加到7次，每667m2产鲜椒4125kg，收入4950元，除去成本709.4元，纯收入4240.6元；农民周广文建水窖4个，种植辣椒5469.4m2，产鲜椒2.31万kg，纯收入近2.2万元；农民张卫标建水窖3个，种植辣椒5602.8 m2，比项目实施前增加4268.8 m2，辣椒生育期延长，采摘由过去3次增加到6次，每667 m2产鲜椒2554kg，比项目实施前增产952kg，纯收入2100元，全年种植辣椒纯收入17640元。

2、节水效益：近三年来，我们进行了旱作农业集雨蓄水补灌定额试验，初步结果为：水果类作物需补水灌溉43—56m3，平均为47.3 m3；蔬菜需补水灌溉18—21 m3，平均为19.7 m3；旱粮类需补水灌溉13.0 m3。Φ3×Η4m集雨蓄水窖：补灌水果类作物340 m2，新增经济效益492.49元，1 m3水增收19.7元；补灌蔬菜类作物813.74 m2，新增经济效益880.44元，1 m3水增收32.55元；补灌旱粮作物1234 m3，新增经济效益148.0元，1 m3水增收5.92元。Φ6×Η2.5m集雨水窖：补灌水果作物893.78 m2，新增经济效益1294.0元，1m3水增收18.48元；补灌蔬菜类作物2147.74 m2，新增经济效益2323.8元，1 m3水增收33.20元；补灌旱粮作物3254.96 m2，新增经济效益390.4元，1 m3水增收5.58元。可见实施集雨节水旱作农业，1 m3水的产出效益为：水果类20元、蔬菜类30元、旱粮5元左右。

3、生态效益：岩溶山区旱作农业通过实施集雨蓄水节灌技术 ，以建设集雨水窖 为核心，配套结合抑蒸保水技术、节水补灌技术等，相应地减少了地表径流量，减轻了项目区及其下游区域地表径流对土壤的冲刷。据观测，单个Φ3×Η4m水窖每年可沉砂石淤泥150kg，Φ6×Η2.5m水窖每年沉砂石淤泥320kg。对于调整农业种植结构、治理生态环境、建设秀美山川都具有十分重要的意义。

五、适宜地区和范围

岩溶山区集雨蓄水技术模式适用于所有旱土坡地,包括“山旱田”，特别是岩溶山区，建设大型蓄、引、提工程难度大，修建集雨蓄水窖，发展雨养农业，实行节水补灌已成为主要并切实可行的节水形式。湘西州的实践证明：实施集雨节水旱作农业符合山区农村的自然特点，与现行的农村经济体制和生产力水平相适应，它不受地形条件限制，工程量小，适用于各种复杂的地理环境，易于同现行的家庭承包责任制相结合，便于千家万户较好地坚持“谁建设、谁所有、谁管理、谁受益”的原则，推广起来，有很好的群众基础；同时，项目投资省、建设周期短、见效快、作用大，对于人畜饮水困难的地方，还可与解决生活用水有机结合起来，既解决人畜饮水又解决旱作农业用水，不仅在干旱缺水地区具有广阔的发展前景和推广价值，而且是山区顺利实现农业产业结构的战略性调整、发展持续高效农业的必然选择，对于促进山区旱作农业形成一乡一品或一村一品格局，推动农业产业化建设，增加农民收入，建设小康社会都具有十分重大的现实意义，值得我们进一步深入研究和不断实践，也应当引起各级政府、有关部门的重视和支持。

湘西山区旱作农业集雨蓄水节灌技术研究
   一、湘西州的自然特征。湘西州位于云贵高原东侧，湖南省西北部，属于我国由西向东遂降的第二阶梯，处于湘、鄂、渝、黔四省市交汇地带。境内群山起伏，岩溶地貌发育强烈，是一个以中低山、中山为主，丘、岗、平交错分布的山地山原地貌，因受亚热带季风影响和山地控制，全州雨量充沛，年均降水量1400mm，年均径流深892mm，径流模数0.283m3/s.km2，光热条件优越，垂直差异明显，平均日气温16℃，日照时数1300小时，无霜期270天以上；全州辖8个县、市，耕地总面积201.0千hm2，其中旱土83.2千hm2,山旱田28.7 hm2，约80%的耕地依赖降雨灌溉。2002年底，全州农作物播种面积320余千hm2（含复种），农业总产值21.66亿元,其中旱作农业面积250余千hm2，主要有柑桔、玉米、红薯、油菜、茶叶、猕猴桃、百合、蔬菜等，旱作农业总产值15.16亿元,约占70%,是农村经济支柱,农民现金收入的重要来源。但由于自然条件、地理环境、交通信息、文化科技素质等原因，我州旱作农业存在的问题，除了生产方式陈旧、品种老化、结构单一外，最主要是季节性干旱缺水严重，尤其是我州岩溶山区面积大，约占全州面积的50%，地形崎岖，溶洞、阴河密布，山高坡陡水源底，地表水容易渗流，加上地质复杂，水利建设难以进行，同时，因山区地广人稀，田土分散，远距离引水投资大、不合算，致使我州旱作农业是典型的雨养农业。

二、湘西旱情及其对旱作农业的制约。湘西山区不利的气候因素有干旱、暴雨和寒潮，尤以干旱最突出，现已呈现出“远少近多、南早北迟、夏秋多旱、周期缩短，旱洪交替”的显著特征。据史料记载，18世纪全州出现旱灾12年次，19世纪26年次，20世纪上半叶的50年中出现18年次，其中全州性旱灾6年次，局部季节性干旱12年次，1950—1999年的50年中，州内出现旱灾36年次。如1987年，全州受灾面积54.8千hm2,成灾面积46.7千hm2,失收面积11.06千hm2,减产粮食3406万kg。一般季节性干旱几乎年年发生，有时一年之中出现几次。如2000年的早春旱和春夏连旱，造成全州近33.3千hm2农作物得不到及时播种，或播种后缺水造成出苗不齐、长势不好；今年7—8月，我州8个县市206个乡镇不同程度受旱，农作物受旱面积111.55千hm2。每年早春是梨田整地和农作物播种季节，7—8月正值水稻抽穗、灌浆期，玉米、花生、大豆子粒形成发育期和红薯块茎膨大期，9月油菜开始播种育苗，柑桔增肉长果，这一时期是大多数农作物需水高峰期或关键期。尽管我州雨量充沛，但由于降雨时空分布不均，一年之内降雨集中于4—6月（俗称雨季），降水量600mm以上，占全年总雨量的41—47%，经常暴雨成灾。7—9月降水量350mm以下，不到全年雨量的25%，此时期光热强度大，水分蒸发量占全年的45%，耕地水分入不敷出，水的供求矛盾十分突出，加之，山区旱土蓄、保水能力差，土壤有效水容量小，一些丘岗坡地雨水流失，缺乏储备，作物容易缺水受旱。

三、技术模式要点

1、技术思路与核心技术：根据岩溶山区的地形地貌实际和雨水资源丰富但降雨时空分布不均且容易流失的特点，我州旱作农业采取了集雨蓄水—抑蒸保水—节水补灌的技术思路。其节水机理，主要是通过建立拦、截、引、蓄系统，将地表径流强行集留于蓄水窖中，待作物需水时进行节水补灌，从而实现节水目标；既在旱作农业地域通过修建集雨蓄水窖，把雨季产生的地表径流蓄积起来，发生季节性干旱时用于补灌农作物。其核心技术是集雨蓄水窖的建设。一是集雨蓄水窖的规划与选址：集雨蓄水窖选择在有雨水汇流或地表径流，土层深厚，无岩石层地方，且地势相对较缓、上部有一定的集雨面积。据《湘西州水利水电志》，我州因降水产生的地表径流模数为0.283m3 /s.km2， 按此测算，若产生地表径流的持续时间平均为2小时，每蓄1m3水不到500m2。实践中，集雨面积掌握在0.67 hm2以上。二是集雨蓄水窖规格及设计：以补灌面积和作物需水量为依据，经过多种形式比较试验，我州山区以直径、深度分别Φ3×Η4m,Φ6×Η2.5m的圆柱形集雨蓄水窖设计于地表以下，效果较好，单个集雨水窖蓄水25—66m3，分别确保1333m2—3335m2旱作农业能有效防30天左右的季节性干旱。三是施工：按照设计规格高标准垂直开挖并完成集雨蓄水窖的土石方工程；窖壁，用150#以上混凝土浇筑，壁厚平均10cm，最低6cm，水泥抹面2次；窖顶，对于Φ3×Η4m水窖，用钢筋混凝土浇盖，中间或边缘留一个60cm直径的圆形取水孔，对于Φ6×Η2.5m水窖，不在设计窖顶，水窖周围用空心水泥砖设立防护栏，高80cm左右；窖底平均厚8cm，水泥抹面，建成锅形，便于清淤。四是附属及配套设施：集雨区域若无雨水汇流或径流沟壑，应人工理好水路，确保有水流进水窖，距水窖3m左右，修建沉砂池，规格长宽深为2×1×1m，沉砂池及其通向水窖的引水沟用水泥沙浆硬化处理。

2、配套技术：主要有抑蒸保水、节水补灌技术和作物避旱技术。一是抑蒸保水技术：集雨水窖水面放养细绿萍、水葫芦（莲），能有效减少水面蒸发，保存水量；耕地采用地膜、稻草、作物桔杆及山青覆盖，减轻土壤水分蒸发。据田间试验，玉米全生育期稻草覆盖水分含量平均为21.18%，比对照 17.99%，增加3.19个百分点；辣椒增加3.23个百分点。 同时,通过增施有机肥,改山区习惯顺坡种植为横坡种植,提高耕地截流雨水能力,增加土壤自身水容量，据测定，辣椒增施有机肥1500kg，土壤含水量增加3.35%，延长作物抗旱5—7天。二是节水补灌技术：干旱发生后， 利用相应滴喷灌设施，水窖与补灌作物高度相差4m以上，地势有明显高差优势时，采用微重力滴、喷灌；没有相应设施或高差无明显优势时，采用沟浸灌，既干旱时每隔7天左右，利用田间垄沟，将水窖水放到或人工、电力抽到田间垄沟内，灌满垄沟，使垄上土壤充分吸水湿润；没有起垄开沟的缓坡地旱土，则每隔1—2天，对作物根部浇水补灌一次。三是作物避旱技术：按照市场需求，通过调整种植结构、改革耕作制度、运用良种良法，适时早播或迟播，使旱作农业避开或错过干旱季节。

四、实施效果

1、经济效益：集雨蓄水窖建设成本：Φ3×Η4m1500元、折1m3水60元；Φ6×Η2.5m3000元、折1m3水43元。湘西州自2000年起，配合农业种植结构调整，连续四年实施了集雨蓄水旱作农业，到目前为止，全州8个县市，共计投资700万元，共建集雨水窖6200余个，总容积31万m3，新开引水沟1.9万m，完成土石方33万m3，配套建设沉砂池1.24万m3，基本解决了1550 hm2旱作农业对水的需求。根据不同作物节水补灌定额试验和示范，与对照比较平均每667m2增产效果为：辣椒，750kg；椪柑，600kg；小白菜，125kg；猕猴桃，500kg。四年来，我州集雨蓄水旱作农业项目累计增收1800余万元。典型实例：湘西州永顺县麻岔乡是典型的岩溶干旱区，2002年，该乡实施农业部节水农业项目，当年建设集雨水窖162个，124 hm2旱耕地从此水旱无忧。加上2000—2001年试点的一起，全乡共建设集雨水窖350余个，今年辣椒种植面积发展到300 hm2，比项目实施前增加290 hm2，每667m2生产辣椒2350kg，增产750kg，按市场价格1.2元计算，每667m2  增收900元，项目区共计增收405万元，使全乡顺利进行了农业种植结构的战略性调整，实现了增产增收目标。农民严金生建水窖2个，种植辣椒1334m2，辣椒生育期较对照延长28天，采摘辣椒由过去的4次增加到7次，每667m2产鲜椒4125kg，收入4950元，除去成本709.4元，纯收入4240.6元；农民周广文建水窖4个，种植辣椒5469.4m2，产鲜椒2.31万kg，纯收入近2.2万元；农民张卫标建水窖3个，种植辣椒5602.8 m2，比项目实施前增加4268.8 m2，辣椒生育期延长，采摘由过去3次增加到6次，每667 m2产鲜椒2554kg，比项目实施前增产952kg，纯收入2100元，全年种植辣椒纯收入17640元。

2、节水效益：近三年来，我们进行了旱作农业集雨蓄水补灌定额试验，初步结果为：水果类作物需补水灌溉43—56m3，平均为47.3 m3；蔬菜需补水灌溉18—21 m3，平均为19.7 m3；旱粮类需补水灌溉13.0 m3。Φ3×Η4m集雨蓄水窖：补灌水果类作物340 m2，新增经济效益492.49元，1 m3水增收19.7元；补灌蔬菜类作物813.74 m2，新增经济效益880.44元，1 m3水增收32.55元；补灌旱粮作物1234 m3，新增经济效益148.0元，1 m3水增收5.92元。Φ6×Η2.5m集雨水窖：补灌水果作物893.78 m2，新增经济效益1294.0元，1m3水增收18.48元；补灌蔬菜类作物2147.74 m2，新增经济效益2323.8元，1 m3水增收33.20元；补灌旱粮作物3254.96 m2，新增经济效益390.4元，1 m3水增收5.58元。可见实施集雨节水旱作农业，1 m3水的产出效益为：水果类20元、蔬菜类30元、旱粮5元左右。

3、生态效益：岩溶山区旱作农业通过实施集雨蓄水节灌技术 ，以建设集雨水窖 为核心，配套结合抑蒸保水技术、节水补灌技术等，相应地减少了地表径流量，减轻了项目区及其下游区域地表径流对土壤的冲刷。据观测，单个Φ3×Η4m水窖每年可沉砂石淤泥150kg，Φ6×Η2.5m水窖每年沉砂石淤泥320kg。对于调整农业种植结构、治理生态环境、建设秀美山川都具有十分重要的意义。

五、适宜地区和范围

岩溶山区集雨蓄水技术模式适用于所有旱土坡地,包括“山旱田”，特别是岩溶山区，建设大型蓄、引、提工程难度大，修建集雨蓄水窖，发展雨养农业，实行节水补灌已成为主要并切实可行的节水形式。湘西州的实践证明：实施集雨节水旱作农业符合山区农村的自然特点，与现行的农村经济体制和生产力水平相适应，它不受地形条件限制，工程量小，适用于各种复杂的地理环境，易于同现行的家庭承包责任制相结合，便于千家万户较好地坚持“谁建设、谁所有、谁管理、谁受益”的原则，推广起来，有很好的群众基础；同时，项目投资省、建设周期短、见效快、作用大，对于人畜饮水困难的地方，还可与解决生活用水有机结合起来，既解决人畜饮水又解决旱作农业用水，不仅在干旱缺水地区具有广阔的发展前景和推广价值，而且是山区顺利实现农业产业结构的战略性调整、发展持续高效农业的必然选择，对于促进山区旱作农业形成一乡一品或一村一品格局，推动农业产业化建设，增加农民收入，建设小康社会都具有十分重大的现实意义，值得我们进一步深入研究和不断实践，也应当引起各级政府、有关部门的重视和支持。

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