種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是依據(jù)當(dāng)?shù)氐乃�、土、光、熱資源特征以及不同作物需水特性和耗水規(guī)律，以高效、節(jié)水為原則，以水定植，合理安排作物的種植結(jié)構(gòu)及灌溉規(guī)模，限制和壓縮高耗水、低產(chǎn)出作物的種植面積，從而建立與當(dāng)?shù)刈匀粭l件相適應(yīng)的節(jié)水高效型作物種植結(jié)構(gòu)，以緩解用水矛盾，提高降水和灌溉水的利用效率。該技術(shù)可在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生節(jié)水效果。
一、 技術(shù)原理、要點和適用條件
1、技術(shù)原理
不同作物對水分虧缺的反應(yīng)不同，這集中表現(xiàn)在抗旱節(jié)水特性和水分利用效率的差異。作物抗旱性是在缺水條件下作物能獲得足夠產(chǎn)量的能力。作物的節(jié)水性是指作物以較低的水分消耗，維持正常生長發(fā)育并獲得一定經(jīng)濟產(chǎn)量的特性。水分利用效率是指單位耗水量生產(chǎn)的生物量、經(jīng)濟產(chǎn)量以及經(jīng)濟價值。許多研究結(jié)果表明，在相同干旱條件下，不同作物種間的水分利用效率存在很大差異，通�？蛇_(dá)到2-5倍。由于不同作物種間的抗旱節(jié)水特性與水分利用效率差異以及雨水資源的時空分布不均，這就為作物選擇與合理布局而建立節(jié)水型種植結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)。
2、技術(shù)要點
（1）選擇需水與降水耦合性好、耐旱、水分利用率高的作物品種
適當(dāng)擴大水分利用效率較高的作物（如甘薯、春玉米、馬鈴薯等）種植面積，壓縮水分利用較低的作物（如春小麥、亞麻等）種植面積，以充分利用當(dāng)?shù)厮Y源。在華北平原兩熟制地區(qū)的深井灌區(qū)，壓縮高耗水冬小麥、夏玉米等作物，增加傳統(tǒng)的耐旱節(jié)水優(yōu)質(zhì)高效的作物種植，如春播或者夏播的谷子、高粱等小雜糧、豆類、以及優(yōu)質(zhì)飼草、甘薯、特種玉米和其他特色作物。在北方灌溉水源保證率不高的地區(qū)，嚴(yán)格控制稻田的規(guī)模，對稻田面積的擴大要進(jìn)行認(rèn)真的水資源供需平衡論證。1畝稻田的灌溉用水可以滿足3畝充分灌溉的旱作用水，稻田只能在局部低洼易澇地上發(fā)展。對于士壤還沒有徹底脫鹽的鹽漬化地區(qū)，每年需要大量淡水用于壓堿、洗鹽，平衡士壤鹽分，更需要加大水稻改旱作的力度，推動稻田改制。在南方丘陵地區(qū)壓縮一些灌溉保證率不高，冬春嚴(yán)重缺水的崗丘稻田，即俗稱的“望天田”、“雷響田”，加強地面徑流攔蓄，充分利用相對豐富的天然降水實行退水改旱，或水旱輪作，種植耗水較少但經(jīng)濟效益較高的旱地作物，如棉花、麻類、煙草、瓜菜、藥材，果樹或其他經(jīng)濟作物、經(jīng)濟林木。
（2）調(diào)整作物熟制，使之與水分條件相適應(yīng)
根據(jù)我國夏秋季節(jié)降水較多、光熱充足的特點，適當(dāng)擴大夏秋作物的種植比例，以充分利用水熱資源。如南方三熟制雙季稻區(qū)，淘汰劣質(zhì)低效的雙季早稻，增加一季旱作；在熱量條件兩熟有余，三熟略感不足的長江中下游地區(qū)，改部分雙季稻三熟制為單季稻兩熟制，擴大一季中稻或一季晚稻的種植，保證冬種的充分生長，即常說的“三三得九不如二五得一十”；減少早春整地播種，緩解夏季雙搶期間灌溉高峰期的用水壓力；北方西部干旱條件下的一熟制冬小麥或春小麥地區(qū)，由于小麥對水分要求的條件較高，可以改種部分耐旱節(jié)水的小雜糧、豆類、飼草，或建立節(jié)水高效的輪作制；在黃淮豫東平原，春夏播作物需水和降水的耦合關(guān)系較好，生長期降雨量占年降雨量的60%以上，尤以棉花最高，達(dá)82%，其次是春播花生、紅薯和高梁等。
（3）調(diào)整作物播期
調(diào)整作物播期，使作物生育期耗水與降水相耦合，可以提高作物對降水的有效利用。對于灌區(qū)，要根據(jù)來水的季節(jié)變化特點，合理安排作物種植比例，緩解用水矛盾。
（4）優(yōu)化協(xié)調(diào)糧、經(jīng)、飼三者比例
在滿足糧食生產(chǎn)基本需求的情況下，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，壓縮糧食種植面積并提高其品質(zhì)，增加飼料作物、經(jīng)濟作物、林果、名優(yōu)特產(chǎn)作物的種植比例。把目前以糧食作物為主兼顧經(jīng)濟作物的二元結(jié)構(gòu)，逐步發(fā)展為“糧、經(jīng)、飼”的三元結(jié)構(gòu)。
（5）發(fā)展立體、輪作種植
我國各地因所在的緯度、海拔高度不同，氣候條件有很大差異，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、土壤條件和作物的生物學(xué)特性，采用不同的種植方式，合理搭配種植。一般無霜期較長、熱量充足的地區(qū)，應(yīng)積極發(fā)展間、套、復(fù)種等種植方式；無霜期較短、熱量資源較差的地區(qū)，應(yīng)采用以間作為主要形式的種植方式，或?qū)嵭懈叨捵魑锱c矮稈作物、深根作物與淺根作物的混作等，以充分利用有限的水、肥、光、熱資源。
立體種植應(yīng)遵循的原則：
A．不僅作物地上部分的莖、枝、葉應(yīng)當(dāng)分布合理，而且作物根系也應(yīng)搭配合理，使地下部分深、淺根作物配合，達(dá)到既提高光熱資源利用率，又提高不同深度的土壤水分利用率的目的。
B．根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓卣�，做到不同需水特征的作物合理搭配，并特別重視利用夏秋季節(jié)的雨熱資源。
C．充分注意不同作物的需水要求，采用不同的耕作方式。
D．根據(jù)作物套種的需水特點，調(diào)整灌水時間和灌水方式，盡量做到套種作物和前茬作物或另一套種作物之間一水兩用。
輪作種植應(yīng)遵循的原則：
a．高耗水作物與低耗水作物搭配，有利于水分恢復(fù)和平衡；
b．深根作物與淺根作物搭配，以充分利用土壤深層儲水，并增強土壤蓄納降水的能力，提高土壤水分的保蓄能力；
c．根據(jù)當(dāng)年降雨年型和播前土壤墑情合理安排種植。在干旱年，種植耐旱作物，豐水年種植豐水高產(chǎn)品種。
3、適用作物
適用于各類作物。
4、適用條件
對于水資源短缺嚴(yán)重，種植結(jié)構(gòu)不合理，糧食作物種植比例過大，經(jīng)濟作物比例過小，作物種植與降水、光熱不適應(yīng)，茬口不合理，連茬、重茬過多的地區(qū)適宜采用該項技術(shù)。
5、與其他節(jié)水措施（如節(jié)水灌溉工程）的關(guān)聯(lián)性
目前我國的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)主要種植小麥、水稻等需水量較大的作物，現(xiàn)有農(nóng)田灌溉系統(tǒng)大都為渠系灌溉。種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，蔬菜、瓜果、苗圃、花卉等經(jīng)濟作物的比重將逐步加大，這些作物大都屬小水勤灌型作物，其需水量遠(yuǎn)不如小麥、水稻等高耗水作物大。因而，以防滲混凝土襯砌渠道為主的水利設(shè)施已不能適應(yīng)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的灌溉需要，必須對現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)進(jìn)行改造和再利用，在此基礎(chǔ)上，推廣噴灌、微灌等現(xiàn)代灌溉技術(shù)，使節(jié)水灌溉技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相適應(yīng)。如瓜果種植區(qū)宜采用滴灌、涌泉灌等灌溉形式；對經(jīng)濟價值較高的密植型經(jīng)濟作物種植區(qū)可以采用微噴灌；露天種植的經(jīng)濟價值一般的蔬菜及對灌水要求不高的作物，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件，選用大田固定式、半固定式或移動機組式噴灌灌溉形式，也可以采用低壓管道輸水，進(jìn)行溝灌或畦灌；溫室作物由于其特殊的內(nèi)部條件限制，不宜采用普通地面灌溉，應(yīng)當(dāng)選用滴灌、微噴灌等灌溉形式。
6、使用成本
種植結(jié)構(gòu)調(diào)整后，原來種植糧食作物的農(nóng)戶可能改種棉花、油料、蔬菜、瓜果、花卉等經(jīng)濟作物，這些經(jīng)濟作物與糧食作物相比是勞動相對密集的農(nóng)作物，所以種植結(jié)構(gòu)調(diào)整后勞動力成本會有一定的上升。
7、節(jié)水、增產(chǎn)、增效綜合效果
據(jù)有關(guān)研究表明，運用該項技術(shù)在不降低作物產(chǎn)量的條件下可節(jié)水20%～30%，作物水分利用效率提高0.3千克每立方米以上，降水利用效率提高15%～20%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益提高15%～20%。
8、推廣應(yīng)用總體情況
（1）總體推廣情況
1980年以來，我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，1980年到1996年糧食作物面積占農(nóng)作物總播面積的份額下降了6個百分點，經(jīng)濟作物和其他作物的份額分別上升了3個百分點。其中水稻面積比例下降了3.2個百分點；小麥面積比例西北下降了13個百分點，東北下降4.72個百分點；玉米面積比例增長了2.28個百分點；棉花面積比例下降了0.3個百分點；油料面積比例上升了近3個百分點；蔬菜面積比例增長了5.5 個百分點。
（2）推廣措施
加快種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，除了政策和財力上給予扶持外，還需各級政府建立健全社會化服務(wù)體系，加強技術(shù)服務(wù)與示范，加大宣傳，搞好培訓(xùn)，提高農(nóng)民整體素質(zhì)，同時還大力提倡農(nóng)民個人或聯(lián)戶搞節(jié)水高效農(nóng)業(yè)項目，大力推廣新型管理模式。
（3）限制因素
① 有的地方政府在長期計劃經(jīng)濟思想束縛下，強調(diào)“以糧為綱”，使得包括各種經(jīng)濟作物在內(nèi)的“多種經(jīng)營”實際上處于被限制的狀態(tài)。
② 農(nóng)民大多還處在一家一戶的分散種植狀態(tài)，種植結(jié)構(gòu)處于無序的局面，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整難以推行。
③種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的工作對象是廣大農(nóng)民和千家萬戶，由于目前很多地方還沒有建立節(jié)水經(jīng)濟機制，國家的節(jié)水目標(biāo)與農(nóng)民增產(chǎn)、增收目標(biāo)不一致，影響了種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的推行。如北京地區(qū)將原來的小麥—夏玉米一年兩茬種植模式改為限水型作物春玉米一年一茬后，盡管能節(jié)水2250立方米每公頃，但農(nóng)民收入減少817.5元每公頃，如果農(nóng)民得不到節(jié)水成本補償，難以調(diào)動廣大農(nóng)民節(jié)水的積極性。
9、技術(shù)支撐條件
近年來，國內(nèi)許多科研單位和高校在區(qū)域作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面進(jìn)行了大量的工作，提出了相應(yīng)的支持技術(shù)，可為我國各地區(qū)因地制宜地確定種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向和目標(biāo)、措施提供技術(shù)依托。
10、主要技術(shù)依托單位
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)田灌溉研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、中國水利水電科學(xué)研究院水利科學(xué)研究所等。
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