黄土高原半干旱区发展集水型生态农业的可行性分析

三、黄土高原半干旱区发展集水型生态农业的可行性分析

黄土高原半干旱区发展集水型生态农业，可以发挥区域优势，减轻水土流失和干旱的威胁，实现农业的可持续发展和生态环境恢复重建。它的实施不但具有客观必要性，而且也具有可行性。对此可以从以下几个方面进行分析。

1.从降水和产流上看

发展集水型生态农业的首要条件是有水可集，而降水的特征则直接影响集水效果。黄土高原半干旱区降水虽少，但降水相对集中于7～9月，形成了一个雨量比较充沛的丰水季，而且降水又多以大雨、暴雨的形式出现。这样的降水特点就使进行集水具有了可行性。再从产流的具体条件看：首先，该区人均占有土地面积大。中部丘陵和残塬区农业人均土地1公顷，建立雨水集流场有充足的条件。其次，坡地面积大。全地区55%的土地为大于7度的坡地，地表经处理后，可有效地防止雨水侵蚀地表，产生径流。同时，在坡地中上部修建水窖和水池，可对下部农田产生自压，不需提引即可灌溉下部农田。第三，降水较地表水和地下水分布面广，处处可以收集利用，受地形和地貌因素限制小。第四，集流雨水，可自流汇集，不需附加动力，适宜丘陵山区和能源缺乏地区。最后，它的投资小，见效快，易于在农户水平上推广。

2.从雨水富集技术上看

雨水富集包含空间和时间两个方面。空间上的富集是指设置集流面，把降水集中起来解决人畜用水和灌溉问题；时间上的富集是指把分散于全年的、主要由小雨构成的降水蓄存起来，集中解决人们生存和作物生长关键时期的用水。

雨水的空间富集：从广义上讲，水资源工程就是一种降水的空间富集。这是在一个较大流域甚至是跨流域范围进行的富集。雨水的空间富集则是在小范围内进行的，大可以到一个十几平方公里的小流域，小可以到一个庭院、一条沥青路面或两块毗邻的地块。一般情况下，为解决人畜用水和小片庭院经济需水的空间富集主要是利用屋顶与庭院；为解决作物缺水问题的空间富集则包括公路、庭院以及集流面等富集形式。实践表明：在年降水量250～400毫米的地区，130平方米左右的防渗集流面就可以解决五口之家的人畜用水和发展少量庭院经济的需要。

雨水的时间富集：该区年降水量从总量上能满足作物生长所需，关键是解决供需错位问题。把经过空间富集的非作物生长期的雨水加以蓄存，用于第二年作物生长关键期进行补充灌溉，或解决旱季人畜饮水所需，这是人在时间上对雨水的调控措施。以上这些在该地区技术上都是可行的。

3.从气候干旱和土壤干旱的区别看

干旱半干旱地区雨水利用的着眼点是解决干旱问题，而干旱有气候干旱和土壤干旱之分。前者在天，具有一定的恒定性，目前人为因素无法逆转；后者在地，具有可变性，在某种程度上可以人为控制。随着科学技术的发展，人为控制土壤干旱的能力正在不断增强。在干旱半干旱地区，正常年景下出现的旱灾主要是土壤干旱所致。因此，通过利用雨水资源是可以改变的。

4.从应用的增产效果看

由于黄土高原半干旱区是典型的生态脆弱带，解决黄土高原问题就是要重建优良的生态环境，构建新的高效农业生态系统。农业生产条件不外光、温、水、肥四大要素。其中光照充足，温度适中，水肥就成为重点考虑的因素。从生态学角度看，土地肥力衰退的根本原因仍然是水分不足以及掠夺性开发。因此，在水肥关系上更要突出水的重要性。

在此问题上，有人通过农业的产投比分析，得出了如下的结论：黄土高原半干旱区增加投入应以化肥为主，强调“以肥调水”。这对于提高土地的生产力虽有一定作用，但实际上在半干旱地区由于无水可调，化肥的增产潜力并不能得到充分发挥。兰州大学干旱农业生态国家重点实验室对土壤水分、降水量分布和春小麦需水量分布规律的实验研究发现：5月底6月初土壤水分达到全年最低值，正值春小麦大量耗水期和生理临界需水期（孕穗期）。缓解这一矛盾的有效途径显然就是在土壤水分低谷到来之前供给一定的水分，缓解土壤水分亏缺。他们1988～1989年在甘肃省定西进行了小麦玉米带状种植的补灌试验，5月下旬灌溉60立方米/亩，产量达到523公斤/亩，比对照旱地增产7倍。由此可以看出，集雨补灌技术同有效的农艺技术相结合，能够实现粮食产量的数倍增加。在此基础上产生了新的高效作物生产系统，经济作物产量和质量也大幅度提高，从而显示出十分诱人的发展潜力。

5.从技术经济分析看

相对于传统的旱作农业来说，集水型生态农业需要较多的投入，因此必须对此进行技术经济分析。改善农业投资效果有两条途径：一是在获得一定投资效果的前提下减少投入；二是在一定投资水平上增加投资效果。前者是如何降低集水成本问题。黄土高原半干旱区有着悠久的旱作栽培历史，在生产实践中已经积累了极其丰富的集水保水经验，需要进行认真的总结、提炼和改进。后者是如何提高有限水资源的经济效益问题。在集水型生态农业实施中，水肥资源的可调性大大增强，通过创造人工环境满足某些高效经济作物的需求也是完全可能的。对于大田作物而言，可以综合挖掘以上两个方面的潜力，根据不同旱农地区经济能力，选取不同的集水保水技术，维持较高和较稳定的土地生产率。其现实的技术经济可行性，已经为许多科学试验和实践经验所证明。

以年降水250～450毫米地区所实施的雨水集蓄工程为例。其做法是采用屋顶和庭院地面硬化集水和水窖蓄水，需要集流面85～170平方米（屋顶按水泥瓦、庭院按混凝土）和20立方米的蓄水窖1眼，总造价（包括群众投劳）是1000～1700元，平均国家补助每户400元，平均每人80元。与甘肃省已建人畜饮水工程平均每人需国家投入155元相比，国家投资减少近一半，运行费用也大为减少。雨水集蓄，国家投入的代价为1元/立方米，是国家补助拉水费用的1/10。因此，采用雨水集蓄解决人畜饮水问题是十分经济的。

在年降水350～450毫米地区，为解决农作物的补充灌溉问题，每公顷灌溉面积所需雨水集蓄系统总造价（包括劳动力投入）为1.95万～4.2万元（总造价取决于集流的形式）。根据示范点的经验，雨水集蓄补充灌溉后，每公顷粮田可增产3000公斤以上，5～7年可以收回工程投资；如种植经济作物，每公顷可增加效益万元以上，2～3年即可收回投资。由此，集蓄雨水发展灌溉也是经济可行的。实践的数据证明，在黄土高原半干旱区发展集水型生态农业，一般情况下，在年降水300毫米以上地区，提倡利用雨水集蓄技术，400毫米以上地区则效果最好。