节水灌溉与径流农业

　（二）化学处理
　　雨水集存的一种有前途的措施，是用化学药品处理土壤，这些化学药品能封闭土壤孔隙或使土壤具有斥水性。
　　钠盐能使土壤的粘粒分散，部分地封闭土壤孔隙，使在含有粘粒的土壤上径流增加。钠盐作为土壤封闭剂很值得研究，因为它价廉，容易购备，并且能抑制杂草生长。
　　斥水化学药品，如沥青和石蜡作为土壤封闭剂，可用在稳定的、遇水不膨胀的土壤上。
　　沥青用于建造不透水的集水区，是有希望的，特别是它适用于喷洒铺面。在美国修集水区时，先在坡面上清除草木、整平地面，洒用消毒剂、除莠剂，再喷上两层沥青，一层用来封住土壤毛孔，另一层用来防止风化。在适当的斜坡上，沥青集水区可维持四、五年。近来采用塑料和玻璃纤维加固沥青，并采用砂石覆盖集水区，效果更佳。
　　把颗粒状的石蜡撒在地上，使其在阳光下融化，渗入土壤毛细孔，也可将溶化的石蜡喷洒在地面上。经验证明，用石蜡处理的小区，产生的径流为雨量的90%，未处理小区只产生30%的径流。石蜡处理区的径流含盐量少（每升少于50毫克），有机物含量少到几乎测不出来。
　　（三）土壤覆盖
　　在一些情况下，更好的办法是用一层防水薄膜将土壤盖上，而不是把土壤本身制成泄水表面。尤其是对于多孔的、不稳定的土壤，采用塑料薄膜建造廉价的雨水汇集区是有希望的，但薄膜容易被风损坏。铺盖砂石的塑料薄膜，效果良好，砂石保护了底层的薄膜，防止辐射和风的破坏，如妥为修建和管理，有效期可超过20年。
　　干旱地区的降雨是零星的、断续的，当降雨集存技术用于"径流农业"时，水就保存在耕种的土壤里。在开采地下水不现实的地区，采用集存雨水措施，发展径流农业是适宜的。它还特别适用于小村庄、学校、家庭、小园地、牲畜和野生动物的供水。有时也可以修建集水小区来供应现存的贮水设施（水库、坑塘等）。
　　在提高水的利率（包括灌溉水和自然降水）方面，本文着重介绍了节水灌溉和径流农业，也简要地涉及到减少渗漏损失和抑制水面蒸发的问题。但值得注意的是，提高水的利用率除应采取以上措施外，还应注意抑制土面蒸发，抑制蒸腾，选育抗旱优良品种，加强农作物的田间管理和控制农业环境等有关措施，并注意综合考虑才能取得更好的效果。

（三）加速节水灌溉
　　目前，我国所采用的灌水技术，主要是地面灌溉，由于受到资金、能源和喷、微灌设备条件的限制，不可能在短期内大量发展喷、微灌。因此，当务之急是充分利用好现有北方旱区的水利设施，改进地面灌溉的灌水技术，同时，要在水源不足的特别干旱的地区大力发展喷、微灌。
　　近十多年来，我国喷灌面积有一定的发展，1985年喷灌面积为675万亩，占灌溉面积的0.9%，而我国半干旱和干旱地区的喷灌面积为444万亩，占全国喷灌面积的65.8%，目前正在稳步发展中，以滴灌为主的微灌，近几年来开始起步，1983年我国微灌面积为20万亩，仅占灌溉面积的0.03%。世界上发达国家的喷灌、微灌的发展相当的快，苏联1980年喷灌面积已达1.53亿亩，占灌溉面积的47%。美国1985年喷灌面积1.35亿亩，占灌溉面积37%，法国和联邦德国的喷灌面积占灌溉面积分别为75%（1980年）91%（1983年）。南斯拉夫、民主德国、保加利亚、匈牙利、罗马尼亚、捷克的喷灌面积占灌溉面积分别为31%，47%，60%，63%，80%和90%。据1983年统计，美国和苏联的微灌面积分别为278万亩和168万亩，各占灌溉面积的0.7%0.05%。地处西亚干旱地区的以色列的内盖夫沙漠约为全国的一半，沙漠中生长着一些小灌木，沙漠表面有土壤化层，这里的沙漠只要有水就可以变为肥沃的土地，因此，那里非常重视节水灌溉技术的使用与发展。以色列在1966年就有喷灌面积229万亩，几乎实现了耕地面积喷灌化。据1983年统计，以色列微灌面积为123万亩（柑桔、棉花、水果），其节水灌溉技术在世界上是领先的。他们的喷灌、微灌的成果已经在实际中得到应用。
　　我国喷灌和微灌的面积是相当少的，而我国北方旱区的疆域相当广阔。该区水资源不足，灌溉水的利用率又很低。为了充分利用和保护好有限的水资源，造福子孙后代，必须因地制宜地大力发展喷灌灌水技术。
　　我国北方旱区内，草甸盐渍化土壤、沼泽盐渍化土壤和灌区次生盐渍化土壤等地区，贮存有大量浅层地下咸水，可利用矿化度小于3克·升-1的咸水发展滴灌。这不仅利用了浅层地下咸水的资源，还可促使浅层地下咸水的淡化，降低地下水位，有利于盐渍化土壤的改良。
　　要提高我国北方旱区灌溉水的有效利用率，除了改进灌水技术，推行节水灌溉之外，还要防止输水渠道系统和蓄水工程（水库、坑塘等）的渗漏损失。目前，我国灌区多为土质渠道，不少灌区的渠道系统紊乱，渠道弯曲多，渠线长，所以渠系有效利用系数低，一般只有0.3-0.5，而有50-70%的水在渠道系统输送过程中渗漏和蒸发损失掉了。为此，我们要进行渠道系统改建，加强计划用水，实行轮灌，缩短固定渠道输水时间，也要采取渠道防渗措施。有条件的地方，可推行输水管道化，使渠道系统的输水损失降低到最低限度，以提高灌溉水的利用率。
　　土质沟渠、水库、池塘，因土壤是多孔体，渗漏损失严重，并造成邻近地区渍水、盐渍化和土壤侵蚀。
　　而现代工业技术提供了很多廉价防水材料，可阻止贮水、输水工程的底、壁透水。例如，对于土壤含粘粒量大于15%的地方，可采用钠盐处理。钠盐可分散粘粒；又如采用水泥或沥青护面；也可采用聚乙烯、聚丙烯塑料薄膜做防渗材料，在薄膜上加盖土壤、砾石，以资保护。较深水库和石质土壤上的水库，应采用较厚、韧性较强的乙烯基，或加强的聚丙烯薄膜。
　　我国北方干旱地区的水库、池塘、沟渠的水面蒸发十分严重，但常被忽视。由于水面暴露面积大，水面蒸发损失超过了生产用水。抑制水面蒸发是增加供水量的重要手段，不需增加工程，就能增加蓄水能力。在水面上使用一层阻止水分气化"阻挡层"，可抑制水面蒸发。例如，自动扩散在水面上，形成密封层的液态化学制剂，如十六醇，它的细长分子，在水面排列一个分子厚的分子层，盖在水面上，15亩水面用量小于60克，需量极少，不限制氧气进入，对人、鱼无毒。但它易受风浪影响。又如，漂浮石蜡板，日晒后融化，在水面上成一柔软的薄膜层。美国亚利桑那州，在一个贮水池覆石蜡4年仍完好，蒸发抑制率达85%，。该石蜡层在天冷时破裂，而晒热后又融化，重新成膜。也可以放置一些漂浮水泥板，多孔轻质塑料等。在西南非洲一座15亩水面的水库上，抑制蒸发效果显著。用固态板抑制蒸发时，可能引起水温增高，以选用绝热、浅色、能避免太阳能进入水体的反射材料为好。此外，用粗沙和卵石填充水库，将水贮存在沙石间的孔隙中，并使水位保持在填充物堆积的表面30厘米以下，也可避免或减少蒸发。

二、径流农业（雨养农业）

　　从岗坡地汇集降雨径流并用于农业生产，这就是径流农业。其基本要求是集水区来供应种植区足够的水量。根深的多年生作物更能适应径流农业，因为它能利用贮存在土层深处的土壤水。对某些深根、耐旱的果树，可能取得良好的效果。生育期短的农作物（缩短了植物蒸腾和土壤蒸发损耗水分的时间）也能适应径流农业。用径流种植饲草可以增加产草量，大大增加草原的载畜量。径流农业可以延长富含营养的多汁饲料的供应季节，甚至可在特别需要时提供青饲。
　　约在4000年以前，雨水集成的径流农业就已产生。径流农业使平均年降雨量少到100毫米的田地，也能进行作物生产。古代中东的农民曾清理岗坡上的杂物以增加径流，又沿等高线堆置石坝来汇集径流，并引水到较低的农田。这些措施使农业在沙漠地区得以发展，使许多沙漠地区受益。以色列内盖夫沙漠的径流农业使牧草、大田作物和果园都取得极好的收成，产量比旱地农业高得多，而与灌溉农业的产量相当。麦类产量达每亩约80-300公斤，水果每亩约200-1000公斤，苜蓿草（鲜重）每亩约1000-2500公斤。
　　以色列内盖夫沙漠径流农业的集水区与耕地面积比例为20：1。在年降雨量只有100毫米的地区，耕地得到的水量约等于300-500毫米的雨水。它将一些小流域分成1-3公顷的小集水区，使径流能畅通地流进岗坡上的水渠里，水渠把水引到修成梯田的耕地里。耕地修有石彻水簸箕，还可使集入农田多余的水流入比它更低的田块。
　　除了较大面积的集水措施外，在内盖夫沙漠地区也采用微集水面积种植。所谓微集水面积种植，就是在雨水过少、难以形成较大地面径流的地区，在微集水面积周围建起集水区，从集水区上收存雨水形成径流，集中到较低的平坑内，只在坑里种一棵树。微集水面积比起大型集存雨水方法，效率提高了。因为输水损失减少到最低限度。它在雨小、在别处不能供水时，也照样能提供径流。采用微集水面积种植，不需要修水渠、梯田和梯田坎。此外，微集水面积在任何斜坡上都可以修建，甚至包括在几乎水平的平原地段，对不适于采用径流农场院的大片平坦土地上，也可以采用微集水面积种植。
　　微集水面积种植方法，在我国有着悠久的历史，积累了丰富的经验。我国丘陵山区的水土保持工作中，有很多是利用微集水面积种植的措施。尤其是黄土地区可以充分发挥深厚黄土层的土壤贮水作用。甘肃省定西地区修挖的复式反坡梯田。就是把梯田田面修成反坡，成为反坡梯田（外高里低）并在反坡梯田上方留有一定坡长的坡地，作为"产流区"，汇集降雨径流，用坡地产生径流补充反坡梯田的土壤水分。即采用"以坡补田"的方法。荒坡造林所用的水平沟、鱼鳞坑、沟坑相连，也是利用微集水面积的水土保持措施。
　　采用径流农业要调查研究：（1）土壤及其蓄水能力，特别是土层深度、土壤的保水、失水及是否易冲刷等方面的特性。种植地段的土层厚度最低限度要有1.5-2米，土壤要透水性强，有高度的贮水能力。集水区土壤必须是不易透水的。（2）地形，主要是坡降及天然径流的流向。（3）降雨特点，主要是降水总量及降水的可靠性等，雨季处在低温季节，平均雨季降雨量最少要达到80毫米。如雨季处在蒸发量大的高温季节，平均雨季雨量必须超过80毫米。在干旱地区，尽管不常下雨，可是将雨水集存起来，其水量仍是可观的，比如在1公顷的土地上，10毫米的降雨就等于100立方米的水。在平均雨量少到80毫米的干旱地区，集存在雨水是可以采用的。我们可以改变地表状况的办法来增加降雨径流。
　　（一）田地个整
　　坡降平缓的小集水区（坡降为1-5%为适宜），集存雨水的效果最好。通过清除坡面上的岩石和草木，并把土壤表面压实，一般就可以增加降雨径流量。沿岗坡等高线修筑渠道，可以汇集径流水，并把径流水输入在洼地的坑塘里或引入较低的农田。这些简单的田间工程，主要问题是应避免和防止冲刷。所以只有当土壤冲刷不严重，又有廉价的坡地可利用时，这样的田地修整，才可以成为很经济的集存雨水的方法。