黄土高原旱作地区径流农业的研究
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摘要
旱地农业在我国和世界农业生产中占据十分重要的地位，随着人口增长和社会经济发展，对日益紧缺水资源的需求量越来越大，成为制约可持续发展的主要因素。因此，以自然降水为唯一供给源的早地农业生产受到普遍重视。
黄土高原地处我国地貌结构的第二阶地，农业历史源源流长，是我国农业发祥地，丘陵沟壑和高原沟壑的地貌特征，使有限的降水连同土壤养分化为径流非目标性输出，付诸东流，成为“地瘠民贫”之区，加之历经长期的过度土地利用、战乱和灾变的摧残，呈现的植被破坏、水土流失、土地破碎与环境劣化，生产力低下，成为国家财政重点支持的贫困地区。鉴于“三水”循环严重障碍及干旱缺水的加剧趋势，人们把解决缺水问题的希望寄托于源头水—降水资源的开发利用，实施径流集蓄技术无疑是解决问题的一系列措施中十分重要的一环。
针对黄土高原早作地区水土资源存在状况，在国家旱地农业攻关任务的基础上，一反只注重农田降水利用率提高的旱作农业技术，充分利用非耕地的有利地形地貌，实施径流向农田富集，拓宽了高原旱作地区农业和农村经济发展的途径。
全文共分八章。第一章是引言，在全面论述日益严峻的水资源短缺态势和干旱加剧趋势的基础上，概述了国内外径流资源利用的研究进展，指出了径流集蓄利用需解决的问题，界定了径流农业的有关概念，提出了研究思路。第二章通过分析黄土高原地貌特征、地面坡度和降水资源转化关系，研究了高原早作地区径流集蓄利用基础，初步提出了径流集蓄适宜类型区。第三章提出了旱作地区降水资源化潜力的有关概念及计算公式，并以黄土高原陇中和陇东为代表区域，计算与评价了降水可供富集的径流水的潜力。第四章总结和研究了径流集蓄的产流及贮聚等主要工程技术。第五章在总结和研究有限补灌理论的基础上，对不同作物补灌技术的水分效益进行了深入探讨，提出了径流水高效利用方案。第六章提出了农田降水就地富集叠加的微集水区概念，并在对作物水分供需关系分析的基础上，系统研究了农田微集水的水分生产潜力
11 西北农林科技大学博士论文：共土高原旱作地区径流农业的研究
增进机理和技术应用的水分效益。第七章从5个方面论述了径流农业技术是降水高效
利用、农民增收、生态环境改善等的主导技术，它己成为黄土高原可持续发展的重要
选择。第八章概括总结了主要研究结论，并就有关问题进行了讨论。
研究取得的主要成果与结论如卜：
（l）在分析总结国内外径流利用技术的基础上，界定了径流农业的有关概念。
认为旱作地区径流农业是以降水资源化为核心，实施非耕地径流向耕地富集和耕地降
水就地富集，增加作物水分满足率和土地生产力的农业综合技术体系，包括地表径流
调控和土壤入渗调控制两个方面。
（2）通过对黄土高原径流集蓄利用的气候学基础、地貌学基础和土地利用基础
的分析，确定以降水量、地貌、地表物质组成和垦殖指数为指标，初步地把黄土高原
旱作地区径流集蓄划分为适宜区、次适宜区和不适宜区三个类型区，认为年降水量
400——550。m的半干旱区到半湿润偏旱区是径流集蓄利用的适宜区，在适宜区内，较
高雨量区是技术效能高效区，较低雨量区是技术的强需求区。
（）提出并界定了降水资源化的理论潜力mt厂 可实现集蓄量（Ra）、现实集蓄
量（R）三个概念及相应的计算公式，认为可用降水资源化的理论潜力开发度（Ra／Rt）。
现实集蓄量开发度（Rr／Rt）、可实现集蓄量开发度（R。／Ra）三个指标对降水资源的
开发利用情况进行评价，并以黄土高原陇东和陇中为代表区域，估算和评价了降水可
供富集的径流水的潜力。结果表明，目前以非耕地为主的径流集蓄中，农村屠民点是
径流场建设的重点区域，径流集蓄量受降水量和径流面积比的双重影响，但降水量是
主导因素。3「耕地径流向耕地富集量的理论潜力开发度可达到13－23％，现阶段可实
现集蓄量开发度为37－47％，尚有60％左右的富集量有待开发，而现实集蓄量开发度只
有 5－10％。
（4）在己有工作基础上，总结提出了道路、混泥土、庭院、片石、原土夯实、
荒坡、塑料和化学材料等径流场类型及其处理方法，深入研究了日光温室棚面集水模
式，棚面集水效率达到84．4％，为解诀高原设施园艺缺水问题提供了技术支撑。
（5）综合己有的、零散的节水补灌理论，系统研究了有限补灌技术在不同作物
上利用的水分效益，认为径流水高效利用理论的核心是在作物需水临界期有限补灌水
分的效益倍增。眼下区域粮食基本平衡，增加农民收入是当务之急，有限的径流水应
以发展经济价值较高的果品和设施蔬菜为宜，水的经济效益相对较高。
（6）针对旱作农田大量水分无效耗损、导致水分利用率不高的实际，率先提出
了农田降水就地富集叠加微集水的概念及技术思路，系统研究了全生育期起垄覆膜和
摘 要 …
休闲期起垄覆膜微集水技术的水分生产潜力增进机理和水分效益。结果表明，依?
Dryland agriculture takes a much important place in the agricultural production in China and all over the world. As the population increase and the social and economic development, demands of limited water resources become more and more, which is detrimental to the sustainable development, and high attention has been paid to the development of rainfed agriculture.
The Loess Plateau, situated at the second stairs of geomorphic features in China, has a long history of agriculture development and is the cradle of Chinese agriculture. The features of hill and gully and highland, together with over land-use and wars and disaster, make water and soil lost, vegetation damaged, land fragmented, environment deteriorated, and crop productivity lowed, which bringing the areas into barren and poverty-stricken region being financially supported by the state with emphasis. In view of the trends that water circulation becomes seriously hindered as well as the drought and water shortage, more and more importance has been attached to development of rainwater resources, and runoff water management technologies has been taken as a leading measure to resolve these problems.
Considering the current situation of water and soil in the Loess Plateau and the limitations of Water-Soil Conserving Agriculture to improve water use efficiency and resolve the moisture deficits in crop production, based on the implementation of the State Dryland Agriculture Project, this research has been conducted to find a new approach of agriculture and rural economy development in rainfed areas, by rainwater-harvesting and its high efficient use in agricultural production.
The paper is divided into 8 chapters. Chapter one is introduction, which presents the thoughts of the research and defines the concepts of Runoff Agriculture based on the discussions of trend of increasingly severe water resources shortage and drought damages, and the summaries of advances of runoff water collecting and its use in China and abroad. Chapter two, founded on physical features and land slope and rainfall use, analyses the foundation of collecting and storing and using
runoff water, and proposes the suitable development regions of runoff water harvesting. Chapter three defines and gives the potential concepts and formulas of rainfall resources availability, and computers and evaluates potentials of available runoff water to be harvested in the Middle and East part of Gansu. Chapter four outlines engineering construction of rainwater harvesting systems. Chapter five brings forward the preference plan of effective and efficient use of runoff water stored in cellars through detail studying effects of limited irrigation on WUE in different crops. Chapter six puts forward the concepts of in-field water resources richening and concentrating in place, and studies systematically the mechanism of improving water production potential of farmland and the technologic effects of in-field water harvesting and conservation on WUE and crops yield. Chapter seven discusses the importance of runoff water management technologies to increase water use efficiency and fanners' income, to better ecological environment, and to force sustainable development of the Loess Plateau. Chapter eight summarizes main conclusions of the research, and makes discussions on related questions.
The main conclusions made in the research are as follows:
(1) Based on the analysis and summary of runoff harvesting and its use in China and abroad, definitions of Runoff Agriculture are given in the paper. Runoff Agriculture ofRainfed Areas (KARA), centering on rainfall resource availability, is an integrated water management technological systems, which consists of surface runoff water and soil infiltration control, to address the water satisfaction of water supply relative to crop water requirement and to increase the land productivity, by transferring runoff water occurring in catchment surfaces, such as roads and concrete yard grounds and slope land etc, to farmland and in-field water richening and concentrati
黄土高原地处我国地貌结构的第二阶地，农业历史源源流长，是我国农业发祥地，丘陵沟壑和高原沟壑的地貌特征，使有限的降水连同土壤养分化为径流非目标性输出，付诸东流，成为“地瘠民贫”之区，加之历经长期的过度土地利用、战乱和灾变的摧残，呈现的植被破坏、水土流失、土地破碎与环境劣化，生产力低下，成为国家财政重点支持的贫困地区。鉴于“三水”循环严重障碍及干旱缺水的加剧趋势，人们把解决缺水问题的希望寄托于源头水—降水资源的开发利用，实施径流集蓄技术无疑是解决问题的一系列措施中十分重要的一环。
针对黄土高原早作地区水土资源存在状况，在国家旱地农业攻关任务的基础上，一反只注重农田降水利用率提高的旱作农业技术，充分利用非耕地的有利地形地貌，实施径流向农田富集，拓宽了高原旱作地区农业和农村经济发展的途径。
全文共分八章。第一章是引言，在全面论述日益严峻的水资源短缺态势和干旱加剧趋势的基础上，概述了国内外径流资源利用的研究进展，指出了径流集蓄利用需解决的问题，界定了径流农业的有关概念，提出了研究思路。第二章通过分析黄土高原地貌特征、地面坡度和降水资源转化关系，研究了高原早作地区径流集蓄利用基础，初步提出了径流集蓄适宜类型区。第三章提出了旱作地区降水资源化潜力的有关概念及计算公式，并以黄土高原陇中和陇东为代表区域，计算与评价了降水可供富集的径流水的潜力。第四章总结和研究了径流集蓄的产流及贮聚等主要工程技术。第五章在总结和研究有限补灌理论的基础上，对不同作物补灌技术的水分效益进行了深入探讨，提出了径流水高效利用方案。第六章提出了农田降水就地富集叠加的微集水区概念，并在对作物水分供需关系分析的基础上，系统研究了农田微集水的水分生产潜力
11 西北农林科技大学博士论文：共土高原旱作地区径流农业的研究
增进机理和技术应用的水分效益。第七章从5个方面论述了径流农业技术是降水高效
利用、农民增收、生态环境改善等的主导技术，它己成为黄土高原可持续发展的重要
选择。第八章概括总结了主要研究结论，并就有关问题进行了讨论。
研究取得的主要成果与结论如卜：
（l）在分析总结国内外径流利用技术的基础上，界定了径流农业的有关概念。
认为旱作地区径流农业是以降水资源化为核心，实施非耕地径流向耕地富集和耕地降
水就地富集，增加作物水分满足率和土地生产力的农业综合技术体系，包括地表径流
调控和土壤入渗调控制两个方面。
（2）通过对黄土高原径流集蓄利用的气候学基础、地貌学基础和土地利用基础
的分析，确定以降水量、地貌、地表物质组成和垦殖指数为指标，初步地把黄土高原
旱作地区径流集蓄划分为适宜区、次适宜区和不适宜区三个类型区，认为年降水量
400——550。m的半干旱区到半湿润偏旱区是径流集蓄利用的适宜区，在适宜区内，较
高雨量区是技术效能高效区，较低雨量区是技术的强需求区。
（）提出并界定了降水资源化的理论潜力mt厂 可实现集蓄量（Ra）、现实集蓄
量（R）三个概念及相应的计算公式，认为可用降水资源化的理论潜力开发度（Ra／Rt）。
现实集蓄量开发度（Rr／Rt）、可实现集蓄量开发度（R。／Ra）三个指标对降水资源的
开发利用情况进行评价，并以黄土高原陇东和陇中为代表区域，估算和评价了降水可
供富集的径流水的潜力。结果表明，目前以非耕地为主的径流集蓄中，农村屠民点是
径流场建设的重点区域，径流集蓄量受降水量和径流面积比的双重影响，但降水量是
主导因素。3「耕地径流向耕地富集量的理论潜力开发度可达到13－23％，现阶段可实
现集蓄量开发度为37－47％，尚有60％左右的富集量有待开发，而现实集蓄量开发度只
有 5－10％。
（4）在己有工作基础上，总结提出了道路、混泥土、庭院、片石、原土夯实、
荒坡、塑料和化学材料等径流场类型及其处理方法，深入研究了日光温室棚面集水模
式，棚面集水效率达到84．4％，为解诀高原设施园艺缺水问题提供了技术支撑。
（5）综合己有的、零散的节水补灌理论，系统研究了有限补灌技术在不同作物
上利用的水分效益，认为径流水高效利用理论的核心是在作物需水临界期有限补灌水
分的效益倍增。眼下区域粮食基本平衡，增加农民收入是当务之急，有限的径流水应
以发展经济价值较高的果品和设施蔬菜为宜，水的经济效益相对较高。
（6）针对旱作农田大量水分无效耗损、导致水分利用率不高的实际，率先提出
了农田降水就地富集叠加微集水的概念及技术思路，系统研究了全生育期起垄覆膜和
摘 要 …
休闲期起垄覆膜微集水技术的水分生产潜力增进机理和水分效益。结果表明，依?
Dryland agriculture takes a much important place in the agricultural production in China and all over the world. As the population increase and the social and economic development, demands of limited water resources become more and more, which is detrimental to the sustainable development, and high attention has been paid to the development of rainfed agriculture.
The Loess Plateau, situated at the second stairs of geomorphic features in China, has a long history of agriculture development and is the cradle of Chinese agriculture. The features of hill and gully and highland, together with over land-use and wars and disaster, make water and soil lost, vegetation damaged, land fragmented, environment deteriorated, and crop productivity lowed, which bringing the areas into barren and poverty-stricken region being financially supported by the state with emphasis. In view of the trends that water circulation becomes seriously hindered as well as the drought and water shortage, more and more importance has been attached to development of rainwater resources, and runoff water management technologies has been taken as a leading measure to resolve these problems.
Considering the current situation of water and soil in the Loess Plateau and the limitations of Water-Soil Conserving Agriculture to improve water use efficiency and resolve the moisture deficits in crop production, based on the implementation of the State Dryland Agriculture Project, this research has been conducted to find a new approach of agriculture and rural economy development in rainfed areas, by rainwater-harvesting and its high efficient use in agricultural production.
The paper is divided into 8 chapters. Chapter one is introduction, which presents the thoughts of the research and defines the concepts of Runoff Agriculture based on the discussions of trend of increasingly severe water resources shortage and drought damages, and the summaries of advances of runoff water collecting and its use in China and abroad. Chapter two, founded on physical features and land slope and rainfall use, analyses the foundation of collecting and storing and using
runoff water, and proposes the suitable development regions of runoff water harvesting. Chapter three defines and gives the potential concepts and formulas of rainfall resources availability, and computers and evaluates potentials of available runoff water to be harvested in the Middle and East part of Gansu. Chapter four outlines engineering construction of rainwater harvesting systems. Chapter five brings forward the preference plan of effective and efficient use of runoff water stored in cellars through detail studying effects of limited irrigation on WUE in different crops. Chapter six puts forward the concepts of in-field water resources richening and concentrating in place, and studies systematically the mechanism of improving water production potential of farmland and the technologic effects of in-field water harvesting and conservation on WUE and crops yield. Chapter seven discusses the importance of runoff water management technologies to increase water use efficiency and fanners' income, to better ecological environment, and to force sustainable development of the Loess Plateau. Chapter eight summarizes main conclusions of the research, and makes discussions on related questions.
The main conclusions made in the research are as follows:
(1) Based on the analysis and summary of runoff harvesting and its use in China and abroad, definitions of Runoff Agriculture are given in the paper. Runoff Agriculture ofRainfed Areas (KARA), centering on rainfall resource availability, is an integrated water management technological systems, which consists of surface runoff water and soil infiltration control, to address the water satisfaction of water supply relative to crop water requirement and to increase the land productivity, by transferring runoff water occurring in catchment surfaces, such as roads and concrete yard grounds and slope land etc, to farmland and in-field water richening and concentrati
引文
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