種植結構優化技術是依據當地的水、土、光、熱資源特征以及不同作物需水特性和耗水規律，以高效、節水為原則，以水定植，合理安排作物的種植結構及灌溉規模，限制和壓縮高耗水、低產出作物的種植面積，從而建立與當地自然條件相適應的節水高效型作物種植結構，以緩解用水矛盾，提高降水和灌溉水的利用效率。該技術可在較大范圍內產生節水效果。
一、 技術原理、要點和適用條件
1、技術原理
不同作物對水分虧缺的反應不同，這集中表現在抗旱節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量的能力。作物的節水性是指作物以較低的水分消耗，維持正常生長發育并獲得一定經濟產量的特性。水分利用效率是指單位耗水量生產的生物量、經濟產量以及經濟價值。許多研究結果表明，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，通常可達到2-5倍。由于不同作物種間的抗旱節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水型種植結構提供了理論依據。
2、技術要點
（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，以充分利用當地水資源。在華北平原兩熟制地區的深井灌區，壓縮高耗水冬小麥、夏玉米等作物，增加傳統的耐旱節水優質高效的作物種植，如春播或者夏播的谷子、高粱等小雜糧、豆類、以及優質飼草、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，嚴格控制稻田的規模，對稻田面積的擴大要進行認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展。對于士壤還沒有徹底脫鹽的鹽漬化地區，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。在南方丘陵地區壓縮一些灌溉保證率不高，冬春嚴重缺水的崗丘稻田，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，果樹或其他經濟作物、經濟林木。
（2）調整作物熟制，使之與水分條件相適應
根據我國夏秋季節降水較多、光熱充足的特點，適當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，淘汰劣質低效的雙季早稻，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，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，由于小麥對水分要求的條件較高，可以改種部分耐旱節水的小雜糧、豆類、飼草，或建立節水高效的輪作制；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82%，其次是春播花生、紅薯和高梁等。
（3）調整作物播期
調整作物播期，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，要根據來水的季節變化特點，合理安排作物種植比例，緩解用水矛盾。
（4）優化協調糧、經、飼三者比例
在滿足糧食生產基本需求的情況下，調整農業結構，壓縮糧食種植面積并提高其品質，增加飼料作物、經濟作物、林果、名優特產作物的種植比例。把目前以糧食作物為主兼顧經濟作物的二元結構，逐步發展為“糧、經、飼”的三元結構。
（5）發展立體、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，應根據當地的自然條件、土壤條件和作物的生物學特性，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，應積極發展間、套、復種等種植方式；無霜期較短、熱量資源較差的地區，應采用以間作為主要形式的種植方式，或實行高稈作物與矮稈作物、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。
立體種植應遵循的原則：
A．不僅作物地上部分的莖、枝、葉應當分布合理，而且作物根系也應搭配合理，使地下部分深、淺根作物配合，達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．根據當地的降水特征，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．根據作物套種的需水特點，調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．根據當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
對于水資源短缺嚴重，種植結構不合理，糧食作物種植比例過大，經濟作物比例過小，作物種植與降水、光熱不適應，茬口不合理，連茬、重茬過多的地區適宜采用該項技術。
5、與其他節水措施（如節水灌溉工程）的關聯性
目前我國的灌溉農業區主要種植小麥、水稻等需水量較大的作物，現有農田灌溉系統大都為渠系灌溉。種植業結構調整后，蔬菜、瓜果、苗圃、花卉等經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施已不能適應結構調整后的灌溉需要，必須對現有灌溉系統進行改造和再利用，在此基礎上，推廣噴灌、微灌等現代灌溉技術，使節水灌溉技術與農業結構調整相適應。如瓜果種植區宜采用滴灌、涌泉灌等灌溉形式；對經濟價值較高的密植型經濟作物種植區可以采用微噴灌；露天種植的經濟價值一般的蔬菜及對灌水要求不高的作物，可根據當地經濟條件，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，進行溝灌或畦灌；溫室作物由于其特殊的內部條件限制，不宜采用普通地面灌溉，應當選用滴灌、微噴灌等灌溉形式。
6、使用成本
種植結構調整后，原來種植糧食作物的農戶可能改種棉花、油料、蔬菜、瓜果、花卉等經濟作物，這些經濟作物與糧食作物相比是勞動相對密集的農作物，所以種植結構調整后勞動力成本會有一定的上升。
7、節水、增產、增效綜合效果
據有關研究表明，運用該項技術在不降低作物產量的條件下可節水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%，農業生產效益提高15%～20%。
8、推廣應用總體情況
（1）總體推廣情況
1980年以來，我國種植業結構發生了較大的變化，1980年到1996年糧食作物面積占農作物總播面積的份額下降了6個百分點，經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
加快種植結構調整，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體系，加強技術服務與示范，加大宣傳，搞好培訓，提高農民整體素質，同時還大力提倡農民個人或聯戶搞節水高效農業項目，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濟思想束縛下，強調“以糧為綱”，使得包括各種經濟作物在內的“多種經營”實際上處于被限制的狀態。
② 農民大多還處在一家一戶的分散種植狀態，種植結構處于無序的局面，種植結構調整難以推行。
③種植結構優化的工作對象是廣大農民和千家萬戶，由于目前很多地方還沒有建立節水經濟機制，國家的節水目標與農民增產、增收目標不一致，影響了種植結構調整的推行。如北京地區將原來的小麥—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，盡管能節水2250立方米每公頃，但農民收入減少817.5元每公頃，如果農民得不到節水成本補償，難以調動廣大農民節水的積極性。
9、技術支撐條件
近年來，國內許多科研單位和高校在區域作物種植結構優化方面進行了大量的工作，提出了相應的支持技術，可為我國各地區因地制宜地確定種植結構優化的方向和目標、措施提供技術依托。
10、主要技術依托單位
中國農業科學研究院農田灌溉研究所、中國農業大學、西北農林科技大學、中國農業科學研究院農業資源與農業區劃研究所、中國水利水電科學研究院水利科學研究所等。
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