田间农艺节水技术
为了充分利用灌到作物根系活动层内的水分（包括降水直接渗入的水分），所采取的各种耕作栽培技术，称为田间农艺节水技术。其核心是减少无效蒸发，防止地下渗漏，改善作物生长的生态条件，提高作物产量和水分利用效率。田间农艺节水技术包括地面覆盖、耕作保墒、合理施肥以肥调水等。
（一）地面覆盖节水技术
土壤表面蒸发要浪费大量水分，据赵聚宝等资料，在半湿润偏旱地区，冬小麦全生育期的土壤蒸发量占总耗水量的44%～48%，在半干旱地区由于作物生长状况较差，其量一般还要大，甚至达到总耗水量的60%。研究表明，土面蒸发往往在一次降雨或灌溉后为最大，以后随土壤含水量的降低而减少，如湿土壤表面蒸发速度可达到0.6～0.7mm/h，而干土壤仅为0.1～0.2mm/h。土壤蒸发对作物生长发育无直接意义，因而降低土壤蒸发，对节水增产非常重要。
实践证明，在地面设立一挡水层或多孔的覆盖物，能有效抑制土壤蒸发。地面覆盖一般有地膜覆盖、秸秆覆盖，甘肃和宁夏等地区还有砂面覆盖。都有明显的蓄水保墒、调节地温、改良土壤、保持水上作用。这里主要对地膜覆盖和秸秆覆盖予以介绍。
1.地膜覆盖
地膜覆盖技术是在20世纪50年代初期随着塑料工业的兴起而发展起来的。我国1979年开始试验示范，此后发展迅速。1983年我国的地膜覆盖面积已跃居世界第一位，目前我国每年的农田地膜覆盖已达670×104hm2以上。覆盖的作物共60多种，已由经济作物向粮食作物发展，由单一覆盖技术向品种、土肥、植保、化学除草、专用地膜与机械化覆膜等综合配套技术方向发展由增加产量向提高产量和品质及节水并重方向发展。
（1）地膜覆盖的效应 一是增温保墒、改善土壤理化性质。据试验，地膜覆盖后0～5cm深的土壤平均温度比未覆膜高3～4℃。播种后30天的棉田，覆膜后0～5cm土层较露地少失水3.6%。
二是促进种子萌发，使作物出早首和壮苗。如在辽宁省棉花出苗期一般15～20天以上，常因烂种烂芽、出苗不齐而低产。地膜覆盖后，棉花提前5～8天出苗，一播全苗。据试验，地膜覆盖棉花，苗期侧根数比对照多12～33条，增加49%，铃絮期比对照多5～17条，鲜根重增加16～20g。
三是促进作物早熟高产。与露地相比，地膜覆盖的作物生育期一般提早10～20天，开花期提前3～16天，结实期提前4～15天。地膜覆盖的作物增产效果十分显著，一般增产20%～50%左右，产品质量也有一定提高。棉花覆膜每公顷增收皮棉225～675kg，增产率50%以上；花生覆膜每公顷产量达2730kg，较对照增产55%。
（2）地膜覆盖方式与技术 按覆膜位置，地膜覆盖有行间覆盖和根区覆盖两种方式；根据栽培方式又可分为畦作覆盖、垄作覆盖、平作覆盖和沟作覆盖；根据播种与覆盖程序还可分为先播后覆膜和先覆膜后播种两类。具体选用何种方式，应根据当地自然条件、作物种类、生产季节及栽培习惯而选择。
地膜覆盖技术要点包括：选择肥力较高的土地，精细整地；施足基肥早起空，喷施除草剂；抓好覆盖质量，防止风吹揭膜；加强田间管理，防止生长后期早衰；收获后应及时捡净收回残膜，防止污染。
2.秸秆覆盖
秸秆覆盖一般指利用农业副产物（秸秆、落叶、糠皮）或绿肥为材料进行的农田覆盖。各种作物的秸秆约占生物产量的2/3，所以每年都有大量的秸秆可用于覆盖。我国北方农区历来就有秸秆还田的习惯，大量实践和试验表明，秸秆覆盖还田是最科学、最有效的改土培肥和保持土壤方法，在北方旱区节水增产和农业可持续发展中具有特殊意义。秸秆覆盖的节水增产作用可归以下两方面。
一是改土培肥。秸秆的分解可提高土壤有机质含量、蚯蚓数量及改善土壤理化性质。据试验，砂壤质和中壤质连续覆盖秸秆后，土壤有机质由0.88%和0.94%逐渐增至1.06%和1.17%；麦田休闲期0～15cm土层内，不覆盖处理的蚯蚓仅1～2条，覆盖每公顷3000kg秸秆的12条。
二是保持水土，增加土壤含水量。在连续降雨中，当强度超过土壤入渗能力后则产生地表径流，在坡地则引起土壤侵蚀。土壤表面覆盖秸秆后，可直接缓冲雨滴对土壤颗粒的冲击分解，防止板结而促进水分入渗。同时，秸秆覆盖可切断蒸发面与土壤毛管联系，有效抑制土壤蒸发，增加土壤含水量。据实验，模拟降雨强度在147mm/h进行降雨15min，坡度为0℃、5℃和25℃情况下，秸秆覆盖的降水入渗土壤（容重1.2g·cm-3）深度增加10%、94%和75%；径流量分别减少68%、74%和54%，土壤流失量减少67%、88%和32%。另据试验，冬小麦和春玉米生育期秸秆覆盖使降水保蓄率比不覆盖的提高24%和20%；农田冬闲期秸秆覆盖减少土壤蒸发为48%。
众多资料表明，冬小麦夏闲期秸秆覆盖一般增产10%～20%，在干旱年份达50%以上。冬小麦生育期秸秆覆盖3000～4500kg/hm2，增产21%～58%，水分利用效率提高4.8～8.6kg/（mm·hm2）。少免耕整秸秆覆盖玉米，第一年增产10%～20%，连续两年覆盖增产44%，连续三年覆盖增产75%。拔节期覆盖秸秆的春玉米还增产15%～58%。
秸秆覆盖的重要性是不容置疑的，但要大面积推广应用，必须注意与种植制度改革和改善机械耕作技术相结合，同时，注意防止病虫害、杂草危害和春季低温造成的不利影响。
（二）抗旱耕作节水技术
抗旱耕作，是通过耕、耙、耪、锄、压等作业改善土壤耕层结构，充分接纳和利用自然降水，尽量减少土壤蒸发和其他无效水分消耗，为作物生长发育和节水高产创造一个水、肥、气、热相协调的土壤环境。
抗旱耕作是由蓄水和保墒两方面组成，土壤耕层和贮水层里纳蓄雨水越多，土壤中墒情保持得越好，则旱季作物生产越稳定。要获得一季作物或全年丰收，必须根据当地土壤水分动态变化规律，灵活运用各种抗旱耕作技术，“蓄住天上水，保住土中墒”，这里介绍两种在传统技术基础上改进、且已在实践中证明有效的蓄水保墒耕作技术。
1.深松耕法
深松耕法是只疏松土层而不反转土层的一种土壤耕作方式。深松耕法打破了传统平翻耕法和垄作耕法的犁底层，创造了纵向虚实并存的耕层结构。根据不同地区和作物类别，可以构造各种虚实比例的耕层。小麦和谷子等需要较紧密耕层的作物，可采取虚少实多的深松方法。种植块根、块茎作物，春墒适宜或有涝害地段，可调节为虚多实少的深松法。
深松耕法的虚部位透气性较强，利用地面热空气可提高地温，还可接纳大量雨水。在雨季，实部位总空隙较少，蓄水量也较少，可免于涝害。试验结果表明，深松耕法土壤透水性好，渗水快，水分入渗较深。
在试验推广深松耕法过程中，出现了各种深松少耕措施，如全面深松、间深松、浅翻深松、灭茬深松等。试验表明，这些深松耕法在土壤松土效果、提高土壤蓄水能力及作物产量等方面都有较好效果。
2.免耕少耕法
免耕少耕法在美国中西部半干旱地区已推广多年，由于国情差别，目前在我国应用还不多。免耕少耕法具有保持水土和抗旱增产的效果，它从减少耕作次数发展到一定年限内免除一切耕作，用免耕机具一次完成灭茬、松土、开沟、播种、施肥、散药、覆土和填压等作业。其后作物生育期不再进行田间作业，直至收获。
残茬或秸秆覆盖与除草剂的应用，是形成免耕少耕法的两个重要环节；免耕少耕法的关键，是为播种创造良好的种床，以及种子发芽和苗期生长所要求的苗床条件。传统的耕作法使用的是有壁犁耕翻，虽然创造了种床，但随后的多次作业和降雨影响使耕层又变得紧实。免耕少耕法抗旱增产的原理，一是用生物的措施——秸秆覆盖代替了土壤耕作，以秸秆保持土壤的自然结构，增加土壤贮水量和有机质，防止了水土流失；二是化学除草剂和杀菌剂，取代了土壤耕作对除草和反埋害虫和病菌的作业。
免耕少耕法在坡地上显示出常规平翻法无法比拟的优点。在20%坡度的耕地上，普通耕作法条播的作物已受到水蚀的严重影响，而免耕少耕法可有效防止水蚀和风蚀的破坏作用。据试验，免耕少耕法可使玉米增产10%～20%。大豆、棉花、烟草和饲料作物，及轻沙土壤上的根用作物甜菜等，免耕少耕法也应用成功。
（三）合理施肥以肥调水技术
“有收无收在于水，多收少收在于肥”，这句农谚早已为我国群众所熟知。过去增肥地力的手段主要是施农家肥和生物养田。自近代化肥工业发展后，化肥使用逐步广泛，增产效果明显。但是，长期单一施用化肥的消极作用也表现出来。因而合理培肥地力、用养结合已成为农田持续增产的重要方向。合理施肥、水肥耦合是提高水分利用效率的重要途径，据试验，小麦产量在1500～2250kg/hm2的低肥农田，水分利用效率为5.55～6kg/（mm·hm2）；产量在3000kg/hm2的中肥农田，水分利用效率为8.25～9kg/（mm·hm2）；产量在6000kg/hm2的高肥农田，水分利用效率为13.5kg/（mm·hm2）。
1.有机肥与化肥配施技术
有机肥与化肥配合使用，是我国近年推行的一种施肥制度，其增产效果远高于单独使用有机肥或化肥，同时还具有培肥地力，改良土壤，提高肥效，优化生态环境，防止环境污染等作用。
化肥在旱作低产条件下，具有明显作用。在宁夏南部山区旱作生产中，综合应用化肥、有机肥和耕作覆盖等技术于春小麦的结果表明，化肥在增产中的贡献率为50%，有机肥占30%，耕作覆盖占20%。研究证明，化肥能有效促进作物生长，降低蒸发/蒸腾比。显著提高水分利用效率。
2.氮磷配比施肥技术
氮磷营养均可以提高作物的水分利用效率，但我们的研究表明：两者的作用机理不同，施氮并不能明显改善作物的生理耐旱性，只是在一定程度上改变了作物对干旱的适应方式，满足了作物生长发育的需要；而磷素营养则具有同时提高作物与旱性和耐旱性的双重作用，明显增强了作物对干旱的适应能力。因此氮磷配施既满足了作物的养分需求，又能发挥不同营养元素在提高水分利用效率方面的不同作用，有利于节水和增产目标的实现。
大量田间试验证明，氮肥和磷肥配合使用比其中任一种肥料效果都好。甘肃和宁夏试验，小麦施用N∶P2O5=1∶1的氮磷配比，产量较对照提高35%～128%。旱地单施氮或磷肥，虽然较不施肥的对照有增产，但氮磷肥配合的产量和水分利用效率最高。