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集水农业是以建设良性循环的农业生态经济系统为中心，利用人工集水面或天然集水面形成径流，将径流储存在一定的储水设施（如水窖）中，以供必要时进行有限补灌，并与农作种植管理措施相结合，同时兼顾经济、生态和社会三个效益的一种农业可持续发展模式。技术体系由三部分组成：集水工程子系统、农艺工程子系统和社会经济与管理子系统，这3个方面互相衔接，组成完整的雨水集蓄利用系统。从经济后果来看，可以大幅度提高农业生产力，增加产量；从生态后果来看，农户农业种植结构得到了优化，生态环境得到恢复和重建，农业生态经济系统结构稳定，抵抗外界的风险能力提高，农民的食物安全得到稳定保障。
集水农业是干旱地区人们进行农业生产的一种方式。它是通过庭院地面硬化等收集水源措施将夏季雨水集中起来，贮藏在特殊的水窖等可容纳水体中，以此发展起来的集约化的农业生产。它是以建设良性循环的农业生态经济系统为中心，利用人工集水面或天然集水面形成径流，将径流储存在一定的储水设施（如水窖）中，以供必要时进行有限补灌，并与农作种植管理措施相结合，同时兼顾经济、生态和社会三个效益的一种农业可持续发展模式。[1]它是对旱田耕作文化的进一步完美和提升，有力缓和严重少水时节农业水源不足的问题。例如，在中国西北干旱地区，就已经形成一种比较有特色的集水农业生产模式。这是人们适应当地地理环境的一种智能表现。
集水型生态农业是适应西北半干旱区自然资源特点的农业发展模式，是改善生态环境和提高土地生产力的结合点。通过采取使两者同时受益的关键措施，不但可以实现农民的脱贫，而且还可以使生态环境逐步得到恢复与重建，最终实现农业的可持续发展。
西北地区（主要指黄土高原）是中华民族农业的发祥地，具有悠久的农耕文明。然而在农业文明发展的过程中，以雨养旱作农业为特征的农业承载能力逐渐不能满足人口日益增加所产生的需求，促使了不适当的农业生产方式的出现，导致了生态环境的极大破坏。尽管如此，西北地区仍然承担着供养1亿人口和我国中、东部的生态屏障的双重任务。
西北地区干旱少雨，水土流失严重，生态环境非常脆弱。除自然因素外，人类活动不当的干预，必定会在很大程度上加剧生态环境的脆弱化和恶化。如陡坡垦种、毁林开荒、超载放牧，使森林、草场资源遭到严重破坏，许多地区森林覆盖率已减少到10％以下，土地失去了涵养水源的生态基础，进而导致水土流失加剧、耕地肥力降低。该区降水和黄土自身的特点，加上四季多强风的气候特点，引发了对农业和生态环境极其不利的摧残作用，主要是严重的土壤侵蚀。半干旱区65％以上的耕地为山坡旱地，频繁的水土流失还造成土壤中有限的植物矿质养分大部分丢失，形不成稳定的、相对肥沃的表土层。而贫瘠的土壤对形成良好植被则极为不利。
对西北半干旱地区农业生产而言，生态要素中最主要的是水资源，它对于作物产量的增加和稳定具有其它因素不可替代的作用。频繁的干旱和水土流失不仅制约着当地农业生产和社会经济的发展，而且加剧了广大农村的贫困程度。目前，农村贫困人口90％以上生活在生态环境比较恶劣的地区。
由于西北半干旱区黄土的基质条件与地形特点，水的地表径流和渗流严重，因而表现出比相同降雨量地区更加干旱，且时空分配极不均衡。水成为该区农林牧业生产和人民生活的限制性因素，也是该区生态治理最关键的要素。
面对贫穷落后、生态环境极其脆弱的西北农村，80年代中期，以赵松龄教授为代表的专家们就开始了集水型生态农业的研究。赵松岭教授认为，“影响农业生产的主要生态因子不外乎光、温、水、土，半干旱地区光温条件适宜，肥力可调，唯水分条件是限制农业生产最根本的因素。”实验研究表明，在土壤水分含水量到达全年最低值之前每亩补充30 m3-60m3水，就可解决作物关键时期的需水，作物产量就可大幅度增加。以水窖储雨水以备在需要时使用几乎成为黄土高原农业补充灌溉的唯一来源。黄土高原半干旱区的人民早有修水窖集雨水供人畜饮水的经验和传统，但农民根本没有想到用水窖收集的雨水进行灌溉，更没有认识到用这些水灌溉对农业生产的巨大作用。正是观念的更新才使这种古老的水窖发挥出潜在的功能，如甘肃省的“121工程”、“集流补灌”工程，陕西的“甘露工程”、内蒙古的“112集雨节灌工程”、四川的“川北微水工程”等，使集水农业在西北地区迅速发展起来，被称为“黄土高原农业上的一项革命性措施”，是使农业免于颗粒无收的关键和救急措施。
水是农业生产的命脉，在西北半干旱区，降雨量少且分布不均匀及降雨期与作物生长需水关键期错位，作物产量长期低而不稳。从时空上调节雨水分配，使水分供给与作物需水期相吻合，这就是集水型生态农业的出发点。
集水型生态农业的技术体系由三部分组成：集水工程子系统、农艺工程子系统和社会经济与管理子系统，这3个方面互相衔接，组成完整的雨水集蓄利用系统。雨水汇集储存，其目的是为了利用，而充分高效、经济合理利用雨水是保证整个雨水集蓄利用技术体系取得最大效益的关键一环。在此基础上，建立植被恢复体系，通过人工植被和自然植被的有机结合，以及调动农民的积极性，使其成为生态建设的主体，最终建立生态环境良好的农村生态环境，实现农业的可持续发展，这是集水型生态农业的另一个主要目标。 截止到2000年底，甘肃省榆中县共建成水窖82639眼，总容量172.77万m3，集流面积593.7m2，实现节灌面积66687亩。2000年开始了退耕还林水窖建设试点，共修建水窖933眼，实现退耕还林面积2820亩。
实践表明：集水型生态农业不仅可以使农民脱贫致富，而且实现了生态环境和产业结构的同步改善。通过发展集水生态农业，不仅使粮食产量大幅度增加，而且使新的作物种植得以实现。如通过采用新的作物种植模式，玉米、小麦带状种植亩产397公斤，是对照田的4.5倍。利用集水灌溉的方法，结合大棚栽培技术进行种植试验的结果也表明：亩产高达2500—3500公斤，收入达到3000多元。从经济后果来看，可以大幅度提高农业生产力，增加产量；从生态后果来看，农户农业种植结构得到了优化，生态环境得到恢复和重建，农业生态经济系统结构稳定，抵抗外界的风险能力提高，农民的食物安全得到稳定保障。由此可见，通过发展集水型生态农业，对于实现西部地区农业的可持续发展具有巨大的推动作用。