科学家揭秘：敦煌在古代怎样灌溉农田

敦煌绿洲地处我国西北内陆，四周被戈壁、沙漠所包围，属于典型的温带大陆性气候， 降水稀少， 年降水量不足40 毫米， 但蒸发量却高达2500 毫米。与湿润地区相比，敦煌发展农业的气候条件先天不足。

但自古以来，敦煌就以发达的农业著称，唐人用“万顷平田四畔沙”“水流依旧种桑麻”等诗句来描绘敦煌的农业。当地生产的粮食不仅可以充实边粮，而且“ 余粟转输灵州， 漕下黄河， 入太原仓，备关中荒年”。

敦煌的农业景象也多次出现在敦煌壁画中， 如唐代莫高窟23 窟、85 窟的“ 耕作图” 等， 在榆林窟25 窟的“ 耕获图”中还描绘了敦煌人民从耕种到收割的全过程。

盛唐时期，莫高窟23 窟中的雨中耕作图。图片来源：《敦煌石窟全集》

敦煌农业之所以发达，皆仰赖水利灌溉的开发和利用。当地人民历来视水源为命脉，敦煌遗书《渠规残卷》中有“本地，水是人血脉”的说法。在这里，“非灌不殖，不浇不长”，没有灌溉就没有农业。唐代的敦煌地区已经形成了以甘泉水（今党河）为主干渠，以马圈口堰为总枢纽的水利体系。阳开渠、北府渠、都乡渠、宜秋渠、神农渠、阴安渠、东河渠等七大干渠贯穿敦煌绿洲，另有百余条支渠呈羽状分列于干渠两侧，干渠上还设有堰坝和斗门，这些共同构成敦煌地区发达的网络状农业灌溉系统。

那么敦煌的灌溉用水又从哪里来呢？

敦煌地区有党河、苦水、独利河和都河等水系。其中，党河是敦煌境内最大的河流，是敦煌绿洲的生命源泉。党河源于祁连山脉，以冰雪融水补给为主，地下水、降水补给为辅。一方面，由于冰雪融水占党河多年平均径流量的近一半，因此河水流量的年际变化较小。另一方面，党河又是明显的季节性河流，每年春季气温升高冰雪消融，形成少量地表径流；夏秋季节暴发融雪性洪水，径流量倍增；冬季冰雪冻结，河道基本干涸。

党河的季节性径流变化给农业灌溉带来了困难，加之敦煌绿洲的耕地均为水浇田，而当地气候干旱，蒸发量大，耕地的保墒性比较差，所以农田需水量很大。如果不能对水资源进行合理分配，就会对农业生产造成严重的不利影响。因此，在干旱少雨的敦煌地区发展绿洲灌溉农业，如何正确利用这些珍贵的季节性冰雪融水就成为关键问题。

那么敦煌的灌溉用水又从哪里来呢？

敦煌地区有党河、苦水、独利河和都河等水系。其中，党河是敦煌境内最大的河流，是敦煌绿洲的生命源泉。党河源于祁连山脉，以冰雪融水补给为主，地下水、降水补给为辅。一方面，由于冰雪融水占党河多年平均径流量的近一半，因此河水流量的年际变化较小。另一方面，党河又是明显的季节性河流，每年春季气温升高冰雪消融，形成少量地表径流；夏秋季节暴发融雪性洪水，径流量倍增；冬季冰雪冻结，河道基本干涸。

党河的季节性径流变化给农业灌溉带来了困难，加之敦煌绿洲的耕地均为水浇田，而当地气候干旱，蒸发量大，耕地的保墒性比较差，所以农田需水量很大。如果不能对水资源进行合理分配，就会对农业生产造成严重的不利影响。因此，在干旱少雨的敦煌地区发展绿洲灌溉农业，如何正确利用这些珍贵的季节性冰雪融水就成为关键问题。

古代敦煌人民在长期的生产实践中探索出一套适合当地农业生产实际的农田灌溉方法，并以制度的形式确立下来，这便是敦煌遗书《沙州敦煌县行用水细则》（以下简称《细则》）。

由于敦煌地区冬季气温低，土壤冻结，无法深耕，而早春时节河流径流量小，无法满足灌溉需求，所以那些需要在早春种植春小麦和稍后播种豆类的田地一般在上年的秋季就要提前耕整。因此，秋耕就成为一个生产周期的开端，而以秋收结尾。按照《细则》规定，当时一个农业生产周期要进行六轮灌溉，即“秋水灌溉”“春水灌溉”“浇伤苗”“麦田重浇水”“糜粟麻重浇水”和“浇麻菜水”。除了整个敦煌绿洲农业区的灌溉管理措施以外，每年大部分农田的浇灌次数、每次的浇灌时间和浇灌田地的种类等，《细则》中皆有详细规定。

从气候条件和农业生产实际看，唐代敦煌地区的农作物在农历七月中下旬就已经收获或者接近成熟，这时灌溉用水量大减，但河渠中水量依然充沛。而每年春季河流水量比较小，无法满足整个敦煌地区的春耕灌溉需求。《细则》很好地解决了秋季和春季的用水矛盾，每年秋分前三天开始进行“秋水灌溉”，浇灌来年准备播种小麦和豆类等作物的田地，以确保次年春季这些农作物正常发芽，从而减轻春季灌溉的用水压力。

“秋水灌溉”的结束时间并不固定，通常是到河水断流时。由于灌溉水源主要是冰雪融水，而敦煌地区秋季气温年际变化大，河流的水量大小、断流时间也有年际差异，所以每年秋季能完成浇灌的田地面积并不一致，可谓“随天寒暖，由水多少，亦无定准”。

一般年份里“春水灌溉”是从春分前十五日开始，但这个时间也并非完全固定。当出现暖春情况，河水提早到来，“即须预前收用，要不待到期日，唯早最甚”，就要提早进行灌溉，从而最大程度地利用春季珍贵的灌溉水源。“春水灌溉”结束的时间相对固定，是在立夏前十五日。

小麦在生长期内所浇灌的次数只有两次，第一次是“浇伤苗”，第二次就是“麦田重浇水”。“麦田重浇水”的时间在五六月份之间，这时正值小麦需水的旺盛期，加上此时气温较高，蒸发量大，如果不能及时浇灌，小麦的生长就会受到很大影响。因此，“麦田重浇水”必须在尽可能短的时间内完成，所需时间一般不超过40天。

时至农历六月，正是糜、粟、麻等作物生长的旺盛期，作物需水量比较大。此时又正值盛夏高温期，蒸发量大，粟、糜等田地中土壤含水量少。要保证这些作物正常生长，就必须尽快完成“糜粟麻重浇水”。此时敦煌地区的气温已达高峰，河流水量充沛，加之种植面积较大的小麦又被排除在外，不需浇灌，所以本轮灌溉的速度明显快于前几次，最多不超过一个月。

当“糜粟麻重浇水”完成以后，小麦已经开始收获，糜、粟等作物也进入成熟期，都不用再进行浇灌。此时尚需浇灌的作物只有麻类和蔬菜，所以这一次浇灌被称为“浇麻菜水”。与之前相比，本轮灌溉没有严格限制，用水可以“随渠取便”。“浇麻菜水”开始的时间是在七月上旬前后，结束时间是每年秋分前三日，即“秋水灌溉”开始的时间。“浇麻菜水”的结束也标志着一个生产周期的结束。

当时的灌溉用水与农情之间紧密结合，抓住主要矛盾，错峰用水，大大提高了水资源的利用效率。古人还充分考虑到春、秋两季灌溉水源的年际差异，在制定《细则》时留有余地，在执行过程中具有一定的灵活性，在灌溉用水和作物生长过程中充分考虑到气象条件，尤其是气温变化所带来的一系列影响，尽量做到趋利避害。因此，《细则》中所规定的农田灌溉制度具有很强的科学性，非常符合当地的生产实际。

如果说《细则》本身就具有较高的科学性，那么古代敦煌人在科学制定《细则》之前，就需要建立一个图景更加广阔且更为重要的基础前提，那就是正确认识整个敦煌地区独特且复杂的气候系统。

最迟到唐代开元年间（713-741年），莫高窟出土的写本《沙州都督府图经》有沙州“节气少雨”的记载。沙州即唐代敦煌地区的建制名称，这句话是对敦煌主要气候特征的基本概括。《图经》中又说：“山谷多雪。”敦煌地区地势南北高、中间低，南部有党河南山和阿尔金山，同属于祁连山脉，平均海拔在3000米以上；北部是马鬃山区，平均海拔约2000米；在南北山地之间，分布着党河冲积扇三角洲等，也是敦煌的主要农业区。大气环流中的水汽在西北风的推动下，在抵达敦煌南部山区时，随着地形抬升遇冷凝结，形成雨雪降落。因此，敦煌东南部高寒山区降水较多，部分山峰常年积雪覆盖，且分布有冰川。

《图经》中还说：“立夏之后，山暖雪消，雪水入河。”大约在立夏之后，随着气温不断升高，南部山区的冰雪开始大量融化，形成的河水径流正是敦煌地区农业灌溉的主要水源。唐代敦煌人还发现夏季河水的径流量有“朝减夕涨”的变化规律，这反映了气温的昼夜变化。白天气温高，冰雪融水量增大，水流从祁连山一路向下，上涨的河水恰好在傍晚到达敦煌盆地；夜间则反之，因此次日清晨到达敦煌盆地的河水水量出现下降的现象。

正是因为对整个敦煌地区的气候条件有了较为清晰的认识，古代敦煌人才能制定出科学可行的灌溉制度。这种灌溉制度从唐代永徽五年（654年）开始执行，在此后的一千多年中一直为当地人所沿用。现代著名考古学家夏鼐在《敦煌考古漫记》中记载，他曾在1944年获得一份《敦煌十渠水利规则》，里面详细规定了各水渠渠口的尺寸、轮浇次第、放水时限，并按照水势大小及户数多少分水，以求公平合理。显然，这是后世对唐代《细则》的继承与发展。

由于敦煌地区的气候和水利条件非常特殊，为了确保粮食产量稳定，当地居民必须尽力协调使用宝贵的水资源。《细则》中所规定的农田灌溉制度有着相当高的科学性，非常符合当地的生产实际，对敦煌地区农业生产的稳定和发展起到了积极作用，因此一直被后世敦煌人所遵循不悖。

前些年，敦煌地区以水资源为中心的生态环境曾一度失调，著名的月牙泉面临干涸的窘境。因此，如何从可持续发展的高度出发，正确认识敦煌地区的气候和水资源特征及规律，确保水资源可持续利用，维持敦煌的生态平衡，值得当代人深思。