非充分灌溉理论与技巧

 

　　非充分灌溉的理论基础是水分胁迫对作物的影响。植物高效用水生理调控与非充分灌溉理论研究不断深刻，利用植物生理特点改良植物水分利用效率的研究愈加引人关注。

　　20世纪70年代以来，大批研究结果表明，植物各个生理进程对水分亏缺的反应各不相同，而且水分胁迫能够改变光合产物的分配。同时一些研究还表明，水分胁迫并非完全是负效应，特定发育阶段、有限的水分胁迫对提高产量和品格是有益的，结果证实作物在某些阶段经受适度的水分胁迫，对于有限缺水具备一定的适应性和抵挡性效应。通常以为，植物在水分胁迫解除后，会表现出一定的填补生长功能。在某些情况下，水分亏缺不仅不下降作物的产量，反而能增长产量、提高水分利用效率；并在此基础上提出了非充分灌溉、调亏灌溉等节水灌溉新方法。但是，这些理论仅思索有限的水量在时间和空间上的优化分配，没有思索水—泥土—作物—空气系统的反馈机制，特别是作物根系功能和根区泥土湿润方法变革对提高作物水分利用效率与节水的作用，对如何经过改变根区空间的泥土湿润方法，诱发根—土系统结构和功能的有利变革，达到改良根系微域内的水分、养分有效性，刺激根系吸收的填补效应和作物气孔的*优调节，提高根区水肥利用效率的研究比较少。

　　目前的研究已经发现根区泥土充分湿润的作物通常其叶气孔开度较大，以致于其单位水分耗费所产生的CO2同化物（即水分利用效率）较低；作物叶片的光合作用与蒸腾作用对气孔的反应不同，在通常条件下，光合速率随气孔开度增大而增长，但当气孔开度达到某一值时，光合增长不显然，即达到饱和情况，而蒸腾耗水则随气孔开度增大而线性增长；因此，在充分供水、气孔充分张开的条件下，即使涌现气孔开度一定程度上的缩窄，其光合速率不下降或下降较小，则可减小大批*的蒸腾耗水，达到以不牺牲光合产物积攒而大批节水的目标。

　　同时有研究结果表明，根系部分区域单调时根ABA能够作为一种水分胁迫的信号，因为它的强度随干旱程度的加剧而增长，它能帮助植物检测泥土中的有效水量，且据此调节其水分耗费，提高植物水分利用效率。植物水分生理和SPAC理论研究的*新进展为非充分灌溉技巧的发展提出了新的研究方向，并在此基础上，系统提出的“节制性作物根系分区交替灌溉”的节水技巧系统。基于对植物水分生理进程的研究，国内外已经提出许多新的节水技巧概念，如限水灌溉（Limitedirrigation）、非充分灌溉（No—fullirrigation）与调亏灌溉（Regulateddeficitirrigation）等等，对由传统的丰水高产型灌溉转向节水优产型灌溉，提高水的利用效率起到了主动作用。调亏灌溉是非充分灌溉技巧研究的热门之一。

　　调亏灌溉是一种基于作物生理生化进程受遗传特点或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫，即人为地让作物经受适度的缺水训练，从而影响光合同化产物向不同组织器官的分配，以调节作物的生长进程，改良产品品格，达到在不影响作物产量的条件下提高水分利用效率的目标非充分灌溉技巧。“节制性作物根系分区交替灌溉”节水技巧系统是非充分灌溉技巧研究的*新进展。“节制性作物根系分区交替灌溉”节水技巧系统强调交替节制部分根系区域单调、部分根系区域湿润，以利于交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫训练，刺激根系吸收填补功能，引诱作物部分根系处于水分胁迫时的木质部汁液ABA浓度的升高，以调节气孔维持*适宜开度，达到以不牺牲作物光合产物积攒而提高作物水分利用效率的目标。同时，还可减少再次灌水间隙期间棵间泥土湿润面积，减少棵间蒸发丧失；因湿润区向单调区的侧向水分活动而减小深层渗漏。该项技巧具备良好的开发前景和节水效果。今后研究的主要方向是节制性作物根系分区交替灌溉对作物水分利用的影响和节水机理，时空交替节制变量的判别等。

　　非充分灌溉条件下的作物水分生产模型也是非充分灌溉技巧研究的热门之一，并相继提出了加法模型、乘法模型及加乘混杂模型等，但这些模型大多是统计回归分析模型，缺少明白的物理意义，且水分敏感系数或指数在不同地区和同一地区不同水文年间的变革较大。因此，经过对非充分灌溉条件下作物产量与水分关系的研究，建立参数变革比较巩固且具备较强物理意义的水分生产模型，并思索不同泥土肥力和盐分程度对作物缺水敏感指数的调节作用，实现水肥盐联结调控是非充分灌溉模型研究的*新方向。同时，随着乡村产业结构和种植结构的调整，需要由研究单点的作物水分生产函数，转向研究区域领域内的作物水分生产函数及其散布特点；从传统地研究小麦、玉米、棉花等大田作物的水分生产函数，转向研究经济作物水分生产函数；而且对于不同作物和不同地区适用的非充分灌溉模式亦需进一步的深刻研究。

　　关于有限灌溉水在作物间和作物生育期不同生育时段间的优化分配技巧问题，国内外*新的研究进展是在编制不同亏水度作物生长模仿模型的基础上，将作物水分生产模型广泛地运用于灌溉系统的模仿，提出了各种不同配水盘算的预测效果，制订了相应的作物非充分灌溉模式与履行操作技巧，形成非充分灌溉设计软件，特别是基于网络、便于基层水管人员或农户使用的非充分灌溉设计软件。3S技巧的运用是非充分灌溉技巧的*新进展之一。GIS空间信息解决技巧及相应盘算机软件、高性能微机工作站及数字地图及数字地形高程等技巧的涌现，使得与水文水环境、灌溉水管理等有关的地理空间材料的获取、管理、分析、模仿和显示变为可能，为流域或区域领域内多作物的非充分灌溉模型建立和模仿、预测，判别适宜的种植结构和灌水分配计划，供给了现实工具。

　　20世纪60年代后期遥感技巧的运用为用能量平衡法盘算区域作物需水量供给了技巧上的可能，20世纪80年代以后，利用遥感作物冠层温度估算区域需水量散布的研究变得十分活泼，并在一些发达国家得到了一定的运用。今后研究的重点是判别土地利

 

　　非充分灌溉理论与其余灌水方法的系统集成也是非充分灌溉技巧的研究进展之一。发展趋向是非充分灌溉原理与不同灌溉技巧情势联结起来，分别判别*优的供水模式及灌水技巧因素的组合，并研制开发相应的配套装备，将非充分灌溉系统与泥土、植物、大气水分信息采集系统，灌溉决策系统连网，实现主动化、数字化的田间非充分灌溉，以提高劳动生产率和灌溉水利用效率；在缺水地区实现雨水集蓄利用、农作保墒技巧和非充分灌溉的有机联结，发展集雨节水旱作农业，技巧开发的重点是标准化、系列化、主动化的雨水利用系统和利用分散、零碎水源行走式节水机具。非充分灌溉技巧的另一研究重点是，非充分灌溉条件下的水分环境调控技巧，即在入渗和蒸发水量减少条件下如何维持农田的水热、水盐等物理平衡，特别是存在泥土次生盐碱化威胁的地区，是否会导致泥土盐分积攒的问题以及防治对策的研究。