非充分灌溉理論在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

非充分灌溉理論在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

非完全灌溉是指當(dāng)灌溉水源不能完全滿足作物的需水要求時(shí)，限制植物的正常發(fā)育，達(dá)到最大產(chǎn)量的情況時(shí)，可以通過抑制非關(guān)端生長(zhǎng)期的需水量來補(bǔ)償損失和降低產(chǎn)值，并限制一定數(shù)量的灌溉水。如果在有限的區(qū)域內(nèi)種植作物，則會(huì)減少對(duì)集體的影響，并獲得較大產(chǎn)量的灌溉。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,在研究作物生育狀況與外部供給關(guān)系的過程中,發(fā)現(xiàn)了作物某些生育環(huán)節(jié)對(duì)最終結(jié)果的影響并不占主導(dǎo)地位,反而,通過水分限制,有利于肢體的控制,能減少原料的消耗,獲得理想的群體產(chǎn)量。在水分供給中,利用“干、濕”交替的辦法可以實(shí)現(xiàn)作物的優(yōu)質(zhì)定產(chǎn),這是現(xiàn)代生物技術(shù)研究的目標(biāo)。這種技術(shù)在國(guó)外發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)國(guó)家已經(jīng)得到全面應(yīng)用,如以色列、澳大利亞等,不僅在缺水的地方可以獲得大面積效益,而且在水源充分的果樹與蔬菜區(qū)域推廣,實(shí)施調(diào)虧灌溉,獲得了人們期望營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的水果與蔬菜。在我國(guó),這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還處于研究推廣階段,雖然在水資源短缺的地方有應(yīng)用該項(xiàng)研究成果的做法,但認(rèn)識(shí)不足,對(duì)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)還沒有完全掌握。因此,在大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)的當(dāng)今,非充分灌溉理論的提出不僅完善了灌溉理論的體系,而且是北方缺水區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的一條重要措施。為了探索我省小麥、玉米等糧食作物非充分灌溉技術(shù)應(yīng)用的模式,我們結(jié)合陜西省節(jié)水科技承包項(xiàng)目,在臨潼區(qū)進(jìn)行了試點(diǎn),并取得了初步結(jié)果,可供同類地區(qū)應(yīng)用。1小麥和玉米需要水法的研究1.1小麥需水情況:d小麥全生育期需水量為420～470mm,可分為分蘗、返青、拔節(jié)、穗花、灌漿及乳熟等六個(gè)階段。分蘗期需水1.2～1.8mm/d,是小麥生根蓄養(yǎng)階段;返青期需水1.0～2.0mm/d;拔節(jié)期是小麥莖葉迅速生長(zhǎng),植株代謝最強(qiáng)烈階段,需水2.0～3.8mm/d;穗花是小麥分穗期,需水3.8～4.0mm/d;灌漿是小麥穗花成熟期,若缺水將導(dǎo)致小麥畸形與減產(chǎn),系臨界需水期,需水強(qiáng)度4～4.5mm/d;乳熟期需水3～4mm/d。依據(jù)需水試驗(yàn),關(guān)中地區(qū)小麥補(bǔ)水期一般為分蘗、拔節(jié)、穗花和灌漿四次。1.2乳熟和穗期需水量表玉米全生長(zhǎng)期大約100～120天,總需水量在430～460mm,可分為播種、拔節(jié)、孕穗、穗花及乳熟五個(gè)階段。根據(jù)玉米需水試驗(yàn),各階段需水量分別為播種期2.0～2.3mm/d;拔節(jié)期2.3～3.4mm/d;孕穗期3.4～4.0mm/d;穗花期4.0～4.5mm/d;乳熟期3.4mm/d。穗花期的需水是玉米需水臨界期,此階段的缺水將導(dǎo)致玉米大量減產(chǎn)。需補(bǔ)水期為拔節(jié)、孕穗、穗花三個(gè)階段。2灌溉技術(shù)及設(shè)備供給作物灌溉需水的技術(shù)方式很多,其中非充分灌溉技術(shù)就是一類,包括已經(jīng)廣泛使用的改進(jìn)形管道或渠道灌溉,以及噴微滴灌等。本次試驗(yàn)提出了改進(jìn)形地面灌水和噴灌兩類非充分灌溉制度,見表1、2。3改進(jìn)形地面灌溉節(jié)水技術(shù)對(duì)于小麥、玉米等大田作物,較為成熟的灌溉技術(shù)有渠灌、管灌、噴灌等。渠灌或管灌均屬地面灌水方式,這種技術(shù)的節(jié)水潛力在田間部分,經(jīng)田間配套工程建設(shè)改造后的地面灌水技術(shù)稱改進(jìn)形地面灌溉節(jié)水技術(shù),灌溉水利用系數(shù)可達(dá)0.8以。由于管灌輸水效率高于渠灌,管灌水利用率較渠灌高5～10%,而噴灌較管灌提高20～30%。這是目前對(duì)三種灌水技術(shù)節(jié)水潛力試驗(yàn)的結(jié)果,劇此小麥、玉米非充分灌溉技術(shù)應(yīng)優(yōu)先采用噴灌方式。4非完全灌溉試驗(yàn)的結(jié)果4.1土地棄耕或流轉(zhuǎn)經(jīng)營(yíng)不良局面試驗(yàn)區(qū)位于西安市臨潼區(qū)代王鎮(zhèn),耕地面積7014畝,分屬7個(gè)村15個(gè)組管理。區(qū)內(nèi)有機(jī)井11眼,單井出水量30～35m3/h,土質(zhì)為砂壤土,實(shí)行小麥、玉米連種,現(xiàn)灌溉面積僅有3000余畝,糧食產(chǎn)量550kg,由于灌溉效益低,管理混亂,形成了土地棄耕或轉(zhuǎn)包經(jīng)營(yíng)的不良局面。4.2地表直徑嚴(yán)重影響灌溉區(qū)內(nèi)多平均降水量553.3mm,蒸發(fā)量1035.7mm,7、8、9三個(gè)月降水量占全年降水量44.6%,不利于灌溉;區(qū)內(nèi)為報(bào)廢的戲水河灌區(qū),地表水無法共給;區(qū)內(nèi)地下水埋深120～150m,可開采量184萬m3,只有在實(shí)行非充分灌溉條件下的噴灌作業(yè)時(shí),才能保證11眼機(jī)井在干旱年份滿足全區(qū)作物需水量為136.7萬m3的灌溉用水要求。4.3按照資產(chǎn)收費(fèi),制定運(yùn)營(yíng)辦法,在雙方建立測(cè)定各方資為了推行非充分灌溉條件下的噴灌節(jié)水技術(shù),改善村組零散種植與分塊管理的區(qū)域性格局,利用國(guó)投資金、村組機(jī)井及農(nóng)戶投入三方組成股份節(jié)水公司,制定公司章程,公司由鎮(zhèn)水管站控股,村組任經(jīng)理單位,統(tǒng)一管理,統(tǒng)一定價(jià),統(tǒng)一灌水,實(shí)行按量收費(fèi),財(cái)務(wù)公開,微利經(jīng)營(yíng),推行非充分噴灌制度。4.4糧食產(chǎn)出情況從1999年10月～2000年6月份一個(gè)水文年度運(yùn)行結(jié)果顯示:該年為準(zhǔn)干旱年,全區(qū)實(shí)抽地下水130.3萬m3,實(shí)灌面積7000×2畝,畝均灌溉成本14.3元,糧食總產(chǎn)量由211.75萬kg增產(chǎn)到522.00萬kg,畝增產(chǎn)量238.6kg,增產(chǎn)43.4%,解決了全區(qū)6000余人的吃糧問題。更重要的是擴(kuò)大恢復(fù)灌溉面積4000畝,區(qū)內(nèi)地下水位與同期相比不僅沒有下降,而且上升了50～100mm,不僅起到了節(jié)水增產(chǎn)的最終目標(biāo),而且穩(wěn)定了群眾從事農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)的思路,群眾開始自種蔬菜、果樹等,走向了調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的新模式。5研究與應(yīng)用其他問題非充分灌溉理論是在全球水資源日趨緊張的條件下,逐步被人們所接受的新概念,隨著人們對(duì)作物生育規(guī)律進(jìn)一步的研究和應(yīng)用,非充分理論將突破調(diào)整作物產(chǎn)量的局限性,進(jìn)入質(zhì)量調(diào)整范圍,必將加速非充分灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)種的應(yīng)用。就目前而言,非充分灌溉技術(shù)的研究與應(yīng)用還存在如下幾個(gè)問題:1)非充分灌溉理論的基礎(chǔ)研究已基本成熟,但對(duì)不同作物的應(yīng)用技術(shù)還不盡完善,果樹調(diào)虧灌溉理論的研究還沒有系列化,應(yīng)用范圍較少,缺乏實(shí)用技術(shù)。2)本次研究的小麥、玉米非充分灌溉制度僅為室外試驗(yàn),缺乏室內(nèi)試驗(yàn)提供的最佳控制方案,仍需進(jìn)一步研究不同地區(qū)需水調(diào)控規(guī)律。3)灌水技術(shù)選擇方面,雖然有較為先進(jìn)的噴微灌溉技術(shù),但應(yīng)考慮作物種植區(qū)域類別及產(chǎn)出效益的適應(yīng)性,本試驗(yàn)中采用的噴灌技術(shù)雖然節(jié)水顯著,但糧食價(jià)格很低,推廣有難度,