非充分灌溉理論在節(jié)水農業(yè)中的應用

非充分灌溉理論在節(jié)水農業(yè)中的應用

非完全灌溉是指當灌溉水源不能完全滿足作物的需水要求時，限制植物的正常發(fā)育，達到最大產量的情況時，可以通過抑制非關端生長期的需水量來補償損失和降低產值，并限制一定數(shù)量的灌溉水。如果在有限的區(qū)域內種植作物，則會減少對集體的影響，并獲得較大產量的灌溉。隨著生物技術的發(fā)展,在研究作物生育狀況與外部供給關系的過程中,發(fā)現(xiàn)了作物某些生育環(huán)節(jié)對最終結果的影響并不占主導地位,反而,通過水分限制,有利于肢體的控制,能減少原料的消耗,獲得理想的群體產量。在水分供給中,利用“干、濕”交替的辦法可以實現(xiàn)作物的優(yōu)質定產,這是現(xiàn)代生物技術研究的目標。這種技術在國外發(fā)達的農業(yè)國家已經得到全面應用,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,實施調虧灌溉,獲得了人們期望營養(yǎng)價值的水果與蔬菜。在我國,這項技術的應用還處于研究推廣階段,雖然在水資源短缺的地方有應用該項研究成果的做法,但認識不足,對應用的關鍵環(huán)節(jié)還沒有完全掌握。因此,在大力推廣節(jié)水灌溉技術的當今,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應用的模式,我們結合陜西省節(jié)水科技承包項目,在臨潼區(qū)進行了試點,并取得了初步結果,可供同類地區(qū)應用。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,植株代謝最強烈階段,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,若缺水將導致小麥畸形與減產,系臨界需水期,需水強度4～4.5mm/d;乳熟期需水3～4mm/d。依據(jù)需水試驗,關中地區(qū)小麥補水期一般為分蘗、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、穗花及乳熟五個階段。根據(jù)玉米需水試驗,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,此階段的缺水將導致玉米大量減產。需補水期為拔節(jié)、孕穗、穗花三個階段。2灌溉技術及設備供給作物灌溉需水的技術方式很多,其中非充分灌溉技術就是一類,包括已經廣泛使用的改進形管道或渠道灌溉,以及噴微滴灌等。本次試驗提出了改進形地面灌水和噴灌兩類非充分灌溉制度,見表1、2。3改進形地面灌溉節(jié)水技術對于小麥、玉米等大田作物,較為成熟的灌溉技術有渠灌、管灌、噴灌等。渠灌或管灌均屬地面灌水方式,這種技術的節(jié)水潛力在田間部分,經田間配套工程建設改造后的地面灌水技術稱改進形地面灌溉節(jié)水技術,灌溉水利用系數(shù)可達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%。這是目前對三種灌水技術節(jié)水潛力試驗的結果,劇此小麥、玉米非充分灌溉技術應優(yōu)先采用噴灌方式。4非完全灌溉試驗的結果4.1土地棄耕或流轉經營不良局面試驗區(qū)位于西安市臨潼區(qū)代王鎮(zhèn),耕地面積7014畝,分屬7個村15個組管理。區(qū)內有機井11眼,單井出水量30～35m3/h,土質為砂壤土,實行小麥、玉米連種,現(xiàn)灌溉面積僅有3000余畝,糧食產量550kg,由于灌溉效益低,管理混亂,形成了土地棄耕或轉包經營的不良局面。4.2地表直徑嚴重影響灌溉區(qū)內多平均降水量553.3mm,蒸發(fā)量1035.7mm,7、8、9三個月降水量占全年降水量44.6%,不利于灌溉;區(qū)內為報廢的戲水河灌區(qū),地表水無法共給;區(qū)內地下水埋深120～150m,可開采量184萬m3,只有在實行非充分灌溉條件下的噴灌作業(yè)時,才能保證11眼機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按照資產收費,制定運營辦法,在雙方建立測定各方資為了推行非充分灌溉條件下的噴灌節(jié)水技術,改善村組零散種植與分塊管理的區(qū)域性格局,利用國投資金、村組機井及農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,村組任經理單位,統(tǒng)一管理,統(tǒng)一定價,統(tǒng)一灌水,實行按量收費,財務公開,微利經營,推行非充分噴灌制度。4.4糧食產出情況從1999年10月～2000年6月份一個水文年度運行結果顯示:該年為準干旱年,全區(qū)實抽地下水130.3萬m3,實灌面積7000×2畝,畝均灌溉成本14.3元,糧食總產量由211.75萬kg增產到522.00萬kg,畝增產量238.6kg,增產43.4%,解決了全區(qū)6000余人的吃糧問題。更重要的是擴大恢復灌溉面積4000畝,區(qū)內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)水增產的最終目標,而且穩(wěn)定了群眾從事農業(yè)經營的思路,群眾開始自種蔬菜、果樹等,走向了調整產業(yè)結構的新模式。5研究與應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,隨著人們對作物生育規(guī)律進一步的研究和應用,非充分理論將突破調整作物產量的局限性,進入質量調整范圍,必將加速非充分灌溉技術在農業(yè)種的應用。就目前而言,非充分灌溉技術的研究與應用還存在如下幾個問題:1)非充分灌溉理論的基礎研究已基本成熟,但對不同作物的應用技術還不盡完善,果樹調虧灌溉理論的研究還沒有系列化,應用范圍較少,缺乏實用技術。2)本次研究的小麥、玉米非充分灌溉制度僅為室外試驗,缺乏室內試驗提供的最佳控制方案,仍需進一步研究不同地區(qū)需水調控規(guī)律。3)灌水技術選擇方面,雖然有較為先進的噴微灌溉技術,但應考慮作物種植區(qū)域類別及產出效益的適應性,本試驗中采用的噴灌技術雖然節(jié)水顯著,但糧食價格很低,推廣有難度,