地中海地区作物耕作水分利用效率的调查与分析参考word

1、地中海地区作物耕作水分利用效率的调查与分析摘要由于地中海地区水资源危机和人口增加的原因，该地区的大田作物水分利用效率（WUE）的改进被列为一项强制性的命令。调查报道了该地区16种耕作作物的水分利用效率的试验数据，这些作物种类包括：谷类作物、豆类作物、园艺作物和工业作物。然而调查强调了果树的水分利用效率数据正在减少，尽管果树是地中海地区农业的主要产品之一。在这个地区，对同一种类的作物，大范围的水分利用效率值的观察显示，其影响因素主要有：（1）水肥管理（用水制度、矿物质的补给和水质）（2）植物因素（种类、多样性及各个生育阶段对于竞争的敏感性）（3）环境因素（气候、大气污染、土壤质地和气候改变）。结

2、论突出强调了地中海地区水分利用效率的实际差异，这种差异能够组成一个特定的研究领域，即改善地中海地区农业水分利用效率。关键词：水分利用效率、地中海地区、气候、水资源管理、谷类作物、豆类作物、园艺作物、工业作物、水压力1引言地中海地区包括能够俯瞰地中海盆地的所有国家，这些国家被分为两部分：一部分是北海岸国家（从西班牙到土耳其和塞浦路斯），另一部分是南海岸国家（从摩洛哥到叙利亚）。该地区的气候特点是夏季炎热、干燥，夏季的持续期是变化的，从二月到七月，由地中海盆地的北部向南移动，冬季多雨，而春秋两季大部分时间潮湿。为了达到预期的收益和减少年际间的变化，作物往往需要补充灌溉，如果夏季作物在整个生育期内能

3、够得到充分的灌溉，那么人们就将获得很好的收成。类似的地中海气候也出现在其他国家，如：澳大利亚南部、南非、加里福尼亚南部和智利。这里所涉及的调查是关于地中海地区的水分利用效率，这些地区占了地中海气候总区域的61%。对于地中海地区水分利用的扇形图分析显示，72%的可利用水资源被浪费，农民使用了大量的水资源，超出了所有冬季和夏季作物所需的水量，他们的作物灌溉用水量超额了30%-49%。农业用水是地中海地区淡水资源的主要用途，现在人们也面临对于水资源管理新方法的挑战，这种管理既要保护好水资源又要确保它的完整性，要达到这个目的需要采取以下三种策略：（1）通过控制供应来保护水资源，更好地确定作物对水的需求

4、量，并发展生物物理标准来准确测定灌溉调度；（2）改善农业灌溉供水系统的性能；（3）在地中海地区种植多种作物以提高水分利用效率。这些的实现要靠生物、环境和农业等因素的统一，以此来改善作物种类的水分利用效率。目前的研究主要集中在最后一项上，其主要含盖了三个主要题目：（1）对不同时空条件下的水资源利用效率运用不同的方法进行分析；（2）在地中海进行田间小区试验或者盆栽试验来实现水分利用效率的调查，突出该领域的实践知识；（3）分析目前和将来水分利用效率的差异；最后综合分析地中海地区水分利用效率的差异，这种差异能够组成一个特定的研究领域以便提高该地区的水分利用效率。2水分利用效率测定的方法有两种方法用来测

5、定水分利用效率第一种是生理生态方法，每单位面积上的叶子，在叶规模、树冠规模和地域规模推荐精选的分析的基础上，在某一特定瞬间内研究光合作用和蒸腾之间的关系。第二种方法是农艺方法，它是基于用水量和产量关系上的概念，应考虑的时间范围是整个作物生育期，这是重要的数据，以便管理灌溉作物的生产并指出健全的管理方式来提高产量，但是这种方法没有提供必要的参数来了解全部所获得的成果。这两种方法的研究已经运用于玉米、向日葵和舔高粱的试验，这些研究是要了解所研究的物种在不同的水环境条件下的潜在生产力或者其农业产量。这项调查的目的是通过农艺方法来分析作物水分利用效率，这种方法是指在同一时空范围内来实现引言中所提及的三

6、个策略，由此来建立正确的水资源管理政策。3农艺法自从Wit(一专家)的研究至今，许多不同的表达形式（水分利用效率、作物水分生产率）已经被提出并讨论，总结而言，水分利用效率可以用以下公式表示： WUE (kgm3) = yield water consumption 水分利用效率=产量耗水量其中产量方程可以由两个参数表示，单位均为kgm2，（1）全部干物质产量（2）适销对路作物产量比起干物质产量适销对路作物产量是一个更加准确的标准，对于一些作物如杜兰麦（一种硬粒小麦，主要产区为北部大平原，北达科他、蒙大拿、加里福尼亚和亚历桑那等地）和有类似特征的作物，由于遗传基因的改良产量差异很大。但是，对于一

7、些其它物种，如鹰嘴豆和棉花， 商业产量/生物量这个系数对于大范围内的干旱地区和盐碱地是常量。与此相反，对于玉米，向日葵和小麦，这个比值由于水分亏缺明显不同。因此适销对路产量更加准确，因为它代表了劳动力的经济价值。这个值对于灌溉成本来说一个重要的决定因素。对于使用适销对路产量来计算水分利用效率来说，最大的缺点是水分含量难以确定，如果它是个未知量，那么干物质产量的确定可能受到影响，在生长季节99作物用水蒸发到了大气中，由于这个原因，作物用水量被认为大约等于蒸腾量（ET）以mm或者m3计。土壤蒸发量通常少于总数的10 ，甚至当土壤表面仍然相当潮湿的时候。运用不同的农业技术（播种时间，种植密度，灌溉次

8、数，施肥，使用地膜）正确管理，可以最大限度地减少蒸发量。在田间小区试验中有许多不同的方法来确定蒸腾量，在一些试验中，如果蒸腾量没有被测定，可以用灌溉供水量来代替。地中海地区灌溉供水过量，使得获得准确的水分利用效率值非常困难。4由田间小区试验测定的地中海地区水分利用效率表一列出了地中海地区不同国家和不同品种作物的综合水分利用效率值。图一显示了地中海地区的农业生产与全球农业生产的对比。推荐精选表一 地中海地区各国家不同作物的水分利用效率值 (kgm3)Grain crops粮食作物Wheat小麦Syria 窗体顶端叙利亚窗体底端0.52.5Oweis (1997)Morocco 摩洛哥0.111.

9、15Corbeels et al. (1998)Morocco 摩洛哥0.321.06Mrabet (2002)Israel 以色列0.61.60 Amir et al. (1991)Italy 意大利1.021.20van Hoorn et al. (1993)Italy 意大利1.081.59Katerji et al. (2005b)Turkey 土耳其1.331.45 Sezen and Yazar (1996)Corn玉米Turkey 土耳其1.652.15 Dagdelen et al. (2006)Turkey 土耳其0.221.25 Gencoglan and Yazar (1

10、999)Italy 意大利1.351.80 Ben Nouna et al. (2000)Italy 意大利0.821.17Katerji et al. (1996 )Lebanon 黎巴嫩1.361.89Karam et al. (2003)France 法国1.6Marty et al. (1975)Spain 西班牙1.52.16Fernandez et al. (1996)Barley大麦Italy 意大利1.462.78 Katerji et al. (2006)Sunflower向日葵Italy 意大利0.390.72Katerji et al. (1996)France 法国0.

11、6Marty et al. (1975)Soybean大豆Italy 意大利0.470.77Katerji et al. (2003)France 法国0.55Marty et al. (1975)Lebanon 黎巴嫩0.390.54Karam et al. (2005)Sorghum大豆Italy 意大利0.671.59Mastrorilli et al. (1995b)Broad bean蚕豆Italy 意大利0.861.37Katerji et al. (2003)Italy 意大利0.450.92 Katerji et al. (2005a)Syria 叙利亚0.450.66 Owe

12、is et al. (2005)Chickpea鹰嘴豆Italy 意大利0.460.98 Katerji et al. (2005a)Syria 叙利亚0.40.6Oweis et al. (2004)Lentil扁豆Italy 意大利0.362.09 Katerji et al. (2003)Syria 叙利亚0.440.58 Oweis (2004)Industrial crops工业作物Cotton棉花Turkey 土耳其0.610.72 Dagdelen et al. (2006)推荐精选Turkey 土耳其0.500.74 Yazar et al. (1999)Israel 以色列0

13、.220.35Saranga et al. (1998)Lebanon 黎巴嫩0.81.3 Karam et al. (2006)Sweet sorghum甜高粱Italy 意大利3.694.20 (stalk)Mastrorilli et al. (1995a)Fresh crops新鲜作物Potato土豆Italy 意大利16.218.5 Katerji et al. (2003)Sugar beet甜菜Italy 意大利6.67.0Katerji et al. (2003)Tomato西红柿Italy 意大利4.48.3 Katerji et al. (2003)Italy 意大利20

14、(globe fruit) Rana et al. (2001)Italy 意大利22.2 (long fruit)Katerji and Rana (2006)Fruit trees果树Grapes葡萄Italy意大利1618.1 From Rana and Katerji (2007)Clementine柑橘Italy 意大利18.8From Rana et al. (2005)图一 地中海地区国家农业生产占全球农业生产的比例Fig. 1. Productions of the agricultural sectors in Mediterranean countries in %resp

15、ect to the worldwide productions (after MedAgri, 2001).本次调查得出以下结论：第一， 关于水分利用效率可用的数据是一年生的作物，主要是粮食作物。但是，对于消耗大量水量的作物很难分析如水稻，这些信息还比较欠缺。关于豆类作物的数据也非常有限，而且果树的数据也不完整 。第二， 市场价值关系到其本身鲜重的作物（如西红柿、土豆）的水分利用效率高于那些推荐精选以干重来计算其价值的粮食产品。第三， 同类作物之间水分利用效率值也存在着很大的差异。这些差异不但存在于不同的国家之中，而且也存在于同一国家同一地区。这些既可以从冬季作物小麦中看出来，又可以从夏季作

16、物玉米中看出来。5田间小区试验作物的水分利用效率分析田间小区水分利用效率分析包括寻找观测值与大量参数之间的相关关系，这些易受影响的参数是用来解释水分利用效率差异性的。除了试验错误导致的产量和蒸腾量错误之外，水分利用效率的差异还有以下三个主要来源：（如图二）（1）农业技术：水肥耦合技术（2）植物：物种之间的差异，品种的影响、水约束条件下物候阶段的敏感性（3）环境：土壤和气候。这些因素包括蒸发量，大气污染和气候变化。图二在现实中，各种条件共同作用。例如：晴天是有利条件，但与此同时却伴随着土壤、大气干旱以及空气污染。然而，为了验证每种因素在水分利用效率差异中所起的作用，需要将每种因素分开考虑。在实际

17、分析操作中也忽视了大量的能够改变水分利用效率的因素，因为这些因素不可直接获得，如疾病，昆虫和杂草。一些传统的耕作习惯如：播种冬季作物的日期、作物密度、一年内同一种作物能够耕种几次的可能性以及地膜的使用、这些也能改变水分利用效率。6结论与建议由调查分析归纳的图二中指出了10种容易影响作物在田间小区试验中水分利用效率的因素，目前提出现有知识的缺陷是有必要的，以便在将来工作中弥补这个领域的不足。从某种程度上来说，这些领域可以分为两个方向来看：方法和研究。推荐精选6.1方法水平应特别注意的是常规地点蒸腾量测定的方法，并将其运用到地中海气候地区。在缺乏准确估计参数的情况下，那将失去水分利用效率分析意义。

18、对于分析准确的水分利用效率数据，应采取生理生态方法与农艺方法相补充。缩减水分利用效率差异性是深层次分析的首要条件，这也是一项专门的研究，为了检测管理方法是否充分以便改善水分利用效率。6.2研究水平地中海地区主要农作物是多年生的作物（主要是果树），但是关于这些作物的水分利用效率的研究还没有进行，主要是缺少确定水分消耗的方法，这方面应该是将来的发展方向。实际的水分利用效率分析采用的是高水质的水。由于盐碱地不断增加，而且各国越来越多的使用非传统水进行灌溉，关于水质的水分利用效率分析变得更加重要。通过过度干旱地区和盐碱化地区品种的创新，植物改良方面已经取得了很大的进展。目前，分析地中海地区作物的水分利用效率是非常必要的，以便显示从这些创新产品中的获益情况。在地