非充分灌溉理论在节水农业中的应用

非充分灌溉理论在节水农业中的应用

非完全灌溉是指当灌溉水源不能完全满足作物的需水要求时，限制植物的正常发育，达到最大产量的情况时，可以通过抑制非关端生长期的需水量来补偿损失和降低产值，并限制一定数量的灌溉水。如果在有限的区域内种植作物，则会减少对集体的影响，并获得较大产量的灌溉。随着生物技术的发展,在研究作物生育状况与外部供给关系的过程中,发现了作物某些生育环节对最终结果的影响并不占主导地位,反而,通过水分限制,有利于肢体的控制,能减少原料的消耗,获得理想的群体产量。在水分供给中,利用“干、湿”交替的办法可以实现作物的优质定产,这是现代生物技术研究的目标。这种技术在国外发达的农业国家已经得到全面应用,如以色列、澳大利亚等,不仅在缺水的地方可以获得大面积效益,而且在水源充分的果树与蔬菜区域推广,实施调亏灌溉,获得了人们期望营养价值的水果与蔬菜。在我国,这项技术的应用还处于研究推广阶段,虽然在水资源短缺的地方有应用该项研究成果的做法,但认识不足,对应用的关键环节还没有完全掌握。因此,在大力推广节水灌溉技术的当今,非充分灌溉理论的提出不仅完善了灌溉理论的体系,而且是北方缺水区发展节水农业的一条重要措施。为了探索我省小麦、玉米等粮食作物非充分灌溉技术应用的模式,我们结合陕西省节水科技承包项目,在临潼区进行了试点,并取得了初步结果,可供同类地区应用。1小麦和玉米需要水法的研究1.1小麦需水情况:d小麦全生育期需水量为420～470mm,可分为分蘖、返青、拔节、穗花、灌浆及乳熟等六个阶段。分蘖期需水1.2～1.8mm/d,是小麦生根蓄养阶段;返青期需水1.0～2.0mm/d;拔节期是小麦茎叶迅速生长,植株代谢最强烈阶段,需水2.0～3.8mm/d;穗花是小麦分穗期,需水3.8～4.0mm/d;灌浆是小麦穗花成熟期,若缺水将导致小麦畸形与减产,系临界需水期,需水强度4～4.5mm/d;乳熟期需水3～4mm/d。依据需水试验,关中地区小麦补水期一般为分蘖、拔节、穗花和灌浆四次。1.2乳熟和穗期需水量表玉米全生长期大约100～120天,总需水量在430～460mm,可分为播种、拔节、孕穗、穗花及乳熟五个阶段。根据玉米需水试验,各阶段需水量分别为播种期2.0～2.3mm/d;拔节期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临界期,此阶段的缺水将导致玉米大量减产。需补水期为拔节、孕穗、穗花三个阶段。2灌溉技术及设备供给作物灌溉需水的技术方式很多,其中非充分灌溉技术就是一类,包括已经广泛使用的改进形管道或渠道灌溉,以及喷微滴灌等。本次试验提出了改进形地面灌水和喷灌两类非充分灌溉制度,见表1、2。3改进形地面灌溉节水技术对于小麦、玉米等大田作物,较为成熟的灌溉技术有渠灌、管灌、喷灌等。渠灌或管灌均属地面灌水方式,这种技术的节水潜力在田间部分,经田间配套工程建设改造后的地面灌水技术称改进形地面灌溉节水技术,灌溉水利用系数可达0.8以。由于管灌输水效率高于渠灌,管灌水利用率较渠灌高5～10%,而喷灌较管灌提高20～30%。这是目前对三种灌水技术节水潜力试验的结果,剧此小麦、玉米非充分灌溉技术应优先采用喷灌方式。4非完全灌溉试验的结果4.1土地弃耕或流转经营不良局面试验区位于西安市临潼区代王镇,耕地面积7014亩,分属7个村15个组管理。区内有机井11眼,单井出水量30～35m3/h,土质为砂壤土,实行小麦、玉米连种,现灌溉面积仅有3000余亩,粮食产量550kg,由于灌溉效益低,管理混乱,形成了土地弃耕或转包经营的不良局面。4.2地表直径严重影响灌溉区内多平均降水量553.3mm,蒸发量1035.7mm,7、8、9三个月降水量占全年降水量44.6%,不利于灌溉;区内为报废的戏水河灌区,地表水无法共给;区内地下水埋深120～150m,可开采量184万m3,只有在实行非充分灌溉条件下的喷灌作业时,才能保证11眼机井在干旱年份满足全区作物需水量为136.7万m3的灌溉用水要求。4.3按照资产收费,制定运营办法,在双方建立测定各方资为了推行非充分灌溉条件下的喷灌节水技术,改善村组零散种植与分块管理的区域性格局,利用国投资金、村组机井及农户投入三方组成股份节水公司,制定公司章程,公司由镇水管站控股,村组任经理单位,统一管理,统一定价,统一灌水,实行按量收费,财务公开,微利经营,推行非充分喷灌制度。4.4粮食产出情况从1999年10月～2000年6月份一个水文年度运行结果显示:该年为准干旱年,全区实抽地下水130.3万m3,实灌面积7000×2亩,亩均灌溉成本14.3元,粮食总产量由211.75万kg增产到522.00万kg,亩增产量238.6kg,增产43.4%,解决了全区6000余人的吃粮问题。更重要的是扩大恢复灌溉面积4000亩,区内地下水位与同期相比不仅没有下降,而且上升了50～100mm,不仅起到了节水增产的最终目标,而且稳定了群众从事农业经营的思路,群众开始自种蔬菜、果树等,走向了调整产业结构的新模式。5研究与应用其他问题非充分灌溉理论是在全球水资源日趋紧张的条件下,逐步被人们所接受的新概念,随着人们对作物生育规律进一步的研究和应用,非充分理论将突破调整作物产量的局限性,进入质量调整范围,必将加速非充分灌溉技术在农业种的应用。就目前而言,非充分灌溉技术的研究与应用还存在如下几个问题:1)非充分灌溉理论的基础研究已基本成熟,但对不同作物的应用技术还不尽完善,果树调亏灌溉理论的研究还没有系列化,应用范围较少,缺乏实用技术。2)本次研究的小麦、玉米非充分灌溉制度仅为室外试验,缺乏室内试验提供的最佳控制方案,仍需进一步研究不同地区需水调控规律。3)灌水技术选择方面,虽然有较为先进的喷微灌溉技术,但应考虑作物种植区域类别及产出效益的适应性,本试验中采用的喷灌技术虽然节水显著,但粮食价格很低,推广有难度,