干旱荒漠綠洲區(qū)作物根系分區(qū)交替灌溉的節(jié)水機(jī)理與模式研究.pdf

1、甘肅河西走廊石羊河流域干旱荒漠綠洲區(qū)位于巴丹吉林和騰格里沙漠之間，降雨稀少，地下水的過(guò)度開采以及農(nóng)業(yè)用水的浪費(fèi)，導(dǎo)致沙生植被枯萎死亡，沙塵暴肆虐，土壤鹽堿化和生態(tài)環(huán)境惡化，農(nóng)業(yè)與生態(tài)用水矛盾突出，但該區(qū)光照資源豐富、晝夜溫差大，是我國(guó)優(yōu)質(zhì)葡萄產(chǎn)區(qū)之一，棉花也是該流域下游民勤縣調(diào)整種植結(jié)構(gòu)中發(fā)展的一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)，因此，如何高效利用有限的水資源進(jìn)行灌溉是當(dāng)?shù)孛藁ê推咸焉a(chǎn)中的一個(gè)重要課題。 基于節(jié)水灌溉技術(shù)原理與作物感知缺水的根源信號(hào)

2、理論而提出的根系分區(qū)交替灌溉，是對(duì)作物部分根區(qū)進(jìn)行正常的灌溉，其余根區(qū)受到適度水分脅迫的灌溉方式，在干旱地區(qū)具有較大的應(yīng)用潛力。本文以棉花和葡萄為供試作物，于2004～2005年在香港浸會(huì)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)石羊河流域農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水試驗(yàn)站和甘肅省民勤縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心試驗(yàn)站進(jìn)行了棉花溫室盆栽試驗(yàn)、溝灌和滴灌條件下的棉花和葡萄田間小區(qū)試驗(yàn)，對(duì)根系分區(qū)交替灌溉條件下土壤水分的動(dòng)態(tài)變化特征、作物生理調(diào)控與氣孔響應(yīng)、葡萄莖液流的變化規(guī)律與動(dòng)態(tài)模擬

3、、作物系數(shù)和耗水規(guī)律以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率等進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，取得了如下一些主要成果： (1)在溫室盆栽和大田條件下證實(shí)了根系分區(qū)交替灌溉可誘發(fā)棉花葉片的水分保護(hù)機(jī)制，在不明顯降低光合速率的條件下降低植株葉片的奢侈蒸騰耗水，提高水分利用效率；證明了根系分區(qū)交替灌溉可增強(qiáng)棉花的滲透調(diào)節(jié)能力，使葉片保持較高的膨壓。研究發(fā)現(xiàn)溫室盆栽條件下棉花蒸騰速率隨氣孔導(dǎo)度呈線性變化，水分利用效率與氣孔導(dǎo)度為冪指數(shù)關(guān)系，當(dāng)氣孔導(dǎo)度低

4、于120mmol·m-2·s-1時(shí)水分利用效率隨氣孔導(dǎo)度降低而升高。通過(guò)兩年的試驗(yàn)在大田條件下進(jìn)一步驗(yàn)證了根冠通訊理論的正確性及其在農(nóng)業(yè)節(jié)水中應(yīng)用的巨大潛力。 (2)對(duì)棉花根系分區(qū)交替灌溉節(jié)水機(jī)理進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)根系分區(qū)交替灌溉能夠調(diào)整作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，有效控制作物生長(zhǎng)冗余，調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物在根冠間的比例和分配，棉花應(yīng)用根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)可優(yōu)化根冠比，刺激根系生長(zhǎng)和吸收功能的補(bǔ)償效應(yīng)。 (3)系統(tǒng)分

5、析了干旱荒漠綠洲區(qū)不同滴灌模式下葡萄樹莖液流的變化特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)影響葡萄樹瞬時(shí)莖液流的最主要的氣象因子是太陽(yáng)輻射和氣溫，液流量與氣象多因子之間線性方程的決定系數(shù)為：常規(guī)滴灌(CDI)＞交替滴灌(ADI)＞固定滴灌(FDI)。葡萄日液流量與ETo呈線性關(guān)系，其相對(duì)值與土壤含水率呈二次多項(xiàng)式關(guān)系，提出了“交替效應(yīng)因子”的概念；建立了基于Penman-Monteith模式的葡萄瞬時(shí)液流量模擬模型，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)M結(jié)果較好。

6、(4)發(fā)現(xiàn)葡萄常規(guī)滴灌、交替滴灌、固定滴灌條件下全生育期土面蒸發(fā)量占階段總蒸發(fā)蒸騰量的比例分別為67.38％、57.04％和60.49％，說(shuō)明根系分區(qū)交替滴灌在減少棵間蒸發(fā)量的同時(shí)還刺激了根系生長(zhǎng)和吸收功能的補(bǔ)償效應(yīng)，依據(jù)試驗(yàn)資料分析了干旱荒漠綠洲區(qū)棉花和葡萄的耗水規(guī)律和作物系數(shù)，為根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。 (5)田間試驗(yàn)結(jié)果表明灌水定額為37.5mm時(shí)隔溝交替灌溉棉花的霜前花產(chǎn)量較常規(guī)溝灌提高了