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农艺节水技术的应用模式

放大字体  缩小字体发布日期:2017-10-16  来源:www.zhongtucy.com  作者:中国特产网  浏览次数:163
核心提示:要:通过对SPAC(土壤、植物、大气连续体)系统元素相互关系的分析,提出以土壤和作物为主体进行水分调控利用的途径,论述了农艺

要:通过对SPAC(土壤、植物、大气连续体)系统元素相互关系的分析,提出以土壤和作物为主体进行水分调控利用的途径,论述了农艺节水技术的机理和应用模式,同时提出当前农艺节水技术应用中存在的问题。
关键词:农艺节水;应用
1 综述

节水农业指在充分利用自然降水的基础上高效利用灌溉水的农业。主要包括工程节水、农艺节水和管理节水。其中农艺节水是指通过农田土壤调控技术和作物生理调控技术节约用水,是节水农业发展的潜力所在。近年来,随着土壤水动力学、植物流体力学、植物生理、生化学等理论不断取得可喜进展,转基因技术的应用,以及化学领域农用膜剂产品降解性的实现,农艺节水技术在传统模式的基础上增添了现代模式。系统,即土壤—植物—大气(连续体)系统水分循环过程:由降雨灌溉供给土壤表面的水分,当供给率大于入渗率或土壤供给量大于土壤持水量,产生地面或地下径流补给地下水或地表水域;入渗到土壤中的水量,一部分由植物根系吸收参与植物光合作用生成干物质及叶面蒸腾,一部分由株间蒸发。通过对土壤结构、质地的改良及对土壤添加化学制剂,表面应用覆盖措施,使耕层土壤的水、肥、气、热、盐进行最优耦合作用,达到作物生长的最适宜环境;并应用选育抗旱强的物种及品质。这些即是当前农艺节水技术应用模式范畴。其最终目的;以土壤为中心,增加降雨灌溉入渗率,减少棵间蒸发和地表地下径流,最终达到提高作物产量,提高作物水分利用率。
2 农艺节水技术的各种应用模式
2.1 纳雨蓄墒耕作技术
包括深耕深松蓄墒、耙耱保墒、镇压提墒、中耕保墒蓄墒等。

深耕镇压相结合,打破犁底层,促进土壤熟化,加厚活土层,改善深层土壤的物理性能,减少土壤机械阻抗,有利于作物根系向深层土壤延伸,增加植株对底土水分和养分的吸收范围,扩大营养面积,促进作物高产。耕松后雨水迅速入渗,起到蓄水保墒的作用,可增加土壤中氧气含量,利于有机物分解,消灭杂草,防止作物病虫害发生。耙耱使土壤细碎平整,耕层土壤上虚下实。镇压是用不同形状和轻重的农具镇压土壤,冬春季节避免跑风漏风,早春季节有利于底墒深墒向上传导,播后压使种子与土壤密切结合,利于种子吸收水分并及早发芽。苗期雨后适墒中耕松土,改变土壤结构,抑制土壤水分蒸发。免耕措施是在尽量不耕翻土壤的条件下,尽可能保留前茬作物残存茎叶及根茬,并采用化学锄草和病虫害防治。这种耕作栽培的特点不破坏土壤结构,保持土壤原有的物理性状,使耕作层保持良好的水分状况。免耕增产是由于非耕土壤蓄水保墒的能力,尤其作物苗期阶段的土壤墒情状况。另外应用模式还有等高垄沟种植法、水平等高耕作、水平梯田耕作等蓄水保墒耕作方式。
2.2 农田覆盖技术
包括砂石覆盖、秸杆残茬覆盖、地膜覆盖。

砂石覆盖是我国西北半干旱地区的抗旱保墒增产措施。做法是把卵石、砾石与粗砂、细砂平铺在经过深耕、施肥、压平以后的田地上。长期实践已证明,覆盖后的砂田比无任何覆盖的土田有突出抗旱、压碱、增产的作用。


地膜覆盖是利用厚度为0.002~0.02mm的聚乙烯塑料薄膜覆盖在地表的一种保温提墒措施。薄膜凝集从土壤蒸发的水量回补土壤水分,形成耕层与地膜的水循环体系。在减少土壤无效蒸发的同时,减少土壤积盐,保护耕地免受风蚀水蚀。增强地面反射光与散射光,增加叶面下部光合强度,高寒地区提高地温2℃~4℃,延长生长期,提早上市。存在问题有地膜覆盖早衰问题,病虫害问题,地膜残留问题。

秸杆覆盖是利用秸杆等作物性物质覆盖土壤表面的一种增温保墒措施。可避免因雨滴的直接冲击在土壤表面形成不易透水透气的土壤板结硬壳,减少径流,增加降雨直接入渗量,防止风蚀水蚀。覆盖割断了蒸发层与下层土壤的毛管联系,减少土壤空气与大气的乱流交换,有效抑制蒸发,进而抑制盐分累积。覆盖在地表形成土壤与大气热交换的障碍物,防止太阳直接辐射,并减少土壤热量向大气散发,缓解气温激变对作物的伤害。覆盖秸杆经微生物分解转化形成腐殖质,能提高土壤的缓冲性能并可和碳酸钠作用形成腐殖酸钠,降低土壤碱性;还能刺激作物生长,增强抗盐能力,促进团粒结构的形成,使孔隙度增加,透水性增强,有利于盐分淋洗,同时使毛管作用减弱,有利于抑制返盐。秸杆覆盖需考虑覆盖量和覆盖时间及覆盖可能引起得病虫害滋生。覆盖量应根据当地气候条件、土壤类型而定。如较湿季节或较湿土壤带,覆盖量过多造成土壤过冷或过湿,作物生长不利。干旱季节和地区,加大覆盖量,有利于覆盖保墒。
2.3 化学制剂调控水分技术
2.3.1 保水剂

保水剂主要成分为高吸水性树脂,是一种高分子材料,能吸收并保持相当于自身重量几百甚至几千倍的水分。按其原料和合成途径可分为淀粉类化合物、纤维素合成物、聚合物3种类型。其主要功能是施入保水剂的土壤在降水或灌溉后,保水剂可吸收相当于自身重量数百倍或上千倍的水分,土壤在水分缺乏时所含水分慢慢释放,供作物吸收利用,遇降水或灌溉后再吸水膨胀,在土壤中形成一个具有水分调节能力的“分子水库”,对土壤中的水分含量起到一定的缓冲作用。保水剂的这种吸水保水功能可增加土壤田间持水量,减少地表地下径流,同时一定程度上减缓地面蒸发。可用于种子包衣、复合制剂拌种、幼苗蘸根及土壤内播施等。表现在促进种子发芽,提前出苗,提高出苗率和移栽成活率,具有突出的促苗生长效应,并延缓凋萎时间,提高穗粒数和粒重。
2.3.2 植物抗蒸腾剂

目前抗蒸腾剂主要有3个类型:关闭气孔型、薄膜型、反射型。目前应用广泛的是黄腐酸制剂FA旱地龙。FA旱地龙以天然低分子量黄腐酸为主要成分,含植物所需的多种营养元素和16种氨基酸及生理活性强的多种生物活性基因。旱地龙用于叶面喷施,能调节缩小叶片气孔开度,减轻水分胁迫的危害,在减少用水量的情况下保证光合产物的有效积累,对抵御季节性干旱和干热风效果显著,喷施一次可持效17~21d;旱地龙富含有效磷,黄腐殖酸对土壤有显著的解磷作用,使对磷的吸收增强,促进根系发育,进而提高对土壤水分的吸收;可保护细胞膜的透性,增加叶片游离脯氨酸含量,促进蛋白质、可溶糖及蔗糖的合成和积累,增强细胞抗寒力,从而对作物起到防寒抗冻的作用;黄腐酸与金属元素结合后会出现絮状现象,有利于土壤团粒结构的形成;旱地龙是一种酸性制剂,随水浇灌可以改善盐碱地和板结土壤的多项理化性质;旱地龙也是很好的农药缓释增效剂。

化学制剂调控水分应用应注意的几个问题:①切实搞清不同制剂最根本的抗旱机理及其它特性,以便抓住本质特性进行研究及应用。②长期应用效果及对环境的评价。③不同土壤作物生育期施肥条件下,使用的最佳时期、最适宜用量及浓度、使用的土壤水分条件及气候干旱条件。④适宜的制剂品种及类型。
2.4 增施有机肥,水肥耦合平衡施肥技术

一般旱区干旱缺水、土壤贫瘠、盲目施肥是作物产量和水分利用效率偏低的主要原因。有资料研究表明,一般年降水量在500mm以上的地区,施肥增产效果较好,但降水量低于300mm且分布不均时,肥料的作用受到限制,要进一步提高产量,水分因素变得突出。增加土壤营养对提高水分利用效率的作用:旱地土壤一般营养缺乏,施肥后解除了作物生长受到的营养制约,群体郁被度增大,棵间蒸发变少,群体水分利用效率增大。施肥促进根系扩展,作物吸收更多水分,无机营养对干物质的促进作用大于同时增加的耗水作用,水分利用效率提高。增施有机肥,有机质经微生物分解后形成腐殖质中的胡敏酸,增加土壤中的团粒结构,孔隙度增大,增加降水入渗量及毛管水持水量。采用适宜的肥料品种、适宜的肥料用量、适宜的施肥时期以及适宜的施肥培肥方式,有利于作物水分利用效率的提高。施肥提高水分利用效率范围在不同作物为35%~75%。
2.5 调整种植结构,选育抗旱品种

利用生物适应环境的特性,通过调整作物布局和改进轮作方式可提高一个地区作物中对水的利用效率,通过抗旱育种选育提高品种的水分利用效率。不同物种及其各生育期在相同的自然和栽培条件下水分利用效率差异很大。不同光合途径类型CMA、C3、C4WUE水分利用效率存在很大差异。一般相差可达2~5倍。CMA植物WUE最高,C3植物如玉米、高梁、甘蔗WUE次之,C4植物如小麦、油菜、大豆WUE最低。这是调整种植结构的重要依据。据当地降水规律,扩大雨热同季秋熟作物种植面积,提倡适雨种植。利用作物生育期不同进行年际调节,利用作物对土壤水分利用的深度和强度不同进行层间调节。同一作物,选育抗旱节水品种。当前国内外抗旱育种选育目标:蒸发蒸腾耗水时间较短的速生作物品种,不需大量增加供水就能显著增产的作物品种。其选育的基本依据都是水分利用效率高。水分利用效率是一个可遗传性状。现在已初步应用的叶光合和蒸腾特征,通过选育出根系长、下孔深、根系密度大、水传导阻力大的品种,可以改变作物现行的水分利用方式,达到提高水分利用效率的目的。
3 存在问题及前景
农艺节水技术与工程节水技术和管理节水技术结合不够紧密,科研成果与生产应用脱节,几种技术体系不同行业管理分家,最终因体制不良使农田水分利用率偏低;在土壤水分的合理控制利用和作物生长的合理水分亏缺方面需要更进一步科学研究,期望更高效农艺技术模式出现。
应有前景:机械化自动化耕作灌溉设备的应用极大提高了田间水分的利用率。植物群体、个体、单叶、细胞等不同层次的研究,会极大提高植物本身水分利用效率。最终达到农业节水的目的。

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