干旱荒漠綠洲區(qū)作物根系分區(qū)交替灌溉的節(jié)水機理與模式研究.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，地下水的過度開采以及農業(yè)用水的浪費，導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，是我國優(yōu)質葡萄產區(qū)之一，棉花也是該流域下游民勤縣調整種植結構中發(fā)展的一項支柱產業(yè)，因此，如何高效利用有限的水資源進行灌溉是當?shù)孛藁ê推咸焉a中的一個重要課題。 基于節(jié)水灌溉技術原理與作物感知缺水的根源信號

2、理論而提出的根系分區(qū)交替灌溉，是對作物部分根區(qū)進行正常的灌溉，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年在香港浸會大學、中國農業(yè)大學石羊河流域農業(yè)與生態(tài)節(jié)水試驗站和甘肅省民勤縣農業(yè)技術推廣中心試驗站進行了棉花溫室盆栽試驗、溝灌和滴灌條件下的棉花和葡萄田間小區(qū)試驗，對根系分區(qū)交替灌溉條件下土壤水分的動態(tài)變化特征、作物生理調控與氣孔響應、葡萄莖液流的變化規(guī)律與動態(tài)模擬

3、、作物系數(shù)和耗水規(guī)律以及經(jīng)濟產量、品質和水分利用效率等進行了較系統(tǒng)的試驗研究，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了根系分區(qū)交替灌溉可誘發(fā)棉花葉片的水分保護機制，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)交替灌溉可增強棉花的滲透調節(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度呈線性變化，水分利用效率與氣孔導度為冪指數(shù)關系，當氣孔導度低

4、于120mmol·m-2·s-1時水分利用效率隨氣孔導度降低而升高。通過兩年的試驗在大田條件下進一步驗證了根冠通訊理論的正確性及其在農業(yè)節(jié)水中應用的巨大潛力。 (2)對棉花根系分區(qū)交替灌溉節(jié)水機理進行了較系統(tǒng)的試驗研究，發(fā)現(xiàn)根系分區(qū)交替灌溉能夠調整作物營養(yǎng)生長與生殖生長的關系，有效控制作物生長冗余，調節(jié)光合產物在根冠間的比例和分配，棉花應用根系分區(qū)交替灌溉技術可優(yōu)化根冠比，刺激根系生長和吸收功能的補償效應。 (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)境因子的關系，發(fā)現(xiàn)影響葡萄樹瞬時莖液流的最主要的氣象因子是太陽輻射和氣溫，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呈線性關系，其相對值與土壤含水率呈二次多項式關系，提出了“交替效應因子”的概念；建立了基于Penman-Monteith模式的葡萄瞬時液流量模擬模型，經(jīng)檢驗模擬結果較好。

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％，說明根系分區(qū)交替滴灌在減少棵間蒸發(fā)量的同時還刺激了根系生長和吸收功能的補償效應，依據(jù)試驗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)交替灌溉技術的推廣應用提供了理論依據(jù)和技術參數(shù)。 (5)田間試驗結果表明灌水定額為37.5mm時隔溝交替灌溉棉花的霜前花產量較常規(guī)溝灌提高了