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第六节 合理灌溉的生理基础
作者:植物生理…    文章来源:扬州大学农学院    点击数:1534    更新时间:2007/7/4
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  合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。我国水资源总量并不算少,但人均水资源量仅是世界平均数的26%,而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。因此节约用水,合理灌溉,发展节水农业,是一个带有战略性的问题。要做到这些,深入了解作物需水规律,掌握合理灌溉的时期、指标和方法,实行科学供水是非常重要的。

一、 作物的需水规律
  (一) 不同作物对水分的需要量不同
  一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量,即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2,其蒸腾系数为500,则每hm2该作物的总需水量为7500000kg。但实际应用时,还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。因此,实际需要的灌水量要比上述数字大得多。
  (二)同一作物不同生育期对水分的需要量不同
  同一作物在不同生育时期对水分的需要量也有很大差别。例如早稻在苗期由于蒸腾面积较小,水分消耗量不大;进入分蘖期后,蒸腾面积扩大,气温也逐渐升高,水分消耗量明显增大;到孕穗开花期蒸腾量达最大值,耗水量也最多;进入成熟期后,叶片逐渐衰老、脱落,水分消耗量又逐渐减少。小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期:①.种子萌发到分蘖前期,消耗水不多;②.分蘖末期到抽穗期,消耗水最多;③.抽穗到乳熟末期,消耗水较多,缺水会严重减产;④.乳熟末期到完熟期,消耗水较少。如此时供水过多,反而会使小麦贪青迟熟,籽粒含水量增高,影响品质。
  (三)作物的水分临界期
  水分临界期(critical period of water)是指植物在生命周期中,对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。一般而言,植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期,这个时期一旦缺水,就使性器官发育不正常。小麦一生中有两个水分临界期,第一个水分临界期是孕穗期,这期间小穗分化,代谢旺盛,性器官的细胞质粘性与弹性均下降,细胞液浓度很低,抗旱能力最弱,如缺水,则小穗发育不良,特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。第二个水分临界期是从开始灌浆到乳熟末期。这个时期营养物质从母体各部输送到籽粒,如果缺水,一方面影响旗叶的光合速率和寿命,减少有机物的制造;另一方面使有机物质液流运输变慢,造成灌浆困难,空瘪粒增多,产量下降。其他农作物也有各自的水分临界期,如大麦在孕穗期,玉米在开花至乳熟期,高粱、黍在抽花序到灌浆期,豆类、荞麦、花生、油菜在开花期,向日葵在花盘形成至灌浆期,马铃薯在开花至块茎形成期,棉花在开花结铃期。由于水分临界期缺水对产量影响很大,因此,应确保农作物水分临界期的水分供应。

二、合理灌溉指标及灌溉方法
  作物是否需要灌溉可依据气候特点、土壤墒情、作物的形态、生理性状和指标加以判断。
  (一)土壤指标
  一般来说,适宜作物正常生长发育的根系活动层(0~90cm),其土壤含水量为田间持水量的60%~80%,如果低于此含水量时,应及时进行灌溉。土壤含水量对灌溉有一定的参考价值,但是由于灌溉的对象是作物,而不是土壤,所以最好应以作物本身的情况作为灌溉的直接依据。
  (二)形态指标
  我国农民自古以来就有看苗灌水的经验。即根据作物在干旱条件下外部形态发生的变化来确定是否进行灌溉。作物缺水的形态表现为,幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫;生长速度下降;叶、茎颜色由于生长缓慢,叶绿素浓度相对增大,而呈暗绿色;茎、叶颜色有时变红,这是因为干旱时碳水化合物的分解大于合成,细胞中积累较多的可溶性糖,形成较多的花色素,而花色素在弱酸条件下呈红色的缘故。如棉花开花结铃时,叶片呈暗绿色,中午萎蔫,叶柄不易折断,嫩茎逐渐变红,当上部3~4节间开始变红时,就应灌水。从缺水到引起作物形态变化有一个滞后期,当形态上出现上述缺水症状时,生理上已经受到一定程度的伤害了。
  (三)生理指标
  生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地反映植物体的水分状况。植物叶片的细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。植株在缺水时,叶片是反映植株生理变化最敏感的部位,叶片水势下降,细胞汁液浓度升高,溶质势下降,气孔开度减小,甚至关闭。当有关生理指标达到临界值时,就应及时进行灌溉。例如棉花花铃期,倒数第4片功能叶的水势值达到-1.4MPa时就应灌溉。不同作物的灌溉生理指标的临界值见表2-6。

  需要强调的是作物灌溉的生理指标因不同的地区、时间、作物种类、作物生育期、不同部位而异,在实际应用时,应结合当地情况,测定出临界值,以指导灌溉的实施。
  (四)灌溉的方法
  作物需水量和灌溉时期及指标的确立,为制定合理的灌溉制度提供了科学依据。在具体进行灌溉时,应本着节约用水,科学用水的原则,不断改善灌溉设施,改进灌溉方法,以解决我国单位面积灌溉用水偏大和灌溉效益不高的问题。
  漫灌(wild flooding irrigation)是我国目前应用最为广泛的灌溉方法,它的最大缺点是造成水资源的浪费,还会造成土壤冲刷,肥力流失,土地盐碱化等诸多弊端。近些年来,喷、滴灌技术的研究应用已遍及全国。所谓喷灌(spray irrigation)就是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。这种方法既可解除大气干旱和土壤干旱,保持土壤团粒结构,防止土壤盐碱化,又可节约用水。所谓滴灌(drip irrigation)是通过埋入地下或设置于地面的塑料管网络,将水分输送到作物根系周围,水分(也可添加营养物质)从管上的小孔缓慢地滴出,让作物根系经常处于保持在良好的水分、空气、营养状态下。例如黑龙江垦区的大型喷灌机组,北京郊区的半固定喷灌系统,南方丘陵山区的固定式柑橘喷灌系统和上海市郊区的蔬菜喷灌群,都在大面积上发挥了显著的经济效益和社会效益。目前全国有266.7万hm2实现了管道输水灌溉,北方渠灌区的井渠结合,不仅提高了当地地表水和地下水的利用率,比较充分地取用了灌溉回归水,而且解决了灌区土壤次生盐渍化的防治问题。因地制宜地选择科学的灌溉方法,平均年用水量大约每hm2可减少1/3左右,并且为植物生长提供了良好的生态环境。

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