控制性作物根系分区交替灌溉的理论和实践.pdfVIP

农业节水应用基础与新技宋 控制性作物根系分区交替灌溉 的理论与实践4 康绍忠1张建华2PeterJerie3石培泽4梁宗锁1 潘英华1史文娟1 (1．教育部旱区农业水土工程重点实验室，陕西扬凌712100；2香港浸会大学生物系， 香港九龙塘；3．澳大利亚持续灌溉农业研究所．Tatum，Vic．3616；4．甘肃省武威地区水利 科学研究所，甘肃武威733000) 擅要：本文对控制性根系分区交替灌溉的概念及其理论依据进行了论述，并通过盆栽玉 米、大田玉米、梨树根系分区交替灌溉等试验对控制性作物根系分区交替灌溉进行了较为 系统和深入的研究。试验站果表明，采用控制性根系分区交替灌溉，可以达到以不牺牲作 物光合产物积累减少棵问蒸发和作物蒸腾耗水而节水的目的，灌溉水利用效率和植物水分 利用效率明显提高。它是一种切实可行的灌水技术，可进一步在干旱缺水地区推广应用。 关键词：作物根系 交替灌溉水分利用效率 1．引言 如何提高作物水分利用效率与农田水利用率是我国旱区农业可持续发展中迫切需要 解决的关键问题。近年来，国内外提出了许多新的概念与方法，如限水灌溉(Limited irrigation)与调亏灌溉 irrigation)、非充分灌溉(No_fllllirrigation)、局部灌溉(Localized deficit (Regulated irrigation)等等o“]。这些概念的提出及其方法的实施，对由传统的丰 水高产型灌溉转向节水优产型灌溉，提高水的利用效率．起到了积极的作用并产生了显著 的效益。但是，这些方法仍然仅考虑了在作物生长不同时段的调亏或水量优化分配，并没 有考虑利用作物根系功能和改变根区剖面土壤湿润方式对提高作物水分利用效率及节水的 作用。要提高作物水分利用效率，不仅需要我们对控制土壤水进入作物根区的物理过程有 深入的了解，而且还需要对控制贮存在土壤中的水被根系吸收的生理过程的深人理解．需 要把根系的动态性质、补偿功能和土壤环境的相互作用联系起来，以此为基础发展更为有 效的灌水和肥料管理的策略。 实践已经证明：根系能选择性地从局部的水分有效区域吸水，而且其吸水的速率大 大超过全部根区湿润时的速率，根系吸水存在明显的补偿效应【5·6一；作物根区均匀和充分 湿润时，其叶气孔开度较大，以致于其单位水分消耗所产生的二氧化碳同化物(即水分利 用效率)较低；作物叶片的光合与蒸腾作用对气孔的反应不同．光合速率在～定范围内随 气孔开度增大而增加，但当气孔开度达到某一值时光合速率不再明显增加，即达到饱和状 态．而蒸腾耗水则随气孔开度增大而线性增加，由充分供水到～定程度限制根区水供应， 即使作物叶片气孔开度出现一定程度的变小，其光合速率不会下降或下降幅度较小，而作 L999011708)项目及澳大利亚ACIAR资助项目 ‘国家重大基础性研究计划(G 97· 农业高散用水与水土环境保护 物蒸腾耗水大量减少；根区土壤干燥时根源ABA(脱落酸)可以作为一种作物水分胁迫 信号，ABA的强度随干旱加剧而增加，它能帮助作物检测土壤中的有效水量，且据此调 节其气孔开度和水分消耗，提高作物水分利用效率[7--9J：作物根系经过一定程度的水分 胁追锻炼重新复水后其水分传导还会高于未经受水分胁迫锻炼的[610]o 上述研究结果表明在现有基础上，利用根区土壤湿润方式的改变有效刺激根区水分 有效性和根系吸收功能及其补偿效应、根源信号传递与气孔最优调节，改进作物水分利用 效率具有较大的潜力和可能性。因此，若能设计一种灌水方式，这种灌水方式将始终控制 有一部分根系干燥，使植物的水分胁迫防卫系统在所有的时间都被触发，根源ABA作为 一种水分胁迫的根信号连续地供给到作物的叶片，以减小气7L开度来最优调节气孔状况． 使作物投有奢侈的(Luxury)蒸腾耗水损失发生，以不牺牲作物的光合产物积累提高作物 水分利用效率，据此思路，我们于19