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《控制性作物根系分区交替灌溉的理论与试验_康绍忠》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、DOI:10.13243/j.cnki.slxb.2001.11.014水利学报2001年11月SHUILIXUEBAO第11期文章编号:0559-9350(2001)11-0080-07控制性作物根系分区交替灌溉的理论与试验11,234康绍忠,潘英华,石培泽,张建华(1.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100;2.中科院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;3.甘肃省武威地区水利科学研究所,甘肃武威;4.香港浸会大学生物系,香港九龙塘)摘要:本文对控制性根系分区交替
2、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.试验结果表明,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、减少棵间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;水分利用效率中图号:S274文献标识码:A近年来,国内外提出了许多新的概念与方法,如限水灌溉、非充分灌溉、局部灌溉与调亏灌
3、溉等[1～4]等.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.但这些方法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,不仅需要对土壤控制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入理解,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.[5]控制性
4、作物根系分区交替灌溉(CRDI)是我们于1996年提出的一种节水灌溉新方法.CRDI是在灌溉过程中,使土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持干燥,而仅让一部分区域灌水湿润,交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼,刺激根系吸收补偿功能,以利于作物部分根系处于水分胁迫时产生的根源信号脱落酸(ABA)传输至地上部叶片,调节气孔开度,达到以不牺牲作物光合产物积累而大量减少其奢侈的蒸腾耗水,同时还可减少两次灌水间隙棵间土壤湿润面积,减少棵间蒸发损失;因湿润区向干燥区的侧向水分运动而减小深层渗漏.自本概念提出以来
5、,已在实验室及野外[6～10]进行了一系列的试验研究工作,结果表明控制性作物根系分区交替灌溉具有明显的节水效果.1控制性作物根系分区交替灌溉的理论依据控制性作物根系分区交替灌溉在田间可通过水平方向和垂直方向交替给局部根区供水来实现,它主要适于果树和沟灌的宽行作物与蔬菜等.主要包括田间控制性分区交替隔沟灌溉系统、交替滴灌系统、水平分区交替隔管地下滴(渗)灌系统、垂向分区交替灌水系统等供水方式.在生产中简便易行,并已在中国河西走廊、澳大利亚维多利亚洲和南澳得到了实施,已取得了节水增益的明显效果.CRDI作为一
6、种新的农业节水灌溉技术,其理论依据主要是:收稿日期:2000-06-06基金项目:国家重大基础性研究计划项目(G1999011708)与国家杰出青年科学基金(049725102)资助.作者简介:康绍忠(1962-),男,湖南桃源人,教授,博士生,主要从事节水农业应用基础与水资源利用等方面研究工作.—80—(1)光合与蒸腾对气孔开度的反应不同一般条件下,光合速率随气孔开度增加而增加,但当气孔开度达到某一值时,光合速率增加不再明显;而蒸腾速率则随气孔开度增大而线性增加.图1是利用LI-6200型便携式光合作用
7、测定系统测得的小麦、玉米叶片光合与蒸腾速率和气孔阻力的关系.图中结果表明,在充分供水、气孔充分张开的条件下,即使出现一种气孔开度的变小,其光合速率下降较小,而蒸腾失水会大量减小.因此,以不牺牲作物光合产物积累而达到最大节水的目的在理论上可行的.图1小麦、玉米叶片光合与蒸腾速率和气孔阻力的关系(2)局部干燥区域的根信号能帮助改变作物的气孔开度从而调节水分消耗研究表明当植物生长在干燥土壤中时,产生一种根信号,主要是脱落酸(ABA),能帮助植物检测土壤中的有效水量且据[7,8]此调节其水分消耗.它主要在土壤干燥
8、带的根中产生,且逐渐传输到枝叶,因此枝叶的生理状况[9]将被调节.根源ABA作为一种水分胁迫的信号,它的强度随干旱的加剧而增加.图2是用酶联免疫吸附法测定的分根渗透胁迫下根ABA浓度和叶气孔导度的变化.结果表明,随着胁迫时间的延长,受胁迫根的ABA浓度明显增大,叶气孔导度下降明显;将受胁迫的一半根恢复在Hoagland营养液中后,其根的ABA浓度逐渐得到恢复,气孔导度亦重新变大,即根中ABA的浓度随根受胁迫的程度加大而变大.表
